一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
【專(zhuān)利摘要】一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法，其組分中含有碳、硅、錳、鉻、鎳、鉬、銅、硼、鋰、鈉、稀土元素以及必不可少的雜質(zhì)元素，在澆鑄時(shí)，先按照要求準(zhǔn)備原料以及消失模，并將單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)，然后將熔化好的金屬液澆鑄到消失模內(nèi)，待鑄件冷卻至300-520℃時(shí)取出鑄件進(jìn)行淬水處理，即可完成澆鑄。本發(fā)明通過(guò)在其中加入小原子的鋰和鈉，使得在高溫條件下鈉原子和鋰原子擴(kuò)散并充填于鑄鐵中共晶碳化物間的間隙或晶相內(nèi)的孔隙內(nèi)，從而大幅度降低了內(nèi)部的缺陷數(shù)量；加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶組織的數(shù)量且提高分散性，使得鋰原子和鈉原子的填充能分布于整個(gè)組織中，提高了整體性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到金屬材料領(lǐng)域的鉻鑄鐵，具體的說(shuō)是一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于磨球，目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的為高碳高合金類(lèi)鑄造磨球和高碳低合金類(lèi)鍛造或鑄造磨球，在火電廠(chǎng)、水泥行業(yè)等干法生產(chǎn)中，絕大多數(shù)使用高、低鉻鑄鐵類(lèi)磨球，而礦山類(lèi)的濕法工藝中多應(yīng)用高碳低合金類(lèi)磨球。
[0003]現(xiàn)有的鉻鑄鐵磨球的鑄造一般是在鑄鐵中加入錳、鉻、硅、鎳、鑰和銅等功能性成分，然后澆鑄成型。采用上述成分和工藝手段鑄造的磨球脆性很高，而且內(nèi)部的缺陷數(shù)量很多，在彼此碰撞時(shí)很容易由內(nèi)部的缺陷導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，從而影響磨球的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的中鉻鑄鐵磨球中內(nèi)部缺陷較多導(dǎo)致的使用壽命低的問(wèn)題，提供了一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法，采用本發(fā)明生產(chǎn)的磨球可以大幅度的降低內(nèi)部的缺陷數(shù)，改善晶相結(jié)構(gòu)，從而提高磨球的使用壽命。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為:一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有 3.3-3.7% 的碳、0.8-1.2% 的硅、1.5-1.7% 的錳、7-10% 的鉻、2.3-2.9% 的鎳、0.4-1.2%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，還含有0.5-0.9%的銅、0.01-0.05%的硼、0.1-0.2%的鋰、0.2-0.3%的鈉以及0.1-0.3%的稀土元素。
[0006]所述的硅、鋰和 鈉均以單質(zhì)的形式添加。
[0007]所述的雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫。
[0008]所述的稀土元素為釔或鑭。
[0009]上述中、低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法，包括以下步驟:
1)按照上述的比例稱(chēng)量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱(chēng)量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對(duì)其進(jìn)行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿(mǎn)足3.3-3.7%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過(guò)處理的金屬液冷卻至1200-1280°C，向其中加入步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300-520°C時(shí)取出鑄件進(jìn)行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0010]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
首先，通過(guò)在其中加入小原子的鋰和鈉，使得在高溫條件下鈉原子和鋰原子會(huì)擴(kuò)散并充填于鑄鐵中共晶碳化物間的間隙或晶相內(nèi)的孔隙內(nèi)，從而大幅度降低了內(nèi)部的缺陷數(shù)量；同時(shí)，加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶組織的數(shù)量，而且這些共晶組織的分散性也很好，這樣導(dǎo)致鋰原子和鈉原子的填充能分布于整個(gè)組織中，充分提高了鉻鑄鐵的整體性倉(cāng)泛;
其次，本發(fā)明利用鑄件的余熱進(jìn)行消失模鑄造，不僅充分的利用了余熱，而且也使得產(chǎn)品的性能得到了提升，特別是在消失模中加入單質(zhì)鈉，不僅可以有效的減少單質(zhì)鈉的氧化，而且也可以使單質(zhì)鈉能夠在澆鑄過(guò)程中很好的融入并在金屬液內(nèi)擴(kuò)散，提高了鈉原子在產(chǎn)品中的分布均勻性。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。本發(fā)明中所用到的各原料如鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等均采自市售，其中稀土元素優(yōu)選采用釔或鑭。
[0012]實(shí)施例1
一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.3%的碳、0.8%的硅、1.5%的錳、7%的鉻、2.3%的鎳、0.4%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素(雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫)，還含有0.5%的銅、0.01%的硼、0.1%的鋰、0.2%的鈉以及0.1%的稀土元素。
[0013]該中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱(chēng)量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中 稱(chēng)量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對(duì)其進(jìn)行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿(mǎn)足3.3%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過(guò)處理的金屬液冷卻至1200°C，向其中加入步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300°C時(shí)取出鑄件進(jìn)行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0014]實(shí)施例2
一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.7%的碳、1.2%的硅、1.7%的錳、10%的鉻、2.9%的鎳、1.2%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素(雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫)，還含有0.9%的銅、0.05%的硼、0.2%的鋰、0.3%的鈉以及0.3%的稀土元素。
[0015]該中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱(chēng)量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱(chēng)量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對(duì)其進(jìn)行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿(mǎn)足3.7%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過(guò)處理的金屬液冷卻至1280°C，向其中加入步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至520°C時(shí)取出鑄件進(jìn)行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0016]實(shí)施例3
一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.5%的碳、1.0%的娃、1.6%的錳、8.5%的鉻、2.6%的鎳、0.8%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素(雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫)，還含有0.7%的銅、0.03%的硼、0.15%的鋰、0.25%的鈉以及0.2%的稀土元素。
[0017]該中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱(chēng)量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱(chēng)量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對(duì)其進(jìn)行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿(mǎn)足3.5%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過(guò)處理的金屬液冷卻至1240°C，向其中加入步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至410°C時(shí)取出鑄件進(jìn)行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
【權(quán)利要求】
1.一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.3-3.7%的碳、0.8-1.2%的硅、1.5-1.7%的錳、7-10%的鉻、2.3-2.9%的鎳、0.4-1.2%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，其特征在于:還含有0.5-0.9% 的銅、0.01-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的鋰、0.2-0.3% 的鈉以及 0.1-0.3% 的稀土元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球，其特征在于:所述的硅、鋰和鈉均以單質(zhì)的形式添加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球，其特征在于:所述的雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球，其特征在于:所述的稀土元素為釔或鑭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法，其特征在于，包括以下步驟: O按照權(quán)利要求1的比例稱(chēng)量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素，備用； 2)制備消失模，并將步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)； 3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱(chēng)量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對(duì)其進(jìn)行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿(mǎn)足3.3-3.7%、含硫量和含磷量均小于0.1% ； 4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過(guò)處理的金屬液冷`卻至1200-1280°C，向其中加入步驟I)稱(chēng)量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)； 5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300-520°C時(shí)取出鑄件進(jìn)行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
【文檔編號(hào)】B02C17/20GK103774035SQ201410017086
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王會(huì)智 申請(qǐng)人:王會(huì)智