專利名稱：超硬中鉻鑄造磨球及其生產(chǎn)工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研磨介質(zhì)即鑄造磨球及生產(chǎn)工藝方法
背景技術(shù)：
磨球體作為一種研磨介質(zhì)廣泛應(yīng)用于建材水泥、礦山冶金、能源火電、非金屬加工、水煤漿及磁性材料等行業(yè)的粉體工程。高鉻鑄造磨球是繼普通鍛制鋼球、低、中鉻鑄造磨球發(fā)展起來的新一代高效磨球，其含鉻量大于10%，公知熱處理技術(shù)為油淬火加低溫回火。在這種條件下，高硬度的馬氏體形成，大大增強(qiáng)了基體的連續(xù)性和強(qiáng)度，因而磨球的硬度和韌性均顯著提高。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(GB/T17445-2009、JC/T533-2004 及 YB/T092-2005)高鉻鑄造磨球的鉻(Cr)含量范圍為10%-30%，其表面硬度> HRC58即為合格，但是價格較高，以現(xiàn)有價格水平測算高出中鉻鋼球ZQCrS每噸600元以上。近些年來，由于我國的鉻礦貧乏，鉻鐵的價格是一漲再漲，鑰、鎳、鈦、銅等責(zé)重金屬的價格亦不斷攀升，所以高鉻球價格的上漲是趨勢必然。而現(xiàn)有的中鉻鑄造磨球ZQCr8的鉻含量7-10%，表面硬度> HRC48即為合格，硬度太低，耐磨性能低下，己遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)外市場的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了節(jié)約鉻(Cr)等稀缺貴重金屬材料，同時提高磨球的硬度，降低制造成本，本發(fā)明的目的之一是提供一種鉻含量7%-10%的超硬中鉻鑄造磨球，目的之二是提供前述超硬中鉻鑄造磨球的生產(chǎn)工藝方 法。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種超硬中鉻鑄造磨球及其生產(chǎn)工藝方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種超硬中鉻鑄造磨球，其特征在于由以下化學(xué)成分組成
碳1· 8—3. 0%，硅0· 3-1. 5%，錳0. 2-1.5%，鉻7· 0-10. 0%，磷0. 02-0. 1%，硫0. 02-0.1%，銅O. 02-0. 1%，鑰0. 02-0. 1%，鎳0. 02-0. 1%，鎢0. 02-0. 1%，稀土釔0. 1-0.2%，鐵 80. 1-87. 2%ο優(yōu)選的，組成的化學(xué)成分如下
碳:2· 78%,硅:0· 61%,錳:0· 46%,鉻 8. 15%,磷:0· 052%,硫:0· 055%;銅:0· 062%,鑰:0· 033%，鎳:0· 027%,鎢0. 02%，稀土釔0. 121%，鐵87. 43%。優(yōu)選的，其組成的化學(xué)成分如下
碳:2· 86%,硅:0· 78%,錳:0· 46%,鉻:7· 5%,磷:0· 052%,硫:0· 065%;銅:0· 057%,鑰:0· 035%，鎳:0· 031%,鎢0. 02%，稀土釔0. 139%，鐵89. 53%。一種生產(chǎn)超硬中鉻鑄造磨球的生產(chǎn)工藝方法，所用原料為廢鋼，其步驟依次如下
A、首先將所述廢鋼在中頻感應(yīng)電爐中熔化，升溫至1520-1580°C，再加入鉻、銅、鑰、鎳和鎢，形成鐵水；
B、加入適量碎塊狀的稀土釔，所述鐵水沖熔并靜置5-7分鐘；
C、用澆鑄裝置將所述鐵水澆注到鑄球模具或砂箱中，冷卻后得鑄球；
D、將所述鑄球裝入加熱爐進(jìn)行奧氏體化處理，第一階段由常溫升至300-350°C、時間2-3小時；第二階段升溫至500-550°C、時間1_2小時；第三階段升溫至650°C、時間1_2小時；第四階段升溫至840-960°C、時間2-4小時；出爐得研磨體；
E、將研磨體放入淬火油池進(jìn)行淬火處理，淬火時間為6-20分鐘，冷卻到室溫；
F、再通過回火處理，溫度300-500°C，回火時間8-12小時；
G、最后進(jìn)行摜制檢驗，得合格研磨體。優(yōu)選的，所述步驟G后面還存在以下步驟
H、增加正火處理，以提高產(chǎn)品的沖擊韌性，重復(fù)所述步驟D即可。本發(fā)明超硬中鉻鑄造磨球經(jīng)過多元微合金化、稀土復(fù)合變質(zhì)及油淬及回火處理后，基體組織和碳化物狀態(tài)均發(fā)生了較大的變化。主要表現(xiàn)在
(I)、晶粒度由傳統(tǒng)高鉻白口鑄鐵的2-3級，提升到7-8級。(2)、夾雜物不但在數(shù)量上有較大的減少而且形態(tài)上也出現(xiàn)了球狀變化；
(3)、鑄態(tài)組織避免和消除了網(wǎng)狀硪化物，基體為細(xì)片狀或短棱柱狀馬氏體； (4)、力學(xué)性能和抗磨性能大幅度提高，硬度穩(wěn)定HRC60-69，沖擊值3.5-5. 0J/CM2。與現(xiàn)行中鉻鑄造磨球相比，沖擊韌性相當(dāng)，硬度提高約25. 0-43. 8%，耐磨性能得到極大提高；與高鉻鑄造磨球相比，沖擊韌性相當(dāng)，鉻含量降低30%以上，節(jié)約成本每噸600元以上，而硬度提高約3. 4-19. 0%。本發(fā)明的有益技術(shù)效果還體現(xiàn)在采用釔稀土進(jìn)衍變質(zhì)處理，使碳化物形狀、分布改變，進(jìn)而斷網(wǎng)，同時使晶粒細(xì)化，組織致密，提高韌性。采用油介質(zhì)淬火加回火熱處理工藝，獲得馬氏體加斷網(wǎng)的共晶碳化物，使中鉻磨球硬度達(dá)到HRC60— 69，顯著提高高鉻磨球的韌性和耐磨性。在進(jìn)一步提高磨球抗磨、抗破碎性能的前提下，減少了貴金屬鉻的含量，同比降低磨球制造成本，社會效益巨大。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種超硬中鉻鑄造磨球，其包括的化學(xué)成分如下
碳(C) :1. 8—3. 0%,硅(Si) :0· 3-1. 5%,錳(Mn) :0· 2-1. 5%,鉻(Cr) :7· 0-10. 0%,磷(P) : O. 02-0. 1%，硫(S) : O. 02-0. 1%，銅(Cu) : O. 02-0. 1%，鑰(Mo) : O. 02-0. 1%，鎳(Ni):?！?02-0. 1%，鎢(w):、0. 02-0. 1%，稀土釔(Y-Re) :0. 1-0.2%，鐵(Fe) 80. 1-87.2%.
本發(fā)明還提供了超硬中鉻鑄造磨球的生產(chǎn)工藝方法，包括如下步驟
所用原料為廢鋼；
A、首先將廢鋼在中頻感應(yīng)電爐中熔化，升溫至1520-1580°C，再加入鉻(Cr)、銅(Cu)、鑰(Mo)、鎳(Ni)和鎢(w)；
B、如客戶工礦條件對產(chǎn)品的韌性要求較高，就加入適量碎塊狀的稀土釔(Y-Re)，鐵水沖熔并靜置5-7分鐘，如要求不高，則可以不加；
C、用澆鑄裝置將鐵水澆注到鑄球模具或砂箱中，冷卻后得鑄球；D、將鑄球裝入加熱爐進(jìn)行奧氏體化處理，第一階段由常溫升至300-350°C、時間2-3小時；第二階段升溫至500-550°C、時間1-2小時；第三階段升溫至650°C、時間1_2小時；第四階段升溫至840-960°C、時間2-4小時；出爐得研磨體；
E、將研磨體放入淬火油池進(jìn)行淬火處理，淬火時間為6-20分鐘，冷卻到室溫；
F、再通過回火處理，溫度300-500°C，回火時間8-12小時；
G、最后進(jìn)行摜制檢驗，得合格研磨體；研磨體硬度為HRC60-69，沖擊值3.5-5. 0J/CM2。H、必要時，可以增加正火處理，以提高產(chǎn)品的沖擊韌性 ，重復(fù)D即可。實(shí)施例1
生產(chǎn)30 mm超硬中鉻鑄造磨球，其化學(xué)成分如下
碳(C) :2· 78%,硅(Si) :0· 61%,錳(Mn) :0· 46%,鉻(Cr) : 8. 15%,磷(P) :0· 052%,硫
(S):0· 055%;銅(CLl) :0· 062%，鑰(Mo) :0· 033%，鎳(Ni) :0· 027%,鎢(W) 0. 02%，稀土釔(Y-Re) 0. 121%，鐵(Fe) 87. 43%。30mm超硬中鉻鑄造磨球制造工藝如下
首先將廢鋼在中頻感應(yīng)電爐中先行熔化，升溫至1510—15501，再加入0、(11^0、·、W合金達(dá)到所要求的化學(xué)成分。然后將稀土釔放入鐵水包，用鐵水沖熔并靜置7分鐘，以對鐵水進(jìn)行變質(zhì)及孕育處理。處理后的鐵水使用鑄造直讀光譜儀測定其化學(xué)元素含量，合格鐵水則通過恒溫澆鑄裝置澆注到砂箱中，鐵水凝固后形成的鑄態(tài)磨球檢驗合格后裝入加熱爐進(jìn)行奧氏體化處理，經(jīng)油介質(zhì)淬火后，再通過低溫回火工序，最終經(jīng)摜制處理并檢驗合格后入庫。 實(shí)施例2
40 mm超硬中鉻鑄造磨球,其化學(xué)成分如下
碳(C) : 2. 86%,硅(Si): O. 78%，錳(Mn) : O. 46%,鉻(Cr): 7. 5%,磷(P) : O. 052%,硫
(S):0· 065%;銅(CLl) :0· 057%，鑰(Mo) :0· 035%，鎳(Ni) :0· 031%,鎢(W) 0. 02%，稀土釔(Y-Re) 0. 139%，鐵(Fe) 89. 53%。40mm超高鉻研磨體制造工藝如下
首先將廢鋼在中頻感應(yīng)電爐中先行熔化，升溫至1510—15501，再加入0、(11^0、·、W合金達(dá)到所要求的化學(xué)成分。然后將稀土釔放入鐵水包，用鐵水沖熔并靜置7分鐘，以對鐵水進(jìn)行變質(zhì)及孕育處理。處理后的鐵水使用鑄造直讀光譜儀測定其化學(xué)元素含量，合格鐵水則通過恒溫澆鑄裝置澆注到砂箱中，鐵水凝固后形成的鑄態(tài)磨球檢驗合格后裝入加熱爐進(jìn)行奧氏體化處理，經(jīng)油介質(zhì)淬火后，再通過低溫回火工序，最終經(jīng)摜制處理并檢驗合格后入庫。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種超硬中鉻鑄造磨球，其特征在于由以下化學(xué)成分組成 碳1· 8—3. 0%，硅0· 3-1. 5%，錳0. 2-1.5%，鉻7· 0-10. 0%，磷0. 02-0. 1%，硫0. 02-0.1%，銅O. 02-0. 1%，鑰0. 02-0. 1%，鎳0. 02-0. 1%，鎢0. 02-0. 1%，稀土釔0. 1-0.2%，鐵 80. 1-87. 2%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬中鉻鑄造磨球，其特征在于其組成的化學(xué)成分如下 碳:2· 78%,硅:0· 61%,錳:0· 46%,鉻 8. 15%,磷:0· 052%,硫:0· 055%;銅:0· 062%,鑰0· 033%，鎳0. 027%,鎢0. 02%，稀土釔0. 121%，鐵87· 43%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬中鉻鑄造磨球，其特征在于其組成的化學(xué)成分如下 碳:2· 86%,硅:0· 78%,錳:0· 46%,鉻:7· 5%,磷:0· 052%,硫:0· 065%;銅:0· 057%,鑰0· 035%，鎳0. 031%,鎢0. 02%，稀土釔0. 139%，鐵89· 53%。
4.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的超硬中鉻鑄造磨球的生產(chǎn)工藝方法，所用原料為廢鋼，其步驟依次如下 A、首先將所述廢鋼在中頻感應(yīng)電爐中熔化，升溫至1520-1580°C，再加入鉻、銅、鑰、鎳和鎢，形成鐵水； B、加入適量碎塊狀的稀土釔，所述鐵水沖熔并靜置5-7分鐘； C、用澆鑄裝置將所述鐵水澆注到鑄球模具或砂箱中，冷卻后得鑄球； D、將所述鑄球裝入加熱爐進(jìn)行奧氏體化處理，第一階段由常溫升至300-350°C、時間2-3小時；第二階段升溫至500-550°C、時間1_2小時；第三階段升溫至650°C、時間1_2小時；第四階段升溫至840-960°C、時間2-4小時；出爐得研磨體； E、將研磨體放入淬火油池進(jìn)行淬火處理，淬火時間為6-20分鐘，冷卻到室溫； F、再通過回火處理，溫度300-500°C，回火時間8-12小時； G、最后進(jìn)行摜制檢驗，得合格研磨體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超硬中鉻鑄造磨球的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于所述步驟G后面還存在以下步驟 H、增加正火處理，以提高產(chǎn)品的沖擊韌性，重復(fù)所述步驟D即可。
全文摘要
一種超硬中鉻鑄造磨球，由以下化學(xué)成分組成碳:1.8—3.0%，硅:0.3-1.5%，錳:0.2-1.5%,鉻:7.0-10.0%，磷:0.02-0.1%，硫:0.02-0.1%，銅:0.02-0.1%，鉬:0.02-0.1%，鎳:0.02-0.1%,鎢0.02-0.1%，稀土釔0.1-0.2%，鐵80.1-87.2%。采用釔稀土進(jìn)衍變質(zhì)處理，使碳化物形狀、分布改變，進(jìn)而斷網(wǎng)，同時使晶粒細(xì)化，組織致密，提高韌性。采用油介質(zhì)淬火加回火熱處理工藝，獲得馬氏體加斷網(wǎng)的共晶碳化物，使中鉻磨球硬度達(dá)到HRC60—69，顯著提高高鉻磨球的韌性和耐磨性。在進(jìn)一步提高磨球抗磨、抗破碎性能的前提下，減少了貴金屬鉻的含量，同比降低磨球制造成本，社會效益巨大。
文檔編號C21D9/36GK103060667SQ201310001640
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者韓文博, 韓仁青 申請人:寧國市中意耐磨材料有限公司