本發(fā)明涉及磨球鑄件領(lǐng)域，具體是一種低鉻耐磨磨球及其加工工藝。

背景技術(shù)：

磨球主要用于礦山、水泥、獲利發(fā)電等領(lǐng)域，國內(nèi)年消耗據(jù)專家預(yù)計在160萬噸左右，目前以鑄造磨球即鉻球為主，目前國內(nèi)cadi鑄造磨球國家標準硬度≥50hrc，對沖擊韌性指標沒有規(guī)定，國內(nèi)個別生產(chǎn)廠家及研究部門認為，沖擊韌度值為≥8j/cm²，就可以滿足使用要求，傳統(tǒng)的鑄造磨球即鉻球的沖擊韌度指標為4-5j/cm²，因而有一定的破碎率，使用時不是很理想；國內(nèi)個別cadi磨球生產(chǎn)廠家的沖擊韌度指標在8j/cm²左右，但是性能不穩(wěn)定，材料的配方及熱處理工藝、裝備均不是很理想，因而生產(chǎn)能力也無法達到預(yù)想目標；國外目前還都是以鑄造磨球即鉻球為主，與cadi磨球相比，屬于低檔產(chǎn)品，鉻含量較高，而鉻對環(huán)境污染比較嚴重，而且高鉻磨球的生產(chǎn)成本較高，因此，需要對現(xiàn)有技術(shù)的鑄造磨球及其加工工藝進行改進改良。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鉻含量少、環(huán)保安全、加工工藝簡單穩(wěn)定、產(chǎn)品性能高的低鉻耐磨磨球及其加工工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種低鉻耐磨磨球，包括以下質(zhì)量分數(shù)的化學(xué)成分：

c：3.60～3.70%；si：3.05～3.15%；mn：1.48～1.53%；

p：0～0.05%；s：0.005～0.009%；re殘（y）：0.02～0.03%；

mg殘0.03～0.043%；cr：0～0.15%；v：0～0.28%；

ti：0～0.10%；b：0～0.005%；cu：0～0.40%；

余量為fe。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述c元素來自石墨球，石墨球的球化率≥85%；組成石墨球的石墨大小為6-8級；石墨球數(shù)≥100個/mm²。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述低鉻耐磨磨球含cr、v、ti的一次碳化物和夾雜物總量為13%～18%。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述低鉻耐磨磨球的表面硬度≥50hrc，芯部硬度與表面硬度相差±3hrc。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述低鉻耐磨磨球的沖擊韌度≥10j/cm²，沖擊疲勞壽命≥8000次。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述低鉻耐磨磨球的加工工藝，其淬火工藝包括以下步驟：

（1）預(yù)熱階段：預(yù)熱溫度650℃，時間120～150min；

（2）一級加熱階段：加熱溫度800℃，時間35～44min；

（3）二級加熱階段：加熱溫度850℃，時間54～66min；

（4）奧化均溫階段：恒溫890℃，時間60～75min；

（5）預(yù)冷均溫階段：恒溫840℃，時間84～105min；

（6）等溫冷卻階段：降溫至240℃，時間96～120min

（7）空冷階段：冷卻至室溫。

作為本發(fā)明再進一步的方案：采用cadi磨球連續(xù)式等溫淬火油冷專機線制備所述低鉻耐磨磨球，所述cadi磨球連續(xù)式等溫淬火油冷專機線包括淬火槽、等溫爐、運行系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、預(yù)熱爐、油冷卻系統(tǒng)、流量盤、加熱爐、緩冷爐和控制柜；淬火槽連接等溫爐，等溫爐通過運行系統(tǒng)與預(yù)熱爐連接，運行系統(tǒng)通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動，預(yù)熱爐依次與加熱爐和緩冷爐通過傳動機構(gòu)連接成線，緩冷爐通過油冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)冷卻降溫，油冷卻系統(tǒng)設(shè)置流量盤，整個設(shè)備通過控制柜控制。

作為本發(fā)明再進一步的方案：制備得到的低鉻耐磨磨球經(jīng)內(nèi)部無損檢測及外部鑄造缺陷檢測合格后入庫，外部鑄造缺陷檢測標準為表面無氣孔、砂眼、縮孔、縮松、夾渣、冷隔、裂紋；所述低鉻耐磨磨球硬度平均值為52.6hrc，沖擊韌度平均值為ak12.5j/cm²。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的低鉻耐磨磨球表面硬度≥50hrc，芯部硬度與表面硬度相差±3hrc，沖擊韌度值≥10j/cm²，可保證使用時磨球基本無破碎，在保證硬度值的同時，其沖擊韌度值也保持在較高的水平，沖擊疲勞壽命≥8000次，使用壽命長；鉻含量低，環(huán)保安全，是一種理想的抗磨磨球；本發(fā)明的低鉻耐磨磨球生產(chǎn)工藝步驟簡單、工藝穩(wěn)定，各個階段加熱冷卻溫度及時間嚴格控制，淬火過程采用油冷技術(shù)，保證產(chǎn)品的加工性能，生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1加工工藝中淬火工藝曲線圖。

圖2為本發(fā)明中cadi磨球連續(xù)式等溫淬火油冷專機線的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-淬火槽；2-等溫爐；3-運行系統(tǒng)；4-液壓系統(tǒng)；5-預(yù)熱爐；6-油冷卻系統(tǒng)；7-流量盤；8-加熱爐；9-緩冷爐；10-控制柜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1-2，一種低鉻耐磨磨球，包括以下質(zhì)量分數(shù)的化學(xué)成分：

c：3.60～3.70%；si：3.05～3.15%；mn：1.48～1.53%；

p：0～0.05%；s：0.005～0.009%；re殘（y）：0.02～0.03%；

mg殘0.03～0.043%；cr：0～0.15%；v：0～0.28%；

ti：0～0.10%；b：0～0.005%；cu：0～0.40%；

余量為fe。

所述c元素來自石墨球，石墨球的球化率≥85%；組成石墨球的石墨大小為6-8級；石墨球數(shù)≥100個/mm²；原料中含cr、v、ti的一次碳化物和夾雜物總量為13%～18%。

所述低鉻耐磨磨球的表面硬度≥50hrc，芯部硬度與表面硬度相差±3hrc；所述低鉻耐磨磨球的沖擊韌度≥10j/cm²，沖擊疲勞壽命≥8000次。

實施例1

所述低鉻耐磨磨球的直徑為100mmm，其淬火加工工藝包括以下步驟：

（1）預(yù)熱階段：預(yù)熱溫度650℃，時間120min；

（2）一級加熱階段：加熱溫度800℃，時間35min；

（3）二級加熱階段：加熱溫度850℃，時間54min；

（4）奧化均溫階段：恒溫890℃，時間60min；

（5）預(yù)冷均溫階段：恒溫840℃，時間84min；

（6）等溫冷卻階段：降溫至240℃，時間96min。

（7）空冷階段：冷卻至室溫。

實施例2

所述低鉻耐磨磨球的直徑為130mmm，其淬火加工工藝包括以下步驟：

（1）預(yù)熱階段：預(yù)熱溫度650℃，時間150min；

（2）一級加熱階段：加熱溫度800℃，時間44min；

（3）二級加熱階段：加熱溫度850℃，時間66min；

（4）奧化均溫階段：恒溫890℃，時間75min；

（5）預(yù)冷均溫階段：恒溫840℃，時間105min；

（6）等溫冷卻階段：降溫至240℃，時間120min。

（7）空冷階段：冷卻至室溫。

本發(fā)明采用cadi磨球連續(xù)式等溫淬火油冷專機線制備所述低鉻耐磨磨球，所述cadi磨球連續(xù)式等溫淬火油冷專機線包括淬火槽1、等溫爐2、運行系統(tǒng)3、液壓系統(tǒng)4、預(yù)熱爐5、油冷卻系統(tǒng)6、流量盤7、加熱爐8、緩冷爐9和控制柜10；淬火槽1連接等溫爐2，等溫爐2通過運行系統(tǒng)3與預(yù)熱爐5連接，運行系統(tǒng)3通過液壓系統(tǒng)4驅(qū)動，預(yù)熱爐5依次與加熱爐8和緩冷爐9通過傳動機構(gòu)連接成線，緩冷爐9通過油冷卻系統(tǒng)6實現(xiàn)冷卻降溫，油冷卻系統(tǒng)6設(shè)置流量盤7，整個設(shè)備通過控制柜10控制。

制備得到的低鉻耐磨磨球經(jīng)內(nèi)部無損檢測及外部鑄造缺陷檢測合格后入庫，外部鑄造缺陷檢測標準為表面無氣孔、砂眼、縮孔、縮松、夾渣、冷隔、裂紋；所述低鉻耐磨磨球硬度平均值為52.6hrc，沖擊韌度平均值為ak12.5j/cm²。

1）所述預(yù)熱爐5作為前處理設(shè)備，將工件分段階梯式加熱，減少工件繼續(xù)加熱時產(chǎn)生的熱應(yīng)力；為加熱提供均勻一致的環(huán)境和條件，使熱處理后零件的形變小，質(zhì)量得到明顯改善；使加熱爐加熱一區(qū)保溫，加熱二區(qū)溫度、碳勢穩(wěn)定；所述預(yù)熱爐5包括爐體、加熱元件、側(cè)出料機構(gòu)、進出料爐門及提升機構(gòu)；所述預(yù)熱爐5爐體包括爐殼、爐襯、導(dǎo)軌，爐殼采用厚度為8mm鋼板焊接而成，并用不同規(guī)格的型鋼加固焊成整體氣密結(jié)構(gòu)，爐襯從外到內(nèi)依次設(shè)置為硅鈣板、硅酸鋁釬維毯、高長度輕質(zhì)磚，導(dǎo)軌采用1cr18ni9ti奧式體型不銹鋼導(dǎo)軌；所述加熱元件采用24根裸式輻射管制成；所述側(cè)出料機構(gòu)采用與主爐側(cè)推料相同的形式，采用不銹鋼材料制成的軟鏈條在減速機驅(qū)動下將零件沿橫導(dǎo)軌推出預(yù)熱爐5，進入加熱爐8前室；所述進出料爐門均用鋼板焊接，內(nèi)襯保溫磚，爐門的升降通過鏈條由油缸驅(qū)動，爐門下降后通過滾輪斜塊機構(gòu)與門框壓緊；

2）所述加熱爐8包括爐體、加熱元件、風(fēng)扇總成、進料前室、側(cè)出料機構(gòu)、前后爐門及事故檢修門；全爐共分三個區(qū)段，根據(jù)功能分為加熱一區(qū)、加熱二區(qū)和加熱三區(qū)，加熱二區(qū)與加熱三區(qū)之間用雙拱墻分隔；所述爐體包括爐殼、爐襯、導(dǎo)軌，爐殼由8mm鋼板焊接而成，并用不同規(guī)格的型鋼加固焊成整體氣密結(jié)構(gòu)；爐襯采用輕質(zhì)抗?jié)B碳磚做內(nèi)襯，中間為輕質(zhì)高鋁保溫磚，外層為硅鈣板和硅酸鋁纖維毯；導(dǎo)軌采用cr25ni20材料精鑄而成；所述加熱元件采用鼠籠式電輻射管制備而成，外套管材料為cr25ni20，電熱材料為含稀土的鐵鉻鋁合金及高鋁質(zhì)骨架。所述加熱爐采用兩種聯(lián)線方式：一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)各使用12支，三區(qū)是4支串聯(lián)后角形連接，一區(qū)、二區(qū)是2支串聯(lián)后星形連接；所述風(fēng)扇總成的風(fēng)扇和風(fēng)扇軸均采用cr25ni20耐熱鋼材料制成，設(shè)置冷卻水套，軸承使用壽命≥30000h；工件進入加熱爐8前先進入進料前室，待進料前室空氣排凈達到與加熱爐8氣氛一致時，工件進入加熱爐8的加熱區(qū)，進料前室用8mm鋼板焊接而成，其上設(shè)防爆蓋，防爆蓋與座體之間涂以mos2密封，進料前室的前端裝有窺視孔以在內(nèi)爐門開啟時觀察加熱爐8內(nèi)的情況；所述前室門與門框采用鑄鐵材料支撐，其接觸表面配對刮研，間隙≤0.05mm;送氣之前，門與框接觸表面涂抹mos2，以保證爐門的密封性；進料前室的側(cè)面開有排氣孔，通過管道與水封相連，加熱爐8內(nèi)的廢氣通過水封排氣管排出并燒掉，前室門的下方設(shè)有電點火器，正常情況下，前室門開啟前，點火器通電點火，前室門開啟，工序正常運行，前室門開啟時點火器失靈時，進料前室內(nèi)的氣體與空氣混合發(fā)生鳴爆，為避免此類現(xiàn)象發(fā)生，在進料前室開啟與進料前室點火的plc程序中設(shè)有聯(lián)鎖保護措施，當(dāng)點火裝置失靈時，前室門打不開并報警，以保證系統(tǒng)的安全性；所述側(cè)出料機構(gòu)與主爐出料結(jié)構(gòu)相同，采用軟鏈條機構(gòu)，軟鏈條由電機帶動的減速機驅(qū)動，軟鏈條箱安裝于主爐側(cè)部，通過料盤限位器行程開關(guān)準確控制推頭位置，軟鏈條導(dǎo)軌槽、推頭均采用cr25ni20耐熱鋼制造；所述進出料爐門均為非密封式，以隔熱為主，通過油缸拉動軟鏈條實現(xiàn)爐門升降；所述檢修爐門位于主爐末端，料盤限位器安裝在檢修爐門上，檢修爐門上開有三個窺視孔；

3）所述緩冷爐9包括爐體、加熱元件、風(fēng)扇總成、側(cè)出料機構(gòu)、前后爐門及事故檢修門；緩冷爐9按功能分為加熱一區(qū)、加熱二區(qū)，加熱一區(qū)與加熱二區(qū)之間用雙拱墻分隔；所述爐體包括爐殼、爐襯、導(dǎo)軌，爐殼由8mm鋼板制成，并用不同規(guī)格的型鋼加固組焊成整體氣密結(jié)構(gòu)，爐襯采用輕質(zhì)抗?jié)B碳磚做內(nèi)襯，中間為輕質(zhì)高鋁保溫磚，外層為硅鈣板、硅酸鋁纖維毯，導(dǎo)軌采用cr25ni20材料精鑄而成，加熱一區(qū)為了保證工件降到所需要的溫度，設(shè)有一套長冷裝置；所述加熱元件為6支鼠籠式電輻射管，設(shè)置在加熱二區(qū)；所述風(fēng)扇總成、側(cè)出料機構(gòu)與加熱爐中結(jié)構(gòu)相同，進出料爐門為非密封式，以隔熱為主，通過油缸拉動鏈條實現(xiàn)爐門升降；所述檢修爐門位于緩冷爐末端，料盤限位器安裝在檢修爐門上，檢修門上開有三個窺視孔；

4）所述淬火槽1包括槽體、淬火密封室、移動式淬火升降臺、淬火油攪拌器、過濾器、導(dǎo)流裝置、淬火油冷卻循環(huán)系統(tǒng)、副油箱和自動補油裝置，槽體由厚度為8mm的鋼板氣密性焊接而成，容積為11.3m³，上半部外側(cè)裝保溫填料，淬火油攪拌器安裝于槽體的一側(cè)，導(dǎo)流裝置的出口設(shè)置在移動式淬火升降臺的下部，通過變頻電機驅(qū)動淬火油攪拌器運轉(zhuǎn)，淬火油冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括螺旋板式換熱器、齒輪油泵及管路；

5）所述等溫爐2包括爐體、加熱元件、循環(huán)風(fēng)扇總成、爐門及提升機構(gòu)，等溫爐2爐體以槽鋼為骨架，內(nèi)外用鋼板封閉焊接，其間填充保溫材料，導(dǎo)軌直接敷設(shè)于爐底，兩側(cè)導(dǎo)向焊在側(cè)壁上；用φ4.0㎜的電阻絲繞制成螺旋形加熱元件安裝在爐蓋支架上并均勻分布在爐頂?shù)娘L(fēng)道內(nèi)，采用離芯式循環(huán)風(fēng)扇，風(fēng)扇運轉(zhuǎn)時，空氣直接吹到加熱元件上，沿著導(dǎo)流風(fēng)道實現(xiàn)爐內(nèi)熱風(fēng)循環(huán)，以提高爐膛內(nèi)有效區(qū)的溫度均勻性，夾層內(nèi)填充保溫材料，通過油缸驅(qū)動實現(xiàn)升降。

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。