專利名稱：一種合金鑄鐵磨球的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶金技術領域，尤其涉及一種合金鑄鐵磨球的制備工藝。
背景技術：
鉻系合金鑄造磨球是廣泛應用于冶金選礦、水泥建材、火力發(fā)電等行業(yè)的主要消耗材料。目前，磨球均為碳含量較高的鑄鐵磨球，以重量百分比計的化學成分為C :2 3. 6， Si 0. 30 1. 50，Mn 0. 40 1. 50，Cr 1. 00 28，P < O. 10，S < O. 06，余量為 Fe。其鑄造工藝大多為手工金屬模造型，熱處理工藝多為風冷淬火，部分為油冷淬火。
目前國內磨球市場除鍛打球以外基本上全是鑄鐵磨球，按鉻合金含量區(qū)分主要有低鉻(ZQCr2)、中鉻(ZQCr5)、高鉻(ZQCrl2)、超高鉻(ZQCr 15, ZQCr20、ZQCr26)等六種產品，前兩種均為非淬火磨球，硬度低、耐磨性差、資源浪費嚴重；后四種雖然耐磨性較好但成本較高，尤其是隨著近幾年鉻鐵價格的飛漲，生產成本愈來愈高，其性價比的優(yōu)勢正在逐漸喪失。
基于上述原因，現(xiàn)有產品均為普通含鉻鑄鐵材質，致密度低，韌性差，耐磨性有待進一步提高。此外，鉻合金含量低的產品不耐磨，鉻合金含量高的雖然耐磨性有所提高，但韌性較差，通常在磨球使用過程中易造成碎裂，碎裂不僅影響磨球自身的使用壽命，同時又可能為研磨物料帶來污染，導致研磨物料的報廢。隨著技術的發(fā)展和要求的提高，傳統(tǒng)的以鉻為主要硬化合金元素的含鉻鑄鐵磨球越來越不能滿足生產實際的需要。因此，加快磨球產品技術更新、換代步伐，開發(fā)性價比更高的替代產品，已經成為耐磨材料企業(yè)的重要責任和當務之急。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，該磨球通過鑄鐵合金成分和工藝的調整，使得鑄鐵的硬度提高，耐磨性提高；并且改善鑄鐵的韌性，使得其使用過程中不碎裂，從而延長使用壽命，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案
一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，該磨球以(重量)百分比計由下列組分組成C :2.30 2. 50，S1:0. 90 1. 20,Mn :1. 30 1. 50, Cr :2. O 3. 0，V :0. 15 O. 25，B :0. 02 O.06，Ce :0. 07 O. 09，P < O. 03, S < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質，所述制備工藝包括如下步驟
I)配料將廢鐵、娃鐵、猛鐵、絡鐵、鑰；鐵、砸鐵和鋪基稀土按上述配比進彳丁配料；
2)熔煉將廢鐵、硅鐵、錳鐵和生鐵等放入爐中熔化，爐前調整成分，將溫度升至 1560 1600°C左右，加入硅鈣合金預脫氧，預脫氧3 4分鐘后，加入鋁終脫氧，終脫氧3 4分鐘后，加入鉻鐵、fL鐵，加入5 7分鐘后,加入硼鐵,硼鐵加入3 5分鐘后出爐；將鋪基稀土破碎至粒度為2 4mm左右的小塊，經150 180°C左右烘干后，置于澆包底部，將鐵水沖入澆包；
3)澆注將熔煉好的鐵水澆注成鑄件，鐵水澆注溫度為1450 1480°C ；
4)熱處理將澆注好的磨球加熱至930 950°C左右，保溫20 30分鐘，然后淬入225 245°C左右的鹽浴爐中進行等溫淬火，并在鹽浴爐中保持10 14分鐘。
本發(fā)明中的合金元素的作用為
碳為生成共晶碳化物的主要元素，共晶碳化物在耐磨性方面起著重要作用。碳含量決定碳化物的數(shù)量。但碳量過高，則韌性降低。綜合考慮確定碳含量為上述范圍。
添加適量的釩和硼釩是碳化物形成元素，與碳形成適量的碳化物可提高磨球的硬度，添加少量的硼即可提高磨球的硬度和耐磨性，因此二者可明顯提高磨球的綜合機械性能，特別是硬度、耐磨性和沖擊韌性。
鉻是碳化物形成元素，Cr熔于奧氏體中強化基體且不降低韌性，推遲過冷奧氏體轉變，增加磨球的淬透性，Cr使磨球的強度和硬度明顯提高，此外Cr還能細化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。隨著Cr含量的增高會犧牲沖擊韌性,沖擊韌性會大大降低而且勢必增加磨球的成本，本發(fā)明由于添加釩和硼來提高磨球的硬度和耐磨性，因而，可以大幅替代現(xiàn)有技術中的高鉻含量，從而，本發(fā)明采用較低的鉻含量，用以保證磨球具有足夠的韌性。
錳是提高淬透性、擴大奧氏體區(qū)的一種有效元素。其作用一是脫氧，二是強化基體和碳化物。含錳量過高，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，降低了 Ms點，不利于鑄態(tài)奧氏體轉變；少量的錳對于屈氏體有細化作用。
添加適量的稀土元素，改善碳化物以及夾雜物的形態(tài)，從而輔助改善磨球的韌性。
本發(fā)明具有如下有益效果
I)本發(fā)明在大量實驗的基礎上，通過調整合金鑄鐵的化學成分，通過添加適量的硼和釩，配合低含量的鉻，三者的含量達到協(xié)同作用，可大幅提高磨球的硬度和耐磨性，并且保持磨球具有適當?shù)捻g性，此外通過添加適量的稀土元素鈰，使得磨球的韌性得到進一步的改善。本發(fā)明的合金鑄鐵的各種合金元素協(xié)同作用使得鑄鐵的耐磨性提高，使用壽命比現(xiàn)有技術中的含鉻鑄鐵長2-3倍以上，并且使用中磨損低，為物料帶來的污染少；特別是，由于改善了磨球的韌性，本發(fā)明磨球使用過程中不碎裂。
2)本發(fā)明采用等溫淬火的熱處理工藝，進一步改善磨球的微觀組織，改善碳化物的形態(tài)和分布，從而進一步提高磨球的韌性。
具體實施方式
實施例一
一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，該磨球以(重量)百分比計由下列組分組成C :2.30，Si 1. 20，Mn 1. 30，Cr 3. O, V 0. 15，B 0. 06，Ce 0. 07，P < O. 03，S < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質 ，所述制備工藝包括如下步驟
I)配料將廢鐵、娃鐵、猛鐵、絡鐵、鑰；鐵、砸鐵和鋪基稀土按上述配比進彳了配料；
2)熔煉將廢鐵、硅鐵、錳鐵和生鐵放入爐中熔化，爐前調整成分，將溫度升至 1560°C，加入硅鈣合金預脫氧，預脫氧4分鐘后，加入鋁終脫氧，終脫氧3分鐘后，加入鉻鐵、 釩鐵，加入7分鐘后，加入硼鐵，硼鐵加入3分鐘后出爐；將鈰基稀土破碎至粒度為2 4mm 的小塊，經150°C烘干后，置于澆包底部，將鐵水沖入澆包；
3)澆注將熔煉好的鐵水澆注成鑄件，鐵水澆注溫度為1450°C ；
4)熱處理將澆注好的磨球加熱至930°C，保溫30分鐘，然后淬入225°C的鹽浴爐中進行等溫淬火，并在鹽浴爐中保持14分鐘。
實施例二
一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，該磨球以(重量)百分比計由下列組分組成C :2.50，Si 0. 90，Mn 1. 50，Cr 2. O, V 0. 25，B 0. 02，Ce 0. 09，P < O. 03，S < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質，所述制備工藝包括如下步驟
I)配料將廢鐵、娃鐵、猛鐵、絡鐵、鑰；鐵、砸鐵和鋪基稀土按上述配比進彳丁配料；
2)熔煉將廢鐵、硅鐵、錳鐵和生鐵放入爐中熔化，爐前調整成分，將溫度升至 1600°c，加入硅鈣合金預脫氧，預脫氧3分鐘后，加入鋁終脫氧，終脫氧4分鐘后，加入鉻鐵、 釩鐵，加入5分鐘后，加入硼鐵，硼鐵加入5分鐘后出爐；將鈰基稀土破碎至粒度為2 4mm 的小塊，經180°C烘干后，置于澆包底部，將鐵水沖入澆包；
3)澆注將熔煉好的鐵水澆注成鑄件，鐵水澆注溫度為1480°C ；
4)熱處理將澆注好的磨球加熱至950°C，保溫20分鐘，然后淬入245°C的鹽浴爐中進行等溫淬火，并在鹽浴爐中保持10分鐘。
實施例三
一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，該磨球以(重量)百分比計由下列組分組成C :2.40，Si 1. 05，Mn 1. 40，Cr 2. 5，V 0. 20，B 0. 04，Ce 0. 08，P < O. 03，S < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質，所述制備工藝包括如下步驟
I)配料將廢鐵、娃鐵、猛鐵、絡鐵、鑰；鐵、砸鐵和鋪基稀土按上述配比進彳丁配料；
2)熔煉將廢鐵、硅鐵、錳鐵和生鐵放入爐中熔化，爐前調整成分，將溫度升至 1580°C，加入硅鈣合金預脫氧，預脫氧3. 5分鐘后，加入鋁終脫氧，終脫氧3. 5分鐘后，加入鉻鐵、釩鐵，加入6分鐘后，加入硼鐵，硼鐵加入4分鐘后出爐；將鈰基稀土破碎至粒度為 2 4_的小塊,經165°C烘干后,置于燒包底部,將鐵水沖入燒包；
3)澆注將熔煉好的鐵水澆注成鑄件，鐵水澆注溫度為1465°C ；
4)熱處理將澆注好的磨球加熱至940°C，保溫25分鐘，然后淬入235°C的鹽浴爐中進行等溫淬火，并在鹽浴爐中保持12分鐘。
申請人聲明，本發(fā) 明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進， 對本發(fā)明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，其特征在于，該磨球以(重量)百分比計由下列組分組成C 2. 30 2. 50, Si 0. 90 1. 20,Mn 1. 30 1. 50, Cr 2. O 3. O, V 0. 15 O. 25， B :0. 02 O. 06，Ce :0. 07 O. 09，P < O. 03，S < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質，所述制備工藝包括如下步驟1)配料將廢鐵、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、硼鐵和鈰基稀土按上述配比進行配料；2)熔煉將廢鐵、硅鐵、錳鐵和生鐵等放入爐中熔化，爐前調整成分，將溫度升至 1560 1600°C左右，加入硅鈣合金預脫氧，預脫氧3 4分鐘后，加入鋁終脫氧，終脫氧3 4分鐘后，加入鉻鐵、fL鐵，加入5 7分鐘后,加入硼鐵,硼鐵加入3 5分鐘后出爐；將鋪基稀土破碎至粒度為2 4mm左右的小塊，經150 180°C左右烘干后，置于澆包底部，將鐵水沖入澆包；3)澆注將熔煉好的鐵水澆注成鑄件，鐵水澆注溫度為1450 1480°C；4)熱處理將澆注好的磨球加熱至930 950°C左右，保溫20 30分鐘，然后淬入 225 245°C左右的鹽浴爐中進行等溫淬火，并在鹽浴爐中保持10 14分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合金鑄鐵磨球的制備工藝，該磨球以(重量)百分比計由下列組分組成C2.30～2.50，Si0.90～1.20，Mn1.30～1.50，Cr2.0～3.0，V0.15～0.25，B0.02～0.06，Ce0.07～0.09，P＜0.03，S＜0.03，余量為Fe及不可避免的雜質，所述制備工藝包括如下步驟1)配料；2)熔煉；3)澆注；4)等溫淬火熱處理。本發(fā)明的合金鑄鐵的各種合金元素協(xié)同作用提高耐磨性，采用等溫淬火熱處理工藝，進一步改善磨球的微觀組織，改善碳化物的形態(tài)和分布，進一步提高磨球的韌性，使用壽命比現(xiàn)有技術中的含鉻鑄鐵長2-3倍以上，并且使用中不碎裂。
文檔編號C22C37/06GK103060662SQ20121059510
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者劉文會 申請人:寧波市瑞通新材料科技有限公司