一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法
【專利摘要】一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳2.2-2.5、硅0.9-1.2、錳1.4-1.7、銅0.07-0.09、鉻2.5-2.7、鈮0.17-0.19、硼0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P≤0.07、S≤0.07、余量為鐵。本發明合金通過添加硼、Zr、鈮、銅等元素，合理控制鑄后處理溫度，增加了合金的硬度、耐磨性、高溫強度和耐酸堿和空氣腐蝕，芯部硬度與表面硬度基本一致；通過使用廢鐵作為原料，使合金品質均一，不易產生裂紋；本發明沖擊韌性好，碎球率低，降低了運行成本。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提高成品率。
【專利說明】一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鑄造磨球材料領域，尤其涉及一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，鑄造磨球被廣泛應用在水泥建材、陶瓷、礦山冶選、電廠磨煤、氧化鋁等行業。要求磨球具有硬度高、耐研磨、不破碎、不失圓、磨機綜合效率高等良好的物理機械性能。目前磨球的種類主要有中錳球磨鑄鐵磨球、低碳白口鑄鐵磨球，以及高鉻鑄鐵磨球等。高鉻鑄鐵磨球性能優良，表面硬度和體積硬度較高，但沖擊韌性較低，隨著鉻的價格走高，高鉻鑄鐵磨球的價格也一路走高；低鉻磨球的表面硬度和體積硬度較低，使用壽命短；中錳球磨鑄鐵磨球不耐腐蝕，原始硬度低，易破碎。由此可見，現有技術還存在很多不足，需要根據生產情況不同，研究兼具高硬度、高沖擊韌性、低破碎率、低磨耗和低成本的性價比高的磨球。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法，該磨球材料具有硬度高、耐磨性好、高溫強度高和耐酸堿和空氣腐蝕的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.5、硅 0.9-1.2、錳 1.4-1.7、銅 0.07-0.09、鉻 2.5-2.7、鈮 0.17-0.19、硼 0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
[0005]所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、銅、Zr；(2)錳、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為21-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時速率升溫至730_740°C，再以150-1600C /小時速率降溫至600-610°C，再以140_150°C /小時速率升溫至920_940°C，保溫3-4小時；再以150-160 V /小時速率降溫至500-510 °C，保溫40-50分鐘，再以150-1600C /小時速率降溫至230-250°C，保溫2_3小時；再以80-90°C /小時速率升溫至350-360°C，保溫50-60分鐘，再以80_90°C /小時速率升溫至520_530°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5,Na2TiF6 8-10,乙烯基三乙氧基硅烷2_3、納米三氧化二鋁1_2、苦菱土 4_8、粘土 30-35、氟硅酸鈉3-4、鈦白粉2-3、瑩石6-8、玉石粉3-4、蒙脫石1_2 ;其制備方法粘土放入煅燒爐中在1200-1240°C下煅燒3-4小時，取出粉碎，加入12-15%的鹽酸水溶液中浸泡1_2小時，過濾，再用清水洗滌，烘干，與乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉體；將其它剩余成分混合，加熱至1600-2300°C，攪動45-60分鐘后，倒入冷水中，冷卻后，用清水洗滌，過濾、烘干，粉碎成100-150目粉末，與前述所得的粉體混合均勻，即得。
[0008]本發明的有益效果
本發明合金通過添加硼、Zr、鈮、銅等元素，合理控制鑄后處理溫度，增加了合金的硬度、耐磨性、高溫強度和耐酸堿和空氣腐蝕，芯部硬度與表面硬度基本一致；通過使用廢鐵作為原料，使合金品質均一，不易產生裂紋；本發明沖擊韌性好，碎球率低，降低了運行成本。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提聞成品率。
【具體實施方式】
[0009]一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.5、硅 0.9-1.2、錳 1.4-1.7、銅 0.07-0.09、鉻 2.5-2.7、鈮 0.17-0.19、硼
0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
[0010]所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產方法如下:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)硅、銅、Zr; (2)錳、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C /小時速率升溫至735°C，再以155°C /小時速率降溫至605°C，再以145°C /小時速率升溫至930°C，保溫3.5小時；再以155°C /小時速率降溫至505°C，保溫45分鐘，再以155°C /小時速率降溫至240°C，保溫2.5小時；再以85°C /小時速率升溫至355°C，保溫55分鐘，再以85 °C /小時速率升溫至525°C，保溫
2.5小時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉12、二氧化硅5、白云石3、Na2TiF6 8、乙烯基三乙氧基硅烷2、納米三氧化二鋁2、苦菱土 4、粘土 30、氟硅酸鈉3、鈦白粉2、瑩石8、玉石粉4、蒙脫石I ;其制備方法粘土放入煅燒爐中在1200-1240°C下煅燒3-4小時，取出粉碎，加入12-15%的鹽酸水溶液中浸泡1-2小時，過濾，再用清水洗滌，烘干，與乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉體；將其它剩余成分混合，加熱至1600-2300°C，攪動45-60分鐘后，倒入冷水中，冷卻后，用清水洗滌，過濾、烘干，粉碎成100-150目粉末，與前述所得的粉體混合均勻，即得。
[0013]本發明含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的機械性能為:沖擊韌性(J/CM2)≥2.7、硬度(HRC)≥56、球體沖擊疲勞壽命(次)≥13500、破碎率(%) ≤0.4、球耗(G/ 噸礦)≤115。
【權利要求】
1.一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.5、硅 0.9-1.2、錳 1.4-1.7、銅 0.07-0.09、鉻 2.5-2.7、鈮0.17-0.19、硼 0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)硅、銅、Zr; (2)錳、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為21-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時速率升溫至730-740°C，再以150-1600C /小時速率降溫至600-610°C，再以140_150°C /小時速率升溫至920_940°C，保溫3-4小時；再以150-160 V /小時速率降溫至500-510 °C，保溫40-50分鐘，再以150-1600C /小時速率降溫至230-250°C，保溫2_3小時；再以80-90°C /小時速率升溫至350-360°C ，保溫50-60分鐘，再以80_90°C /小時速率升溫至520_530°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5、Na2TiF6 8-10、乙烯基二乙氧基硅烷2-3、納米二氧化二招1_2、苦菱土 4-8、粘土 30-35、氣娃酸鈉3-4、鈦白粉2-3、瑩石6-8、玉石粉3-4、蒙脫石1_2 ;其制備方法粘土放入煅燒爐中在1200-1240°C下煅燒3-4小時，取出粉碎，加入12-15%的鹽酸水溶液中浸泡1-2小時，過濾，再用清水洗滌，烘干，與乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉體；將其它剩余成分混合，加熱至1600-2300°C，攪動45-60分鐘后，倒入冷水中，冷卻后，用清水洗滌，過濾、烘干，粉碎成100-150目粉末，與前述所得的粉體混合均勻，即得。
【文檔編號】C22C37/06GK103757519SQ201310677486
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】韋中祥 申請人:蕪湖金鷹機械科技開發有限公司