本發明屬于鑄造技術領域，具體涉及一種節能耐磨的鑄鐵磨球及制備方法。
背景技術：
球磨機鋼球是球磨機設備研磨物料介質，通過球磨機鋼球之間、鋼球與物料之間的碰撞摩擦產生磨削作用，從而將物料的粒徑進一步減小。現有技術中，球磨機的磨介鋼球主要是鉻系合金、錳系合金等球磨鑄鋼件或球磨鑄鐵件，如高鉻鋼球、低鉻鋼球、多元合金鋼球和釩鈦鉻合金鋼球等，其工作對象多為水泥、煤炭、礦石、煤渣等。磨煤機鋼球在使用時球的硬度和耐磨性是影響磨煤機整形效果的主要因素之一。為了提高破碎效率和鋼球的耐用度，需要鋼球表面有足夠的硬度和耐磨度。同時，在研磨過程中，鋼球與磨料、鋼球與襯板以及鋼球與鋼球之間發生的沖撞不可避免，因此，還要求鋼球有一定的韌性，避免破球，這就對鋼球的成分提出高等級的要求。
現有高鉻合金鑄鐵磨球按照《鑄造磨球國家標準》（GB/T17445~2009），主要化學成份及含量如下（重量百分比％）： Ｃ：2.0～3.3，Si：≤1.2，Mn：0.3～1.50，Cr：18.0～30.0，Mo：0～3.0， Cu：0～1.2，Ni：0～1.5，Ｐ：≤0.10，Ｓ：≤0.06 其余為Fe；表面硬度/HRC≥58，碎球率≤1%。同時，按照實際檢測和應用，球耗極少小于60g/t，一般在130 g/t以上。
不同的C含量，對金屬鑄造磨球的性能能夠產生直接影響，即含碳量高，雖然磨球硬度高，但沖擊韌度下降，易發生脆裂；現有技術在Ｃ的含量特別是熱工藝處理上的影響，導致存有以下問題：1.磨球表面硬度偏低，≥58HRC，且硬度層較淺；2.碎球率較高，≤1%；3.沖擊疲勞壽命短；4.球耗大，≥130g/t；5.在磨機同等出力的情況下，需要裝載較大量的磨球，從而直接影響磨機的使用壽命和運行成本。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供一種節能耐磨的鑄鐵磨球，提高磨球的沖擊韌度，使磨球不易發生脆裂。
本發明同時提供該鑄鐵磨球的制備方法。
本發明通過以下技術方案實現的：
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ 1.65～1.9%，Si ≤1.2%，Mn 0.3～1.50%，Cr 24～30.0%，Mo 0.5～0.7%，Cu 0～1.2%，Ni 0～1.5%，Ｐ≤0.10%，Ｓ≤0.06%，余量為Fe。
上述所述的鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.1~0.2%，澆鑄，自然冷卻至680~720℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至930～950 ℃，加入孕育劑，保溫80~110min；
（4）取出半成品進入淬火劑中進行熱處理50~80min，過程中要控制保持好淬火油溫度在190~210℃；
（5）再加溫至540～550℃，保溫50~70min，自然冷卻至95～100℃得到成品鑄鐵磨球。
優選地，所述步驟（3）中所述的孕育劑為碳酸鍶和/或硫酸鍶，加入量為磨球總重量的0.3%~0.5%。在鑄造的過程中，會出現大量的縮孔等缺陷，加入孕育劑有利于晶核的形成，將缺陷部位填平，細化晶粒，組織致密，即起到提高韌性，又能提高鑄鐵磨球的耐磨性和硬度。
優選地，所述步驟（4）中的淬火劑按照質量百分數由以下組分組成：13%KOH、17%NaOH、1-2%甲基纖維素、3-5%聚乙烯吡咯烷酮、0.5-1.2%交聯羥甲基淀粉鈉、0.05-0.5%十七氟癸基三甲氧基硅烷、1-2%異丙醇、余量為水。
上述方法制成的成品鑄鐵磨球的硬度為65~70HRC，球耗小于20g/t，沖擊韌性6~8J/cm2。
改變磨球C的含量，提高磨球的沖擊韌度，使磨球不易發生脆裂。同時，通過改進熱處理淬火技術，還有效提高了磨球的表面硬度，且硬度層加深，增加了耐磨性，極大降低球耗。磨煤機在裝配較少量的磨球下，就能超過原磨煤機出力，從而提高了磨煤機的使用壽命，降低了運行成本。
本發明的有益成果：
1.本發明一種節能耐磨的鑄鐵磨球，降低了碳的加入量，提高磨球的沖擊韌度。
2.在制備的過程中加入碳酸鈣和孕育劑，使磨球表面硬度大，≥65HRC，且硬度層深；碎球率低，≤0.1%；沖擊疲勞壽命長；球耗小，<20g/t；在磨機同等出力的情況下，需要裝配較少量的磨球，從而能夠節約電能38%以上；同時也使磨機及相關零部件磨損減輕，延長了其使用壽命，有效降低用戶的設備維修成本。
具體實施方式
為了更好地理解本發明的實質，下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行進一步的闡述。
實施例1
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：1.65%，Si ：0.5%，Mn ：0.3%，Cr：24%，Mo：0.5%，Cu ：0.5%，Ni：0.5%，Ｐ：0.05%，Ｓ：0.01%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.1%。澆鑄，自然冷卻至680℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至930℃，加入孕育劑，保溫80min；所述的孕育劑為碳酸鍶，加入量為磨球總重量的0.3%。
（4）取出半成品進入淬火劑進行熱處理50min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在190℃；淬火劑由以下物質按照質量百分數組成：13%KOH、17%NaOH、1%甲基纖維素、3%聚乙烯吡咯烷酮、0.5%交聯羥甲基淀粉鈉、0.05%十七氟癸基三甲氧基硅烷、1%異丙醇、余量為水。
（5）再加溫至540℃，保溫50min，自然冷卻至95℃得到成品鑄鐵磨球。
實施例2
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：1.7%，Si ：0.8%，Mn ：0.5%，Cr：25%，Mo：0.6%，Cu ：0.7%，Ni：0.7%，Ｐ：0.02%，Ｓ：0.03%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.12%。澆鑄，自然冷卻至690℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至940℃，加入孕育劑，保溫90min；所述的孕育劑為硫酸鍶，加入量為磨球總重量的0.4%。
（4）取出半成品進入淬火劑進行熱處理60min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在200℃；淬火劑由以下物質按照質量百分數組成：13%KOH、17%NaOH、2%甲基纖維素、5%聚乙烯吡咯烷酮、1.2%交聯羥甲基淀粉鈉、0.5%十七氟癸基三甲氧基硅烷、2%異丙醇、余量為水。
（5）再加溫至545℃，保溫60min，自然冷卻至98℃得到成品鑄鐵磨球。
實施例3
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：1.8%，Si ：0.9%，Mn ：0.8%，Cr：26%，Mo：0.7%，Cu ：0.9%，Ni：0.9%，Ｐ：0.08%，Ｓ：0.04%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.14%。澆鑄，自然冷卻至700℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至950℃，加入孕育劑，保溫100min；所述的孕育劑為碳酸鍶，加入量為磨球總重量的0.5%。
（4）取出半成品進入淬火劑進行熱處理70min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在210℃；淬火劑由以下物質按照質量百分數組成：13%KOH、17%NaOH、1.5%甲基纖維素、4%聚乙烯吡咯烷酮、0.8%交聯羥甲基淀粉鈉、0.1%十七氟癸基三甲氧基硅烷、1.5%異丙醇、余量為水。
（5）再加溫至550℃，保溫70min，自然冷卻至100℃得到成品鑄鐵磨球。
實施例4
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：1.85%，Si ：1.2%，Mn ：1.2%，Cr：27%，Mo：0.65%，Cu ：1.1%，Ni：1.2%，Ｐ：0.10%，Ｓ：0.06%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.16%，澆鑄，自然冷卻至710℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至935℃，加入孕育劑，保溫110min；所述的孕育劑為碳酸鍶與硫酸鍶按照重量比1:1組成，加入量為磨球總重量的0.45%。
（4）取出半成品進入堿浴硝鹽淬火劑進行熱處理80min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在210℃；淬火劑由以下物質按照質量百分數組成：13%KOH、17%NaOH、1.8%甲基纖維素、3.5%聚乙烯吡咯烷酮、1.0%交聯羥甲基淀粉鈉、0.2%十七氟癸基三甲氧基硅烷、1.2%異丙醇、余量為水。
（5）再加溫至545℃，保溫70min，自然冷卻至95℃得到成品鑄鐵磨球。
實施例5
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：1.9%，Si ：0.8%，Mn ：1.5%，Cr：29%，Mo：0.55%，Cu ：0.2%，Ni：1.5%，Ｐ：0.01%，Ｓ：0.01%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.18%，澆鑄，自然冷卻至720℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至945℃，加入孕育劑，保溫110min；所述的孕育劑為碳酸鍶與硫酸鍶按照重量比1:3組成，加入量為磨球總重量的0.5%。
（4）取出半成品進入淬火劑進行熱處理70min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在200℃；淬火劑由以下物質按照質量百分數組成：13%KOH、17%NaOH、1.2%甲基纖維素、4.5%聚乙烯吡咯烷酮、0.6%交聯羥甲基淀粉鈉、0.3%十七氟癸基三甲氧基硅烷、1.5%異丙醇、余量為水。
（5）再加溫至548℃，保溫65min，自然冷卻至95℃得到成品鑄鐵磨球。
實施例6
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：1.8%，Si ：0.6%，Mn ：1.0%，Cr：30%，Mo：0.6%，Cu ：0.6%，Ni：0.5%，Ｐ：0.01%，Ｓ：0.01%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）加入碳酸鈣，加入量為磨球總重量的0.20%，澆鑄，自然冷卻至720℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至950℃，加入孕育劑，保溫100min；所述的孕育劑為碳酸鍶與硫酸鍶按照重量比3:1組成，加入量為磨球總重量的0.5%。
（4）取出半成品進入淬火劑進行熱處理80min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在210℃；淬火劑由以下物質按照質量百分數組成：13%KOH、17%NaOH、1%甲基纖維素、5%聚乙烯吡咯烷酮、0.8%交聯羥甲基淀粉鈉、0.4%十七氟癸基三甲氧基硅烷、1.8%異丙醇、余量為水。
（5）再加溫至548℃，保溫70min，自然冷卻至95℃得到成品鑄鐵磨球。
對比例1
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：2.1%，Si ：0.6%，Mn ：1.0%，Cr：15%，Mo：0.6%，Cu ：0.6%，Ni：0.5%，Ｐ：0.01%，Ｓ：0.01%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）澆鑄，自然冷卻至720℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至950℃，保溫100min；
（4）取出半成品進入油介質淬火劑進行熱處理80min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在210℃；
（5）再加溫至548℃，保溫70min，自然冷卻至95℃得到成品鑄鐵磨球。
對比例2
一種節能耐磨的鑄鐵磨球，按重量百分比由以下組分配比而成：Ｃ：2.3%，Si ：0.6%，Mn ：1.0%，Cr：25%，Mo：0.6%，Cu ：0.6%，Ni：0.5%，Ｐ：0.01%，Ｓ：0.01%，余量為Fe。
鑄鐵磨球的制備方法，包括以下步驟：
（1）將各組分按重量配比稱重混合，熔煉溫度達到1600℃以上；
（2）澆鑄，自然冷卻至720℃，取出半成品；
（3）半成品投入加溫爐，加溫至950℃，保溫100min；
（4）取出半成品進入淬火劑水中進行熱處理80min，過程中要控制保持好淬火劑溫度在210℃；
（5）再加溫至548℃，保溫70min，自然冷卻至95℃得到成品鑄鐵磨球。
性能測試：
將實施例1~6和對比例在同樣的條件下進行性能測試，將實施例和對比例所制備的磨球應用于φ4.2m電廠煤磨磨球直徑為φ60mm，應用于4.2M型煤磨機運行1年后，測定球耗及碎球率。
本發明屬于冶金、電力、建材和化工等行業，用以粉碎和研磨礦石、煤和水泥等相關物料，在磨機同等出力的情況下，需要裝配較少量的磨球，從而能夠節約電能38%以上。同時也使磨機及相關零部件磨損減輕，延長了其使用壽命，有效降低用戶的設備維修成本。