一種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(zhì)量百分比為：碳1.9-2.5、硅1.6-1.8、錳1.8-2.2、鉻3.7-3.9、Bi0.4-0.5、Sb0.03-0.05、P≤0.07、S≤0.07、余量為鐵。本發(fā)明合金通過添加Sb、Bi等元素，合理控制鑄后處理溫度，增加了合金的硬度、耐磨性和紅硬性，芯部硬度與表面硬度基本一致,解決了低鉻多元合金鑄球使用時間短的問題，通過使用廢鐵作為原料，使合金品質(zhì)均一，不易產(chǎn)生裂紋，沖擊韌性好，消耗下降，碎球率低，降低了運行成本。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，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】一種高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造磨球材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]現(xiàn)有技術(shù)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(yè)。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(yōu)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(xiàn)有技術(shù)還存在很多不足，需要根據(jù)生產(chǎn)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法，該磨球材料具有高硬度、耐沖擊、耐磨、紅硬高的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種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(zhì)量百分比為:碳 1.9-2.5、硅 1.6-1.8、錳 1.8-2.2、鉻 3.7-3.9、Bi0.4-0.5、Sb0.03-0.05、P≤0.07、S < 0.07、余量為鐵。
[0005]所述的高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質(zhì)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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻；(2 )錳；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為24-27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710_730°C，再以150-1600C /小時速率降溫至600-610°C，再以150_160°C /小時速率升溫至940_950°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370-3800C，保溫40-50分鐘，再以80_90°C /小時速率升溫至530_540°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(fā)明的有益效果
本發(fā)明合金通過添加Sb、Bi等元素，合理控制鑄后處理溫度，增加了合金的硬度、耐磨性和紅硬性，芯部硬度與表面硬度基本一致，解決了低鉻多元合金鑄球使用時間短的問題，通過使用廢鐵作為原料，使合金品質(zhì)均一，不易產(chǎn)生裂紋，沖擊韌性好，消耗下降，碎球率低，降低了運行成本。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，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。
【具體實施方式】
[0009]一種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(zhì)量百分比為:碳 1.9-2.5、硅 1.6-1.8、錳 1.8-2.2、鉻 3.7-3.9、Bi0.4-0.5、Sb0.03-0.05、P ≤ 0.07、S≤0.07、余量為鐵。
[0010]所述的高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法如下:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:0.7比例作為鐵基質(zhì)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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻；(2 )錳；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為26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720°C，再以155°C /小時速率降溫至605°C，再以155°C /小時速率升溫至945°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375 °C，保溫45分鐘，再以85 °C /小時速率升溫至535 °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(fā)明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) ^ 2.9、硬度(HRC)≥57、球體沖擊疲勞壽命(次≤13000、破碎率(%) ^ 0.5、球耗(G/噸礦)≥135。
【權(quán)利要求】
1.一種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(zhì)量百分比為:碳 1.9-2.5、硅 1.6-1.8、錳 1.8-2.2、鉻 3.7-3.9、Bi0.4-0.5、Sb0.03-0.05、P≤0.07、S < 0.07、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質(zhì)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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻；(2 )錳；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為24-27分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)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710-730°C，再以150_160°C /小時速率降溫至600-610°C，再以150-160°C /小時速率升溫至940_950°C，保溫3_4小時；再以150-160°C /小時速率降溫至500-51 (TC，保溫40-50分鐘，再以150_160°C /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370_380°C，保溫40-50分鐘，再以80-90°C /小時速率升溫至530-540°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)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、Na2TiF68-10、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】B02C17/20GK103757520SQ201310677113
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】韋中祥 申請人:蕪湖金鷹機械科技開發(fā)有限公司