專利名稱：一種鋼球用鋼及制造該鋼球的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶金及成型技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種用于生產(chǎn)具有良好強韌性和耐磨性并且生產(chǎn)成本低的鋼球的鋼以及制造該鋼球的方法。
背景技術(shù)：
目前，球磨機是眾多工業(yè)領(lǐng)域(例如，采礦、冶金、煤炭、建材、化工、電力等)中粉碎固體物料的主要設(shè)備。鋼球作為球磨機中的重要研磨部件，其性能的優(yōu)劣將直接決定粉料的質(zhì)量及球磨效率。例如，在采礦或冶金領(lǐng)域中，在研磨過程中，球磨機通過鋼球與礦石間的撞擊與反復(fù)摩擦，將礦石破碎。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(fā)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。鋼球的工作環(huán)境決定了傳統(tǒng)的熱軋態(tài)鋼球難以滿足要求，需對鋼球進行淬火處理，以提高硬度；同時，為消除淬火鋼球內(nèi)部過大的內(nèi)應(yīng)力，需對鋼球進行回火處理。當(dāng)前，隨著世界鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，對礦石等原料的需求逐年攀升。資料顯示，2010年，僅我國選礦行業(yè)鋼球消耗量就超過200萬噸。因此，研制高性能鋼球產(chǎn)品，特別是直徑不小于80mm的鋼球，降低單耗，提高鋼球質(zhì)量及使用壽命具有重要意義。在現(xiàn)有技術(shù)中，為避免鋼球出現(xiàn)脆質(zhì)相滲碳體，在淬火及使用過程中開裂，多采用碳含量在0. 90wt%以下的設(shè)計方案，同時為提高鋼球的淬透性及強韌性能，在提高Si、Mn 含量的同時，大量添加Cr、Mo、Cu、Ni、Al等貴重合金元素，一方面導(dǎo)致鋼球成本顯著增加； 另一方面，合金元素在發(fā)揮有利作用的同時也無法規(guī)避有害作用，例如過高的Cr將增加鋼的脆性，鋼中含Cu易于導(dǎo)致鋼球軋制及淬火過程開裂等，存在一定不足。因此，亟需一種制造成本低且同時具有良好強韌性及耐磨損性能的鋼球產(chǎn)品，以滿足球磨處理的工業(yè)需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明對鋼球的化學(xué)成分及制備工藝進行了優(yōu)化設(shè)計，從而得到了一種具有良好強韌性和耐磨損性能同時生產(chǎn)成本低廉的鋼球。本發(fā)明的鋼球可廣泛應(yīng)用于大型黑色及有色金屬的球磨領(lǐng)域。本發(fā)明的一方面提供了一種鋼球用鋼，所述鋼球用鋼的化學(xué)成分按重量百分比計由 0. 90% 1. 00% 的 C、0. 30% 1. 00% 的 Si、0. 80% 1. 20% 的 Μη、0. 40% 0. 70% 的Cr、0. 01% 0. 05%的Ti、不多于0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的 [H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。優(yōu)選地，所述鋼球用鋼按重量百分比計由0. 90% 0. 95% 的 C、0. 50% 0. 80% 的 Si、0. 90% 1. 10% 的 Μη、0. 50% 0. 65% 的 Cr、0. 02% 0. 04%的Ti、不多于0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。本發(fā)明的另一方面提供了一種制造鋼球的方法，所述方法包括依次進行的以下步驟冶煉鋼水；采用爐外精煉工藝處理鋼水，得到的鋼水按重量百分比計由0. 90% 1. 00% 的 C、0. 30% 1. 00% 的 Si、0. 80% 1. 20% 的 Μη、0. 40% 0. 70% 的 Cr、0. 01% 0. 05%的Ti、不多于0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成；澆鑄以形成鑄坯；加熱鑄坯，然后軋制；切割經(jīng)軋制后的鑄坯，形成鋼球坯；將鋼球坯加熱至900°C 950°C并保溫15min 25min，然后將鋼球坯迅速加熱至 1100°C 1150°C，鍛造鋼球坯；將經(jīng)鍛造后的鋼球坯空冷至780°C 820°C，然后將鋼球坯以連續(xù)滾動的方式在溫度為30°C 50°C的水中淬火，待鋼球坯表層溫度為80°C 140°C 后，再將鋼球坯置于溫度為200°C 240°C的機械油中回火，回火池 Mi后取出，隨后進行空冷及精整處理，得到鋼球。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法，其中，所述采用爐外精煉工藝處理鋼水的步驟包括依次進行的鋼包精煉工序和真空循環(huán)脫氣工序。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法，其中，所述采用爐外精煉工藝處理鋼水的步驟得到的鋼水按重量百分比計由0. 90 % 0. 95 %的C、0. 50 % 0. 80 %的Si、 0. 90% 1. 10% 的 Μη、0. 50% 0. 65% 的 Cr、0. 02% 0. 04% 的 Ti、不多于 0. 025% 的 P、 不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法，其中，所述加熱鋼球坯然后鍛造鋼球坯的步驟是通過燃燒煤氣將鋼球坯加熱至900°C 950°C，然后采用中頻或工頻感應(yīng)加熱將鋼球坯迅速加熱至1100°C 1150°C。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法，其中，所述將鋼球坯以連續(xù)滾動的方式在溫度為30°c 50°C的水中淬火的步驟通過蛇形路線或具有預(yù)定坡度的路徑來使鋼球坯實現(xiàn)連續(xù)滾動。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法，其中，所述溫度為30°C 50°C的水與水循環(huán)冷卻裝置或散熱裝置連接，以確保水溫恒定保持在30°C 50°C的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法，其中，所述方法還可包括在加熱鑄坯然后軋制的步驟之前將鑄坯表面冷卻至100°c以下然后采用火焰清理鑄坯表面缺陷的步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鋼球具有良好的強韌性指標和耐磨性能，同時，由于未采用添加V、Mo、Cu、Ni等貴重合金元素，生產(chǎn)成本顯著降低，基本上可部分替代球磨機中使用的高合金鋼球。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的制造鋼球的方法的鍛造及熱處理工藝圖。
具體實施例方式在下文中，將結(jié)合附圖和示例性實施例來描述本發(fā)明的鋼球用鋼及制造該鋼球的方法。根據(jù)本發(fā)明一方面的鋼球用鋼的化學(xué)成分按重量百分比計由0.90% 1.00%的 C、0. 30% 1. 00% 的 Si、0. 80% 1. 20% 的 Μη、0. 40% 0. 70% 的 Cr、0. 01% 0. 05% 的 Ti、不多于0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。優(yōu)選地，本發(fā)明的鋼球用鋼按重量百分比計由0. 90% 0. 95%的C、0. 50% 0. 80%的 Si、0. 90% 1. 10%的 Μη、0. 50% 0. 65%的 Cr、0. 02% 0. 04%的 Ti、不多于 0. 025 %的P、不多于0. 025 %的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。下面，首先說明根據(jù)本發(fā)明的鋼球的化學(xué)成分限定在上述范圍的原因。C元素是使鋼球獲得適宜強度、硬度及耐磨性能的一種最重要也是最廉價的元素。 在根據(jù)本發(fā)明的鋼球中，在不添加Mo、Cu、Ni、Al等貴重合金元素的前提下，當(dāng)C含量小于 0.90%時，鋼球的耐磨損性能難以顯著提高，導(dǎo)致使用中過快磨損，降低使用壽命。即使如此，超過共析含量(0.77%)的C在淬火過程中開裂的傾向性仍較強。為此，在鋼中添加與 C產(chǎn)生細小TiC顆粒的Ti元素和中等碳化物形成元素Cr元素，同時配合本發(fā)明中的加熱及熱處理工藝，避免淬火開裂現(xiàn)象。同時，添加Ti元素還有助于提高鋼球的韌塑性特別是沖擊韌性。當(dāng)C含量大于1.00%時，鋼球強硬度有余而韌塑性不足，無法滿足使用要求。因此，本發(fā)明中C含量限定在0. 90% 1. 00%之間，作為優(yōu)選的方案，C含量限定在0. 90% 0. 95%之間。Si元素作為鋼的主要添加元素，能夠以固溶形式存在于鐵素體和奧氏體中，從而提高鋼中組織的強度。根據(jù)本發(fā)明的鋼球中，當(dāng)鋼中Si含量小于0. 30%時，固溶量偏低將導(dǎo)致強化效果不明顯；同時，不利于回火過程中抵抗硬度的降低，特別是不利于大直徑鋼球?qū)崿F(xiàn)全面硬化；當(dāng)Si含量大于1. 00%時，將使鋼的塑性和延展性降低，不利于鍛造工序的實施。因此，本發(fā)明中Si含量限定在0.30% 1.00%之間。作為優(yōu)選的方案，Si含量限定在0. 50%~ 0. 80%之間。Mn元素可以和Fe形成固溶體，提高鐵素體和奧氏體的強度，同時，可提高鋼的淬透性，減少鋼球表層和心部的硬度差。當(dāng)Mn含量小于0. 80%時，強化效果不理想，對于大直徑鋼球，在淬火過程中無法硬化心部；當(dāng)Mn含量大于1. 20%時，Mn進入滲碳體可部分替代狗原子，增加碳化物的硬度，將導(dǎo)致鋼球強硬有余而韌塑不足，不利于提高鋼球的使用壽命。因此，本發(fā)明的鋼球中Mn含量限定在0.80% 1.20%之間。作為優(yōu)選的方案，Mn含量限定在0. 90%~ 1. 10%之間。Cr元素能夠與狗形成連續(xù)固溶體并能夠與C形成多種碳化物，是鋼中常用的合金強化元素之一，與V、Nb、Cu、Ni、Mo相比，Cr最大的優(yōu)勢是成本低。Cr能均勻鋼中碳化物的分布，改善鋼材的磨損性能；同時，Cr能顯著提高鋼球的淬透性，有利于減少鋼球心部與表層硬度的差距。此外，Cr還能夠提高鋼球的耐腐蝕性，對于礦山用濕法磨球有重要意義。 當(dāng)Cr含量小于0. 40%時，其在鋼中的作用有限，鋼球無法獲得較高的磨損性能；當(dāng)Cr含量大于0. 70%時，將惡化鋼球的韌性，在使用中易出現(xiàn)破球。因此，本發(fā)明的鋼球中Cr含量限定在0. 40% 0. 70%之間。作為優(yōu)選的方案，Cr含量限定在0. 50% 0. 65%之間。Ti元素在鋼中的主要作用是細化在加熱、軋制及冷卻時奧氏體的晶粒，最終增加組織的韌塑性和剛度。在根據(jù)本發(fā)明的鋼球中，當(dāng)Ti含量大于0. 05%時，一方面由于Ti是強碳氮化物形成元素，產(chǎn)生的TiC/TiN偏多將使鋼球硬度過高；另一方面，偏多的TiC/TiN 將偏聚富集形成粗大碳氮化物，這不僅降低韌塑性，還使得鋼球在沖擊載荷作用下接觸面易于開裂并導(dǎo)致破裂。在根據(jù)本發(fā)明的鋼球中，當(dāng)Ti含量小于0. 01%時，形成的碳氮化物數(shù)量有限，難以發(fā)揮作用。因此，在本發(fā)明的鋼球中，Ti含量限定在0.01% 0.05%之間。 作為優(yōu)選的方案，Ti含量限定在0. 02% 0. 04%之間。下面，將結(jié)合附圖和示例性實施例來描述本發(fā)明的制造鋼球的方法。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的制造鋼球的方法的鍛造及熱處理工藝圖。根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造鋼球的方法包括依次進行的以下步驟冶煉鋼水；采用爐外精煉工藝處理鋼水，得到的鋼水按重量百分比計由0. 90% 1. 00%的C、0. 30% 1. 00%的 Si、0. 80% 1. 20%的 Μη、0. 40% 0. 70%的 Cr、0. 01% 0. 05%的 Ti、不多于 0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的！^和不可避免的雜質(zhì)組成；澆鑄以形成鑄坯；加熱鑄坯，然后軋制；切割經(jīng)軋制后的鑄坯，形成鋼球坯；將鋼球坯加熱至900°C 950°C并保溫15min 25min，然后將鋼球坯迅速加熱至1100°C 1150°C，鍛造鋼球坯；將經(jīng)鍛造后的鋼球坯空冷至780V 820°C，然后將鋼球坯以連續(xù)滾動的方式在溫度為30°C 50°C的水中淬火，待鋼球坯表層溫度為80°C 140°C后，再將鋼球坯置于溫度為200°C 240°C的機械油中回火，回火池 Mi后取出，隨后進行空冷及精整處理，得到鋼球。在一個示例中，本發(fā)明的制造鋼球的方法也可以通過依次進行的以下步驟來實現(xiàn)①鋼水冶煉采用轉(zhuǎn)爐或電爐來冶煉鋼水。②爐外LF爐精煉及真空處理轉(zhuǎn)爐或電爐出鋼后經(jīng)爐后平臺吹氬攪拌后送至鋼包精煉爐(即，LF爐)加熱，調(diào)節(jié)鋼水溫度、調(diào)整化學(xué)成分、降低鋼水中有害元素含量。達到目標值后出站送真空循環(huán)脫氣爐(S卩，RH爐)真空處理，進一步調(diào)整化學(xué)成分，降低鋼中氣體元素含量特別是H含量，確保出站鋼水[H] <2. Oppm，以避免白點及氫致裂紋的出現(xiàn)導(dǎo)致鋼球在使用中的過早破裂。最終得到鋼水的成分為0. 90% 1. 00%的C、0. 30% 1. 00%&Si、0. 80% 1. 20%的Mn、 0. 40% 0. 70% 的 Cr、0. 01% 0. 05% 的 Ti、不多于 0. 025% 的 P、不多于 0. 025% 的 S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)。 ③方坯澆鑄及鑄坯清理將滿足上述步驟②所述化學(xué)成分的鋼水送至六機六流連鑄機進行澆鑄，按定尺要求切割鑄坯，待鑄坯緩冷至100°c以下后采用火焰清理表面缺陷。④方鋼軋制采用步進式加熱爐將鑄坯加熱至1200°C 1300°C，保溫一定時間后采用950、800 或850軋機將鑄坯軋制為60mmX60mm 80mmX80mm方鋼，并按定尺切割后空冷至室溫。⑤鋼球坯下料采用等離子切割機根據(jù)鋼球規(guī)格將方鋼加工成鋼球坯，下料時考慮因氧化皮等造成的約3%的損耗。⑥對鋼球坯進行二段連續(xù)加熱所謂二段連續(xù)加熱是指，將鋼球坯采用煤氣緩慢加熱至其奧氏體相區(qū)溫度，通常為900°C 950°C，保溫15min 25min后取出，然后迅速采用中頻或工頻感應(yīng)加熱裝置將鋼球坯加熱至1100°C 1150°C后取出鍛造，如圖1所示。采用二段連續(xù)加熱具有如下有益效果。首先，奧氏體晶粒度對馬氏體轉(zhuǎn)變有顯著影響，在加熱過程中，奧氏體晶粒隨保溫溫度的升高及保溫時間的延長而長大，當(dāng)加熱溫度處于奧氏體相區(qū)附近溫度時，晶粒長大不明顯。因此，在該段采用煤氣緩慢加熱的方式；當(dāng)溫度繼續(xù)提高時，晶粒長大明顯，采用感應(yīng)加熱的方式避免晶粒過大對最終鋼球性能帶來不利影響。另一方面，鋼中添加Ti元素的目的同樣為避免奧氏體晶粒的長大，Ti與鋼中的 C、N形成細小的Ti的碳氮化物，彌散地分布在奧氏體基體上，也可避免晶粒長大，細化晶粒，提高鋼球性能。此外，由于本發(fā)明中C含量較高，如一直采用煤氣緩慢升溫至1150°C的加熱方法，將導(dǎo)致冷卻過程中產(chǎn)生滲碳體并沿晶界析出，由于滲碳體為脆質(zhì)相，在使用過程中，滲碳體偏聚將成為薄弱環(huán)節(jié)，率先開裂并最終導(dǎo)致鋼球破裂，無法使用。因此，在高溫段采用快燒的工藝對抑制滲碳體的析出效果顯著。如果鋼球坯從室溫狀態(tài)一直采用感應(yīng)加熱的方式，一方面，由于感應(yīng)加熱需消耗大量的電能，鋼球生產(chǎn)成本顯著增加；另一方面，感應(yīng)加熱的特點是表層迅速升溫，通過熱傳遞傳至球心部位，如果球心部位與表層溫度不均勻， 將導(dǎo)致應(yīng)力分布不均，不利于鍛造工序的實施及最終鋼球的性能的提高。⑦鍛造鋼球?qū)⒏邷劁撉蛉〕鲋糜阱懺炫_架上，采用200kg 500kg空氣鍛錘根據(jù)所需規(guī)格模鍛成鋼球，鍛造過程需保證各部分均勻變形。⑧對鋼球進行淬火通常，鋼球的終鍛溫度約為950°C。然而，對于不同規(guī)格鋼球，終鍛溫度有所差異。 參照圖1，將鋼球置于有孔的臺架上空冷，待表層溫度降至780°C 820°C之間時投入溫度為30°C 50°C的清水中淬火。為保證淬火均勻性，避免鋼球周圍因水的氣化降低冷卻速度，淬水槽需配有水循環(huán)冷卻裝置或散熱裝置，以確保水溫始終保持在30°C 50°C的范圍內(nèi)。如果水溫高于50°C，則導(dǎo)致鋼球硬度偏低，無法滿足使用要求；如果水溫低于30°C，則鋼球易破裂。同時，鋼球在水中的行走路徑需有一定坡度，以保證鋼球連續(xù)緩慢滾動。如果場地有限，也可采用蛇形路線。當(dāng)鋼球表層溫度降至80°C 140°C時將鋼球從水中取出。水中鋼球表層溫度可以通過多種方式得到。例如，水中鋼球表層溫度可以根據(jù)在上述條件下通過實驗確定淬火時間與鋼球表層溫度的對應(yīng)關(guān)系來確定。⑨對鋼球進行回火參照圖1，取出后的鋼球由于球心部位溫度較高，可實現(xiàn)自回火效應(yīng)，將鋼球迅速置于溫度為200 240°C的機械油(例如，50 100#機械油)中回火，回火時間為池 他，避免鋼球因淬火產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象，造成廢球。⑩鋼球精整對經(jīng)回火處理并空冷至室溫的鋼球進行表面清理、破球遴選等即得到成品鋼球。下面，將結(jié)合具體的示例來更詳細地描述本發(fā)明。示例 1采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水，然后進行LF爐精煉、真空處理、方坯連鑄、鑄坯清理、鑄坯加熱、方鋼軋制及定尺鋸切后，得到鋼球坯。鋼球坯的具體成分為c :0. 94%,Si :0. 75%,Mn 1. 00%,Cr 0. 62%, Ti :0. 022%，P :0. 022%，S :0. 024%，[H] :2. Oppm 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。采用煤氣加熱爐將鋼球坯料緩慢升溫至920°C并保溫ISmin后取出，迅速進行工頻感應(yīng)加熱至1110°C，然后模鍛成直徑為80mm的鋼球。待鋼球表層溫度降至800°C時投入38°C清水中滾動淬火70s (此時，表面溫度為120°C )后，迅速投入220°C的50#機械油中回火，回火時間4h，然后，將鋼球取出精整。經(jīng)檢驗，本示例的鋼球的表面硬度為62 64HRC，球心硬度為53 55HRC，1/2半徑處無缺口沖擊值為13J，球心部位沖擊值為15J，對應(yīng)鐵礦磨耗的耐磨性能為410克/噸(即，g/t)。示例 2采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水、然后進行LF爐精煉、真空處理、方坯連鑄、鑄坯清理、鑄坯加熱、方鋼軋制及定尺鋸切后，得到鋼球坯。鋼球坯的具體成分為c :0. 91%,Si :0. 65%,Mn
0.95%,Cr 0. 60%, Ti 0. 020%,P :0. 025%，S 0. 022%, [H] :2. Oppm 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。采用煤氣加熱爐將鋼球坯料緩慢升溫至900°C并保溫20min后取出，迅速進行工頻感應(yīng)加熱至1150°C，然后模鍛成直徑為IOOmm的鋼球。待鋼球表層溫度降至800°C 時投入40°C清水中滾動淬火90s (此時，表面溫度105°C )后，迅速投入220°C的50#機械油中回火，回火時間4h，然后，將鋼球取出精整。經(jīng)檢驗，本示例的鋼球的表面硬度為60 63HRC，球心硬度為52 MHRC，1/2半徑處無缺口沖擊值為13J，球心部位沖擊值為15J，對應(yīng)鐵礦磨耗的耐磨性能為419g/t。示例 3采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水、然后進行LF爐精煉、真空處理、方坯連鑄、鑄坯清理、鑄坯加熱、方鋼軋制及定尺鋸切后，得到鋼球坯。鋼球坯的具體成分為c :0. 99%,Si :0. 35%,Mn
1.18%,Cr 0. 68%, Ti 0. 048%,P :0. 020%，S :0. 025%，[H] :2. Oppm 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。采用煤氣加熱爐將鋼球坯料緩慢升溫至950°C并保溫25min后取出，迅速進行工頻感應(yīng)加熱至1130°C，然后模鍛成直徑為120mm的鋼球。待鋼球表層溫度降至820°C 時投入45°C清水中滾動淬火11 (此時，表面溫度120°C )后，取出迅速投入200°C的100# 機械油中回火，回火時間他，然后，將鋼球取出精整。經(jīng)檢驗，本示例的鋼球的表面硬度為 60 62HRC，球心硬度為53 MHRC，1/2半徑處無缺口沖擊值為12J，球心部位沖擊值為 13J，對應(yīng)鐵礦磨耗的耐磨性能為421g/t。示例 4采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水、然后進行LF爐精煉、真空處理、方坯連鑄、鑄坯清理、鑄坯加熱、方鋼軋制及定尺鋸切后，得到鋼球坯。鋼球坯的具體成分為c :0. 90%,Si :0. 78%,Mn 0. 95%,Cr 0. 55%, Ti :0. 025%,P :0. 020%, S :0. 025%, [H] :2. Oppm 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。采用煤氣加熱爐將鋼球坯料緩慢升溫至940°C并保溫ISmin后取出，迅速進行工頻感應(yīng)加熱至1130°C，然后模鍛成直徑為80mm的鋼球。待鋼球表層溫度降至810°C時投40°C清水中滾動淬火6 (此時，表面溫度125°C )后，迅速投入220°C的50#機械油中回火，回火時間4h，然后，將鋼球取出精整。經(jīng)檢驗，本示例的鋼球的表面硬度為61 63HRC， 球心硬度為52 55HRC，1/2半徑處無缺口沖擊值為14J，球心部位沖擊值為15J，耐磨性能檢驗結(jié)果為432g/t (對應(yīng)鐵礦磨耗)。示例 5采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水、然后進行LF爐精煉、真空處理、方坯連鑄、鑄坯清理、鑄坯加熱、方鋼軋制及定尺鋸切后，得到鋼球坯。鋼球坯的具體成分為c :0. 91%,Si :0. 32%,Mn 0. 83%,Cr 0. 42%, Ti 0. 012%,P :0. 020%，S :0. 025%，[H] :2. Oppm 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。采用煤氣加熱爐將鋼球坯料緩慢升溫至920°C并保溫15min后取出，迅速進行工頻感應(yīng)加熱至1IOO0C，然后模鍛成直徑為IOOmm的鋼球。待鋼球表層溫度降至784°C時投入32°C清水中滾動淬火10 (此時，表面溫度83°C )后取出，迅速投入200°C的50#機械油中回火，回火時間他，然后，將鋼球取出精整。經(jīng)檢驗，本示例的鋼球的表面硬度為60 64HRC，球心硬度為52 MHRC，1/2半徑處無缺口沖擊值為12J，球心部位沖擊值為14J，耐磨性能檢驗結(jié)果為408g/t (對應(yīng)鐵礦磨耗)。示例 6采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水、然后進行LF爐精煉、真空處理、方坯連鑄、鑄坯清理、鑄坯加熱、方鋼軋制及定尺鋸切后，得到鋼球坯。鋼球坯的具體成分為c :0. 90%,Si :0. 72%,Mn 1. 02%,Cr 0. 60%, Ti 0. 018%,P :0. 025%，S :0. 025%，[H] :2. Oppm 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。采用煤氣加熱爐將鋼球坯料緩慢升溫至900°C并保溫20min后取出，迅速進行工頻感應(yīng)加熱至1150°C，然后模鍛成直徑為120mm的鋼球。待鋼球表層溫度降至800°C 時投入45°C清水中滾動淬火IlOs (此時，表面溫度118°C )后取出，迅速投入240°C的50# 機械油中回火，回火時間池，然后，將鋼球取出精整。經(jīng)檢驗，本示例的鋼球的表面硬度為 59 62HRC，球心硬度為52 53HRC，1/2半徑處無缺口沖擊值為14J，球心部位沖擊值為 15J，耐磨性能檢驗結(jié)果為434g/t (對應(yīng)鐵礦磨耗)。綜上所述，本發(fā)明通過提高鋼球中的碳含量，采用Cr、Ti復(fù)合微合金化的技術(shù)措施，同時配合特有的二段連續(xù)加熱及淬火方式，克服了因碳含量升高導(dǎo)致鋼球淬火易開裂以及表層滲碳體析出影響鋼球使用壽命的難點，實現(xiàn)了鋼球的穩(wěn)定生產(chǎn)。本發(fā)明的鋼球具有良好的強韌性指標和耐磨性能，同時，由于未采用添加V、Mo、Cu、Ni等貴重合金元素，生產(chǎn)成本顯著降低，基本上可部分替代高合金鋼球，取得了良好的應(yīng)用效果。此外，本發(fā)明的鋼球抗磨損性能高，在使用過程中不破圓、不失圓，使用壽命長。盡管上面已經(jīng)結(jié)合附圖和示例描述了本發(fā)明的鋼球用鋼及制造該鋼球的方法，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可以對以上描述進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種鋼球用鋼，其特征在于，所述鋼球用鋼的化學(xué)成分按重量百分比計由0.90% 1.00% 的 C、0. 30% 1. 00% 的 Si、0. 80% 1. 20% 的 Μη、0. 40% 0. 70% 的 Cr、0. 01% 0. 05%的Ti、不多于0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼球用鋼，其特征在于，所述鋼球用鋼的化學(xué)成分按重量百分比計由 0. 90% 0. 95% 的 C、0. 50% 0. 80% 的 Si、0. 90% 1. 10% 的 Μη、0. 50% 0. 65%的Cr、0. 02% 0. 04 %的Ti、不多于0. 025 %的P、不多于0. 025 %的S、不多于
2.Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。
3.—種制造鋼球的方法，所述方法包括依次進行的以下步驟 冶煉鋼水；采用爐外精煉工藝處理鋼水，得到的鋼水按重量百分比計由0. 90% 1.00%的C、 0. 30% 1. 00% 的 Si、0. 80% 1. 20% 的 Μη、0. 40% 0. 70% 的 Cr、0. 01% 0. 05% 的 Ti、不多于0. 025%的P、不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成；澆鑄以形成鑄坯；加熱鑄坯，然后軋制；切割經(jīng)軋制后的鑄坯，形成鋼球坯；將鋼球坯加熱至900°C 950°C并保溫15min 25min，然后將鋼球坯迅速加熱至 1100°C 1150°C，鍛造鋼球坯；將經(jīng)鍛造后的鋼球坯空冷至780°C 820°C，然后將鋼球坯以連續(xù)滾動的方式在溫度為30°C 50°C的水中淬火，待鋼球坯表層溫度為80°C 140°C后，再將鋼球坯置于溫度為 2000C 240°C的機械油中回火，回火池 Mi后取出，隨后進行空冷及精整處理，得到鋼球。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造鋼球的方法，其特征在于，所述采用爐外精煉工藝處理鋼水的步驟包括依次進行的鋼包精煉工序和真空循環(huán)脫氣工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造鋼球的方法，其特征在于，所述采用爐外精煉工藝處理鋼水的步驟得到的鋼水按重量百分比計由0. 90 % 0. 95 %的C、0. 50 % 0. 80 %的Si、 0. 90% 1. 10% 的 Μη、0. 50% 0. 65% 的 Cr、0. 02% 0. 04% 的 Ti、不多于 0. 025% 的 P、 不多于0. 025%的S、不多于2. Oppm的[H]、余量的!^e和不可避免的雜質(zhì)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造鋼球的方法，其特征在于，所述加熱鋼球坯然后鍛造鋼球坯的步驟是通過燃燒煤氣將鋼球坯加熱至900°C 950°C，然后采用中頻或工頻感應(yīng)加熱將鋼球坯迅速加熱至1100°C 1150°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造鋼球的方法，其特征在于，所述將鋼球坯以連續(xù)滾動的方式在溫度為30°C 50°C的水中淬火的步驟通過蛇形路線或具有預(yù)定坡度的路徑來使鋼球坯實現(xiàn)連續(xù)滾動。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造鋼球的方法，其特征在于，所述溫度為30°C 50°C的水與水循環(huán)冷卻裝置或散熱裝置連接，以確保水溫恒定保持在30°C 50°C的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造鋼球的方法，其特征在于，所述方法還包括在加熱鑄坯然后軋制的步驟之前將鑄坯表面冷卻至100°c以下然后采用火焰清理鑄坯表面缺陷的步馬聚O
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼球用鋼及制造該鋼球的方法。所述制造鋼球的方法包括步驟冶煉鋼水；采用爐外精煉工藝處理鋼水，得到的鋼水按重量百分比計由0.90％～1.00％的C、0.30％～1.00％的Si、0.80％～1.20％的Mn、0.40％～0.70％的Cr、0.01％～0.05％的Ti、不多于0.025％的P、不多于0.025％的S、不多于2.0ppm的[H]、余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；澆鑄；軋制；切割形成鋼球坯；加熱鋼球坯，然后鍛造；淬火，回火，隨后進行空冷及精整處理，得到鋼球。本發(fā)明的鋼球抗磨損性能高，強韌性良好，在使用過程中不破圓、不失圓，使用壽命長。
文檔編號C22C38/28GK102418044SQ20111036084
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉泓平, 婁紹春, 徐權(quán), 王俊, 譚仕榮, 鄧勇, 鄒明, 郭華, 韓振宇 申請人:攀鋼集團冶金工程技術(shù)有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司