專利名稱：鍛鋼球的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼球加工領(lǐng)域，具體涉及ー種鍛鋼球的制造方法。
背景技術(shù)：
全國電カ、冶金、礦山、建材、化工等行業(yè)中粉碎固體物料主要采用球磨機(jī)，而鋼球作為球磨機(jī)中的重要研磨部件，其性能優(yōu)劣直接決定粉料的質(zhì)量及球磨效率。球磨機(jī)鋼球在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，工作條件十分復(fù)雜，當(dāng)運(yùn)動(dòng)件高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鋼球與其支撐裝置之間主要是以點(diǎn)或線相接觸，承受著集中的周期性的交變載荷，其應(yīng)カ變化可由零到最大，再由最大到零；同時(shí)鋼球還要承受由于離心カ引起的負(fù)荷與其支撐裝置之間產(chǎn)生的彈性變形；因此，需要鋼球具有足夠的硬度和耐磨度；此外，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。目前國內(nèi)常用的鋼球有兩大類，一類是鑄鐵球如中錳鑄鐵球、高鉻鑄鐵球、低鉻鑄鐵球及其他的合金鑄鐵球；另ー類是鍛鋼球如普通鋼球、低合金鍛鋼球如40Mn、50Mn、60Mn和45Mn以及B氏體鋼球鍛球。專利號為ZL2008/0301478. 2的專利，其生產(chǎn)鍛鋼球的加工エ藝包括選擇鋼坯、切割下料、空氣錘斷料，中頻爐加熱、預(yù)冷、淬火、液體、回火、空冷、洗球和入庫；鋼坯含碳0. 7-0. 95%，硅 0. 11-1. 25%，錳 0. 75-0. 95%，硫、磷彡 0. 035%，釩 0. 07-0. 12%及其它合金。該エ藝方法具有以下缺點(diǎn)1、淬火溫度過高容易出現(xiàn)破球，對鋼坯的有效利用率不高；2、回火時(shí)采用液體介質(zhì)如熔化的浙青50-100號機(jī)油，H2回火油、銷酸鉀、硝酸鈉等，在回熔器中加熱時(shí)有大量的有害氣體釋放，對環(huán)境和工人都是有害的，處理起來非常麻煩；而且從回火容器中出來的鋼球必須對鋼球表面用沙進(jìn)行對殘余介質(zhì)的清洗，沙中會(huì)滲入機(jī)油、回火油等有害物質(zhì)，也很難處理,對環(huán)境危害大；3、回火時(shí)回火介質(zhì)暴露在空氣中，能量損耗很大。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明提供了一種鍛鋼球的制造方法，利用該方法所得的鍛鋼球具有良好的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)耐磨損性能優(yōu)異，且生產(chǎn)成本低廉。本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明提供一種鍛鋼球的制造方法，包括鋼球坯選擇、下料、加熱、模鍛、預(yù)冷、淬火和回火步驟，其中鋼球進(jìn)行兩次淬火，第一次淬火至鋼球的表層溫度為260_340°C，之后將鋼球表層溫度升至360-420°C之后進(jìn)行第二次淬火，第二次淬火至鋼球的表層溫度為170-220°C ;其中，淬火介質(zhì)為25-50°C的清水；回火處理是在以空氣為介質(zhì)的回火裝置中進(jìn)行。優(yōu)選的，所述鋼球坯選擇步驟中，選擇的鋼球坯的成分按重量百分比計(jì)為CO. 6-0. 95%, SiO. 1-1. 3%, MnO. 7-1%, V0. 05-0. 15%，S、P < 0. 4%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的，本發(fā)明采用等離子切割機(jī)切割鋼坯后下料。優(yōu)選的，本發(fā)明采用中頻爐于1000-1150°C下加熱鋼坯。優(yōu)選的，加熱步驟中直徑80mm以下的鋼球6-7秒投2個(gè)，直徑IOOmm以上的鋼球9-15秒投I個(gè)。優(yōu)選的，本發(fā)明采用空氣錘進(jìn)行模鍛，直徑60_100mm的鋼球用150kg空氣錘，直徑110-125mm的鋼球用250kg空氣錘，直徑130mm以上的鋼球用400kg空氣錘。優(yōu)選的，鋼球預(yù)冷至650_700°C再進(jìn)行淬火。更優(yōu)選的，本發(fā)明的預(yù)冷過程在等溫螺旋機(jī)上進(jìn)行。
更優(yōu)選的，淬火處理在旋轉(zhuǎn)速度為0. 02-0. lm/s的螺旋淬火裝置中進(jìn)行。優(yōu)選的，上述回火處理是在密閉的以空氣為介質(zhì)的回火裝置內(nèi)于200_240°C下回火至少8-10小時(shí)。優(yōu)選的，本發(fā)明回火處理中采用內(nèi)置導(dǎo)熱風(fēng)扇的以空氣為介質(zhì)的回火爐。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明是一種鍛鋼球加工藝方法，鍛鋼球廣泛地應(yīng)用于冶金、有色、化工、建材、熱電廠等行業(yè)。用本發(fā)明エ藝生產(chǎn)的鍛鋼球在球磨機(jī)中使用時(shí)有耐磨、球的圓度穩(wěn)定性好、耐沖擊，不易破碎等特點(diǎn)，適合在加工粉礦行業(yè)中推廣使用。a、質(zhì)量更好本發(fā)明生產(chǎn)出的鋼球表面洛氏硬度HRC為55-62，芯部硬度為HRC50-55，表面的沖擊韌性大于16J/cm2，芯部的沖擊韌性大于18J/cm2，選礦時(shí)鋼球磨耗可降低35-80%，大大提高使用壽命，尤其適合使用在磨礦用的大型磨機(jī)使用。b、提高產(chǎn)品合格率由于采用兩次淬火降低了鋼球淬火時(shí)的入水溫度，及時(shí)的消除了內(nèi)應(yīng)力，可使破球率大大降低，提高了鋼坯的有效利用率，増加經(jīng)濟(jì)效益。C、降低勞動(dòng)カ本發(fā)明生產(chǎn)過程中淬火、回火可達(dá)到全機(jī)械化自動(dòng)生產(chǎn)，節(jié)省了人力成本，降低了生產(chǎn)成本，増加了經(jīng)濟(jì)效益。d、環(huán)保本發(fā)明生產(chǎn)過程不使用油性介質(zhì)回火，同時(shí)免去了油質(zhì)清洗流程，在生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)環(huán)境、生活環(huán)境沒有污染，降低了生產(chǎn)成本，増加了經(jīng)濟(jì)效益。e、節(jié)能降耗本發(fā)明生產(chǎn)過程中采用高溫終鍛、中溫淬火、低溫回火。采用節(jié)能密閉回火爐回火。本生產(chǎn)流程不用傳統(tǒng)油質(zhì)回火，且能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)生產(chǎn)，因此使用本發(fā)明生產(chǎn)鋼球相對傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式更節(jié)能降耗，符合國家“十二五”規(guī)劃。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種鍛鋼球的制造方法，包括鋼球坯選擇、下料、加熱、模鍛、預(yù)冷、淬火和回火步驟，其中鋼球進(jìn)行兩次淬火，第一次淬火至鋼球的表層溫度為260_340°C，之后將鋼球表層溫度升至360-420°C之后進(jìn)行第二次淬火，第二次淬火至鋼球的表層溫度為170-220°C ;其中，淬火介質(zhì)為25-50°C的清水；回火處理是在以空氣為介質(zhì)的回火裝置中進(jìn)行。本發(fā)明采用兩次淬火的目的是為了使鋼球在各項(xiàng)物理性能能達(dá)到要求的情況下，減少鋼球的破球率，讓鋼坯的有效利用率更高，第一次淬火的目的是讓鋼球有一定的表面硬度，但不能讓鋼球淬透，同時(shí)釋放鋼球一部份內(nèi)應(yīng)力，第二次淬火至170-220°C (時(shí)間較短)，讓鋼球內(nèi)部的溫度向外釋放后淬火，使鋼球的表面硬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，又能讓芯部的應(yīng)力最小，第一次淬火后升溫的目的是為了讓鋼球淬火后，鋼球內(nèi)部的熱量快速的滲透到表面。本發(fā)明第一次淬火至260_340°C，主要是因?yàn)槿绻麥囟冗^低，將使鋼球內(nèi)部應(yīng)力增力口，鋼球易破碎，若溫度過高鋼球表面礙度不能達(dá)標(biāo)；限定將鋼球表層溫度升至360-420°C之后再進(jìn)行第二次淬火，主要在于若溫度過高會(huì)導(dǎo)致鋼球完全退火，而達(dá)不到洛氏硬度要求，如果溫度過低也達(dá)不到第二次淬火洛氏硬度的要求。優(yōu)選的，本發(fā)明采用等離子切割機(jī)切割鋼坯后下料。優(yōu)選的，本發(fā)明采用中頻爐于1000-1150°C下加熱鋼坯。優(yōu)選的，加熱步驟中直徑80mm以下的鋼球6-7秒投2個(gè)，直徑IOOmm以上的鋼球9-15秒投I個(gè)。優(yōu)選的,本發(fā)明米用空氣錘進(jìn)行模鍛,直徑60_100mm的鋼球用150kg空氣錘,直徑
110-125mm的鋼球用250kg空氣錘，直徑130mm以上的鋼球用400kg空氣錘。優(yōu)選的，鋼球預(yù)冷至650-700°C再進(jìn)行淬火。更優(yōu)選的，本發(fā)明的預(yù)冷過程在等溫螺旋機(jī)上進(jìn)行；現(xiàn)有技術(shù)中有報(bào)道預(yù)冷是鋼球直接置于底部帶有通孔的臺(tái)架上進(jìn)行預(yù)冷，帶孔的臺(tái)架上預(yù)冷需人工操作，且降溫速度慢，降溫不均勻，而本發(fā)明采用等溫螺旋機(jī)有利于工業(yè)化生產(chǎn)，節(jié)省勞動(dòng)力成本，預(yù)冷鋼球在不停旋轉(zhuǎn)，降溫非常均勻。優(yōu)選的，上述淬火處理時(shí)需連續(xù)不停地滾動(dòng)鋼球。更優(yōu)選的，淬火處理在低速(旋轉(zhuǎn)速度為O. 02-0. lm/s)旋轉(zhuǎn)的螺旋淬火裝置中進(jìn)行；現(xiàn)有技術(shù)中淬火采用淬火槽，不能控制鋼球的淬火時(shí)間和出水溫度，且完全由人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而本發(fā)明采用的螺旋淬火裝置能很好的控制淬火時(shí)間和減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。優(yōu)選的，上述回火處理是在密閉的以空氣為介質(zhì)的回火裝置內(nèi)于200_240°C下回火至少8-10小時(shí)。優(yōu)選的，本發(fā)明回火處理中采用內(nèi)置導(dǎo)熱風(fēng)扇的以空氣為介質(zhì)的回火爐；本發(fā)明中以空氣為介質(zhì)的回火爐是回火專用爐用于消除鋼球淬火過程中，鋼球的內(nèi)部應(yīng)力，回火過程中需在回火爐中加導(dǎo)熱風(fēng)扇，用于攪拌回火爐中的空氣，使回火爐中的溫度更均勻。本發(fā)明的鍛鋼球加工工藝，包括以下步驟1、選擇鋼球坯選擇含碳量為 O. 6-0. 95%，硅 O. 1-1. 3%，錳O. 7_1%，釩O. 05-0. 15%，硫、磷< O. 4%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼坯作為生產(chǎn)鋼球的鋼球坯，若有裂紋，成份超標(biāo)，且鋼坯中氫含量大于百萬分之五應(yīng)除去，避免造成破球，而含釩可增加鋼球的淬透性，利于細(xì)化晶體組織。2、切割下料采用等離子切割機(jī)，可避免對鋼坯的損壞，減少生產(chǎn)環(huán)境污染。3、空氣錘斷料可讓坯料更規(guī)則。4、中頻爐加熱將鋼坯加熱到1000-1150°C，加熱使鋼坯由內(nèi)到外傳熱，防止過燒，降低破球率，加熱時(shí)直徑80mm以下的鋼球6-7秒投2個(gè)，直徑IOOmm以上的鋼球9-15秒投I個(gè)，這樣加熱時(shí)間縮短，生產(chǎn)量可達(dá)13噸/班8小時(shí)。5、空氣錘模鍛在模鍛時(shí)直徑60-100mm的鋼球用150kg空氣錘，110_125mm的鋼球用250kg空氣錘，130mm以上用400kg空氣錘；從而使鋼球有很高的致密度、圓度，提高了鋼球形變量。6、預(yù)冷已成型的鋼球，鋼球終鍛溫度在850°C以上，需將鋼球從850 V預(yù)冷至650-700°C再入水淬火，預(yù)冷過程在等溫螺旋機(jī)上進(jìn)行，以便于讓鋼球在上面滾動(dòng)降溫，讓鋼球溫度更均勻。7、第一次淬火本工藝采用溫水對鋼球進(jìn)行第一次淬火，淬火池應(yīng)有足夠的容量，水為常流，為節(jié)約用水，本工藝采用循環(huán)水，淬火池的長度要求5米左右，由于鋼球若硬度不均勻，磨礦中會(huì)變成凹球，對磨礦產(chǎn)生影響，所以選用可低速滾動(dòng)鋼球的螺旋淬火裝置讓淬火更均勻，提高鋼球整體硬度，水溫控制在25-50°C，若淬火溫度低于25°C，鋼球容易炸裂，破球率高，高于50°C鋼球的硬度就可能達(dá)不到要求，淬火介質(zhì)為清水，淬火時(shí)間為10-60秒(不同規(guī)格的鋼球淬火時(shí)間不同)。8、升溫第一次淬火后需將鋼球表層溫度升至360-420°C之后再進(jìn)行第二次淬火，一般的鋼球需升溫10-60秒(不同規(guī)格的鋼球升溫時(shí)間不同)，待鋼球表面溫度升高，消除一部分內(nèi)應(yīng)力，防止鋼球內(nèi)應(yīng)力過高而破裂。9、第二次淬火待鋼球經(jīng)過第一次淬火升溫后需經(jīng)過第二次淬火，同樣為
25-500C水溫的清水，選用低速旋轉(zhuǎn)的螺旋淬火裝置，淬火10-60秒(不同規(guī)格的鋼球淬火時(shí)間不同)，可讓鋼球的整體硬度更均勻，可使鋼球表面HRC55-62芯部硬度HRC48-55，降低鋼球的破球率，提高鋼坯有效利用率。10、采用回火爐回火回火時(shí)間8-10小時(shí)，溫度200_240°C (不同規(guī)格的鋼球回火時(shí)間及回火溫度不同)，鋼球在鍛打成型淬火后產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，通過回火消除；回火爐采用空氣為介質(zhì)的回火方式，采用儀表控制時(shí)間和溫度，具有可控溫度精度高，由于采用密閉回火爐節(jié)能降耗，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于采用回火爐回火不會(huì)產(chǎn)生有害氣體對環(huán)境和生產(chǎn)工人都不會(huì)造成污染，同時(shí)回火爐的密閉保溫性非常好，也能很好的解決能耗問題，采用該回火工藝后，能很好消除鋼球內(nèi)應(yīng)力，減少破球率。利用本發(fā)明所得鋼的晶相組織為回火馬氏體和貝氏體的復(fù)相組織，質(zhì)量穩(wěn)定，沖擊韌性好，抗酸、耐腐蝕，耐熱、耐磨。11、入庫將回火完成后的鋼球去除破球(正圓率不規(guī)則的球)后裝袋入庫。為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1選取碳含量為O. 6%、硅O. 1%、錳O. 7%、釩O. 05%, S、P < O. 4%的鋼坯，用等離子切割機(jī)冷切下料，采用中頻感應(yīng)爐將鋼坯加熱到1000°c再用錘模鍛；然后將鍛打成型的鋼球預(yù)冷至650°c再用25°C的水對預(yù)冷后的鋼球進(jìn)行淬火，時(shí)間為20秒(淬火至溫度為260-340°C )，然后出水升溫35秒(升溫至溫度為360-420°C )，再進(jìn)行第二次淬火，時(shí)間15秒(淬火至溫度為170-220°C )，利用鋼球的余溫進(jìn)入密閉回火爐進(jìn)行回火，回火溫度為200°C，時(shí)間8小時(shí)，之后空冷至室溫，進(jìn)行精整處理后(即剔除破球)包裝入庫。經(jīng)檢驗(yàn)，成品鋼球表面洛氏硬度HRC為55-56、球芯部洛氏硬度HRC為48-51，表面沖擊韌性大于16J/cm2,芯部韌性大于18J/cm2,在選礦球磨機(jī)中使用時(shí)鋼球磨耗可降低35-80%,破球率小于1%，質(zhì)量合格。實(shí)施例2選取碳含量為O. 8%、硅O. 7%、錳O. 85%、釩O. 1%，S、P < O. 4%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)的鋼坯，用等離子切割機(jī)冷切下料，采用中頻感應(yīng)電爐將鋼坯加熱至1050°C后再用空氣錘模鍛，將鍛打成型后的鋼球預(yù)冷至680，采用35°C的溫水對預(yù)冷后的鋼球進(jìn)行第一次淬火，時(shí)間為45秒(淬火至溫度為260-340°C )，然后出水升溫45秒(升溫至溫度為360-420°C )，再進(jìn)行第二次淬火，時(shí)間為20秒(淬火至溫度為170_220°C )，水溫為35°C，利用鋼球的余溫進(jìn)入密閉后回火爐進(jìn)行回火，回火溫度為220°C時(shí)間為9小時(shí)，空冷至室溫，選出破球進(jìn)行包裝入庫，經(jīng)過該工藝后，鋼球表面硬度HRC57-59，芯部硬度HRC50-54，表面沖擊韌性大于16J/cm2，芯部韌性大于18J/cm2，在選礦中使用時(shí)，鋼球磨耗可降低35_80%，破球率小于1%，質(zhì)量合格。實(shí)施例3選取碳含量為O. 95%、硅1. 3%、錳1%、釩O. 15%，S、P < O. 4%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼坯，用等離子切割機(jī)冷切下料，采用中頻感應(yīng)爐將鋼坯加熱至1150°C再用空氣錘模鍛，將鍛打成型的鋼球預(yù)冷700°C，采用50°C的水溫對預(yù)冷后的鋼球進(jìn)行第一次淬火，時(shí)間為60秒(淬火至溫度為260-340°C )，然后出水升溫55秒(升溫至溫度為360_420°C )，再進(jìn)行第二次淬火，時(shí)間為45秒(淬火至溫度為170-220°C )，淬火水溫50°C，利用鋼球的余溫，進(jìn)入密閉的回火爐進(jìn)行回火，回火溫度為240°C，時(shí)間10小時(shí)，空冷至室溫，選出破球進(jìn)行包裝入庫，經(jīng)過該工藝后，鋼球表面硬度HRC60-62，芯部HRC52-55，表面沖擊韌性達(dá)到 大于16J/cm2,芯部韌性大于18J/cm2,在選礦中使用時(shí),鋼球磨耗可降低35-80%,破球率小于1%，質(zhì)量合格。
權(quán)利要求
1.鍛鋼球的制造方法，包括鋼球坯選擇、下料、加熱、模鍛、預(yù)冷、淬火和回火步驟，其特征在于， 鋼球進(jìn)行兩次淬火，第一次淬火至鋼球的表層溫度為260-340°C，之后將鋼球表層溫度升至360-420°C后進(jìn)行第二次淬火，第二次淬火至鋼球的表層溫度為170-220°C;其中，淬火介質(zhì)為25-50°C的清水； 回火處理是在以空氣為介質(zhì)的回火裝置中進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述鋼球坯選擇步驟中，選擇的鋼球坯的成分按重量百分比計(jì)為C0. 6-0. 95%, SiO. 1-1. 3%, MnO. 7-1%, V0. 05-0. 15%,S、P < 0. 4%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述下料步驟前采用等離子切割機(jī)切割鋼坯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述加熱處理采用中頻爐于1000-1150°C下加熱鋼坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述加熱處理中，直徑80mm以下的鋼球6-7秒投2個(gè)，直徑IOOmm以上的鋼球9-15秒投I個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，鋼球預(yù)冷至650-700°C再進(jìn)行淬火。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述預(yù)冷處理采用等溫螺旋機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述淬火處理采用旋轉(zhuǎn)速度為0. 02-0. lm/s的螺旋淬火裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述回火處理是在密閉的以空氣為介質(zhì)的回火裝置內(nèi)于200-240°C下回火至少8-10小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鍛鋼球的制造方法，其特征在于，所述回火處理采用內(nèi)置導(dǎo)熱風(fēng)扇的回火爐。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼球加工領(lǐng)域，具體涉及一種鍛鋼球的制造方法。本發(fā)明提供一種鍛鋼球的制造方法，包括鋼球坯選擇、下料、加熱、模鍛、預(yù)冷、淬火和回火步驟，其中，鋼球進(jìn)行兩次淬火，第一次淬火至鋼球的表層溫度為260-340℃，再將鋼球表層溫度升至360-420℃后進(jìn)行第二次淬火，第二次淬火至鋼球的表層溫度為170-220℃；淬火介質(zhì)為25-50℃的清水；回火在以空氣為介質(zhì)的回火裝置中進(jìn)行。本發(fā)明生產(chǎn)出的鋼球表面硬度為55-62，芯部硬度50-55，表面沖擊韌性大于16J/cm2，芯部沖擊韌性大于18J/cm2，選礦時(shí)鋼球磨耗可降低35-80%，大大提高使用壽命，尤其適合使用在磨礦用的大型磨機(jī)使用。
文檔編號C21D9/00GK103014289SQ20131000817
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者黃軍, 楊文 , 龍昌明, 黃發(fā)奎, 董偉臣 申請人:米易華星釩鈦科技有限責(zé)任公司