一種耐磨鋼棒及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬熱處理工藝領(lǐng)域，具體涉及一種棒磨機(jī)用研磨鋼棒，同時(shí)還涉及 該鋼棒的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 棒磨機(jī)，因筒體內(nèi)所裝載研磨體為鋼棒而得名，是一種應(yīng)用非常廣泛的工業(yè)研磨 設(shè)備。研磨過(guò)程中，鋼棒在離心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度，呈拋落或泄落狀態(tài) 落下，待磨礦物由給礦口連續(xù)地進(jìn)入筒體內(nèi)部，被運(yùn)動(dòng)的鋼棒所粉碎，形成礦漿。在粉碎礦 物的同時(shí)，鋼棒自身也被不斷磨損消耗。因此，為使棒磨機(jī)穩(wěn)定地工作，需要及時(shí)添加新的 鋼棒。
[0003] 目前，市場(chǎng)上用于棒磨機(jī)的研磨鋼棒多為鋼廠乳鋼鋼棒，其耐磨效果較差，消耗量 非常大，造成了極大的資源浪費(fèi)。同時(shí)，磨棒壽命短還會(huì)帶來(lái)如下諸多問(wèn)題：1)加棒頻率高， 給工人帶來(lái)了沉重的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，也增加了企業(yè)的勞動(dòng)力成本；2)磨棒殘?jiān)鳛殡s質(zhì)進(jìn)入礦 漿中，影響礦漿質(zhì)量；3)被礦漿帶走的磨棒殘?jiān)鼤?huì)進(jìn)一步磨損設(shè)備，降低設(shè)備使用壽命。因 此，本領(lǐng)域亟待開(kāi)發(fā)一種更加耐磨、壽命更長(zhǎng)的磨棒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)棒磨機(jī)提供了一種耐磨鋼棒，提供相應(yīng)的生產(chǎn)方法則是本 發(fā)明的另一個(gè)目的。
[0005] 基于上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：一種耐磨鋼棒，所述鋼棒為圓棒，自 鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5層：第一層為脫碳層，厚度0. 2~0. 3_ ;第二層組 織為淬火馬氏體，厚度0. 8~1.0 mm ;第三層組織為回火馬氏體+少量貝氏，厚度為鋼棒半 徑的30%~36% ;第四層組織為回火馬氏體+沿心部（自外向內(nèi))逐漸增多的貝氏體，厚度為 鋼棒半徑的30%~36% ;其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。
[0006] 所述鋼棒為42CrMo圓棒。
[0007] 所述鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng)淬火、自回火制得，通過(guò)淬火、回火這樣的 熱處理過(guò)程來(lái)調(diào)節(jié)鋼棒內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。
[0008] 所述耐磨鋼棒的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：（1)利用感應(yīng)加熱爐將42CrMo圓棒加 熱至740± KTC并在3~7min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度為900~980°C; (2)淬 火，在2~6min內(nèi)將棒冷卻至50~150°C (鋼棒表面溫度);（3)自回火。由于鋼棒尺寸通 常較大，淬火后鋼棒內(nèi)部仍有較高余溫，因此，淬火后將鋼棒在自然條件下放置，鋼棒內(nèi)部 余溫傳遞到淬完火的表面層，可自發(fā)地完成回火過(guò)程。
[0009] 所述淬火溫度為930~960 °C。
[0010] 所述步驟（2)中，在2~6min內(nèi)將棒冷卻至80~120°C。
[0011] 所述步驟（2)中，在2~6min內(nèi)將棒冷卻至80~100°C。
[0012] 所述步驟（2)采用噴淋淬火。
[0013] 本發(fā)明提供的耐磨鋼棒，自表面到心部其硬度逐漸降低。這樣的組織結(jié)構(gòu)賦予了 鋼棒極佳的耐磨性質(zhì)，從而使鋼棒的使用壽命得到了大幅提升：研磨初期，由于鋼棒表層具 有較高的硬度（55HRC以上）而不易發(fā)生塑性變形，因此不容易遭到破壞；而在研磨的中后 期，鋼棒表面硬的質(zhì)點(diǎn)脫落后被壓入內(nèi)部軟的基體中，鋼棒依然能維持優(yōu)秀的研磨能力。同 時(shí)，內(nèi)部基體具有較好的韌性，第四層、第五層在鋼棒中所占比例得當(dāng)，可確保鋼棒在研磨 過(guò)程中不易折斷。
[0014] 同時(shí)，本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，尤其是將淬火溫度提高到 Ac3 (奧氏體轉(zhuǎn)變終了溫度860~880°C)以上的900~980°C，并將Aci (奧氏體起始轉(zhuǎn)變 溫度，740± KTC )到淬火溫度所用時(shí)間控制在3~7min，既保證了鋼棒能夠完成奧氏體轉(zhuǎn) 變，同時(shí)晶粒還沒(méi)來(lái)得及長(zhǎng)大，為獲得具有較高硬度的鋼棒產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。此外，在較高 溫度淬火，淬火后鋼棒內(nèi)部積蓄了更多熱量，為后續(xù)階段的自回火提供了可能，有助于提高 生產(chǎn)效率，降低設(shè)備投入。
[0015] 進(jìn)一步限定淬火溫度為930~960°C，是因?yàn)樵诖藯l件下生產(chǎn)出的產(chǎn)品硬度、韌性 適當(dāng)，產(chǎn)品性能更加均勾穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為實(shí)施例1中鋼棒第二層結(jié)構(gòu)的組織照片； 圖2為實(shí)施例1中鋼棒第三層結(jié)構(gòu)的組織照片； 圖3為實(shí)施例1中鋼棒第五層結(jié)構(gòu)的組織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例1 一種耐磨鋼棒，為直徑IOOmm的42CrMo圓棒，自鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5 層：第一層為脫碳層，厚度0. 2_ ;第二層組織為淬火馬氏體，厚度0. 8_ ;第三層組織為回 火馬氏體+少量貝氏，厚度16mm ;第四層組織為回火馬氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚 度16_ ;其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。
[0019] 所述耐磨鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng)淬火、自回火制得。
[0020] 其具體的生產(chǎn)方法包括以下步驟：（1)利用感應(yīng)加熱爐將乳鋼(熱乳）得到的 42CrMo圓棒加熱至740±10°C并在5min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度為900~ 910°C ;(2)噴淋淬火，在3min內(nèi)將棒冷卻至120°C ;(3)自回火。
[0021] 參照GB/T13298-1991《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》、GB/T224-2008《鋼的脫碳層深度 測(cè)定法》對(duì)制得的鋼棒進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示，圖1~圖3是相應(yīng)的金相組織照片。
[0022] 表1實(shí)施例1鋼棒產(chǎn)品的檢驗(yàn)報(bào)告（國(guó)家金屬制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）
實(shí)施例2 一種耐磨鋼棒，為直徑IOOmm的42CrMo圓棒，自鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5 層：第一層為脫碳層，厚度0. 3_ ;第二層組織為淬火馬氏體，厚度1.0 mm ;第三層組織為回 火馬氏體+少量貝氏，厚度17mm ;第四層組織為回火馬氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚 度17_ ;其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。
[0023] 所述耐磨鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng)淬火、自回火制得。
[0024] 其具體的生產(chǎn)方法包括以下步驟：（1)利用感應(yīng)加熱爐將42CrMo圓棒加熱至 740± KTC并在3min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度為950~960°C; (2)噴淋淬火，在 5min內(nèi)將棒冷卻至80°C ; (3)自回火。
[0025] 實(shí)施例3 一種耐磨鋼棒，為直徑IOOmm的42CrMo圓棒，自鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5 層：第一層為脫碳層，厚度0. 3_ ;第二層組織為淬火馬氏體，厚度0. 9_ ;第三層組織為回 火馬氏體+少量貝氏，厚度17mm ;第四層組織為回火馬氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚 度16_ ;其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。
[0026] 所述耐磨鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng)淬火、自回火制得。
[0027] 其具體的生產(chǎn)方法包括以下步驟：（1)利用感應(yīng)加熱爐將42CrMo圓棒加熱至 740± KTC并在4min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度為970~980°C; (2)噴淋淬火，在 4min內(nèi)將棒冷卻至100°C ;(3)自回火。
[0028] 實(shí)施例4 一種耐磨鋼棒，為直徑IOOmm的42CrMo圓棒，自鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5 層：第一層為脫碳層，厚度0. 3_ ;第二層組織為淬火馬氏體，厚度0. 8_ ;第三層組織為回 火馬氏體+少量貝氏，厚度15mm ;第四層組織為回火馬氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚 度15_ ;其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。
[0029] 所述耐磨鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng)淬火、自回火制得。
[0030] 其具體的生產(chǎn)方法包括以下步驟：（1)利用感應(yīng)加熱爐將42CrMo圓棒加熱至 740± KTC并在7min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度為940~950°C; (2)噴淋淬火，在 2min內(nèi)將棒冷卻至150°C ;(3)自回火。
[0031] 實(shí)施例5 一種耐磨鋼棒，為直徑115mm的42CrMo圓棒，自鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5 層：第一層為脫碳層，厚度0. 2mm ;第二層組織為淬火馬氏體，厚度1.0 mm ;第三層組織為回 火馬氏體+少量貝氏，厚度19mm ;第四層組織為回火馬氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚 度20mm ;其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。
[0032] 所述耐磨鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng)淬火、自回火制得。
[0033] 其具體的生產(chǎn)方法包括以下步驟：（1)利用感應(yīng)加熱爐將42CrMo圓棒加熱至 740± KTC并在6min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度為920~930°C; (2)噴淋淬火，在 6min內(nèi)將棒冷卻至50°C ; (3)自回火。
[0034] 實(shí)施例4應(yīng)用試驗(yàn) 以鋁礦石（80%過(guò)30mm篩）為研磨對(duì)象，選定四臺(tái)棒磨機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，其中第一臺(tái)應(yīng)用對(duì) 比鋼棒(某鋼廠乳鋼鋼棒，材質(zhì)65Mn彈簧鋼，硬度17-23HRC)，第2、3、4臺(tái)分別使用實(shí)施例 1、2、3的鋼棒。
[0035] 棒磨機(jī)參數(shù)：Φ 3. 2 X 4. 5m濕式棒磨機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度14. 1轉(zhuǎn)/min，鋼棒直徑100mm。
[0036] 運(yùn)轉(zhuǎn)3個(gè)月后，統(tǒng)計(jì)鋼棒更換周期。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。
[0037] 表2鋼棒更換周期統(tǒng)計(jì)
從表2可以看出，本發(fā)明提供的鋼棒壽命約為對(duì)比鋼棒的3倍，換棒次數(shù)大幅度降低后 減少了停機(jī)時(shí)間、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于企業(yè)降低使用成本、提高礦漿質(zhì)量、延長(zhǎng) 設(shè)備壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐磨鋼棒，其特征在于，所述鋼棒為圓棒，自鋼棒表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包 括5層：第一層為脫碳層，厚度0. 2~0. 3mm ;第二層組織為淬火馬氏體，厚度0. 8~1.0 mm ; 第三層組織為回火馬氏體+少量貝氏，厚度為鋼棒半徑的30%~36% ;第四層組織為回火馬 氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚度為鋼棒半徑的30%~36% ;其余為第五層，其組織為 貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。2. 如權(quán)利要求1所述的耐磨鋼棒，其特征在于，所述鋼棒為42CrMo圓棒。3. 如權(quán)利要求2所述的耐磨鋼棒，其特征在于，所述鋼棒由乳鋼得到的42CrMo圓棒經(jīng) 淬火、自回火制得。4. 如權(quán)利要求1所述耐磨鋼棒的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：（1)利用感應(yīng) 加熱爐將42CrM〇圓棒加熱至740± KTC并在3~7min持續(xù)升溫至淬火溫度，所述淬火溫度 為900~980°C ;(2)淬火，在2~6min內(nèi)將棒冷卻至50~150°C ;(3)自回火。5. 如權(quán)利要求4所述耐磨鋼棒的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述淬火溫度為930~ 960。。。6. 如權(quán)利要求4或5所述耐磨鋼棒的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟（2)中，在2~ 6min內(nèi)將棒冷卻至80~120°C。7. 如權(quán)利要求6所述耐磨鋼棒的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟（2)中，在2~6min 內(nèi)將棒冷卻至80~100 °C。8. 如權(quán)利要求4或5或7所述耐磨鋼棒的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟（2)采用噴 淋淬火。
【專利摘要】一種耐磨鋼棒及其生產(chǎn)方法，屬于金屬熱處理工藝領(lǐng)域，所述耐磨鋼棒由軋鋼圓棒經(jīng)淬火、自回火制得，鋼棒自表面到心部其組織結(jié)構(gòu)依次包括5層：第一層為脫碳層，厚度0.2～0.3mm；第二層組織為淬火馬氏體，厚度0.8～1.0mm；第三層組織為回火馬氏體+少量貝氏，厚度為鋼棒半徑的30%～36%；第四層組織為回火馬氏體+沿心部逐漸增多的貝氏體，厚度為鋼棒半徑的30%～36%；其余為第五層，其組織為貝氏體+針狀馬氏體+極少量珠光體。所述生產(chǎn)方法包括加熱、淬火、自回火的步驟。
【IPC分類】C21D9/00, C21D1/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105018704
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510506550
【發(fā)明人】房少卿, 孫世鋒
【申請(qǐng)人】登封市榮泰機(jī)械配件有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年8月18日