专利名称：高铬铸钢磨球及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种球磨机用高铬铸钢磨球及制备方法。
背景技术：
磨球是粉磨设备最常用研磨体，在粉磨行业各类易损件中消耗量最大，因此人们不断研究、改进、提高磨球耐磨性，降低单位磨耗。中国专利CN97100735.7公开的球磨机用高韧性高铬耐磨球及其制造方法，磨球组成为C1.8-3.0，Si0.5-0.7，Mn0.7-1.2，Cr12-14，W0.1-1.0，Nb0.01-1.0，Re0.001-0.05，Mg0.001-0.005，Al0.1-1.0，Ti0.001-0.1和/或Ta0.001-0.005，P＜0.08，S＜0.06，余为铁。所得磨球试验硬度HRC50-60，冲击韧性ak≥8J/cm2。然而该合金组成较高的碳及铝含量，会导致材料韧性下降，磨球在使用过程中破球率较高，磨球更换频繁，球磨机有效作业率下降，导致产能下降；其次，其硬度仍然相对较低，材料的耐磨性也有待改进。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种硬度更高，耐磨性和韧性更好的高铬铸钢磨球。
本发明的另一目的在于提供一种还可以进一步提高合金材质性能的上述高铬铸钢磨球制备方法。
本发明第一目的实现，主要通过改进合金元素组元及含量，采取降低合金中碳元素和铝元素含量，适当提高铬元素及稀土含量，以及增添钼、镍和钒元素，从而达到提高材料强度、韧性及耐磨性，实现本发明目的。具体说，本发明高铬铸钢磨球组成(wt％)为C1.0-1.6，Si0.5-1.0，Mn0.5-1.0，Cr10-18，Re0.03-0.1，Al0.03-0.1，Mo1.0-3.0，Ni1.0-2.0，V0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量为铁及不可避免的杂质元素。
本发明合金中降低碳含量，控制碳化物量，达到提高材料的韧性；降低铝含量，也有利于提高材料韧性；
提高铬含量，有利于提高组织中M7C3型碳化物量，从而提高材料硬度，达到提高耐磨性；稀土含量提高，有利于控制夹杂物形状，细化组织，以及降低材料中硫、磷及气体含量，达到提高材料的强韧性；加入钼，与C生成M2C型或M6C型碳化物，并可固溶于基体中，使基体强化，增强耐磨性及回火阻力。但如果钼含量过高，则M6C型碳化物增加，对韧性不利，故钼含量较好控制在1.0-3.0。
加入镍，有利于扩大材料中奥氏体化区，固溶于基体，使基体强化，增加材料的淬透性，提高材料的强度及耐磨性；加入钒，与碳生成MC型碳化物，有利于提高材料硬度及耐磨性。
本发明中稀土(Re)，与合金中通常使用稀土相仿，无特别要求。
本发明合金，由于具有较高强度及韧性，因此不易破碎等特点。铸造磨球，可以是通常实芯磨球，其中一种较好为铸成中空磨球，中空磨球，减轻了磨球质量，不仅可以降低磨球成本，而且中空磨球质量变轻，也有利于降低粉磨机功率消耗，节约使用电能。兼顾磨球有效使用寿命及材料成本，本发明中空磨球，一种较好为中空壁厚为磨球半径的45-70％，其中更好为磨球半径的50-60％。
本发明第二目的实现，其特征在于冶炼符合上述合金，浇铸成型后，经900-950℃二次淬火处理，再经400-450℃二次回火处理。上述处理，可以使材料获得回火马氏体组织，粒状碳化物，以及部分贝氏体组织，有利于进一步提高材料的强度、耐磨性和抗裂纹性能。
本发明高铬铸钢磨球，由于采用调整合金组元及含量，从而提高了合金材料硬度、耐磨性和韧性，辅以浇铸成型后采用二次淬火及二次回火热处理，更是提高了材料物理性能。较对比合金磨球，具有更高硬度，HRc≥61，更好的韧性，ak≥10J/cm2，抗拉强度σb≥800MPa。有效降低了磨球破球率，试验几乎没有破球发生，降低了磨球单位磨耗，以磨煤为例，吨耗降至11-15g/吨煤，延长了磨球使用寿命，降低了使用成本。铸成中空磨球，在确保不破碎正常使用前提下，可以降低磨球成本，可以降低成本约5-17％。
以下结合几个具体实施方式
，进一步说明本发明。
具体实施例方式
实施例在中频电炉中，加入废钢熔炼，熔化后取样分析，根据实施例目标要求(附表)，补入相应量的合金材料，在炉温1630-1650℃时出钢，在钢包内加入需要量的铝块及稀土，使钢水在钢包内镇静5-8分钟后，开始浇注。根据磨球大小，可以浇铸成实心磨球，也可以浇铸成壁厚为浇注球半径50-60％的中空球(例如球径920mm，壁厚为230mm)。浇铸完毕，使磨球在铸型中自然冷却，三天后开箱脱模，吊入电阻炉内加热至1000-1050℃，保温5小时以上。然后随炉冷却至900-950℃出炉，进行第一次淬火处理，当磨球温度低于400℃，停止淬火；再放入加热炉升温至1000-1050℃，保温5小时以上，然后随炉冷却至900-950℃出炉，进行第二次淬火处理，当磨球温度低于400℃，停止淬火，自然冷却至200℃以下。吊入加热炉，升温至400-450℃保温8小时以上，进行第一次回火处理，随炉冷却至100℃以下；再加温至400-450℃保温8小时以上，进行第二次回火处理，随炉冷却。
此外，回火处理也可以不采取前述冷却后再加热热处理方式，而是直接在淬火停止后在400-450℃保温8小时以上进行第一次回火处理，再次加热进行第二次回火处理。
实施例合金配伍及性能表(wt％)
说明余量为铁及不可避免的杂质元素，表中抗拉强度为σb/MPa，硬度为HRc；韧性为akJ/cm2。
权利要求
1.高铬铸钢磨球，组成(wt％)为C 1.0-1.6，Si 0.5-1.0，Mn 0.5-1.0，Cr 10-18，Re 0.03-0.1，Al 0.03-0.1，Mo 1.0-3.0，Ni 1.0-2.0，V 0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量为铁及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述高铬铸钢磨球，其特征在于所说磨球为中空磨球。
3.根据权利要求2所述高铬铸钢磨球，其特征在于中空壁厚为磨球半径的45-70％。
4.根据权利要求3所述高铬铸钢磨球，其特征在于中空壁厚为磨球半径的50-60％。
5.根据上述权利要求所述高铬铸钢磨球制备，其特征在于冶炼符合上述合金，浇铸成型后，经900-950℃二次淬火处理，再经400-450℃二次回火处理。
全文摘要
本发明涉及一种球磨机用高铬铸钢磨球及制备方法，组成(wt％)为C 1.0－1.6，Si 0.5－1.0，Mn 0.5－1.0，Cr 10－18，Re 0.03－0.1，Al 0.03－0.1，Mo 1.0－3.0，Ni 1.0－2.0，V 0.3－1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量为铁及不可避免的杂质元素，浇铸成型后，经900－950℃二次淬火处理，再经400－450℃二次回火处理。具有硬度高，HRc≥61，韧性好，ak≥10J/cm
文档编号C21D9/36GK1851026SQ20061004037
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者史国君, 谢华良, 张文君 申请人:江苏共昌轧辊有限公司