一种含硼高铬铸球材料及其制备方法
【专利摘要】一种含硼高铬铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.8-2.1、硅1.4-1.6、锰1.9-2.1、铬11.2-11.5、钼3.5-3.7、硼1.0-1.2、V0.09-0.12、Ta0.03-0.05、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。本发明合金在高碳钢基础上加入铬、钼、硼等合金元素，使得铸球具有优异的耐高温性和抗冲击强度，硬度高的同时不失韧性，破碎率低，耐腐蚀，耐磨性极强，用于水泥工业,是普通碳钢锻球的10倍,表面圆滑不粘料,提高磨机台时产量,降低电耗。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
【专利说明】一种含硼高铬铸球材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸造磨球材料领域，尤其涉及一种含硼高铬铸球材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，铸造磨球被广泛应用在水泥建材、陶瓷、矿山冶选、电厂磨煤、氧化铝等行业。要求磨球具有硬度高、耐研磨、不破碎、不失圆、磨机综合效率高等良好的物理机械性能。目前磨球的种类主要有中锰球磨铸铁磨球、低碳白口铸铁磨球，以及高铬铸铁磨球等。高铬铸铁磨球性能优良，表面硬度和体积硬度较高，但冲击韧性较低，随着铬的价格走高，高铬铸铁磨球的价格也一路走高；低铬磨球的表面硬度和体积硬度较低，使用寿命短；中锰球磨铸铁磨球不耐腐蚀，原始硬度低，易破碎。由此可见，现有技术还存在很多不足，需要根据生产情况不同，研究兼具高硬度、高冲击韧性、低破碎率、低磨耗和低成本的性价比高的磨球。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种含硼高铬铸球材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐冲击、耐磨、耐腐蚀、耐高温的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种含硼高铬铸球材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
1.8-2.1、硅 1.4-1.6、锰 1.9-2.1、铬 11.2-11.5、钥 3.5-3.7、硼 1.0-1.2、V0.09-0.12、Ta0.03-0.05、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量为铁。
[0005]所述的含硼高铬铸球材料的生产方法，其特征在于:
(I)、准备生铁与废铁按1:1-1.5比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2 )、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、猛、Ta ; (2 )铬、V ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-26分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以190_200°C /小时速率升温至650_660°C，再以150-1600C /小时速率降温至500-510°C，再以170_180°C /小时速率升温至910_930°C，保温3-4小时；再以150-160 V /小时速率降温至500-510 °C，保温40-50分钟，再以150-1600C /小时速率降温至230-250°C，保温2_3小时；再以80-90°C /小时速率升温至530-540°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
[0007]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉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、纳米三氧化二铝1_2、苦菱土 4_8、粘土 30-35、氟硅酸钠3-4、钛白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1_2 ;其制备方法粘土放入煅烧炉中在1200-1240°C下煅烧3-4小时，取出粉碎，加入12-15%的盐酸水溶液中浸泡1_2小时，过滤，再用清水洗涤，烘干，与乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉体；将其它剩余成分混合，加热至1600-2300°C，搅动45-60分钟后，倒入冷水中，冷却后，用清水洗涤，过滤、烘干，粉碎成100-150目粉末，与前述所得的粉体混合均匀，即得。
[0008]本发明的有益效果
本发明合金在高碳钢基础上加入铬、钥、硼等合金元素，使得铸球具有优异的耐高温性和抗冲击强度，硬度高的同时不失韧性，破碎率低，耐腐蚀，耐磨性极强，用于水泥工业，是普通碳钢锻球的10倍，表面圆滑不粘料，提高磨机台时产量，降低电耗。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
【具体实施方式】
[0009]一种含硼高铬铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳1.8-2.1、硅 1.4-1.6、锰 1.9-2.1、铬 11.2-11.5、钥 3.5-3.7、硼 1.0-1.2,V0.09-0.12,Ta0.03-0.05、P≤0.07、S < 0.07、余量为铁。
[0010]所述的含硼高铬铸球材料的生产方法如下:
(I)、准备生铁与废铁按1:1.4比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2 )、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、猛、Ta ; (2 )铬、V ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以195°C /小时速率升温至655°C，再以155°C /小时速率降温至505°C，再以175°C /小时速率升温至920°C，保温3.5小时；再以155°C /小时速率降温至505°C，保温45分钟，再以155°C /小时速率降温至240°C，保温2.5小时；再以85°C /小时速率升温至535°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0012]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉12、二氧化硅5、白云石3、Na2TiF6 8、乙烯基三乙氧基硅烷2、纳米三氧化二铝2、苦菱土 4、粘土 30、氟硅酸钠3、钛白粉2、莹石8、玉石粉4、蒙脱石I ;其制备方法粘土放入煅烧炉中在1200-1240°C下煅烧3-4小时，取出粉碎，加入12-15%的盐酸水溶液中浸泡1-2小时，过滤，再用清水洗涤，烘干，与乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉体；将其它剩余成分混合，加热至1600-2300°C，搅动45-60分钟后，倒入冷水中，冷却后，用清水洗涤，过滤、烘干，粉碎成100-150目粉末，与前述所得的粉体混合均匀，即得。
[0013]本发明含硼高铬铸球材料的机械性能为:冲击韧性(J/CM2) >2.5、硬度(HRC)≤64、球体冲击疲劳寿命(次)≤18000、破碎率(%) ( 0.5、球耗(G/吨矿)≤110。
【权利要求】
1.一种含硼高铬铸球材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.8-2.1、硅 1.4-1.6、锰 1.9-2.1、铬 11.2-11.5、钥 3.5-3.7、硼 1.0-1.2、V0.09-0.12、Ta0.03-0.05、P ≤ 0.07、S≤ 0.07、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的含硼高铬铸球材料的生产方法，其特征在于: (I)、准备生铁与废铁按1:1-1.5比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等； (2 )、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、猛、Ta ; (2 )铬、V ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-26分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的含硼高铬铸球材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以190-200°C /小时速率升温至650-660°C，再以150_160°C /小时速率降温至500-510°C，再以170-180°C /小时速率升温至910-930°C，保温3-4小时；再以150-160°C /小时速率降温至500-51 (TC，保温40-50分钟，再以150_160°C /小时速率降温至230-250°C，保温2-3小时；再以80-90°C /小时速率升温至530_540°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的含硼高铬铸球材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5、Na2TiF6 8_10、乙烯基二乙氧基硅烷2-3、纳米二氧化二招1_2、苦菱土 4-8、粘土 30-35、氣娃酸纳3-4、钦白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2 ;其制备方法粘土放入煅烧炉中在1200-1240°C下煅烧3-4小时，取出粉碎，加入12-15%的盐酸水溶液中浸泡1-2小时，过滤，再用清水洗涤，烘干，与乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉体；将其它剩余成分混合，加热至1600-2300°C，搅动45-60分钟后，倒入冷水中，冷却后，用清水洗涤，过滤、烘干，粉碎成100-150目粉末，与前述所得的粉体混合均匀，即得。
【文档编号】C22C37/10GK103757523SQ201310677183
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】韦中祥 申请人:芜湖金鹰机械科技开发有限公司