一种铜矿用CADI磨球及其制备方法与流程

文档序号:15457763发布日期:2018-09-15 01:38
本发明涉及一种铜矿用CADI磨球及其制备方法。
背景技术
:耐磨材料中,磨球与衬板占到其总量的80%,而磨球又在其中占到80%。磨球作为研磨体,主要用于矿山、水泥、电力、化工等行业。国内磨球消耗超过260万吨/年,其中矿山磨球消耗总量约在160万吨/年。在矿山应用方面其消耗量与矿山选矿、磨矿及矿山性质不一样而有所不同,大约每吨矿料消耗磨球0.5-1.2kg左右。铜矿用球主要以低Cr铸铁磨球为主,其硬度在42-45HRC,冲击韧度为3-5J/cm²。磨球因耐磨性和韧性的原因经常出现失圆和破碎现象,需要经常停机补球,制约了生产,增加了成本。因此,研制一种具有高耐磨性和高韧性的新型材料(含碳化物的等温淬火球墨铸铁,简称CADI)来替代传统的Cr系合金铸铁材料,用其制造磨球将是很好的选择,对降低磨球失圆和破碎,降低球耗,实现磨球产品更新换代具有很现实的意义。技术实现要素:为解决上述问题和不足,本发明提供一种铜矿用CADI磨球及其制备方法,所制得的磨球具有较好的耐磨性和冲击韧性。本发明提供的技术方案是:一种铜矿用CADI磨球,由下法制得:1、铁液的熔炼及试样浇注选用Q12球铁生铁,按铸件需求的化学成分配入废钢、硅铁、锰铁、铜、钼铁、铬铁及钒铁,孕育剂选用FeSi75,球化剂选用FeSiMg8RE3;采用中频感应电炉进行冶炼,金属型模具,堤坝式球化处理包,同时在铁水冲入一侧安放预处理剂(来净化铁液,减少杂质含量)。铁液温度达到1500℃-1520℃出炉,冲入法球化孕育处理。球化处理完毕,转入浇包进行样品浇注,浇注时采用多次孕育处理。化学成分控制为:C:3.4%~3.9%,Si:2.4%~2.9%,Mn:1.4%~1.9%,S≤0.02%,P≤0.02%,Cu:0.3%~0.7%,Mo:0.1~0.4%,Cr:0.2%~0.6%,V≤0.2%,Mg:0.045~0.055%,RE:0.02~0.04%。2、试样热处理工艺将步骤1得到的试样热处理,热处理工艺为:奥氏体化温度为890℃—940℃,保温时间为1.0—3.0h。等淬温度为230℃—270℃,等温时间为1.0—3.0h。等温淬火介质为50%KNO3+40%NaNO2+10%NaNO3混合硝酸盐。本发明采用Q12生铁,为普通生产球铁用生铁,原材料采购方便。合金元素采取后期配料时加入铬铁、锰铁及少量钒铁,通过多元素复合强化,合金元素一方面固溶强化基体,一方面形成碳化物提高材料硬度,提高材料的综合性能。另外,本发明配方形成的以Cr、Mn等元素为主碳化物,其碳化物形式主要为(Cr7C3)、(Cr3C)、(Fe,Mn)3C等。按此配方和工艺,操作简单易行,材料化学元素稳定,不靠生铁的残留合金元素,靠后期加入合金元素,保证了材料的稳定性,磨球性能的稳定性。再者,本发明在球化孕育处理时,在铁水包中加入一定量的预处理剂(预处理剂为INOCULIN390,加入量为0.35%),净化铁液,减少杂质的含量。附图说明图1为本发明材料未腐蚀时的金相图,测定球化率和球化级别。图2为本发明材料热处理后的金相组织图。具体实施方式本发明铜矿用CADI磨球的制备方法,包括以下步骤:1)铁液的熔炼及试样浇注选用Q12球铁生铁,按铸件需求的化学成分配入废钢、硅铁、锰铁、铜、钼铁、铬铁及钒铁,孕育剂选用FeSi75,球化剂选用FeSiMg8RE3;采用中频感应电炉进行冶炼,金属型模具,堤坝式球化处理包,同时在铁水冲入一侧安放预处理剂(预处理剂为INOCULIN390,加入量为铁水质量的0.35%);铁液温度达到1500℃-1520℃出炉,冲入法球化孕育处理。球化处理完毕,转入浇包进行样品浇注,浇注时采用多次孕育处理得到试样。所述铸件需求的化学成分(质量百分比)控制为:C:3.4%~3.9%,Si:2.4%~2.9%,Mn:1.4%~1.9%,S≤0.02%,P≤0.02%,Cu:0.3%~0.7%,Mo:0.1~0.4%,Cr:0.2%~0.6%,V≤0.2%,Mg:0.045~0.055%,RE:0.02~0.04%;2)将步骤1得到的试样热处理得到铜矿用CADI磨球,热处理工艺为:奥氏体化温度为890℃—940℃,保温时间为1.0—3.0h,等淬温度为230℃—270℃,等温时间为1.0—3.0h,等温淬火介质为50%KNO3+40%NaNO2+10%NaNO3混合硝酸盐。3)试样检测对铜矿用CADI磨球进行金相组织、力学性能及使用性能检测。检测结果如下:铜矿用CADI磨球球化情况如图1:由图1可知(通过此图按国家标准图谱对比,可得出球化率及球径大小等级),球化率2级,球径6级。铜矿用CADI磨球金相组织如图2:由图2可知,热处理后,其金属基体组织为下贝氏体+残余奥氏体+碳化物+石墨球。2铜矿用CADI磨球综合性能:磨球表面硬度为54-58HRC,冲击韧度值≥8J/cm²,冲击疲劳寿命(落球次数)≥15000次。实施例一:铁液熔炼和试样浇注:选用Q12球铁生铁,按化学成分(质量百分比)C:3.75%,Si:2.4%,S≤0.02%,P≤0.02%,Mn:1.8%,Cu:0.4%,Mo:0.2%,Cr:0.35%,V:0.1%,Mg:0.05%,RE:0.03%,剩余的是Fe及不可避免的杂质,配入废钢、硅铁、锰铁、铜、钼铁、铬铁及钒铁,孕育剂选用FeSi75,球化剂选用FeSiMg8RE3;采用中频感应电炉进行冶炼,金属型模具,堤坝式球化处理包,同时在铁水冲入一侧安放预处理剂(预处理剂为INOCULIN390,加入量为铁水质量的0.35%);铁液温度达到1500℃-1520℃出炉,冲入法球化孕育处理。球化处理完毕,转入浇包进行样品浇注,浇注时采用多次(球化处理包中存放一部分孕育剂,铁水由电炉倒入球化处理包达到1/3-2/3量时,加入一部分孕育剂,球化包倒入浇注包时铁水随流一部分孕育剂,浇注包内存放一次,因此以上孕育过程称为多次孕育)孕育处理得到铸态磨球。然后进行热处理,得到等温淬火磨球。等温淬火工艺为:奥氏体化温度为910℃,保温时间为2.0h。等淬温度为270℃,等温时间为2.0h。石墨球化率2级,球径大小为6级。磨球金相组织为:下贝氏体+残余奥氏体+碳化物+石墨球。磨球硬度为54HRC,冲击韧度值为16J/cm²,冲击疲劳寿命(落球次数)≥15000次,具有良好的耐磨性,冲击韧性和较好的综合力学性能。实施例二:按化学成分C:3.65%,Si:2.5%,S≤0.02%,P≤0.02%,Mn:1.6%,Cu:0.4%,Mo:0.2%,Cr:0.5%,V:0.15%,Mg:0.05%,RE:0.03%,剩余的是Fe及不可避免的杂质,来进行配料,按实施例一的方法进行冶炼及球化处理并浇注成型样品。等温淬火工艺为:奥氏体化温度为910℃,保温时间为2.0h。等淬温度为230℃,等温时间为2.0h。石墨球化率2级,球径大小为6级。磨球金相组织为:下贝氏体+残余奥氏体+碳化物+石墨球。磨球硬度为58HRC,冲击韧度值为8J/cm²,冲击疲劳寿命(落球次数)≥15000次,具有良好的耐磨性,冲击韧性和较好的综合力学性能。实施例三:按化学成分C:3.75%,Si:2.5%,S≤0.01%,P≤0.02%,Mn:1.7%,Cu:0.4%,Mo:0.2%,Cr:0.43%,V:0.1%,Mg:0.05%,RE:0.03%,剩余的是Fe及不可避免的杂质,来进行配料,按实施例一的方法进行冶炼及球化处理并浇注成型样品。等温淬火工艺为:奥氏体化温度为910℃,保温时间为2.0h。等淬温度为250℃,等温时间为2.0h。石墨球化率2级,球径大小为6级。磨球金相组织为:下贝氏体+残余奥氏体+碳化物+石墨球。磨球硬度为56.5HRC冲击韧度值为12J/cm²,冲击疲劳寿命(落球次数)≥15000次,具有良好的耐磨性,冲击韧性和较好的综合力学性能。4、CADI磨球与现有低Cr铸铁磨球指标对比磨球材质硬度(HRC)冲击韧度(J/cm²)疲劳寿命(次数)球耗(kg/t)低Cr铸铁42-463-5≤70000.95-1.20CADI54-588-16≥15000≤0.65、该铜矿用CADI磨球的优点及意义(1)CADI磨球材料的综合力学性能比低Cr铸铁磨球好。相对低Cr磨球,CADI磨球的球耗大幅降低。(2)冲击疲劳寿命(落球次数)≥15000次,远大于低Cr磨球,抗疲劳性和断裂韧性优于低Cr铸铁磨球,使用中不破碎、无剥落、不失圆。(3)球磨机的利用率增加,减少了停机补球的频率,降低了电耗,降低了生产成本。(4)该种工艺在生产过程中易操作和控制,产品性能稳定,便于推广应用。(5)本发明制备的磨球用于有色矿(铜矿)。代替现铜矿用低Cr磨球,将节约大量的能源和资源。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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