专利名称：硼铬系合金及其铸球的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种抗磨硼铬系合金的配方以及铸球的制造方法。
目前，随着经济技术的飞跃发展，在冶金、矿山、建材、电力等工业粉磨过程中，对金属研磨体-磨球的需求量逐年增加，而粉磨设备所采用的磨球，仍以普通碳钢锻球为主，而高铬铸球也有较快的发展。碳钢锻球最大缺点是不抗磨，球耗高，因而，台时产量不稳，粉磨粒度不匀，电耗高，补球频，清仓次数多，影响生产效率，增加工人劳动强度，更突出的是浪费了大量的金属材料。高铬铸球硬度高，球耗低，但仍存在一定不足之处，一是韧性差，二是合金元素用量大，因而，继续研制性能更好，并能节省合金元素的新型抗磨材料，用于制造磨球，有着重大的经济意义。
本发明目的是提供一种采用“八五”国家重点攻头项目-硼铁矿高炉分离生产含硼生铁为原料，研制的硼铬系合金及其铸球的制造方法。中国辽宁东部山区储量极大硼镁铁矿已被开发，其分离的一项重要产品-低硼生铁(含8.1%左右)。硼元素是生产抗磨材料的极好原材料，因为，硼化物硬度极高，加入微量硼，就促使抗磨性能明显提高。因此，我们采用低硼生铁，降低铬含量，研制出性能相当于和超越于高铬铸球新型抗磨材料，并选择了最佳成分配比，合理的铸造、热处理工艺制度。
本发明硼铬系合金配比为C1.2-2.0%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-10%、B0.03-0.2%、P.S≤0.07%(加入1%变质剂)，其余Fe。
机理主要是吸取高铬铸球硬度高、球耗低之优点，加入微量硼，降低铬含量，试验C、Cr、B的最佳含量，优选了铸造、热处理工艺制度，采用了变质处理等方法，改善了硼铬系合金的韧性，从而获得了抗磨性能优异的新型抗磨材料及其制品-磨球。
经过研究试验表明C1.2-2.0%、Cr8-10%、B0.03-0.08%、其他成分为常量，综合性能最好，硬度HRC＞57，韧性αK＞6J/cm2，球耗为高铬球的0.7倍，为碳钢锻球的0.1倍。而超出上述成分下线，韧性提高，但硬度下降，反之，硬度提高，韧性下降。
本发明提供的硼铬系合金铸球的制造方法为1、熔炼炉料为低硼生铁、铬铁、锰铁、硅铁、钼铁、废钢等，造渣材料采用萤石、氧化钙复合造渣剂;采用SQY-4号变质剂，在浇包中处理;出钢温度1480-1500℃，浇注温度1410-1440℃;
2、铸造铸型采用潮型和硬化砂组装，前者，在型砂中加煤粉，以防粘砂、水冒口分开，钢水由水口通过冒口进入铸型，每个胃口补缩5个铸球;后者，球的型腔刷洒基锆砂涂料防粘砂，水冒口合一，钢水由冒口直接注入铸型，组芯可单浇，也可叠浇，每个冒口补缩6个铸球;上述两种工艺均可收到无缩孔和疏松缺陷的铸球;
3、热处理采淬火-回火工艺制度，淬火温度为950-1030℃，回火温度为430-460℃，淬火介质为机油。
本发明由于采用了最佳配方和合理的工艺，使铸球具有良好的抗磨性能，用于水泥工业，最普通碳钢锻球的10倍，球使用后不破碎，表面圆滑不粘料，粉碎效果好，提高磨机台时产量，降低电耗，减少了清仓次数和时间，减轻了工人劳动强度。
经试验表明，年产量为11万吨的φ2.2×7m球磨机(一仓)，使用此种铸球，每年可节省磨球费6.2万元，提高台时产量，减少清仓时间多产水泥5680余吨，创利9.9万元。
本发明采用低硼生铁，减少铬铁合金用量，与高铬铸球比，每吨铸球可减少80-160公斤，节约合金材料费用200-400元/T。以一个年产500吨铸球的小厂，若用此球取代高铬铸球，每年可降低成本费用10-20万元，可为国家节省稀贵铬铁合金40-80吨。
下面结合实例进一步描述本发明例一C1.2-2.0%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr8-10%、B0.03-0.08%、P.S≤0.07%、加入1%SQY-4变质剂，其余Fe。
例二C1.2-2%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr6-8%、B0.03-0.15%、P.S≤0.07%、加入1%SQY-4变质剂，其余Fe。
例三C1.2-2.0%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-6%、B0.15-0.20%、P.S≤0.07%、加入1%SQY-4变质剂，其余Fe。
制造方法熔化设备采用250KW-500KG中频感应炉，电熔镁砂炉衬，碱性浇包。加热设备为箱式电阻炉。
例四1.熔炼，炉料为为含硼0.89%的低硼生铁、碳素铬铁、低碳铬铁及锰铁、硅铁、钼铁等，采用萤石、氧化钙造渣，SQY-4包中变质处理，用铝锭脱氧;出炉温度1500℃，浇注温度1420℃;
2.铸型采用石英砂为原料的化砂组芯，钢水通过冒口注入铸型，强行补缩，铸球炸开检查、无缩孔、疏松缺陷，组织致密;
3.热处理淬火温度为980℃，淬火介质10＃机油、油温50±5℃，回火温度450℃，空冷到室温。
硼铬系合金铸球技术条件(见图表)。
1、铸球直径极限偏差，圆度，错箱值与国内、外标准对比见表1表1mm
2、铸球化学成分与国外对比，见表2表2
2、铸球的表面硬度达到国内外高铬铸球规定的标准，且硬度差值小于国内标准，使CrB系列铸球的耐磨性和硬度的均匀性得到了保证。
3、铸球的冲击韧性，低CrB系列铸球达到了国内外高Cr铸球的水平，中CrB系列铸球为其1.5倍左右。这就有利地防止了铸球因脆而碎裂的问题。
4、落球冲击疲劳试验寿命和金相组织虽不作为出厂标准，但由于对冲击韧性标准高，硬度差规定小，则起到了稳定铸球质量作用。
3.铸铁机械性能与国内外对比，见表权利要求
1.一种硼铬系合金及其铸球，其特征在于组份包括C1.2-2.0%、Si≤1%；Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-10%、B0.03-0.2%、P.S≤0.07%、变质剂1%，其余Fe。
2.根据权利要求1所述的合金及其铸球，其特征在于组份包括C1.2-2%、Si≤1%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr8-10%、B0.03-0.08%、P.S≤0.07%、变质剂SQY-41%，其余Fe。
3.根据权利要求1所述的合金及其铸球，其特征在于组份包括C1.2-2%、Si≤1%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr6-8%、B0.08-0.15%、P.S≤0.07%、变质剂SQY-41%，其余Fe。
4.根据权利要求1所述的合金及其铸球，其特征在于组份包括C1.2-2%、Si≤1%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-6%、B0.15-0.2%、P.S≤0.07%、变质剂SQY-41%，其余Fe。
5.一种硼铬系合金及其铸球的制造方法，其特征在于(1)熔炼炉料为低硼生铁、铬铁、锰铁、硅铁、钼铁、废钢等，造渣材料采用萤石、氧化钙复合造渣剂;采用SQY-4号变质剂，在浇包中处理;出钢温度1480-1500℃，浇注温度1410-1440℃;(2)铸造铸型采用潮型和硬化砂组芯，前者，在型砂中加煤粉，以防粘砂、水冒口分开，钢水由水口通过冒口进入铸型，每个冒口补缩5个铸球;后者，球的型腔刷洒基锆砂涂料防粘砂，水冒口合一，钢水由冒口直接注入铸型，组芯可单浇，也可叠浇，每个冒口补缩6个铸球;上述两种工艺方法均可收到无缩孔和疏松缺陷的铸球;(3)热处理采用淬火-回火工艺制度，淬火温度为950-1030℃，回火温度为430-460℃，淬火介质为机油。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于(1)熔炼，炉料为为含硼0.89%的低硼生铁、碳素铬铁、低碳铬铁及锰铁、硅铁、钼铁等，采用萤石、氧化钙造渣，SQY-4包中变质处理，用铝锭脱氧;出炉温度1500℃，浇注温度1420℃;(2)铸型采用石英砂为原料的硬化砂组芯，钢水通过冒口注入铸型，强行补缩，铸球炸开检查、无缩孔、疏松缺陷，组织致密;(3)热处理淬火温度为980℃，淬火介质10＃机油，油温50±5℃，回火温度450℃，空冷到室温。
全文摘要
以硼铁矿高炉分离含硼生铁为原料，配方为C1.2—2.0％、Si≤1％、Mn≤1.5％、Mo≤0.5％、Cr≤3—10％、B0.03—0.2％、P、S≤0.07％，其余Fe的合金，使铸球具有良好抗磨性能，用于水泥工业，是普通碳钢锻球的10倍，球使用后不破碎，表面圆滑不粘料，粉碎效果好，提高磨机台时产量，降低电耗，减少了清仓次数和时间，造价低。年产量11万吨Ф2.2×7m球磨机，可节省磨球费6.2万元，多产水泥5680余吨，多创利10万元。
文档编号B22D23/02GK1090337SQ9311003
公开日1994年8月3日 申请日期1993年1月13日 优先权日1993年1月13日
发明者王继尧, 汪解民, 马常祥, 吴宣彬, 赵秉军, 王广金 申请人:沈阳水泥机械厂兴工分厂, 东北工学院