一种铸钢耐磨钢球、钢锻及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及研磨机械技术领域，尤其是一种铸钢耐磨钢球、钢锻及其制备方法。
【背景技术】
[0002]耐磨钢球、钢锻作为研磨机用耐磨介质，是一种消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨的更细，以达到使用标准，主要在矿山，电厂，水泥厂，钢铁厂，硅砂厂，煤化工等领域用，全世界每年钢球的消耗量在3000-5000万吨，其中中国钢球消耗量在300-500万吨，是钢球消耗大国。钢球:球磨机中使用最广泛的一种研磨体，在粉磨过程中与物料发生点接触，对物料的冲击力大；钢锻:磨机的细磨仓中，对物料主要是研磨，钢(铁)段可以取代钢球，它的外形为短圆柱形或截圆锥形，与物料发生线接触，研磨作用强，但冲击力小，用于细磨仓是比较合适的。
[0003]根据制备工艺不同，钢球、钢锻又分为三种:锻造钢球、钢锻，铸造钢球、钢锻，以及热乳钢球、钢锻。
[0004]作为研磨机用耐磨介质的耐磨钢球、钢锻，需要具备较高的耐磨性无可厚非，同时提高冲击韧度是对其性能的更高要求。在对铸钢件的种种要求中，对很多铸钢厂来讲，最难的达标的就是冲击韧度。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种铸钢耐磨钢球、钢锻及其制备方法，兼具高耐磨性和高冲击韧度，具有良好的综合性能，且制造成本降低，使用寿命更长，经济效益更高。
[0006]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
[0007]一种铸钢耐磨钢球、钢锻，其各组分的重量百分数如下:C: 0.5 % -1 % ; Cr: 0.46 % ;Mn:2.1% ；Si:0.25% ；Ti:0.06%-0.09% ；V:0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为 Fe。
[0008]制备一种铸钢耐磨钢球、钢锻的方法，其工艺步骤如下:
[0009]I)熔炼:将定量的废钢置入电炉内熔炼，在废钢熔炼三分之二之后加入铬;待废钢熔化完，出炉前8分钟加入锰，出炉前七分钟加入硅，出炉前六分钟加入钛，出炉前五分钟加入钒，出炉前四分钟加入镁;钢水出炉，以包底冲入方式加入稀土;材料熔化后用珍珠岩粉进行扒渣，并取样化验，根据化验结果进行成分调整，成品合格后即可出炉浇注，出炉温度控制 1480 °C-1520 °C;
[0010]2)浇注:浇注温度控制在1450°C_1480°C，对准浇口，一次浇满；
[0011 ] 3)油淬火:入炉温度小于200 °C，升温温速S 150°C/n，在650°C保持1-2小时，后在升温至940 0C -960 °C保温3-4小时后出炉。
[0012]相比现有技术，本发明技术方案中的碳含量降低，仅为0.5%_1%，而Mn的含量高达2.1%，提高了锰、碳比，均是利于提高冲击韧度的措施，并且通过加入定量的锰、硅和铬来提高淬透性、增强耐磨性的元素，同时通过添加定量的钛、钒和稀土来细化组织晶粒、提高冲击韧度，此外还采用镁元素脱硫、脱氧净化钢液，本发明的配料价格低、配比科学合理，结合了相配套的制备工艺，使获得的耐磨钢球、钢锻兼具高耐磨性和高冲击韧度，具有良好的综合性能，使用寿命更长，经济效益更高。
【具体实施方式】
[0013]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0014]一种铸钢耐磨钢球、钢锻，其各组分的重量百分数如下:C: 0.5 % -1 % ; Cr: 0.46 % ;Mn:2.1% ；Si:0.25% ；Ti:0.06%-0.09% ；V:0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为 Fe。
[0015]实施例1:C: 0.5% ；Cr:0.46% ；Mn: 2.1 % ； Si:0.25% ；Ti: 0.06% ； V: 0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。
[0016]对实施例1中得到的耐磨钢球、钢锻的性能进行测试结果显示:硬度为HRC51-59，失圆率是0.00 % 5-0.01 %，冲击值为70J/cm2-100J/cm2。
[0017]实施例2:C: 0.6% ；Cr:0.46% ；Mn: 2.1 % ； Si:0.25% ；Ti: 0.07% ； V: 0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。
[0018]对实施例2中得到的耐磨钢球、钢锻的性能进行测试结果显示:硬度为HRC44-57，失圆率是0.006-0.008%,冲击值为 66 J/cm2-l 10 J/cm2。
[0019]实施例3:C: 0.7% ；Cr:0.46% ；Mn: 2.1 % ； Si:0.25% ；Ti:0.08% ；V:0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。
[0020]对实施例3中得到的耐磨钢球、钢锻的性能进行测试结果显示:硬度为HRC56-66，失圆率是0.006 % -0.012 %，冲击值为90 J/cm2-l 15 J/cm2。
[0021]实施例4:C: 0.8% ；Cr:0.46% ；Mn: 2.1 % ； Si:0.25% ；Ti:0.08% ；V:0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。
[0022]对实施例4中得到的耐磨钢球、钢锻的性能进行测试结果显示:硬度为HRC60-68，失圆率是0.003 % -0.007 %，冲击值为80 J/cm2-l 20 J/cm2。
[0023]实施例5:C: 0.9% ；Cr:0.46% ；Mn: 2.1 % ； Si:0.25% ；Ti:0.09% ；V:0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。
[0024]对实施例5中得到的耐磨钢球、钢锻的性能进行测试结果显示:硬度为HRC63-65，失圆率是0.007 % -0.009 %，冲击值为84J/cm2-l 20 J/cm2。
[0025]实施例6:(::1%;0:0.46%；Mn: 2.1 % ； Si:0.25% ；Ti:0.09% ； V:0.07% ;稀土:
0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。
[0026]对实施例6中得到的耐磨钢球、钢锻的性能进行测试结果显示:硬度为HRC65-70，失圆率是0.009%-0.014%，冲击值为90J/cm2-l 18J/cm2。
[0027]制备一种铸钢耐磨钢球、钢锻的方法，工艺步骤如下:
[0028]I)熔炼:将定量的废钢置入电炉内熔炼，在废钢熔炼三分之二之后加入铬;待废钢熔化完，出炉前8分钟加入锰，出炉前七分钟加入硅，出炉前六分钟加入钛，出炉前五分钟加入钒，出炉前四分钟加入镁;钢水出炉，以包底冲入方式加入稀土;材料熔化后用珍珠岩粉进行扒渣，并取样化验，根据化验结果进行成分调整，成品合格后即可出炉浇注，出炉温度控制 1480 °C-1520 °C;
[0029]2)浇注:浇注温度控制在1450°C_1480°C，对准浇口，一次浇满；
[0030]3)油淬火:入炉温度小于200 0C，升温温速S 150 °C /n，在650 V保持1_2小时，后在升温至940 0C -960 °C保温3-4小时后出炉。
[0031]通常的造型过程如下:
[0032]①混碾型砂:旧砂、新石英砂与陶土混碾2-3分钟，然后加水玻璃、水再次混碾6-8分钟即可;配砂比例为砂:水玻璃:水:陶土 = 100: (8-12): (3-5): (25-30)。
[0033]②打模:先将模具清理干净后用乙炔喷，型板适当喷，以防粘砂。首先做下模，将型板平稳放地面扣上下模，后填入备好的型砂。舂实铲平，轻震型板，取出下模平稳放在地面上，然后扣上上模反复以上程序直至打好上模。
[0034]③合模:对准定位销，轻轻合上模，要求上下模吻合，无掉砂无缝隙。
[0035]④造型时，模具温控在100°C-250°C，待型砂干燥后再浇注。
[0036]本发明的技术方案，在提高耐磨铸钢的淬透性方面，不选用价格昂贵的镍、钼，而是通过添加生产成本较低的锰、硅和铬来实现;锰元素能提高铸钢的淬透性，降低奥氏体化温度从而降低淬火温度;锰含量偏高，使耐磨铸钢基体组织的晶粒易于长粗，导致韧性下降;锰含量偏低，将降低铸钢的淬透性，从而导致铸钢的耐磨性降低;耐磨铸钢中铬元素的作用在于固溶强化和提高铸钢淬透性;铬含量偏高，晶界上易出现碳化物，从而导致铸钢的冲击韧度和导热性降低。
[0037]虽然添加了一定量的锰、硅和铬提高了铸钢的淬透性，同时为了进一步弥补冲击韧度的不足，进而添加钛、钒和稀土，钒能够细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而增加了钢的强度、韧性和耐磨性;钛是一种更强的碳化物生成元素，它能稳定地固定钢中的碳，也避免晶界处出现碳化铬，这样既可有效提高钢的晶界强度和韧性，又提高了钢的耐晶界腐蚀性能;稀土的作用是改善材料的微观组织，细化晶粒，同时改善了钢液内部的夹杂物形态。
[0038]最后还加入了镁元素，镁元素的存在，进一步强化了其脱硫、脱氧的效果，残存于钢中的硫化物得到球化，减轻了气缩孔缺陷出现的机率。特别是当钢中有针、网状碳化物存在时，由于镁的作用，使之在铸态下即转变为团球状，且大量弥散地分布于基体中，消除了魏氏组织，使耐磨钢在硬度略有增加的前提下大幅度提高冲击韧性，钢的耐磨潜力也得到充分发挥。
[0039]本发明的制备方法也不同于现有，改进后的工艺方案是与本发明技术方案的配料相配套的，按照本发明的工艺步骤来添加各种元素，逐步加入的过程，也是性能在逐步改善的过程，制备的耐磨钢球、钢锻才在强度、韧性和耐磨性方面更胜一筹。
[0040]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种铸钢耐磨钢球、钢锻，其特征是:其各组分的重量百分数如下:C: 0.5 % -1 % ; Cr:0.46% ；Mn:2.1% ；Si:0.25% ；Ti:0.06%-0.09% ；V:0.07% ;稀土:0.08% ；Mg:1.3% ;余料为Fe。2.制备如权利要求1所述的一种铸钢耐磨钢球、钢锻的方法，其特征在于，工艺步骤如下: 1)熔炼:将定量的废钢置入电炉内熔炼，在废钢熔炼三分之二之后加入铬;待废钢熔化完，出炉前8分钟加入锰，出炉前七分钟加入硅，出炉前六分钟加入钛，出炉前五分钟加入钒，出炉前四分钟加入镁;钢水出炉，以包底冲入方式加入稀土;材料熔化后用珍珠岩粉进行扒渣，并取样化验，根据化验结果进行成分调整，成品合格后即可出炉浇注，出炉温度控$|J 1480 0C-1520 °C； 2)浇注:浇注温度控制在14500C-1480V，对准浇口，一次浇满； 3)油淬火:入炉温度小于2000C，升温温速S 150 °C /n，在650 °C保持I_2小时，后在升温至940 0C -960 °C保温3-4小时后出炉。
【专利摘要】一种铸钢耐磨钢球、钢锻，其各组分的重量百分数如下：C：0.5％-1％；Cr：0.46％；Mn：2.1％；Si：0.25％；Ti：0.06％-0.09％；V：0.07％；稀土：0.08％；Mg：1.3％；余料为Fe。其制备方法的步骤为：熔炼、浇注和油淬火。本发明兼具高耐磨性和高冲击韧度，具有良好的综合性能，且制造成本降低，使用寿命更长，经济效益更高。
【IPC分类】C22C38/12, C22C38/18, C22C33/04, C22C38/04, C22C38/14, C21D1/18
【公开号】CN105624572
【申请号】CN201610146743
【发明人】单东峰
【申请人】江苏首盾耐磨材料有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月15日