专利名称：耐磨合金,硅合金磨球，硅合金磨段以及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金技术领域的耐磨合金，特别是涉及一种水泥磨机、矿山磨机用的耐磨合金铸件，磨球，磨段以及制备方法。
背景技术：
随着工业的发展，磨机也趋于大型化，其采用的磨球直径问题逐渐变得突出，尤其是直径大于8米的矿山磨机，使用目前现有技术材料铸造的低铬合金磨球，破碎率超过10%，严重影响磨机的产出率及产品质量；若使用锻球代替，目前的锻球采用的是中高 碳钢或轨道钢，加入的合金量少，淬透性差，表面硬度虽可达到HRC50-55，但心部硬度只有HRC35左右，越磨到后期越不耐磨，浪费能源的同时，也给使用厂家增加了成本，降低了台时产量。若采用高铬球，选矿业的球磨机是水磨，故会产生电化学腐蚀，在研磨当中，由于高铬球含铬量高，磨球内部出现电位差，产生电，由于水的媒介导电，出现电化学腐蚀，使用效果也不理想，因此，矿山磨机用球的改造是本领域亟待解决的一个问题。有鉴于上述现有的磨球存在的缺陷，本发明人积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新的耐磨合金以及磨球和磨段，所要解决的技术问题是由该耐磨合金制造的硅合金磨球及硅合金磨段的含铬量低，且不易破碎和磨损，从而更加适于实用，且具有产业上的极大的利用价值。本发明的另一目的在于，提供一种耐磨合金的制备方法，所要解决的技术问题是能够制造出含铬量低且具有优秀耐磨性能的耐磨合金材料，从而更加适于实用。本发明的另一目的在于，提供一种硅合金磨球的制备方法，所要解决的技术问题是能够制造出含铬量低且具有优秀耐磨性能的磨机用硅合金磨球及硅合金磨段，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种耐磨合金，以重量百分含量计，包括以下物质碳为3. 30-4. 5%,娃为I. 0-3. 20%,猛为 O. 30-1. 50%,铬为 O. 10% I. 30%,稀土为 O. 006% O. 07%,镁为 O. 007% O. 08%,余量为铁和不可避免的杂质。较佳的，该合金中还包括O. 10% I. 00%钥。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种耐磨合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤
步骤1，将生铁、硅铁和锰铁加入到电炉中，熔炼成铁水；
步骤2，检测电炉中铁水的元素含量，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为3. 30-4. 70%,硅为I. 0-3. 50%,锰为O. 30-1. 60%,铬为O. 10% I. 40%,余量为铁和不可避免的杂质；
步骤3，在钢包中加入稀土镁和硅铁，将铁水出炉倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水倒入模具中成型并冷却，得到耐磨合金毛坯；
步骤4，将上述冷却后的耐磨合金毛坯，升温至750-1000°C，并保温3-10小时，然后浸入冷却剂中进行淬火；
步骤5，将淬火后的毛坯耐磨合金在180-300°C的温度下回火2-10小时，即得到本发明的耐磨合金。进一步的，上述的耐磨合金的制备方法，在步骤I中还加入废钢、钥铁、铬铁和增碳剂中的一种或多种。进一步的，上述的耐磨合金的制备方法，在步骤I中加入钥铁时，则在步骤2中，调节钥的含量为O. 1-1. 10%。
进一步的，上述的耐磨合金的制备方法，在步骤3中，铁水的出炉温度为1500-1800°C。进一步的，上述的耐磨合金的制备方法，，步骤3中，所述的稀土镁的加入量以控制最终的耐磨合金材料中稀土含量为O. 006% O. 07%，镁含量为O. 007% O. 08%为准。进一步的，上述的耐磨合金的制备方法，步骤4中，所述的冷却剂为水或者含有硅酸钠的水溶液。本发明还提出一种耐磨合金，其由上述的耐磨合金制备方法制备而成。本发明还提出一种硅合金磨球，该硅合金磨球的材质为上述的耐磨合金。本发明还提出一种硅合金磨段，该硅合金磨段的材质为上述的耐磨合金。借由上述技术方案，本发明耐磨合金，硅合金磨球以及制备方法至少具有下列优
占-
^ \\\ ·
本发明提出的耐磨合金铬含量低，且具有优异的抗冲击破坏能力，具有耐磨、耐破碎、耐腐蚀的性能。采用该耐磨合金为材质的硅合金磨球及硅合金磨段其具有耐磨、耐破碎、耐腐蚀的性能，在使用中失圆率及破碎率显著降低，延长了磨球的使用寿命，从而减少磨机清仓磨机的次数，降低了人工劳动强度，提高了磨机工效；同时能很好的解决了矿山磨机采用超大球的需求，进一步提高台时产量，节约能耗。用本硅合金材料做成的耐磨材料，应用在选矿厂、商混站、选煤厂、比原来的高锰钢材料的耐磨性提高2倍以上，比铬合金材料提高I倍以上，硅合金磨球、硅合金磨段在选矿业使用比低铬球降低磨损2倍，比高铬球降低I倍，是用户理想的降低生产成本的耐磨材料。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的耐磨合金材料，硅合金磨球及硅合金磨段以及制备方法其具体实施方式
、特征及其功效，详细说明如后。耐磨合金材料的制备方法 按照以下步骤进行步骤1，配料，将生铁、硅铁和锰铁加入到中频电炉熔炼成铁水，在该步骤中还可以加入钥铁、铬铁和增碳剂中的一种或多种；
步骤2，铁水调质，采用光谱直读仪检测铁水成分，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为3. 30-4. 70%，硅为I. 0-3. 50%，锰为O. 30-1. 60%，铬为O. 10%
I.40%，余量为铁和不可避免的杂质；如果在步骤I中加入了钥铁，则调节钥的含量为O. 1-1. 10% ；
步骤3，出炉调质，铁水的出炉温度为1500-1800°c，在钢包中加入稀土镁和硅铁，将铁水出炉倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水倒入模具中成型并冷却，得到毛坯耐磨合金；所述的稀土镁的加入量为原料总量的1_2%，以控制最终的耐磨合金材料中稀土含量为 O.006% O. 07%,镁含量为O. 007% O. 08%为准；
步骤4，淬火，将上述冷却后的毛坯耐磨合金，通过4-10小时升温至750-1000°C，并保温3-10小时,然后浸入冷却剂中进行淬火；所述的冷却剂为水或者为含有娃酸钠的水溶液；等毛坯耐磨合金的温度降至60°C以下时取出；
步骤5，回火，将淬火后的毛坯耐磨合金在180-300°C的温度下回火2-10小时，即得到本发明的耐磨合金。实施例I
步骤1，将国标GB718-82，14 #生铁1020公斤、硅铁(含量72%) 20公斤、锰铁(含量65%) 20公斤、钥铁(含量60%) 5公斤，加入到中频电炉熔炼成铁水；
步骤2，采用光谱直读仪检测铁水成分，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为3. 30%(为国标生铁自带)，硅为3. 20%，锰为I. 50%，铬为O. 10%(为国标生铁自带)，钥为O. 3%，余量为铁和不可避免的杂质；
步骤3，铁水温度达到为1550°C时出炉，在出炉前，将国标GB 4138-1984稀土镁13公斤、硅铁(含量72%)6公斤放入钢包中，再将铁水倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水浇铸到100 X 15 X 15mm铁模中成型；冷却出炉后的铁水模型，清理打磨后，即得耐磨材料毛坯；步骤4，将冷却后的耐磨合金材料毛坯，通过6小时升温至750°C，并保温4小时，然后浸入6 X 4 X 3米的自来水池中，水温冷却到100°C捞出。步骤5，将淬火后的耐磨合金材料毛坯，放到电阻炉中升温200°C回火4小时，即得到耐磨合金材料。对本实施例得到耐磨合金材料进行元素含量分析，其元素含量为碳为3. 30%，硅为3. 20%,锰为I. 50%,铬为O. 10%,钥为O. 3%，稀土量为O. 006%,镁为O. 007%,余量为铁和不可避免的杂质。对本实施例所得成品，按10 X 10 X 55mm取样，用冲击机对本实施例所得成品进行冲击测试，测试结果显示，由本实施例所得的成品冲击值达到了 4J/cm2，具备优异的抗冲击性能。用本实施例所得到的耐磨合金材料制备成硅合金磨段，并对该硅合金磨段用洛氏硬度计测试三点，其硬度为56、56和57。实施例2
步骤1，将国标GB718-82，14 #生铁1020公斤、硅铁(含量72%) 18公斤、锰铁(含量65%) I. 5公斤、铬铁(含量58%) 20. 6、行业标准YB/T192-2001型增碳剂(含量98%) 6. 5公斤，加入到中频电炉熔炼成铁水；
步骤2，采用光谱直读仪检测铁水成分，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为3. 90%，硅为2. 60%，锰为I. 0%，铬为I. 3% ；
步骤3，铁水温度达到为1500°C时出炉，在出炉前，将国标GB 4138-1984稀土镁15公斤、硅铁7公斤，放入钢包中，再将铁水倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水浇铸到100 X 18 X 18mm沙漠中成型；冷却出炉后的铁水模型，清理打磨后，即得本实施例所述的耐磨合金材料毛坯；
步骤4，将冷却后的耐磨合金材料毛坯，通过6小时升温至800°C，并保温4小时，然后浸入6 X 4 X 3米的自来水池中，水温冷却到60°C捞出。步骤5，将淬火后的耐磨合金材料毛坯，放到电阻炉中升温200°C回火4小时，即得到本发明耐磨合金材料。
对本实施例得到耐磨合金材料进行元素含量分析，其元素含量为碳为3. 90%,硅为2. 60%,锰为I. 0%，铬为I. 3%，稀土残余量O. 02%,镁为O. 03%,余量为铁和不可避免的杂质；
对本实施例所得成品，按10 X 10 X 55mm取样，用冲击机对本实施例所得成品进行冲击测试，测试结果显示，由本实施例所得的成品冲击值达到了 5J/cm2，具备优异的抗冲击性倉泛。用本实施例所得到的耐磨合金材料制备成硅合金磨球，并对该硅合金磨球用洛氏硬度计测试三点，其硬度为59、58和60。实施例3
步骤1，将国标GB718-82，14 #生铁920公斤、废钢100公斤、锰铁(含量65%) 3. 9公斤、铬铁(含量58%) I. 7公斤、钥铁(含量60%) I. 6公斤、增碳剂(含量98%) 15公斤，加入到中频电炉熔炼成铁水；
步骤2，采用光谱直读仪检测铁水成分，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为4. 50%，硅为I. 00%(国标生铁自带成分)，锰为O. 3%，铬为O. 2%，钥为O. 1%，稀土残余量O. 02%，镁的残余量O. 03%，余量为铁和不可避免的杂质；
步骤3，铁水温度达到为1600°C时出炉，在出炉前，将国标GB 4138-1984稀土镁18公斤、硅铁2公斤，放入钢包中，再将铁水倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水浇铸到100 X 10 X IOmm沙模中成型；冷却出炉后的铁水模型，清理打磨后，即得本发明所述的耐磨合金材料毛坯；
步骤4，将冷却后的耐磨合金材料毛坯，通过6小时升温至900°C，并保温4小时，然后浸入6 X 4 X 3米的自硅酸钠水溶液中，冷却到80°C捞出。步骤5，将淬火后的耐磨合金材料毛坯，放到电阻炉中升温250°C回火4小时，即得到本发明耐磨合金材料。对本实施例得到耐磨合金材料进行元素含量分析,其元素含量为 碳为4. 50%,娃为I. 00% (国标生铁自带成分)，锰为O. 3%，铬为O. 2%，钥为O. 1%，稀土残余量O. 02%，镁的残余量O. 03%，稀土残余量O. 009%，镁为O. 01%，余量为铁和不可避免的杂质。对本实施例所得成品，按10 X 10 X 55mm取样，用冲击机对本实施例所得成品进行冲击测试，测试结果显示，由本实施例所得的成品冲击值达到了 7J/cm2，具备优异的抗冲击性能。用本实施例所得到的耐磨合金材料制备成硅合金磨球，并对该硅合金磨球用洛氏硬度计测试三点，其硬度为56、56和57。
实施例4
步骤1，将国标GB718-82，14 #生铁1020公斤、硅(含量27%) 7公斤(出钢水时加入)，锰铁(含量65%) 10. 7公斤、铬铁(含量58%) 6. 8公斤、钥铁(含量60%) 3. 3公斤、增碳剂(含量98%)6. 5公斤，加入到中频电炉熔炼成铁水；
步骤2，采用光谱直读仪检测铁水成分，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量 百分含量计，碳为4. 00%，硅为I. 80% (出钢水时加入时测得)，锰为I. 00%，铬为O. 4%，钥为
O.2%，余量为铁和不可避免的杂质；
步骤3，铁水温度达到为1550°C时出炉，在出炉前，将国标GB 4138-1984稀土镁15公斤、硅铁7公斤，放入钢包中，再将铁水倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水浇铸到Φ100、120、80铁模中成型；冷却出炉后的铁水模型，清理打磨后，即得本发明所述的硅合金耐磨铸球毛坯；
步骤4，将冷却后的硅合金耐磨铸球毛坯，通过6小时升温至950°C，并保温4小时，然后浸入6 X 4 X 3米的自来水池中，水温冷却到40°C捞出。步骤5，将淬火后的硅合金耐磨铸球毛坯，放到电阻炉中升温220°C回火4小时，SP得到本发明硅合金耐磨铸球。对本实施例得到耐磨合金材料进行元素含量分析,其元素含量为 碳为4. 00%,娃为I. 80%,锰为I. 00%,铬为O. 4%，钥为O. 2%，稀土残余量O. 03%,镁为O. 04%,，余量为铁和不可避免的杂质。对本实施例所得成品，按10 X 10 X 55mm取样，用冲击机对本实施例所得成品进行冲击测试，测试结果显示，由本实施例所得的成品冲击值达到了 12J/cm2，具备优异的抗冲击性能。用本实施例所得到的耐磨合金材料制备成娃合金磨球,并对该娃合金磨球用洛氏硬度计测试三点，其硬度为59、60和61。实施例5
步骤1，将国标GB718-82，14 #生铁1020公斤、硅(含量27%) 5. 7公斤，锰铁(含量65%) 9. 5公斤、钥铁(含量60%) 16公斤、增碳剂(含量98%) I. 5公斤，加入到中频电炉熔炼成铁水；
步骤2，采用光谱直读仪检测铁水成分，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为3. 40%，硅为2. 00%，锰为O. 90%，铬为O. 4%，钥为I. 00%，余量为铁和不可避免的杂质；
步骤3，铁水温度达到为1450°C时出炉，在出炉前，将国标GB 4138-1984稀土镁21公斤、硅铁4公斤，放入钢包中，再将铁水倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水浇铸到Φ45 X 40、Φ25 X 20铁模中成型；取样检测稀土残余量O. 07%，镁的残余量O. 08%，冷却出炉后的铁水模型，清理打磨后，即得本发明所述的硅合金耐磨铸球毛坯；
步骤4，将冷却后的硅合金耐磨铸段毛坯，通过6小时升温至1000°C，并保温4小时，然后浸入6 X 4 X 3米的自来水池中，水温冷却到10°C捞出。步骤5，将淬火后的硅合金耐磨铸铸段毛坯，放到电阻炉中升温200°C回火4小时，即得到本发明硅合金耐磨铸段。对本实施例得到耐磨合金材料进行元素含量分析,其元素含量为 碳为3. 40%,娃为2. 00%，锰为O. 90%,铬为O. 4%，钥为I. 00%,稀土残余量O. 07%,镁为O. 08%,余量为铁和不可避免的杂质。对本实施例所得成品，按10 X 10 X 55mm取样，用冲击机对本实施例所得成品进行冲击测试，测试结果显示，由本实施例所得的成品冲击值达到了 5J/cm2，具备优异的抗冲击性能。用本实施例所得到的耐磨合金材料制备成娃合金磨球,并对该娃合金磨球用洛氏硬度计测试三点，其硬度为60、60和61。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种耐磨合金，其特征在于以重量百分含量计，包括以下物质碳为 3. 30-4. 5%,硅为 I. 0-3. 20%,锰为 O. 30-1. 50%,铬为 O. 10% I. 30%, 稀土为 O. 006% O. 07%,镁为 O. 007% O. 08%, 余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的耐磨合金，其特征在干，该合金中还包括O.10% I. 00%钥。
3.一种耐磨合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1，将生铁、硅铁和锰铁加入到电炉中，熔炼成铁水； 步骤2，检测电炉中铁水的元素含量，并采用通用调质方法，使铁水的成分为，以重量百分含量计，碳为3. 30-4. 70%,硅为I. 0-3. 50%,锰为O. 30-1. 60%,铬为O. 10% I. 40%,余量为铁和不可避免的杂质； 步骤3，在钢包中加入稀土镁和硅铁，将铁水出炉倒入钢包中孕育沸腾结束后，将铁水倒入模具中成型并冷却，得到耐磨合金毛坯； 步骤4，将上述冷却后的耐磨合金毛坯，升温至750-1000°C，并保温3-10小时，然后浸入冷却剂中进行淬火； 步骤5，将淬火后的毛坯耐磨合金在180-300°C的温度下回火2-10小时，即得到本发明的耐磨合金。
4.根据权利要求3所述的耐磨合金的制备方法，其特征在于，在步骤I中还加入废钢、钥铁、铬铁和增碳剂中的ー种或多种；在步骤I中加入钥铁时，则在步骤2中，调节钥的含量为 O. 1-1. 10%O
5.根据权利要求3所述的耐磨合金的制备方法，其特征在于，在步骤3中，铁水的出炉温度为 1500-1800°C。
6.根据权利要求3所述的耐磨合金的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述的稀土镁的加入量以控制最終的耐磨合金材料中稀土含量为O. 006% O. 07%，镁含量为O. 007% O.08%为准。
7.根据权利要求3所述的耐磨合金的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述的冷却剂为水或者含有硅酸钠的水溶液。
8.一种耐磨合金，其特征在于，其由权利要求3-7任一项所述的方法制备而成。
9.ー种硅合金磨球，其特征在干，该硅合金磨球的材质为权利要求I或2或8所述的耐磨合金。
10.ー种硅合金磨段，其特征在于，该硅合金磨段的材质为权利要求I或2或8所述的耐磨合金。
全文摘要
本发明是关于一种耐磨合金,硅合金磨球，硅合金磨段以及制备方法。所述的耐磨合金一种耐磨合金,以重量百分含量计，包括以下物质碳为3.30-4.5%，硅为1.0-3.20%，锰为0.30-1.50%，铬为0.10%～1.30%，稀土为0.006%～0.07%，镁为0.007%～0.08%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明提出的耐磨合金铬含量低，且具有优异的抗冲击破坏能力，具有耐磨、耐破碎、耐腐蚀的性能。
文档编号C22C33/10GK102965565SQ201210481259
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者刘火林, 章学良, 吴明球 申请人:清原满族自治县三方耐磨材料有限公司, 哈尔滨市三方耐磨材料有限责任公司, 安徽省三方耐磨股份有限公司