一种耐磨铸球材料及其制备方法

一种耐磨铸球材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐磨铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.6-1.8、硅1.2-1.5、锰2.4-2.7、硼0.4-0.6、铬13.2-14.5、钛5.8-6.5、Be0.7-0.9、La0.03-0.05、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。本发明合金通过添加锰、硼、La等元素，合金具有优异的耐磨性能，通过添加铬、钛、Be等元素，使合金具有高的硬度，耐高温、耐腐蚀；通过合理控制铸后处理温度，芯部硬度与表面硬度基本一致；通过使用废铁作为原料，使合金品质均一，不易产生裂纹。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】一种耐磨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，尤其涉及一种耐磨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耐磨铸球材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐腐蚀、耐磨的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种耐磨铸球材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳
1.6-1.8、硅 1.2-1.5、锰 2.4-2.7、硼 0.4-0.6、铬 13.2-14.5、钛 5.8-6.5、Be0.7-0.9、La0.03-0.05、P≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量为铁。
[0005]所述的耐磨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:(１)硅、钛；(2 )硼、Be ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以170_180°C /小时速率升温至750_760°C，再以150-1600C /小时速率降温至620-630°C，再以170_180°C /小时速率升温至920_930°C，保温4-5小时；再以140-150 °C /小时速率降温至580-590 V，保温60-70分钟，再以140-150°C /小时速率降温至220-230°C，保温3-4小时；再以100_110°C /小时速率升温至330-350°C，保温60-70分钟，再以100-110°C /小时速率升温至520_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
本发明合金通过添加锰、硼、La等元素，合金具有优异的耐磨性能，通过添加铬、钛、Be等元素，使合金具有高的硬度，耐高温、耐腐蚀；通过合理控制铸后处理温度，增加了合金的硬度、耐磨性，芯部硬度与表面硬度基本一致；通过使用废铁作为原料，使合金品质均一，不易产生裂纹。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，明显提闻成品率。
【具体实施方式】
[0009]一种耐磨铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳1.6-1.8、硅
1.2-1.5、锰 2.4-2.7、硼 0.4-0.6、铬 13.2-14.5、钛 5.8-6.5、Be0.7-0.9、La0.03-0.05、P≤0.07、S≤ 0.07、余量为铁。
[0010]所述的耐磨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:(1)硅、钛；(2 )硼、Be ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为25分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以175°C /小时速率升温至755°C，再以155°C /小时速率降温至625°C，再以175°C /小时速率升温至925°C，保温4.5小时；再以145°C /小时速率降温至585°C，保温65分钟，再以145°C /小时速率降温至225°C，保温3.5小时；再以105°C /小时速率升温至340°C，保温65分钟，再以105°C /小时速率升温至530°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]本实施例耐磨铸球材料制成铸球，测试机械性能为:冲击韧性(J/CM2) ≥ 3.0、硬度(HRC)≥66、球体冲击疲劳寿命(次)≥18000、破碎率(%) ≤ 0.3、球耗(G/吨矿)≤98。
【权利要求】
1.一种耐磨铸球材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳1.6-1.8、硅 1.2-1.5、锰 2.4-2.7、硼 0.4-0.6、铬 13.2-14.5、钛 5.8-6.5、Be0.7-0.9、La0.03-0.05、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐磨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、钛；(2 )硼、Be ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的耐磨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170-180°C /小时速率升温至750-760°C，再以150_160°C /小时速率降温至620-630°C，再以170-180°C /小时速率升温至920_930°C，保温4_5小时；再以140-150°C /小时速率降温至580-590°C，保温60-70分钟，再以140_150°C /小时速率降温至220-230°C，保温3-4小时；再以100-110°C /小时速率升温至330_350°C，保温60-70分钟，再以100-110°C /小时速率升温至520-540°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐磨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】C21D6/00GK103757562SQ201310677162
【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