本发明属于合金材料制备
技术领域：
，主要是涉及一种制备球齿混合料的生产工艺。
背景技术：
硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，用于制造切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。硬质合金球齿在使用时，不仅受冲击载荷和扭转载荷的作用，还需要承受来自岩石的严重磨损，这就要求切削齿不仅需要足够的冲击韧性，还需要较高的耐磨性。但使用目前的制备工艺来制备硬质合金球齿，其强度、硬度相对较低，且其韧性和耐磨性不能同时满足要求。针对上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。技术实现要素：本发明要解决的问题是提供一种制备球齿混合料的生产工艺，可制备出品质高，使用寿命长，高硬度，耐磨的硬质合金球齿。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备球齿混合料的生产工艺，包括以下步骤：(8)配料湿磨：将94％碳化钨和6％钴粉加入球磨机中，以酒精为介质，通过球磨棒研磨30-37h，其中，湿磨时间的确定要以碳化钨的hcp值作为指导因子，不同牌号乃至同一牌号湿磨时间的确定均按如下公式求得：h＝14+[(hc标－hcp)/△hc](1)式中：h—湿磨时间；常数—各牌号最少需要的湿磨时间；hc标—该牌号矫顽磁力的目标值；hcp—碳化钨粉末的矫顽磁力；△hc—湿磨1h该牌号hc值的增加值；(9)球磨机的清洗工艺：球磨机卸完料后，用酒精清洗，每次清洗2-4min，300l球磨机清洗5-7次，每次加3-5l酒精；600l球磨机清洗7-9次，每次加5-7l酒精；清洗液卸到批料料浆中转喷雾干燥；球磨机卸完料后，如果紧接着配制的下一轮混合料与前一轮相比满足以下原则，则不必用水清洗，可以直接配料，a)碳化钨粒度一致；b)前一轮料的成分不能比下一轮的复杂，也即前一轮料中不能有后一轮料中没有的元素；c)成型剂必须一致；用酒精清洗后的球磨机在配下一轮料之前要符合上述规定，否则都需用水清洗，300l球磨机清洗2-4次，每次加9-11l水，每次运转2-4min；600l球磨机清洗3-5次，每次加12-14l水，每次运转2-4min；(10)球磨棒的检查与调整：每球磨1000h，就要对每台球磨机进行磨棒检查和补充，应使用已用过的磨棒。如最多只加10％磨棒，也可以用新的磨棒，必要的话，检查时间间隔要短一些。(11)料浆粘度的调节：球磨机卸出的料浆在干燥之前必须进行粘度测定，料浆粘度由粘度计来测定，料浆粘度需控制在规定范围之内，如果超出这个范围，必须进行调节，料浆粘度太低，表明料浆太稀，干燥时需降低干燥压力；料浆粘度太高，则需添加酒精进行稀释，根据不同的装料量、粘度值需添加酒精的量不同，加酒精后，料浆至少搅拌5min，然后重新测定粘度；(12)混合料干燥参数：采用喷雾干燥塔，其中塔入口温度为150-230℃，塔出口温度为90-100℃，塔内压力为1.6-2.4kpa，分离器压力差为0.6-1.6kpa，淋洗塔出口温度为18-30℃，油加热器出口油温≤285℃，塔内氧含量≤0.6％；(13)料粒控制参数：料粒流动性为30-45s/25cm3；在湿磨料的第三批料开始干燥时进行取样，每天至少从每一干燥器中取样三次，试样直接从粉末冷却器中抽取；颗粒需进行控制，颗粒直径小于40μm的细粉末约占15％，若无其它规定，细粉末的数值仅适用于正常的料浆粘度范围之内，如果筛分析的结果超出12.5～17.5％就应进行校正；(14)不合格混合料的再生：a、加水：再生处理中球磨时间少于6h，而成型剂为peg(石蜡返回料不用加水)的返回料，重磨时必须向返回料中加水，以改善peg的溶解度并获得正常的料浆粘度，加水量按下式计算：加水量＝0.2×总的酒精量(2)酒精量＝[实际装料量(kg)×工艺规定的酒精量/工艺规定的装料量(kg)+工艺规定冲洗酒精量]×0.8(3)式中工艺规定冲洗酒精量：300l湿磨机为24l；600l湿磨机为48l；湿磨酒精量＝总酒精量－(冲洗酒精+加水量)(4)e、矫顽磁力hc的校正：hc值反映了晶粒尺寸大小，但它也受碳量的影响，为了确定重磨的精确时间，需根据不合格批料的碳量com值对hc值进行校正，校正公式如下：hc校正＝hc实测值×(com实测值/com指标值)(5)此公式在批料混合料中出现η相或石墨夹杂时不适用；f、碳平衡的确定：a)在合金中0.1％的com大致相当于0.01％的碳量；b)对于具有饱和碳的合金，可用密度和游离碳来控制碳含量，密度改变0.01g/cm3相当于0.02％的碳；g、重磨：a)简单重磨：适用于因孔隙度、钴间隙、钴池、流动性差等原因造成的不合格批料，同时混合料的hc、com都需在指标界限内，按以上的加水工艺，添加酒精和水重磨0.5h后，即可重新干燥；b)补碳重磨：该方式适用于晶粒细、脱碳(hc高、com≤指标值)的批料，补碳量计算公式如下：补碳量(％)＝(com指标值－com实测值)/10(6)对于具有饱和碳的牌号根据密度(ρ)来计算补碳量，计算公式如下：补碳量(％)＝(ρ实测值－ρ指标值)×2(7)补碳后添加水和酒精重磨0.5h即可干燥；计算补碳量后应立即计算hc校正，如果hc校正仍然高出hc上限，则该批料只能改作50％稀释处理；c)补钨重磨：适用于晶粒粗、渗碳(hc低、com＞指标值)的批料处理，补钨量按如下式计算补钨量(％)＝(com实测值－com指标值)/10×15.3(8)对于具有碳饱和的牌号：补钨量(％)＝(ρ指标值－ρ实测值)×2×15.3(9)其中：最大补钨量不能大于1.2％，否则只能作50％稀释处理；补钨后如果hc校正仍低于hc下限，则按[湿磨时间＝(hc指标值－hc校正值)/湿磨因子]来增加湿磨时间处理，如果hc校正高于hc上限，则只能作稀释处理；e、50％稀释处理：适用于因批料成份结构不合理，或上述重磨时hc校正超过hc上限的批料的处理，该不合格的批料添加酒精及水后，湿磨1h，同时根据批料的分析结果调整成分或碳平衡后重新配制另外一批新料，把两批料同时卸出，放在搅拌槽中搅拌半小时后干燥；(8)混合料成品要求：a)流动性能fr：用霍尔流量计测定，单位s/25cc，合格值：25～40s/25cc，最佳值：32～40s/25cc；b)粒度组成：用分级筛筛分测定，单位％，要求值：φ0.06～0.25㎜的粒子占80％；松装密度pd：用霍尔流量计和分析天平测量、计算，单位(g/cm3)，合格值：2.5～3.5g/cm3，最佳值：2.8～3.2g/cm3。在步骤(1)中，所述碳化钨为专用碳化钨，所述专用碳化钨的要求为：总碳含量为6.13±0.03％，其中化合碳含量需≥6.09％，游离碳含量需≤0.06％，费氏粒度为3.2～3.8μm，外观无目视可见的夹杂物和团块，hcp为7.0～7.8ka/m。在步骤(1)中，△hc的影响因素主要有以下几方面：a)碳化钨粉末粒度：粒度越粗，△hc越大，反之越小；b)钴含量：钴含量越低，△hc越大，反之越小；c)球料比：球料比越大，△hc越大，反之越小。在步骤(4)中，采用ndj-1型粘度计，粘度范围控制在20～50泊之间，粘度低于20泊则应降低0.1mpa的喷雾压力；粘度高于50泊时则进行酒精补偿；粘度51～59泊时需补偿酒精8-18l，粘度60～69泊时需补偿酒精16-36l，粘度70～80泊时需补偿酒精24-54l。由于上述技术方案，通过本发明生产的混合料来制备硬质合金球齿，韧性强、耐磨性好，可提高其使用寿命，本发明使用的碳化钨为专用碳化钨，每一步都有严格的质量控制，使产品达到优良的力学使用性能，整个生产流程都有科学的控制。本发明以晶粒为3.2～3.8μm的wc作为原料，添加研磨介质酒精，经过球磨棒湿磨、喷雾干燥、鉴定等工序，制备出了新型混合料，能使使用本混合料的产品具有较均匀的金相组织结构，达到高硬度、高强度的性能，有利于制备得到满足新时代工业要求的超细硬质合金产品，开辟了更广阔的应用前景。具体实施方式下面结合实施例进一步叙述本发明：一种制备球齿混合料的生产工艺，包括以下步骤：(1)配料湿磨：将94％碳化钨和6％钴粉加入球磨机中，以酒精为介质，通过球磨棒研磨30-37h，其中，湿磨时间的确定要以碳化钨的hcp值作为指导因子，不同牌号乃至同一牌号湿磨时间的确定均按如下公式求得：h＝14+[(hc标－hcp)/△hc](1)式中：h—湿磨时间；常数—各牌号最少需要的湿磨时间；hc标—该牌号矫顽磁力的目标值；hcp—碳化钨粉末的矫顽磁力；△hc—湿磨1h该牌号hc值的增加值。其中所述碳化钨为专用碳化钨，所述专用碳化钨的要求为：总碳含量为6.13±0.03％，其中化合碳含量需≥6.09％，游离碳含量需≤0.06％，费氏粒度为3.2～3.8μm，外观无目视可见的夹杂物和团块，hcp为7.0～7.8ka/m。此外，△hc的影响因素主要有以下几方面：a)碳化钨粉末粒度：粒度越粗，△hc越大，反之越小；b)钴含量：钴含量越低，△hc越大，反之越小；c)球料比：球料比越大，△hc越大，反之越小。300l球磨工艺tr06牌号混合料球磨时间与hcp值对应关系见表1。表1hcp，ka/m7.00～7.157.16～7.307.31～7.457.46～7.577.58～7.69时间，h3534333231hcp，ka/m7.70～7.85————时间，h30————部分牌号300l球磨工艺的△hc见表2规定。表2单位：ka/m/h新球磨机磨棒配制应符合表3规定。表3球磨棒钝化：将1500kg球磨棒放入300l球磨机中装水50kg后球磨15h。球磨机钝化：300l新球磨机或刚修好的球磨机第一次湿磨时，装入pr料200kg，球磨棒1200kg，并加酒精50l作研磨介质球磨24h；2.4l新球磨机或刚修好的球磨机第一次湿磨时，装入pr料2kg，球磨棒4kg，并加酒精0.6l作研磨介质球磨72h。(2)球磨机的清洗工艺：球磨机卸完料后，用酒精清洗，每次清洗3min，300l球磨机清洗6次，每次加4l酒精；600l球磨机清洗8次，每次加6l酒精；清洗液卸到批料料浆中转喷雾干燥；球磨机卸完料后，如果紧接着配制的下一轮混合料与前一轮相比满足以下原则，则不必用水清洗，可以直接配料，a)碳化钨粒度一致；b)前一轮料的成分不能比下一轮的复杂，也即前一轮料中不能有后一轮料中没有的元素；c)成型剂必须一致；用酒精清洗后的球磨机在配下一轮料之前要符合上述规定，否则都需用水清洗，300l球磨机清洗3次，每次加10l水，每次运转3min；600l球磨机清洗4次，每次加13l水，每次运转3min；清洗液卸到湿磨残料中，用水清洗后，还要加入酒精(300l湿磨机加5l酒精，600l湿磨机加8l酒精)清洗一次。(3)球磨棒的检查与调整：每球磨1000h，就要对每台球磨机进行磨棒检查和补充，应使用已用过的磨棒。如最多只加10％磨棒，也可以用新的磨棒，必要的话，检查时间间隔要短一些。(4)料浆粘度的调节：球磨机卸出的料浆在干燥之前必须进行粘度测定，料浆粘度由粘度计来测定，料浆粘度需控制在规定范围之内，如果超出这个范围，必须进行调节，料浆粘度太低，表明料浆太稀，干燥时需降低干燥压力；料浆粘度太高，则需添加酒精进行稀释，根据不同的装料量、粘度值需添加酒精的量不同，加酒精后，料浆至少搅拌5min，然后重新测定粘度；采用ndj-1型粘度计，粘度范围控制在20～50泊之间，粘度低于20泊则应降低0.1mpa的喷雾压力；粘度高于50泊时则进行酒精补偿。粘度高于50泊时进行酒精补偿应符合表4规定。表4(5)混合料干燥参数：采用喷雾干燥塔，其中塔入口温度为150-230℃，塔出口温度为90-100℃，塔内压力为1.6-2.4kpa，分离器压力差为0.6-1.6kpa，淋洗塔出口温度为18-30℃，油加热器出口油温≤285℃，塔内氧含量≤0.6％；(6)料粒控制参数：料粒流动性为30-45s/25cm3；在湿磨料的第三批料开始干燥时进行取样，每天至少从每一干燥器中取样三次，试样直接从粉末冷却器中抽取；颗粒需进行控制，颗粒直径小于40μm的细粉末约占15％，若无其它规定，细粉末的数值仅适用于正常的料浆粘度范围之内，如果筛分析的结果超出12.5～17.5％就应进行校正；(7)不合格混合料的再生：不合格混合料的产生原因和混合料再生方法及其选择见表10。表10a、加水：再生处理中球磨时间少于6h，而成型剂为peg(石蜡返回料不用加水)的返回料，重磨时必须向返回料中加水，以改善peg的溶解度并获得正常的料浆粘度，加水量按下式计算：加水量＝0.2×总的酒精量(2)酒精量＝[实际装料量(kg)×工艺规定的酒精量/工艺规定的装料量(kg)+工艺规定冲洗酒精量]×0.8(3)式中工艺规定冲洗酒精量：300l湿磨机为24l；600l湿磨机为48l；湿磨酒精量＝总酒精量－(冲洗酒精+加水量)(4)h、矫顽磁力hc的校正：hc值反映了晶粒尺寸大小，但它也受碳量的影响，为了确定重磨的精确时间，需根据不合格批料的碳量com值对hc值进行校正，校正公式如下：hc校正＝hc实测值×(com实测值/com指标值)(5)此公式在批料混合料中出现η相或石墨夹杂时不适用；i、碳平衡的确定：a)在合金中0.1％的com大致相当于0.01％的碳量；b)对于具有饱和碳的合金，可用密度和游离碳来控制碳含量，密度改变0.01g/cm3相当于0.02％的碳；j、重磨：a)简单重磨：适用于因孔隙度、钴间隙、钴池、流动性差等原因造成的不合格批料，同时混合料的hc、com都需在指标界限内，按以上的加水工艺，添加酒精和水重磨0.5h后，即可重新干燥；b)补碳重磨：该方式适用于晶粒细、脱碳(hc高、com≤指标值)的批料，补碳量计算公式如下：补碳量(％)＝(com指标值－com实测值)/10(6)对于具有饱和碳的牌号根据密度(ρ)来计算补碳量，计算公式如下：补碳量(％)＝(ρ实测值－ρ指标值)×2(7)补碳后添加水和酒精重磨0.5h即可干燥；计算补碳量后应立即计算hc校正，如果hc校正仍然高出hc上限，则该批料只能改作50％稀释处理；c)补钨重磨：适用于晶粒粗、渗碳(hc低、com＞指标值)的批料处理，补钨量按如下式计算补钨量(％)＝(com实测值－com指标值)/10×15.3(8)对于具有碳饱和的牌号：补钨量(％)＝(ρ指标值－ρ实测值)×2×15.3(9)其中：最大补钨量不能大于1.2％，否则只能作50％稀释处理；补钨后如果hc校正仍低于hc下限，则按[湿磨时间＝(hc指标值－hc校正值)/湿磨因子]来增加湿磨时间处理，如果hc校正高于hc上限，则只能作稀释处理；e、50％稀释处理：适用于因批料成份结构不合理，或上述重磨时hc校正超过hc上限的批料的处理，该不合格的批料添加酒精及水后，湿磨1h，同时根据批料的分析结果调整成分或碳平衡后重新配制另外一批新料，把两批料同时卸出，放在搅拌槽中搅拌半小时后干燥；(8)混合料成品要求：a)流动性能fr：用霍尔流量计测定，单位s/25cc，合格值：25～40s/25cc，最佳值：32～40s/25cc；b)粒度组成：用分级筛筛分测定，单位％，要求值：φ0.06～0.25㎜的粒子占80％；松装密度pd：用霍尔流量计和分析天平测量、计算，单位(g/cm3)，合格值：2.5～3.5g/cm3，最佳值：2.8～3.2g/cm3。以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。当前第1页12