一种钢球的液态挤压成形方法与流程

本发明属于一种耐磨钢球技术领域，具体涉及钢球的液态挤压成形方法。

背景技术：

钢球广泛用于矿山选矿厂、建材水泥厂、火力发电厂、耐火材料厂等领域。传统制备工艺是将钢水浇入砂型冒口进入型腔。

现有工艺存在以下问题：

1）工序繁多，生产效率低，浪费生产材料。

2）钢水使用率低，其利用率仅为75%。

3）落砂、硬度不均匀，导致钢球失圆率100%，不光洁，综合力学性能下降，造成钢球破碎，不耐磨，质量差成本高等诸多缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种液态挤压钢球的成形方法，该方法能简化钢球生产环节和工艺流程，同时加工的钢球耐磨性强，钢球不失圆、不破碎、组织致密，提高综合力学性能，钢水使用率达95%。节约能源，节约铸造材料，降低生产成本，减轻劳动强度，便于机械化流水线生产，提高生产效率。

本发明提供的钢球液态挤压成形方法步骤如下：熔炼→液态挤压→余热处理；

1、熔炼为：将钢按化学成分配比进行熔炼，炉前检验化验、调整成分合格后将熔炼的钢水放入保温包内待浇注；

2、液态挤压：

（1）将液态挤压模具固定于间接挤压铸造机后，预热至150--200℃在液态挤压模具型腔内均匀喷上一层涂料，继续预热液态挤压模具到300——400℃；

（2）将熔炼得到的钢球溶液定量浇注到液态挤压模具内。浇注温度为1500—1600℃，加压速度为20—50mm/s,充型时间为1—8s，比压150—250mpa.并在该压力下保压10---40s，得到近终钢球；

3、余热处理为850℃-870℃，保温30--50min，淬火完成后回火200--300℃保温3h，出炉空冷。

上述的液态挤压模具为：设有上、下模，上、下模侧部设有连接锁扣；上、下模相对面上各设置数个相对的半球形内腔，上、下相对的半球形内腔合成球形液态挤压腔；每个上模的半球形内腔连接排气孔；上模中心设置挤压中心腔，挤压中心腔有液体通道通向各球形液态挤压腔，另设置与挤压中心腔相配的挤压头。

上述的液态挤压模具为：设有上、下模，上、下模侧部设有连接锁扣：上、下模相对面上各设置一个相对的半球形内腔，上、下相对的半球形内腔合成球形液态挤压腔；上模的半球形内腔连接排气孔；上模的半球形内腔上部设置挤压中心腔，另设置与挤压中心腔相配的挤压头，挤压头的下端为局部球形。

本发明的积极效果如下：

1）采用液态挤压能消除钢球内部的气孔，缩孔和疏松等缺陷，钢球在压力下结晶、产生局部塑形变形使钢球组织致密，晶粒细小。

2）液态金属在压力下成形和凝固，使钢球型腔贴合紧密，防止产生裂纹，因而液态挤压钢球有较高的表面光洁度和精度，其级别能达到

压铸件光洁度的水平，细化金相的显微组织，提高了力学性能，解决了锻造解决不了的高碳高合金钢球的问题。质量接近同类合金锻造水平。

3）液态挤压钢球在凝固过程中各部位处于压应力状态，有利于钢球的补缩和防止铸造裂纹的产生。

4）液态挤压钢球简化工艺，流程短，有效提高生产效率，降低成本，提高了力学性能，使用寿命增加30%。

5）无砂冒口、钢球无落砂现象、硬度均匀、钢球不失圆（苹果球现象）；钢球无冒口，钢水使用率95%以上，比砂铸钢球的钢水使用率提高了20%。

6）液态挤压技术具有工艺简单、机械性能好、生产效率高。

附图说明

图1是实施例一的模具截面图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是实施例二的模具截面图。

图4是实施例二的液态挤压模具上模俯视图。

图5是上、下模侧部的连接锁扣示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的钢球液态挤压成形方法的具体实施方式作详细说明。

实施例一：制作6mn5si4cr5耐磨钢球。

本实施例所述的钢球液态挤压成形方法步骤：熔炼→液态挤压→余热处理。

1、熔炼为：将钢按6mn5si4cr5化学成分配比进行熔炼，炉前检验化验、调整成分合格后将熔炼钢水放入保温包内待浇注。

2、液态挤压：

（1）液态挤压模具：见图1-2，5，设有上、下模6、2，上、下模侧部设有连接锁扣：即在下模侧部通过轴2-1连接锁钩3，在上模侧部连接锁销6-1，当上、下模合模时，锁钩3钩挂在锁销6-1上，以防止上、下模之间窜动。上、下模相对面上各设置四组相对的半球形内腔4、1，上、下相对的半球形内腔合成球形液态挤压腔；每个上模的半球形内腔连接排气孔5；每个上模中心部设置挤压中心腔8，挤压中心腔8有液体通道通向各球形液态挤压腔。另设置与挤压中心腔相配的挤压头7。本实施例采用的多个球形液态挤压腔模具适用于直径小于200mm的钢球制作工艺。

将液态挤压模具固定于间接挤压铸造机后，预热至150--200℃在液态挤压模具型腔内均匀喷上一层石墨涂料，涂层为10---20um。继续预热液态挤压模具到300——400℃。

（2）将熔炼得到的钢球溶液定量浇注到液态挤压模具内。浇注温度为1500—1600℃，加压速度为20—50mm/s,充型时间为1—8s，比压150—250mpa.并在该压力下保压10---40s，得到近终钢球。

3、余热处理为850℃，保温30--50min，淬火完成后回火200--300℃保温3h，出炉空冷。

液态挤压具有以下工艺特点：

1）采用液态挤压能消除钢球内部的气孔，缩孔和疏松等缺陷，钢球在压力下结晶、产生局部塑形变形使钢球组织致密，晶粒细小。

2）液态金属在压力下成形和凝固，使钢球型腔贴合紧密，因而液态挤压钢球有较高的表面光洁度和精度，其级别能达到压铸件光洁度的水平，提高了力学性能，质量接近同类合金锻造水平。

3）液态挤压钢球在凝固过程中各部位处于压应力状态，有利于钢球的补缩和防止铸造裂纹的产生。

4）液态挤压钢球可降低成本，提高钢水利用率95%。液态挤压技术具有工艺简单、机械性能好、生产效率高等优点。

实施例二：制作高铬合金耐磨钢球。

本实施例所述的钢球液态挤压成形方法步骤同实施例一：

1、熔炼为：将钢按高铬合金化学成分配比进行熔炼，炉前检验化验、调整成分合格后将熔炼钢水放入保温包内待浇注。

2、液态挤压：

（1）液态挤压模具：见图3-4，5，模具设有上、下模，上、下模侧部设有连接锁扣：即在下模侧部通过轴2-1连接锁钩3，在上模侧部连接锁销6-1，当上、下模合模时，锁钩3钩挂在锁销6-1上，以防止上、下模之间窜动。上、下模相对面上各设置四组相对的半球形内腔4、1，上、下相对的半球形内腔合成球形液态挤压腔；每个上模的半球形内腔连接排气孔5；每个上模的半球形内腔上部设置挤压中心腔8，另设置与挤压中心腔8相配的挤压头7，挤压头7的下端为局部球形。本实施例采用的单个球形液态挤压腔的模具适用于直径大于等于200mm的钢球制作工艺。

将液态挤压模具固定于间接挤压铸造机后，预热至150--200℃在液态挤压模具型腔内均匀喷上一层石墨涂料，涂层为10---20um。继续预热液态挤压模具到300——400℃。

液态挤压为将熔炼得到的钢球溶液定量浇注到液态挤压模具内。浇注温度为1500℃，加压速度为20—50mm/s,充型时间为1—8s，比压150—250mpa.并在该压力下保压10---40s，得到近终钢球。

3、余热处理为860℃，保温30--60min，油淬火完成后回火450--550℃保温3h，出炉空冷。

液态挤压具有的工艺特点同实施例一。

实施例三：制作低铬合金耐磨钢球。

本实施例所述的钢球液态挤压成形方法步骤同实施例一

1、熔炼为：将钢按低铬合金化学成分配比进行熔炼，炉前检验化验、调整成分合格后将熔炼钢水放入保温包内待浇注。

2、液态挤压：

（1）液态挤压模具：见图1-2，模具设有上、下模6、2，上、下模侧部设有连接锁扣（同实例一）。上、下模相对面上各设置四组相对的半球形内腔4、1，上、下相对的半球形内腔合成球形液态挤压腔；每个上模的半球形内腔连接排气孔5；每个上模中心部设置挤压中心腔8，挤压中心腔8有液体通道通向各球形液态挤压腔。另设置与挤压中心腔相配的挤压头7。

将液态挤压模具固定于间接挤压铸造机后，预热至150--200℃在液态挤压模具型腔内均匀喷上一层石墨涂料，涂层为10---20um。继续预热液态挤压模具到300——400℃。

（2）将熔炼得到的钢球溶液定量浇注到液态挤压模具内。浇注温度为1500℃，加压速度为20—50mm/s,充型时间为1—8s，比压150—250mpa.并在该压力下保压10---40s，得到近终钢球。

3、余热处理为860℃，保温30--60min，完成后回火450--550℃保温3h，出炉空冷。

液态挤压具有的工艺特点同实施例一。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换。而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。