一种耐冲击合金钢球及其制备方法

本发明属于钢球制备，具体涉及一种耐冲击合金钢球及其制备方法。

背景技术：

1、金属矿产资源具有众多的用途，例如可以用于建筑材料、冶炼金属制备机械等。选矿是利用这些金属矿产资源的关键工艺，其是根据矿石的物理化学性质，先将矿石进行研磨，之后采用相关工艺将矿物从粉料中分离出来，以获得各种应用所需的金属矿。这个过程中，需要用到半自磨机或球磨机对矿物进行研磨，且随着上述工业化生产的需求，大型研磨设备对于提高研磨效率起到关键作用，其中直径大于120mm的大规格钢球是大型研磨设备的关键部件。钢球生产企业生产的钢球需要进行落球试验，以检验其质量是否合格。在落球试验中，当钢球在循环落地的过程中出现开裂时，可以判定为不合格产品。目前生产的大规格钢球在落球试验时，耐冲击性较差，容易出现钢球破损的问题，出现的不合格产品数量较多。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐冲击合金钢球及其制备方法，通过改进钢球加工工艺以及优化钢球合金成分，显著提高了钢球的耐冲击性能，解决了大规格钢球在落球试验时出现提前破碎的问题。

2、本发明具体是通过如下技术方案来实现的。

3、本发明首先提供了一种耐冲击合金钢球的制备方法，包括以下步骤：

4、按照以下钢球质量百分比成分配置原料：c 0.9-1.1％、si 0.4-1.2％、mn1.10-1.40％、ti 0.01-0.03％、ta 0.02-0.05％、ni 0.05-0.10％、cr 1.00-1.20％、p0-0.015％、s 0-0.015％、余量为fe；

5、将钢球原料依次通过冶炼、精炼和连铸工艺后，制成钢坯；

6、将钢坯加热和轧制后，制备圆钢；

7、将所述圆钢升温至1000-1100℃进行一次热处理，之后轧制成球，冷却后，将轧制后的球再次升温至800-900℃进行二次热处理；

8、将二次热处理后的球进行淬火和回火，制得所述耐冲击合金钢球。

9、在本发明优选的实施例中，一次热处理的时间为40-60min。

10、在本发明优选的实施例中，二次热处理的时间为30-50min。

11、在本发明优选的实施例中，轧制成球时，控制轧制温度为900-1100℃，钢球直径为120-160mm。

12、在本发明优选的实施例中，淬火温度为780-800℃，淬火的水温为40-50℃，时间为2-5min。

13、在本发明优选的实施例中，回火温度为190-250℃，时间为3-5h。

14、在本发明优选的实施例中，所述钢坯的制备步骤为：

15、将预脱硫后的钢水和废钢混合进行初炼，并进行脱p；之后加入精炼渣、石灰、金属锰、硅锰合金和高碳铬铁进行预脱氧；之后将混合料进行深脱氧和合金成分精调，加入ni板、钛板、碳化钽进行微合金化，以对混合料进行精炼；将精炼后的混合料进行脱气和除杂处理，之后将混合料采用弧型连铸机进行连铸，连铸时的过热度为20-32℃，拉速为0.3-0.32m/min，钢坯的直径为380-500mm。

16、在本发明优选的实施例中，将所述钢坯加热至1100-1200℃后，保温40-60min；轧制时，依次用1架两辊可逆式开坯机和4架连轧机组进行轧制，轧制后的圆钢直径为100-300mm。

17、本发明还提供了由上述制备方法制备的耐冲击合金钢球。

18、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

19、为了改善目前大规格钢球耐冲击性差，导致钢球容易出现提前开裂的问题，本发明改进了钢球加工工艺，并且对钢球的合金成分进行了精细化设计，具体为：

20、在传统的钢球生产过程中，将圆钢加热轧制成球后，进行淬火和回火处理，但是在加热过程中，温度较高，一般在1000-1100℃，该过程由于温度较高，晶粒容易变大，导致最终制备的钢球晶粒粗大；本发明将轧制后的球冷却后，再次升温至800-900℃进行二次热处理，该过程温度较低，且处理过程较温和，能够使晶粒细化，之后再进行淬火和回火处理，制备的钢球晶粒细化，韧性和耐冲击性显著提高。

21、另外，本发明还对钢球的成分进行了设计，si能够提高合金钢的强度和硬度，但会降低钢球的韧性，在合金中添加微量ta元素，能够抑制晶粒长大，提高钢球的韧性，且添加ti元素，能够与c元素形成tic，可以细化晶粒，提高钢球强度和韧性，弥补si对钢球韧性的不利影响。合金中的mn元素可以提高强度，cr元素有助于提高钢球的强度和韧性，ni能提高合金的强度和韧性。上述成分协同，使得钢球具有高强度的前提下，还具有优异的韧性，提高了钢球的耐冲击性能。

22、本发明通过对钢球的生产工艺以及成分进行改进，细化了钢球的晶粒组织，提高了钢球的耐冲击性能，解决了钢球在落球试验中提前开裂的问题，提高了大规格钢球生产的合格率，有助于提高企业经济效益。

技术特征：

1.一种耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，一次热处理的时间为40-60min。

3.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，二次热处理的时间为30-50min。

4.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，轧制成球时，控制轧制温度为900-1100℃，钢球直径为120-160mm。

5.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，淬火温度为780-800℃，淬火的水温为40-50℃，时间为2-5min。

6.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，回火温度为190-250℃，时间为3-5h。

7.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，所述钢坯的制备步骤为：

8.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，将所述钢坯加热至1100-1200℃后，保温40-60min。

9.根据权利要求1所述的耐冲击合金钢球的制备方法，其特征在于，将所述钢坯加热后轧制时，依次用1架两辊可逆式开坯机和4架连轧机组进行轧制，轧制后的圆钢直径为100-300mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的耐冲击合金钢球。

技术总结
本发明属于钢球制备技术领域，具体涉及一种耐冲击合金钢球及其制备方法，包括以下步骤：将钢球原料依次通过冶炼、精炼、连铸工艺后，制成钢坯；将钢坯加热和轧制后，制备圆钢；将所述圆钢升温至1000‑1100℃进行一次热处理，之后轧制成球，冷却后，将轧制后的球再次升温至800‑900℃进行二次热处理；将二次热处理后的球进行淬火和回火，制得所述耐冲击合金钢球。本发明通过对钢球的生产工艺以及成分进行改进，细化了钢球的晶粒组织，提高了钢球的耐冲击性能，解决了钢球在落球试验中提前开裂的问题，提高了大规格钢球生产的合格率，有助于提高企业经济效益。

技术研发人员：吉光,李徐,黎丽,周新龙,赵玉凤,孙书刚
受保护的技术使用者：南通理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17