专利名称：水泥工业中贝氏体钒钛球墨铸铁磨球的制作方法
技术领域：
本发明磨球为水泥工业中贝氏体钒钛球墨铸铁磨球。
水泥工业中常用耐磨材料，主要有高锰钢、镍硬铸铁和高铬铸铁三种系列产品，高锰钢即Mn13铸态是奥氏体组织，其韧性高(＞12Kg.m/Cm2)，依靠加工硬化后得到马氏体组织，而具有耐磨性能，因而只有在高应力服役状态，加工硬化充分的条件下，才能显示其优越性;镍硬铸铁是一种含镍3-5%，铬1.5～3.5%的合金白口铸铁，铸态可得马氏体加片状碳化物组织，虽然具较好的耐磨性能，但因其脆性大，又需用合金元素，使其成本高，难以在许多行业尤其水泥行业中推广使用;高铬铸铁俗称高铬白口铸铁，是一种含铬14-16%，钼2.5-3%的白口铸铁，铸态组织是珠光体十奥氏体十马氏体，空淬则得马氏体组织，当铬含量＞12%时，碳化物由M3C型(HV1100)变成M7C3型(HV1300-1800)，整体宏观硬度＞HRC55，因而也有较高的耐磨性，被称为当代最耐磨材料，但高铬铸铁不足之处是冲击韧性低(0.3～0.5Kg·m/cm2，脆性大，不易机械加工，加之含合金元素高，昂贵，又必须用电炉熔炼，铸造工艺和热处理工艺复杂，难于掌握，所以在水泥工业中，只有少数厂家用这种耐磨材料做磨球，而占水泥总产量80%以上的中小水泥厂，却广泛使用耐磨性能极差的中碳钢锻球，甚至使用成份复杂的钢铁废屑烧结锻压而成的再生磨球，其寿命短，耐磨性能差，直接影响生产效率。
本发明磨球的目的是提出一种经济，实用、生产工艺简单易行，成本低廉耐磨的贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，代替目前水泥工业中使用的中碳钢磨球，以及高铬铸铁磨球。
作为研磨体的抗磨材料，最理想的金相组织特征是，在坚硬的基体上镶嵌着更坚硬的骨架，例如高铬铸铁基体就为坚硬的马氏体，其上镶嵌的坚硬骨架为M7C3型碳化物。本实用新型贝氏体钒钛球墨铸铁磨球的特点是，基体较不含钒钛元素的普通贝氏体基体坚硬得多，石墨成球状对金属基体割裂程度低，因而冲击韧性比高铬铸铁高，加之钒钛元素固溶于金属基体中形成固溶强化，以及钒钛碳化物 散析出时的 散强化，使贝氏体钒钛球铁磨球有较高的综合机械性能，尤其镶嵌其上的呈孤立块状的钒钛氮碳化合物骨架硬度更大(HV2000-2850)，比高铬铸铁中M7C3的硬度高得多，因而使贝氏体钒钛球墨铸铁磨球的宏观硬度达HRC50以上，冲击韧性ak＝3Kg-m/cm2。虽然贝氏体钒钛球铁基体硬度略低于高铬铸铁，但作为骨架的碳化物硬度却要高些，特别是抗破碎性(冲击韧性)要比高铬铸铁大得多。这是由于贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，金属基体和其上镶嵌的骨架硬度都大，抗破碎性好，具有较好的耐磨性能，因此作为水泥工业中研磨体磨球，具有广泛的应用价值。
本发明磨球贝氏体钒钛球铁磨球，用钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0%的稀土镁球化剂和0.8～1.5%75Si-Fe为孕育剂处理成球墨铸铁，浇铸成球，其成份C3.3～3.6%;Si2.2～2.8%，Mn0.4～0.9%，V0.2～0.4%，Ti0.1～0.18%;S0.03～0.04%;Re＝0.035～0.05%;P＜0.1%。在奥氏体化温度为880～920℃;奥氏体化时间40～60分钟，等淬温度220～250℃，等淬时间90～120分钟条件下，贝氏体钒钛球墨铸铁磨球硬度大，脆性小，耐磨性能好。
本发明磨球贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，可用普通冲天炉熔炼，也可用电炉熔炼，可用砂型铸造，也可用金属型铸造;可用箱式炉，也可用连续热处理炉进行热处理，生产过程中可按服役条件对耐磨材料提出的要求，采用不同的热处理工艺，生产各种规格的不同寿命的磨球，适应机械化生产要求。
众所周知，铸铁在凝固过程中的收缩，可以看作是金属相(基体)形成的收缩和石墨析出时的膨胀两个方面的综合结果。
当铸铁含C量为3.5～4%时，C绝大部分呈游离状态，即以石墨形式析出，粗略估计若有3.5%的C以石墨析出时，其膨胀量可达7%。当铸铁中C含量控制在共晶点附近时，其凝固温度区间不大，金属相(基体)收缩导致的铸铁收缩小于石墨析出时导致的铸铁膨胀。
作为具一定直径的球体铸件，浇注几秒内，高温铁水与室温下的铸型接触，砂型将以202卡/(厘米)2·分的速率吸收热量，使铸件很快凝固一层外壳;砂型温度升高使其吸走的热量的速率降低，砂型吸走的热量与铸件内部传出的热量之间逐渐处于近似热平衡状态。这种热平衡将持续到内部液体温度降到凝固点以前;当内部液体达到凝固温度时，开始大量凝固并伴随大量膨胀，凝固完毕就转入固体收缩过程。
本发明磨球另一个特点是铸造贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，是在一个封闭系统中进行。铸造时不用冒口，利用结晶时共晶膨胀实现磨球自身补缩。采用硬质铸型，这种铸型可以是金属型，也可以是大于90～95的砂型，采用单个内浇口或多个内浇口浇注，不用冒口，用内浇口截面尺寸大小来控制其自身的凝固速率，使得浇注液体在大量膨胀阶段开始前，内浇口凝固完毕，然后经等温淬火，得到致密贝氏体钒钛球墨铸铁磨球。磨球凝固时间依其直径大小而不同。
本发明磨球贝氏体钒钛球墨铸铁磨球实施例1，φ100，球重，3.66kg的贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，以钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0%稀土镁球化剂，0.8～1.5%75Si-Fe为孕育剂，浇注成球，其中C3.5%，Si2.5%，Mn0.5～0.9%，P0.10%，S0.03～0.04%，V0.35%，Ti0.12%，Mg0.47%Cr0.8～1.5%，Mo0.4～0.8%，Re0.035～0.045%，浇注温度1280～1300℃，不用冒口，采用垂直分型的金属型单个内浇口，其截面为园形。
实施例2φ100，球重3.66kg的贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，用钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0%稀土镁球化剂，0.8～1.5%75Si-Fe为孕育剂，浇注成球，其中C3.5%，Si2.5%，Mn0.5～0.9%，P0.10%，S0.03～0.04%，V0.28～0.4%，Ti0.12～0.18%，Cr0.8～1.5%，Mo0.4～0.8%，Re0.035～0.045%，Mg0.047%，浇注温度1280～1300℃，不用冒口，附图
(1)，铁水由上大下小具一定高度的直锥体状直浇口1，进入环形横浇道2，然后经两个内浇道3，进入磨球型腔4，内浇口截面为扁梯形，内浇口长6～10cm，砂型硬度90～95。
本发明磨球的经济效益，以1985年统计数字全国水泥产量1.3亿吨，其中中小水泥厂约产一亿吨，若在全国一半的中小水泥厂推广使用贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，一年可节资1100万元，用以代替中碳钢磨球可节资1425万元，其技术经济指标如表1所示。
权利要求
1.一种水泥工业中球墨铸铁磨球，其特征是为一种贝氏体钒钛球墨铸铁磨球；
2.一种水泥工业中球墨铸铁磨球，其特征是一种致密的贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，不用冒口，利用结晶时共晶膨胀，实现磨球自身补缩致密耐磨;
3.按照权利1要求，本发明磨球的特征是用钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0%稀土镁球化剂，0.8～2.0%75Si-Fe为孕育剂，处理成球墨铸铁，然后经等温淬火成含钒钛球墨铸铁磨球;
4.按照权利2要求，本发明磨球的特征是用钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0%稀土镁球化剂，0.8～2.0%75Si-Fe为孕育剂，浇注成球;
5.按照权利1要求，本发明磨球的特征是贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，V含量0.2～0.4%;Ti含量0.1～0.18%;
6.按照权利1与5要求，本发髂デ虻奶卣魇潜词咸宸邦亚蚰デ颍琈n含量0.4～0.9%，Si含量2.2～2.8%;
7.按照权利1与5要求，本发明磨球的特征是贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，Re含量0.035～0.05%;
8.按照权利1-6要求，其特征是贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，奥氏体化温度880～920℃，等淬温度220-250℃，使磨球硬度大，脆性小;
9.按照权利1-6要求，其特征是贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，采用硬度90～95的砂型，单个内浇口或多个内浇口，其截面为扁梯形;
10.按照权利1-6要求，其特征是贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，采用垂直分型的金属型，单个内浇口，截面为园形。
全文摘要
一种水泥工业中贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，用钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0％稀土镁球化剂，0.8～1.5％75Si—Fe为孕育剂处理后浇注，不用冒口，利用结晶时共晶膨胀，实现磨球自身补缩；由于石墨成球状对基体割裂程度低，钒钛等元素固溶于金属基体中形成固溶强化，钒钛碳化物硬度极高等因素，使这种磨球致密耐磨，冲击韧性高(α
文档编号C22C33/08GK1033197SQ87108110
公开日1989年5月31日 申请日期1987年11月20日 优先权日1987年11月20日
发明者张梅初 申请人:四川建筑材料工业学院