一種低鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
【專利摘要】一種低鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法，其組分中含有碳、硅、錳、鉻、鎳、鉬、銅、硼、鋰、鈉、稀土元素以及必不可少的雜質(zhì)元素，在澆鑄時，先按照要求準備原料以及消失模，并將單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)，然后將熔化好的金屬液澆鑄到消失模內(nèi)，待鑄件冷卻至300-520℃時取出鑄件進行淬水處理，即可完成澆鑄。本發(fā)明通過在其中加入小原子的鋰和鈉，使得在高溫條件下鈉原子和鋰原子擴散并充填于鑄鐵中共晶碳化物間的間隙或晶相內(nèi)的孔隙內(nèi)，從而大幅度降低了內(nèi)部的缺陷數(shù)量；加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶組織的數(shù)量且提高分散性，使得鋰原子和鈉原子的填充能分布于整個組織中，提高了整體性能。
【專利說明】一種低鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到金屬材料領(lǐng)域的鉻鑄鐵，具體的說是一種低鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于磨球，目前國內(nèi)外廣泛使用的為高碳高合金類鑄造磨球和高碳低合金類鍛造或鑄造磨球，在火電廠、水泥行業(yè)等干法生產(chǎn)中，絕大多數(shù)使用高、低鉻鑄鐵類磨球，而礦山類的濕法工藝中多應(yīng)用高碳低合金類磨球。
[0003]現(xiàn)有的鉻鑄鐵磨球的鑄造一般是在鑄鐵中加入錳、鉻、硅、鎳、鑰和銅等功能性成分，然后澆鑄成型。采用上述成分和工藝手段鑄造的磨球脆性很高，而且內(nèi)部的缺陷數(shù)量很多，在彼此碰撞時很容易由內(nèi)部的缺陷導致產(chǎn)生裂紋，從而影響磨球的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的低鉻鑄鐵磨球中內(nèi)部缺陷較多導致的使用壽命低的問題，提供了一種低鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法，采用本發(fā)明生產(chǎn)的磨球可以大幅度的降低內(nèi)部的缺陷數(shù)， 改善晶相結(jié)構(gòu)，從而提高磨球的使用壽命。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種低鉻鑄鐵磨球，其組分中含有 1.8-2.3% 的碳、0.5-1.0% 的硅、1.0-1.5% 的錳、0.8-3.0% 的鉻、0.3-1.0% 的鎳、0.3-1.0%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，還含有0.3-0.8%的銅、0.3-0.7%的硼、0.1-0.3%的鋰、
0.1-0.2%的鈉以及0.1-0.3%的稀土元素。
[0006]所述的硅、鋰和鈉均以單質(zhì)的形式添加。
[0007]所述的雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫。
[0008]所述的稀土元素為釔或鑭。
[0009]上述低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法，包括以下步驟:
1)按照上述的比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿足1.8-2.3%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過處理的金屬液冷卻至1200-1280°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300-520°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成低鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0010]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
首先，通過在其中加入小原子的鋰和鈉，使得在高溫條件下鈉原子和鋰原子會擴散并充填于鑄鐵中共晶碳化物間的間隙或晶相內(nèi)的孔隙內(nèi)，從而大幅度降低了內(nèi)部的缺陷數(shù)量；同時，加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶組織的數(shù)量，而且這些共晶組織的分散性也很好，這樣導致鋰原子和鈉原子的填充能分布于整個組織中，充分提高了鉻鑄鐵的整體性倉泛;
其次，本發(fā)明利用鑄件的余熱進行消失模鑄造，不僅充分的利用了余熱，而且也使得產(chǎn)品的性能得到了提升，特別是在消失模中加入單質(zhì)鈉，不僅可以有效的減少單質(zhì)鈉的氧化，而且也可以使單質(zhì)鈉能夠在澆鑄過程中很好的融入并在金屬液內(nèi)擴散，提高了鈉原子在產(chǎn)品中的分布均勻性。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。本發(fā)明中所用到的各原料如鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等均采自市售，其中稀土元素優(yōu)選采用釔或鑭。
[0012]實施例1
一種低鉻鑄鐵磨球，其組分中含有1.8%的碳、0.5%的娃、1.0%的錳、0.8%的鉻、0.3%的鎳、0.3%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，還含有0.3%的銅、0.03%的硼、0.1%的鋰、0.1%的鈉以及0.1%的稀土元素。
[0013]該低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等原料，備用； 2)制備消失模，并將步驟I)稱量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿足1.8%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過處理的金屬液冷卻至1200°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成低鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0014]實施例2
一種低鉻鑄鐵磨球，其組分中含有2.3%的碳、1.0%的硅、1.5%的錳、3.0%的鉻、1.0%的鎳、1.0%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，還含有0.8%的銅、0.07%的硼、0.3%的鋰、0.2%的鈉以及0.3%的稀土元素。
[0015]該低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿足2.3%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過處理的金屬液冷卻至1280°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至520°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成低鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0016]實施例3
一種低鉻鑄鐵磨球，其組分中含有2.1%的碳、0.8%的硅、1.3%的錳、1.9%的鉻、0.7%的鎳、0.7%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，還含有0.5%的銅、0.05%的硼、0.2%的鋰、0.15%的鈉以及0.2%的稀土元素。
[0017]該低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)制備消失模，并將步驟I)稱量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻， 再對其進行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿足2.1%、含硫量和含磷量均小于0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過處理的金屬液冷卻至1240°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至410°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成低鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
【權(quán)利要求】
1.一種低鉻鑄鐵磨球，其組分中含有1.8-2.3%的碳、0.5-1.0%的硅、1.0-1.5%的錳、0.8-3.0%的鉻、0.3-1.0%的鎳、0.3-1.0%的鑰以及必不可少的雜質(zhì)元素，其特征在于:還含有 0.3-0.8% 的銅、0.03-0.07% 的硼、0.1-0.3% 的鋰、0.1-0.2% 的鈉以及 0.1-0.3% 的稀土元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低鉻鑄鐵磨球，其特征在于:所述的硅、鋰和鈉均以單質(zhì)的形式添加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低鉻鑄鐵磨球，其特征在于:所述的雜質(zhì)元素為小于0.1%的磷和小于0.1%的硫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低鉻鑄鐵磨球，其特征在于:所述的稀土元素為釔或鑭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法，其特征在于，包括以下步驟: O按照權(quán)利要求1的比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質(zhì)硅、單質(zhì)鋰、單質(zhì)鈉以及稀土元素，備用； 2)制備消失模，并將步驟I)稱量好的單質(zhì)鈉置于消失模內(nèi)； 3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然后向其中加入鑰粉和銅粉并混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質(zhì)處理，使其含碳量滿足1.8-2.3%、含硫量和含磷量均小于 0.1% ； 4)澆鑄成型:待步驟3)中經(jīng)過處理的金屬液冷卻至1200-1280°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質(zhì)鋰、單質(zhì)硅、稀土元素和硼粉，混合均勻后澆注到步驟2)制備好的消失模內(nèi)； 5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300-520°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成低鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
【文檔編號】B02C17/20GK103774034SQ201410017062
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王會智 申請人:王會智