一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料及其制備方法
【專利摘要】一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳2.6-2.9、硅1.6-1.8、錳3.2-3.5、鎳0.3-0.6、釩2.1-2.3、硼0.7-0.9、鎢0.6-0.8、鈦1.6-1.8、鉻6-7、Lu0.05-0.08、Zr0.06-0.09、P≤0.07、S≤0.07、余量為鐵。本發(fā)明合金通過添加硼、镥等元素，增加了耐磨性能，通過添加釩、鈦、鎢、鉻、鋯等元素，增強(qiáng)了耐腐蝕性能，和耐高溫性能；合金芯部硬度與表面硬度基本一致；通過使用廢鐵作為原料，合金品質(zhì)均一，不易產(chǎn)生裂紋。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提高成品率。
【專利說明】一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造磨球材料領(lǐng)域，尤其涉及一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，鑄造磨球被廣泛應(yīng)用在水泥建材、陶瓷、礦山冶選、電廠磨煤、氧化鋁等行業(yè)。要求磨球具有硬度高、耐研磨、不破碎、不失圓、磨機(jī)綜合效率高等良好的物理機(jī)械性能。目前磨球的種類主要有中錳球磨鑄鐵磨球、低碳白口鑄鐵磨球，以及高鉻鑄鐵磨球等。高鉻鑄鐵磨球性能優(yōu)良，表面硬度和體積硬度較高，但沖擊韌性較低，隨著鉻的價(jià)格走高，高鉻鑄鐵磨球的價(jià)格也一路走高；低鉻磨球的表面硬度和體積硬度較低，使用壽命短；中錳球磨鑄鐵磨球不耐腐蝕，原始硬度低，易破碎。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)還存在很多不足，需要根據(jù)生產(chǎn)情況不同，研究兼具高硬度、高沖擊韌性、低破碎率、低磨耗和低成本的性價(jià)比高的磨球。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料及其制備方法，該磨球材料具有高硬度、耐磨、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 2.6-2.9、硅 1.6-1.8、錳 3.2-3.5、鎳 0.3-0.6、釩 2.1-2.3、硼 0.7-0.9、鎢 0.6-0.8、鈦 1.6-1.8、鉻 6-7、Lu0.05-0.08、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
[0005]所述的耐磨中鉻多`元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、Zr ; (2 )鎳、鉻、Lu ;
(3)鈦、鎢；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為20-24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時(shí)速率升溫至740_750°C，再以150-1600C /小時(shí)速率降溫至630-650°C，再以160_170°C /小時(shí)速率升溫至930_950°C，保溫4-5小時(shí)；再以150-160 V /小時(shí)速率降溫至500-510 °C，保溫40-50分鐘，再以150-160°C /小時(shí)速率降溫至210-220°C，保溫2-3小時(shí)；再以100_110°C /小時(shí)速率升溫至370-380°C，保溫40-50分鐘，再以100-110°C /小時(shí)速率升溫至520_540°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5,Na2TiF6 8-10,乙烯基三乙氧基硅烷2_3、納米三氧化二鋁1_2、苦菱土 4_8、粘土 30-35、氟硅酸鈉3-4、鈦白粉2-3、瑩石6-8、玉石粉3-4、蒙脫石1_2 ;其制備方法粘土放入煅燒爐中在1200-1240°C下煅燒3-4小時(shí)，取出粉碎，加入12-15%的鹽酸水溶液中浸泡1_2小時(shí)，過濾，再用清水洗滌，烘干，與乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉體；將其它剩余成分混合，加熱至1600-2300°C，攪動(dòng)45-60分鐘后，倒入冷水中，冷卻后，用清水洗滌，過濾、烘干，粉碎成100-150目粉末，與前述所得的粉體混合均勻，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明合金通過添加硼、镥等元素，增加了耐磨性能，通過添加釩、鈦、鎢、鉻、鋯等元素，增強(qiáng)了耐腐蝕性能，和耐高溫性能；本發(fā)明的鑄后處理溫度控制合理，增加了合金的硬度、耐磨性和紅硬性，使得芯部硬度與表面硬度基本一致；通過使用廢鐵作為原料，使合金品質(zhì)均一，不易產(chǎn)生裂紋。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提高成品率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 2.6-2.9、硅 1.6-1.8、錳 3.2-3.5、鎳 0.3-0.6、釩 2.1-2.3、硼 0.7-0.9、鎢 0.6-0.8、鈦
1.6-1.8、鉻 6-7、Lu0.05-0.08、Zr0.06-0.09、P ≤0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
[0010]所述的耐磨中鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法為:
(１)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.8比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(１)硅、錳、Zr ; (2 )鎳、鉻、Lu ;
(3)鈦、鎢；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C /小時(shí)速率升溫至745°C，再以155°C /小時(shí)速率降溫至640°C，再以165°C /小時(shí)速率升溫至940°C，保溫4.5小時(shí)；再以155°C /小時(shí)速率降溫至505°C，保溫45分鐘，再以155°C /小時(shí)速率降溫至215°C，保溫2.5小時(shí)；再以105°C /小時(shí)速率升溫至375°C，保溫45分鐘，再以105°C /小時(shí)速率升溫至530°C，保溫
2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉12、二氧化硅5、白云石3、Na2TiF6 8、乙烯基三乙氧基硅烷2、納米三氧化二鋁2、苦菱土 4、粘土 30、氟硅酸鈉3、鈦白粉2、瑩石8、玉石粉4、蒙脫石I ;其制備方法粘土放入煅燒爐中在1200-1240°C下煅燒3-4小時(shí)，取出粉碎，加入12-15%的鹽酸水溶液中浸泡1-2小時(shí)，過濾，再用清水洗滌，烘干，與乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉體；將其它剩余成分混合，加熱至1600-2300°C，攪動(dòng)45-60分鐘后，倒入冷水中，冷卻后，用清水洗滌，過濾、烘干，粉碎成100-150目粉末，與前述所得的粉體混合均勻，即得。
[0013]本實(shí)施例耐磨中鉻多元合金鑄球材料制成鑄球，測試機(jī)械性能為:沖擊韌性(J/CM2)≥2.5、硬度(HRC)≥60、球體沖擊疲勞壽命(次)≥16000、破碎率(%) ≥0.6、球耗(G/ 噸礦)≤116。
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨中鉻多元合金鑄球材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 2.6-2.9、硅 1.6-1.8、錳 3.2-3.5、鎳 0.3-0.6、釩 2.1-2.3、硼 0.7-0.9、鎢0.6-0.8、鈦 1.6-1.8、鉻 6-7、Lu0.05-0.08、Zr0.06-0.09、P ≤0.07、S ≤0.07、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨中鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、Zr ; (2 )鎳、鉻、Lu ;(3)鈦、鎢；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為20-24分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨中鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C/小時(shí)速率升溫至740-750°C，再以150_160°C/小時(shí)速率降溫至630-650°C，再以160-170°C /小時(shí)速率升溫至930_950°C，保溫4_5小時(shí)；再以150-160°C /小時(shí)速率降溫至500-510°C，保溫40-50分鐘，再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至210-220°C，保溫2-3小時(shí)；再以100-110°C /小時(shí)速率升溫至370-380°C，保溫40-50分鐘，再以100-110°C /小時(shí)速率升溫至520-540°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利 要求2所述的耐磨中鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5、Na2TiF68-10、乙烯基二乙氧基硅烷2-3、納米二氧化二招1_2、苦菱土 4-8、粘土 30-35、氣娃酸鈉3-4、鈦白粉2-3、瑩石6-8、玉石粉3-4、蒙脫石1_2 ;其制備方法粘土放入煅燒爐中在1200-1240°C下煅燒3-4小時(shí)，取出粉碎，加入12-15%的鹽酸水溶液中浸泡1-2小時(shí)，過濾，再用清水洗滌，烘干，與乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉體；將其它剩余成分混合，加熱至1600-2300°C，攪動(dòng)45-60分鐘后，倒入冷水中，冷卻后，用清水洗滌，過濾、烘干，粉碎成100-150目粉末，與前述所得的粉體混合均勻，即得。
【文檔編號】C22C37/10GK103757527SQ201310677484
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】韋中祥 申請人:蕪湖金鷹機(jī)械科技開發(fā)有限公司