本發(fā)明涉及一種節(jié)能鋼球的配方及其制備工藝，屬于鑄造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，火電廠磨煤機使用的鋼球大部分為中鉻鋼鑄鐵球(鉻的質(zhì)量分數(shù)為4％-7％)或高鉻鑄鐵球(鉻的質(zhì)量分數(shù)約為12％－15％)，由于磨煤機鋼球制造行業(yè)缺乏對鋼球制造質(zhì)量尤其是熱處理過程的有效控制，同時為了降低成本，導致鋼球耐磨性及沖擊韌性差，因鋼球表層至球心沿徑向的耐磨性差別大，磨煤機動行過程中鋼球磨損不均衡，使鋼球級配比例在很短時間內(nèi)發(fā)生較大改變，鋼球容易因出現(xiàn)變形、破碎、表面凹陷等而失效，造成煤粉細度差或煤粉產(chǎn)量降低，鋼球消耗率升高。機組運行過程中在無法經(jīng)常停運磨煤機進行清理的情況下，要保證煤粉細度和制粉出力，各電廠基本是采取頻繁補充鋼球的方式進行調(diào)整，隨著煤機補充鋼球量和失效鋼球量的增多，磨煤機的筒體載荷逐漸升高，從而使磨煤機的電流居高不下，耗電也隨之大幅上升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種節(jié)能鋼球的配方及其制備工藝，鋼球的耐磨性及沖擊韌性好，磨煤機內(nèi)鋼球的破碎力和研磨力優(yōu)化，能夠降低鋼球球耗，減少鋼球耗球量，節(jié)能減耗。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種節(jié)能鋼球的配方，其各個組分及其質(zhì)量百分數(shù)為：C：2.2％～3.2％；Si：0.3％～1.0％；Cr：16％～24％；Mn：0.2％～1.0％；W：0.15％～0.5％；Mo：0.1％～0.8％；余料為Fe。

一種制備如權(quán)利要求1所述節(jié)能鋼球的工藝，是先往定量的廢鋼里添加配比好的合金材料，然后電爐冶煉，再澆鑄入模，出模整修，接著電爐淬火，冷卻，電爐回火，最后出爐包裝。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種節(jié)能鋼球的配方及其制備工藝，鎢、鉬元素的加入，既有利于提高基體淬透性，增加淬硬層深度，又利于碳化物硬度提高，而聯(lián)合加入W、Mo，則硬度又較單獨加入W或Mo有所提高，基體與碳化物硬度提高，則明顯提高抗切削磨損能力，但鎢、鉬的加入量不宜過高，否則將導致脆性的增加，從全面技術(shù)經(jīng)濟效益來看，Mo的加入量為0.1％～0.8％，鎢的加入量以0.15％～0.5％為宜；16％～24％的Cr含量使鋼球具有較好的抗腐蝕性和耐磨性，搭配2.2％～3.2％的C，使其雖然硬度有所提高，但仍具有良好的沖擊疲勞抗力，因此，磨煤機內(nèi)鋼球的破碎力和研磨力優(yōu)化，能夠降低鋼球球耗，減少鋼球耗球量，節(jié)能減耗。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1的一種節(jié)能鋼球的配方：其各個組分及其質(zhì)量份比為：C：3.2％；Si：1.0％；Cr：23％；Mn：1.0％；W：0.5％；Mo：0.8％；余料為Fe。其硬度HRC≥63，取自磨球本體的10×10×55mm無缺口的沖擊韌性ak為4.6J/cm2；經(jīng)過40582次(未乘系數(shù)1.6)才出現(xiàn)表層剝落，剝落面積為40×25mm，深度為2mm。

實施例2的一種節(jié)能鋼球的配方：其各個組分及其質(zhì)量份比為：C：2.6％；Si：0.7％；Cr：18％；Mn：0.6％；W：0.35％；Mo：0.56％；余料為Fe。其硬度HRC≥67，取自磨球本體的10×10×55mm無缺口的沖擊韌性ak為4.4J/cm2；經(jīng)過40424次(未乘系數(shù)1.6)才出現(xiàn)表層剝落，剝落面積為43×27mm，深度為2.3mm。

實施例3的一種節(jié)能鋼球的配方：其各個組分及其質(zhì)量份比為：C：2.2％；Si：0.3％；Cr：16％；Mn：0.2％；W：0.15％；Mo：0.1％；余料為Fe。其硬度HRC≥70，取自磨球本體的10×10×55mm無缺口的沖擊韌性ak為4.0J/cm2；經(jīng)過40502次(未乘系數(shù)1.6)才出現(xiàn)表層剝落，剝落面積為42×26mm，深度為2.1mm。

本發(fā)明鎢、鉬元素的加入，既有利于提高基體淬透性，增加淬硬層深度，又利于碳化物硬度提高，而聯(lián)合加入W、Mo，則硬度又較單獨加入W或Mo有所提高，基體與碳化物硬度提高，則明顯提高抗切削磨損能力，但鎢、鉬的加入量不宜過高，否則將導致脆性的增加，從全面技術(shù)經(jīng)濟效益來看，Mo的加入量為0.1％～0.8％，鎢的加入量以0.15％～0.5％為宜；16％～24％的Cr含量使鋼球具有較好的抗腐蝕性和耐磨性，搭配2.2％～3.2％的C，使其雖然硬度有所提高，但仍具有良好的沖擊疲勞抗力，因此，磨煤機內(nèi)鋼球的破碎力和研磨力優(yōu)化，能夠降低鋼球球耗，減少鋼球耗球量，節(jié)能減耗。含碳量越高，碳化物越多，硬度越高，耐磨性能就越好，但碳量過高碳化物粗大造成鋼球的韌性差。本發(fā)明將其含量控制在2.2％～3.2％。硅降低淬透性，影響鋼球的耐磨性，含量過高會增加脆性，因此控制含量在0.3％～1.0％之間；錳是穩(wěn)定奧氏體元素，帶來大量的殘余奧氏體，過高含量易導致鋼球表層剝落的疲勞磨損比率增加，將其含量控制在0.2％～1.0％。P和S為有害元素，應當將其限定為雜質(zhì)范圍，其含量控制低于0.05％。

就以目前工況條件最為苛刻的礦山濕式磨機進行分析。在礦山濕式磨機中，礦漿介質(zhì)多為弱酸性、中性或堿性。眾所周知：在腐蝕磨損的情況下，弱酸性介質(zhì)是以腐蝕與磨損共同作用為主，而在中性或堿性介質(zhì)中，則以磨損為主。同時考慮到礦石的硬度，則磨損因素是不可忽視的。因此，基體組織宜選用馬氏體而且希望研磨體的硬度有所提高。如前所述，為了提高基體和碳化物硬度，加入鎢、鉬元素，既有利于提高基體淬透性，增加淬硬層深度，又利于碳化物硬度提高。從我們的試驗結(jié)果可知單獨加入鎢、鉬，均使Cr23高鉻鑄鐵硬度有所提高，而聯(lián)合加入W、Mo，則硬度又較單獨加入W或Mo有所提高。基體與碳化物硬度提高，則明顯提高抗切削磨損能力，但鎢、鉬的加入量不宜過高，否則將導致脆性的增加。從全面技術(shù)經(jīng)濟效益來看，我們認為：Mo的加入量為0.1％～0.8％，鎢的加入量以0.15％～0.5％為宜。

本發(fā)明由于含金元素含量高，在鑄態(tài)冷卻過程中，其基體相過飽和地融入了合金元素及碳，而處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在隨后的熱處理過程中，隨著加熱溫度的升高，碳及合金元素的擴散能力增加，必然會導致二次碳化物的析出。二次碳化物的析出，將使基體中碳及合金元素含量降低，相應提高Ms及Mf點，從而有利于空淬過程中增加馬氏體數(shù)量和減少殘余奧氏體,并導致淬透性降低。但另一方面，當加熱溫度超過共析轉(zhuǎn)變溫度時，隨著加熱溫度升高，當達到某一溫度后，溶解度大于奧氏體中的實際含量時，將導致已析出的二次碳化物重新溶入奧氏體，使奧氏體中合金元素及碳元素含量增高，從而導致Ms及Mf下降，淬透性提高。因此高鉻鑄鐵淬火加熱過程實際上是奧氏體脫溶過程，亦即二次碳化物的析出與溶入過程。隨著加熱溫度的升高，二次碳化物充分析出，馬氏體數(shù)量增加，殘余奧氏體減少，導致硬度升高，但加熱溫度不宜過分提高，淬火加熱溫度超過合適溫度時，二次碳化物又重新溶入奧氏體，使奧氏體數(shù)量減少，殘余奧氏體量增加，將導致硬度下降。我們的試驗研究表明：含W、Mo的23％Cr高鉻鑄鐵淬火加熱溫度宜選擇在1050℃～1080℃。

以Cr含量23％為例，并從金相組織角度，來分析其硬度明顯優(yōu)于現(xiàn)有普通高鉻鑄鐵(鉻的質(zhì)量分數(shù)約為12％－15％)的原因：對含W、Mo、Cr23高鉻鑄鐵經(jīng)不同奧氏體化加熱溫度，再經(jīng)420℃回火得到相應金相組織分析，含W、Mo、Cr23高鉻鑄鐵淬火——回火態(tài)金相組織為M7C3型共晶碳化物+彌散分布的二次碳化物+回火馬氏體+少量殘余奧氏體，其共晶碳化物數(shù)量根據(jù)F.Marafray所推廣的結(jié)算公式，碳化物數(shù)量(％)＝12.33(％C)+0.55(％Cr)－15.2，碳化物數(shù)量約占30～35％，很顯然在相同含碳量的相同情況下，Cr23的碳化物數(shù)量明顯高于Cr15，而且隨著Cr/C的提高，共晶碳化物的硬度也隨著提高。在Cr23高鉻鑄鐵中加入適量的鎢元素，它既可以分布于碳化物，也可融入基體。鎢在碳化物中作用與鉻相似，而在基體中的作用與Mo、Ni相似。在Cr23高鉻鑄鐵中加入適量的鉬，鉬的加入使碳化物數(shù)量增加，并且使其形態(tài)由單純桿狀到出現(xiàn)窩蜂狀組織，并且使含Mo的共晶碳化物的硬度顯著提高；同時Mo融入基體，使基體組織中出現(xiàn)了馬氏體，其基體顯著硬度也比普通高鉻鑄鐵基體的硬度高。因此，從上述金相組織分析可知：含W、Mo、Cr23高鉻鑄鐵的宏觀硬度顯著高于普通高鉻鑄鐵。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作出任何簡單修改和同等變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。