[发明专利]一种Si‑Mn合金化耐磨球铁磨球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种耐磨球铁磨球及其制备方法，特别涉及一种Si-Mn合金化耐磨球铁磨球及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

在冶金、矿山、化工、建材、电力等工业领域，每年因采用球磨机研磨物料而消耗大量磨球材料，造成了资源和能源的巨大浪费。为了提高磨球性能，中国发明专利CN 105177405公开了一种铌合金化高铬铸铁磨球及其生产工艺，所述铌合金化高铬铸铁磨球，按质量配比，其化学成分是C：2.5-3.0％，Si：0.3-0.8％，Mn：0.6-1.0％，P：＜0.1％，S：＜0.1％，Cr：14.0-16.0％，Nb：0.1-0.2％，RE：0.1-0.2％；余量为Fe。该发明根据高铬白口铸铁材料性能和使用条件及存在的问题，采用一模多件金属型局部覆砂磨球生产工艺，采用铌合金化和稀土变质处理，细化高铬白口铸铁的组织，改善其组织性能均匀性，并通过半连续分散式淬火工艺，进一步提高磨球的综合性能及组织性能均匀性。采用该发明所述工艺制得的铌合金化高铬白口铸铁磨球比普通高铬白口铸铁磨球组织细化，韧性大大提高，耐磨性更好。中国发明专利CN 105177403还公开了一种铬钼铜合金稀土铸造磨球及其制备方法，其化学成分按重量百分比包括：C：2.3-2.5％，Si：0.5-0.7％，Cr：10.2-10.6％，Mo：0.1-0.2％，Cu：0.1-0.2％，S：≤0.05％，P：≤0.03％，稀土元素：≤0.1％，余为Fe，含有稀土元素的稀土是在含有其余元素的材料熔炼后，浇注前13～15分钟均匀施撒在熔液表面。该发明取消了锰元素的加入，辅之加入微量钼、铜元素替代，大大降低了组织中的残余奥氏体，同时提高了耐磨钢件的强度、硬度、韧性。中国发明专利CN 102031448A还公开了一种用于大直径磨球的铁基合金，其成分以重量％计为：C：0.3～0.6，Si：1.5～2.5，Mn：2.0～3.5，Cr：0～1.0，Mo：0～1.0，B：0.005～0.01，其余为Fe。采用该合金制造的直径超过140mm大直径磨球，其体积硬度较普通直径大于140mm大直径磨球的体积硬度提高了40％～80％，冲击韧性大于10J/cm²。其在实际工况使用中，抗磨损性能优异，破碎率低。中国发明专利CN 1944700还公开了一种贝氏体球墨铸铁磨球及其生产工艺。该球墨铸铁磨球的成分重量比为：C：3.4～3.8％；Si：2.8～3.3％；Mn：2.9～3.4％；Mg：0.03～0.05％；Re：0.03～0.05％；P≤0.1％；S≤0.04％；余为Fe。其生产工艺是利用中频感应电炉熔炼结合真空实型铸造制备出球墨铸铁磨球；然后采用控制冷却热处理工艺对磨球进行热处理以获得贝氏体复相组织；最后进行低温回火。所制备的磨球组织主要为针状贝氏体及少量马氏体和残余奥氏体，磨球的表面平均硬度HRC56～58，平均体积硬度HRC50～55。中国发明专利CN104313452还公开了一种含碳化物奥贝耐磨球铁及其制备方法，先在电炉内冶炼球铁铁水，当铁水的化学组成及其质量百分数达到3.40～3.70C,1.05～1.30Si,1.00～1.20Cr,3.55～3.80Mn,P≤0.10,S≤0.05,余量为Fe及不可避免的杂质，且铁水温度达到1530～1560℃时，出炉到铁水球化包内，采用铜镁合金球化处理，并用含Si-K-Zn-Ca-Al铁合金孕育和变质处理，可获得性能优异的含碳化物奥-贝耐磨球铁。中国发明专利CN105154791还公开了一种球磨机用高硬度高韧性耐磨球，其组分按重量百分比包括：碳1.8-2.4％，硅0.6-1.2％，锰0.6-1％，磷0.04-0.08％，硫0.5-0.9％，铬0.3-0.9％，钼0.45-0.77％，铜0.3-0.5％，其余为铁及不可避免的杂质。中国发明专利CN105132829还公开了一种球磨机用高韧性耐磨球，其组分按重量百分比包括：碳2-2.5％，硅0.8-1.42％，锰0.5-0.9％，磷0.05-0.08％，硫1-1.4％，铬0.3-0.6％，钼0.3-0.42％，铜0.4-0.9％，其余为铁及不可避免的杂质。中国发明专利CN105132794还公开了一种水泥厂环保磨专用高效磨球及其制备方法，其特征在于：按百分比包括以下组分，C：1.9～3.1％、Si：0.3～0.9％、Mn：0.2～0.8％、Cr：11.5～13.5％、S：≤0.10％、P：≤0.10％、Mo：0.5～1.5％、V：0.05～0.15％、Ti：0.1～1.0％、Cu：0.3～1.0％；余量为Fe。包括以下步骤，(1)、原材料熔炼，温度为1490～1550℃；(2)、恒温浇注，浇注温度1440～1500℃；(3)、热处理，先在700～720℃加热7～10小时，升温至960～990℃，在110～145℃淬火油中淬火7～15分钟，330～380℃回火8～10小时。该发明耐冲击、寿命长、耐磨性好，以应对恶劣球磨工况环境，HRC：60～65；冲击值：≥6.5J/c㎡，耐强腐蚀，耐超高温。中国发明专利CN105132793还公开一种磷矿专用耐磨球，其组分按重量百分比包括：C：2.2～3.5％，Si：0.3～1.2％，Mn：0.5～1.5％，Cr：8.0～11.0％，Mo：0.2～2.0％，Ni：0.2～1.5％，V：0.1～1.5％，S≤0.06％，P≤0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。该发明还公开上述磷矿专用耐磨球的制备方法，包括：熔炼，浇注，热处理；其中热处理具体操作如下：将浇注得到的耐磨球坯置于温度为680～720℃的设备中，将设备升温至950～1000℃，升温时间为8～9h，接着取出置于淬火油中进行淬火，然后回火7.5～8.5h，冷却至室温得到磷矿专用耐磨球。该发明具有超抗破碎、超耐磨的性能。中国发明专利CN105112812还公开了一种球磨机用耐磨球，其组分按重量百分比包括：碳2-3％，硅0.5-1.5％，锰0.8-1.2％，磷0.06-0.1％，硫1-2.5％，铬0.3-0.6％，钼0.5-0.8％，铜0.2-0.8％，其余为铁及不可避免的杂质本发明耐磨性能好，硬度高并具有良好的韧性。中国发明专利CN104846265还公开了一种超低温奥氏体耐磨球铁材质及制备方法，成分按质量百分比为：碳(C)为2.0-3.0％，硅(Si)为1.0-3.0％，锰(Mn)为1.6-4％，磷(P)为0.03-0.06％，硫(S)为0.006-0.02％，镍(Ni)为21-30％，铬(Cr)为0.5-2％，铜(Cu)为0.5-1％，镁(Mg)为0.04-0.08％，余量为铁(Fe)。该材质在-190℃超低温状态，材料不发生脆性转变，冲击韧性达到17J以上，同时又具有较好的耐磨性能，布氏硬度常温达到200以上。该材质在保持良好韧性的同时，布氏硬度值由普通奥氏体球铁130～150提高到200以上，可以满足低温铸件耐磨性能要求。中国发明专利CN104762546还公开了增强磨球耐磨强度的抗磨变质添加剂及其使用方法，其特征在于由下列A组化合物和B组化合物两种化合物按下列重量百分比组成，所述的A组化合物由四种成分构成：铝粉占20～30％、硅钙钡占10～20％、碳化钛占40～50％、稀土硅铁合金占10～20％；所述的B组化合物由三种成分构成：硼铁0.5～1％、稀土CeO250～60％、其余为氧化钙。其使用方法是：将A、B两组分别按铁水重量的0.8～2％和0.2～1％配制，按不同时期加入。其优点是：使用该发明的添加剂后，制成的磨球，其硬度达到HRC53-56，磨球的韧性和耐磨性显著提高。中国发明专利CN104651752还公开了一种低铬耐磨球及其加工工艺，其特征在于其化学成分以重量百分比计如下：C1.8～2.0，Si0.8～1.1，Mn0.70～1.00，P≤0.10，Cu≤0.5，S≤0.06，Cr1.00～3.00，Re0.06～0.10，Mo≤0.8，R＜0.08，余量为Fe。