[发明专利]一种大型耐磨空心磨球的制备方法

摘要

本发明公开了一种大型耐磨空心磨球的制备方法，属于金属耐磨材料技术领域。其步骤为：步骤一、铸造造型的准备，泡沫塑料模样的心部内预设有抽气支撑机构，抽气支撑机构包括支撑件和抽气支管；步骤二、熔炼过程，控制浇注钢水的成分由如下组分及其质量百分比组成：C：0.3～0.5%、Si：0.5～1.5%、Mn：0.5～2%、Cr：1.0～3.0%、Ni：1.0～3.0、Mo：0.5～2%、B：0.24～0.32%、V：0.28～0.35%、Ti：0.08～0.13%、稀土：0.8～1.2%、P：≤0.02%、S：≤0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：C%=1.2×B%+（0.06～0.13）；步骤三、浇注过程；步骤四、热处理。本发明解决了空心磨球韧性不足和传统砂型铸造砂芯偏移，球壁不均匀的问题。

主权项

一种大型耐磨空心磨球的制备方法，其特征在于，其步骤为：步骤一、铸造造型的准备根据空心磨球成品的尺寸要求制作泡沫塑料模样（9），并将该泡沫塑料模样（9）刷涂料后烘干；烘干后的泡沫塑料模样（9）放入砂箱（10），该泡沫塑料模样（9）的底部放置有与泡沫塑料模样（9）弧度相同的半球形冷铁，并填充复合型砂，填充后在震动机上震动，使复合型砂充满泡沫塑料模样（9）的周围及心部，复合型砂充满整个砂箱（10）后，在砂箱（10）顶部覆盖塑料薄膜，然后向砂箱（10）接入抽真空装置管道并抽真空，砂箱（10）内真空度保持在0.04～0.06MPa；所述的复合型砂由如下质量百分比的成分组成：55铁矿砂、15%石英砂、15%宝珠砂和15%天然硅砂，其中：所述的铬铁矿砂由粒径为≤104μm、104～140μm、140～180μm、180～200μm、200～400μm粉料组成，其中粒径为≤104μm的粉料铬铁矿砂总质量的4%，粒径为104～140μm的粉料铬铁矿砂总质量的27%，粒径为140～180μm的粉料铬铁矿砂总质量的35%，粒径为180～200μm的粉料铬铁矿砂总质量的29%，粒径为200～400μm的粉料铬铁矿砂总质量的5%；所述的泡沫塑料模样（9）的心部内预设有抽气支撑机构，该抽气支撑机构包括支撑件（3）和抽气支管（4），所述的支撑件（3）为圆环管状结构，所述的抽气支管（4）与支撑件（3）的侧壁相固连，且与支撑件（3）的内部空腔相连通，该支撑件（3）的侧壁上开设有抽气孔，抽气支管（4）穿过工艺孔（2）与抽真空装置相连接，上述的支撑件（3）水平设置在泡沫塑料模样（9）心部的复合型砂中；步骤二、熔炼过程采用中频感应电炉进行熔融冶炼，将废钢、生铁按照熔化要求依次放入中频感应电炉中熔化，浇注钢水的成分由如下组分及其质量百分比组成：C：0.3～0.5%、Si：0.5～1.5%、Mn：0.5～2%、Cr：1.0～3.0%、Ni：1.0～3.0、Mo：0.5～2%、B：0.24～0.32%、V：0.28～0.35%、Ti：0.08～0.13%、稀土：0.8～1.2%、P：≤0.02%、S：≤0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：C%=1.2×B%+（0.06～0.13），按照上述浇注钢水的成分计算合金加入量，待熔化成钢水后向中频感应电炉内加入合金进行合金化，其中：硼铁、钒铁、钛铁合金破碎至粒度为0.5～1.0mm，且硼铁、钒铁、钛铁合金在合金化过程中分别加入其各自加入量的一半，脱氧后钢水出炉至浇注包（5），钢水的出炉温度为1600～1650℃；浇注包（5）中进行底吹氩气搅拌，吹氩流量为200～300NL/min，吹氩时间为3～5min；步骤三、浇注过程将步骤二熔炼的钢水向步骤一铸造砂型中浇注，浇注温度为1500～1550℃，浇注包（5）内的钢水从冒口进入前浇道（71），与此同时，通过合金加入机构（6）向冒口处加入硼铁、 钒铁、钛铁合金各自加入量的剩余一半，硼铁、钒铁和钛铁合金随钢水进入反应室（8），钢水经过反应室（8）后进入后浇道（72），之后进入泡沫塑料模样（9）浇注成型，浇注时间为60～90s；所述的前浇道（71）、反应室（8）和后浇道（72）均设置于砂箱（10）内部，前浇道（71）连通冒口和反应室（8），后浇道（72）位于反应室（8）下方；在浇注成型的过程中，抽真空装置与抽气支管（4）相连接，通过支撑件（3）侧壁的抽气孔将泡沫塑料模样（9）心部的复合型砂抽真空，其真空度控制为0.04～0.06MPa；浇注结束后待空心磨球铸件冷却至200℃以下，即可打开砂箱（10）并对空心磨球铸件进行清理；步骤四、热处理将步骤三清理后的空心磨球进行热处理，其过程如下：（1）、将空心磨球装在箱式电阻炉内，以3℃/min的升温速率控制升温至160℃，保温2小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至290℃，保温3小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至460℃，保温4小时；再以3℃/min的升温速率控制升温至620℃，保温3小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至790℃，保温3小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至870℃，保温3小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至1020～1050℃，保温6小时后出炉空冷；（2）、经步骤（1）处理后冷却至室温，再将空心磨球装入箱式电阻炉进行二次回火，第一次回火过程如下：以3℃/min的升温速率控制升温至120℃，保温2小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至230℃，保温3小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至350℃，保温4小时；再以2℃/min的升温速率控制升温至800～950℃，保温7小时后出炉空冷；第二次回火过程如下：以3℃/min的升温速率控制升温至140℃，保温2小时；再以3℃/min的升温速率控制升温至280℃，保温6小时后出炉空冷，即得空心磨球。