一種含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法
【專利摘要】一種含硼高硬度低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2.2-2.5、硅0.9-1.2、錳1.4-1.7、銅0.07-0.09、鉻2.5-2.7、鈮0.17-0.19、硼0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P≤0.07、S≤0.07、余量為鐵。本發(fā)明合金通過(guò)添加硼、Zr、鈮、銅等元素，合理控制鑄后處理溫度，增加了合金的硬度、耐磨性、高溫強(qiáng)度和耐酸堿和空氣腐蝕，芯部硬度與表面硬度基本一致；通過(guò)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)明沖擊韌性好，碎球率低，降低了運(yùn)行成本。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(jí)左右，明顯提高成品率。
【專利說(shuō)明】一種含硼高硬度低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，尤其涉及一種含硼高硬度低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(jiàn)，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含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料及其制備方法，該磨球材料具有硬度高、耐磨性好、高溫強(qiáng)度高和耐酸堿和空氣腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種含硼高硬度低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 2.2-2.5、硅 0.9-1.2、錳 1.4-1.7、銅 0.07-0.09、鉻 2.5-2.7、鈮 0.17-0.19、硼 0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
[0005]所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、銅、Zr；(2)錳、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為21-25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730_740°C，再以150-1600C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以140_150°C /小時(shí)速率升溫至920_940°C，保溫3-4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150-1600C /小時(shí)速率降溫至230-250°C，保溫2_3小時(shí)；再以80-90°C /小時(shí)速率升溫至350-360°C，保溫50-60分鐘，再以80_90°C /小時(shí)速率升溫至520_530°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(guò)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(guò)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(guò)添加硼、Zr、鈮、銅等元素，合理控制鑄后處理溫度，增加了合金的硬度、耐磨性、高溫強(qiáng)度和耐酸堿和空氣腐蝕，芯部硬度與表面硬度基本一致；通過(guò)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)明沖擊韌性好，碎球率低，降低了運(yùn)行成本。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(jí)左右，明顯提聞成品率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種含硼高硬度低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 2.2-2.5、硅 0.9-1.2、錳 1.4-1.7、銅 0.07-0.09、鉻 2.5-2.7、鈮 0.17-0.19、硼
0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
[0010]所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法如下:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、銅、Zr; (2)錳、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為23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735°C，再以155°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以145°C /小時(shí)速率升溫至930°C，保溫3.5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240°C，保溫2.5小時(shí)；再以85°C /小時(shí)速率升溫至355°C，保溫55分鐘，再以85 °C /小時(shí)速率升溫至525°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(guò)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(guò)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]本發(fā)明含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的機(jī)械性能為:沖擊韌性(J/CM2)≥2.7、硬度(HRC)≥56、球體沖擊疲勞壽命(次)≥13500、破碎率(%) ≤0.4、球耗(G/ 噸礦)≤115。
【權(quán)利要求】
1.一種含硼高硬度低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 2.2-2.5、硅 0.9-1.2、錳 1.4-1.7、銅 0.07-0.09、鉻 2.5-2.7、鈮0.17-0.19、硼 0.5-0.6、Zr0.06-0.09、P ≤ 0.07、S ≤ 0.07、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硼高硬度低鉻多元合金鑄球材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、銅、Zr; (2)錳、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為21-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含硼高硬度低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730-740°C，再以150-1600C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以140_150°C /小時(shí)速率升溫至920_940°C，保溫3-4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150-1600C /小時(shí)速率降溫至230-250°C，保溫2_3小時(shí)；再以80-90°C /小時(shí)速率升溫至350-360°C ，保溫50-60分鐘，再以80_90°C /小時(shí)速率升溫至520_530°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含硼高硬度低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、Na2TiF6 8-10、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(guò)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(guò)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(hào)】C22C37/06GK103757519SQ201310677486
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)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(qǐng)人:蕪湖金鷹機(jī)械科技開(kāi)發(fā)有限公司