CN111020400A - 一种耐磨球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨球的制备方法,耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.56‑0.98%、Si:0.22‑0.38%、Mn:1.78‑2.48%、Cr:1.53‑2.72%、B:0.25‑0.65%、Mo:0.11‑0.16%、V:0.14‑0.18%、Co:0.11‑0.17%、Ti:0.09‑0.13%、Nb:0.13‑0.17%,余量为Fe和其他不可避免的杂质;制备方法包括钢液的制备、浇铸成型、淬火砂淬火、回火砂回火等工艺,本发明克服了现有技术的不足,本发明的耐磨球经过在淬火过程中的渗铬、脱硫和脱磷,在退火过程中渗氮工艺过程的处理后,耐磨球的硬度和韧性都得到了增强。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域,具体属于一种耐磨球的制备方法。
背景技术
耐磨球是球磨机中的磨矿介质,主要用于电力、建筑和选矿等行业,由于 耐磨球工作环境复杂,容易磨耗,使得耐磨球使用寿命缩短,会降低球磨机的 球磨效果,且耐磨球的硬度一般较高,导致其脆性大,容易在球磨的过程中碎 裂,因此,不仅要提高耐磨球的硬度,而且也要提高耐磨球的韧性,增加耐磨 球的使用寿命和耐磨性。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨球的制备方法,克服现有技术的不足。
为解决上述问题,本发明所采取的技术方案如下:
一种耐磨球的制备方法,所述的耐磨球中各化学元素的重量百分比为 C:0.56-0.98%、Si:0.22-0.38%、Mn:1.78-2.48%、Cr:1.53-2.72%、B:0.25-0.65%、 Mo:0.11-0.16%、V:0.14-0.18%、Co:0.11-0.17%、Ti:0.09-0.13%、Nb:0.13-0.17%, 余量为Fe和其他不可避免的杂质;
所述的耐磨球的制备方法包括以下步骤:
(1)按照以上配比选取原料,加入中频感应电炉中,加热至1550-1600℃, 加热至完全熔化,得到钢液;
(2)往步骤(1)中的钢液中添加除渣剂后,扒渣出钢;
(3)将钢液降温至1340-1360℃时,浇铸成型,得到耐磨球坯;
(4)将耐磨球坯打磨,打磨后埋入淬火砂中,加热至930-960℃,保温20-40min,然后过筛、筛除淬火砂,快速浸入淬火油中进行淬火,得到淬火耐磨 球;
(5)在淬火耐磨球的表面喷洒三乙醇胺溶液,然后埋入回火砂中,加热至 310-360℃,保温1小时,自然冷却至室温,然后过筛、筛除回火砂,得到回火 耐磨球;
(6)将回火耐磨球清洗后,放置到除锈液中浸泡3h,得耐磨球。
优选地,所述的原料包括轴承钢、锰铁、铬铁、碳粉和硅铁。
优选地,所述的淬火砂由以下重量配比的原料混合而成:石英砂50-60份、 氧化铬5-8份、钛铬黄5-8份、轻质碳酸钙3-5份、高岭土10-15份。
优选地,所述的回火砂由以下重量配比的原料混合而成:石英砂50-60份、 尿素5-8份、活性炭粉12-18份。
优选地,所述的步骤(4)中加热的升温速率为10℃/min。
优选地,所述的步骤(5)中加热的升温速率为10℃/min。
优选地,所述的耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.53%、Si:0.29%、 Mn:2.01%、Cr:2.37%、B:0.43%、Mo:0.14%、V:0.16%、Co:0.13%、Ti:0.11%、 Nb:0.14%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明与现有技术相比较,本发明的实施效果如下:淬火加热的过程中氧 化铬和钛铬黄中的铬元素和钛元素可向耐磨球中进行了扩散,增加耐磨球表面 的铬、钛含量,而轻质碳酸钙在高温下分解产生氧化钙,对打磨的耐磨球坯中 的硫和磷进一步的脱除,二者使耐磨球的硬度得到了增加;退火过程中,退火 砂中的尿素和喷洒在耐磨球表面的三乙醇胺在退火的过程中发生分解,对耐磨 球进行渗氮,活性炭粉末可对分解的氨气进行部分吸收再释放,防止三乙醇胺 和尿素分解后,分解产物挥发较快,起不到渗氮作用,退火过程使耐磨球的硬 度和韧性都得到了增加。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的 实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.56%、Si:0.22%、Mn:1.78%、 Cr:1.53%、B:0.25%、Mo:0.11%、V:0.14%、Co:0.17%、Ti:0.13%、Nb:0.17%, 余量为Fe和其他不可避免的杂质,其制备方法包括以下步骤:
(1)按照耐磨球中各化学元素的重量百分比选取轴承钢、锰铁、铬铁、碳 粉和硅铁为原料,置于中频感应电炉中,升温至1580℃,加热至完全熔化,得 到钢液;
(2)往步骤(1)中的钢液中添加除渣剂后,扒渣出钢;
(3)将钢液降温至1360℃时,浇铸成型,得到耐磨球坯;
(4)将耐磨球坯打磨,打磨后埋入由以下重量配比的原料混合而成:石英 砂50份、氧化铬6份、钛铬黄8份、轻质碳酸钙5份、高岭土12份的淬火砂 中,以10℃/min的升温速率,加热至930℃,保温30min,然后过筛、筛除淬火 砂,快速浸入淬火油中进行淬火,得到淬火耐磨球;
(5)在淬火耐磨球的表面喷洒三乙醇胺溶液,然后埋入由以下重量配比的 原料混合而成:石英砂50份、尿素6份、活性炭粉12份的回火砂中,以10℃ /min的升温速率,加热至340℃,保温1小时,自然冷却至室温,然后过筛、筛 除回火砂,得到回火耐磨球;
(6)将回火耐磨球清洗后,放置到除锈液中浸泡3h,得耐磨球。
实施例2
耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.98%、Si:0.38%、Mn:2.48%、Cr:2.72%、B:0.65%、Mo:0.16%、V:0.18%、Co:0.11%、Ti:0.09%、Nb:0.13%,余 量为Fe和其他不可避免的杂质,其制备方法包括以下步骤:
(1)按照耐磨球中各化学元素的重量百分比选取轴承钢、锰铁、铬铁、碳 粉和硅铁为原料,置于中频感应电炉中,升温至1550℃,加热至完全熔化,得 到钢液;
(2)往步骤(1)中的钢液中添加除渣剂后,扒渣出钢;
(3)将钢液降温至1340℃时,浇铸成型,得到耐磨球坯;
(4)将耐磨球坯打磨,打磨后埋入由以下重量配比的原料混合而成:石英 砂60份、氧化铬5份、钛铬黄6份、轻质碳酸钙3份、高岭土10份的淬火砂 中,以10℃/min的升温速率,加热至950℃,保温20min,然后过筛、筛除淬火 砂,快速浸入淬火油中进行淬火,得到淬火耐磨球;
(5)在淬火耐磨球的表面喷洒三乙醇胺溶液,然后埋入由以下重量配比的 原料混合而成:石英砂60份、尿素5份、活性炭粉15份的回火砂中,以10℃ /min的升温速率,加热至310℃,保温1小时,自然冷却至室温,然后过筛、筛 除回火砂,得到回火耐磨球;
(6)将回火耐磨球清洗后,放置到除锈液中浸泡3h,得耐磨球。
实施例3
耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.53%、Si:0.29%、Mn:2.01%、 Cr:2.37%、B:0.43%、Mo:0.14%、V:0.16%、Co:0.13%、Ti:0.11%、Nb:0.14%, 余量为Fe和其他不可避免的杂质,其制备方法包括以下步骤:
(1)按照耐磨球中各化学元素的重量百分比选取轴承钢、锰铁、铬铁、碳 粉和硅铁为原料,置于中频感应电炉中,升温至1600℃,加热至完全熔化,得 到钢液;
(2)往步骤(1)中的钢液中添加除渣剂后,扒渣出钢;
(3)将钢液降温至1360℃时,浇铸成型,得到耐磨球坯;
(4)将耐磨球坯打磨,打磨后埋入由以下重量配比的原料混合而成:石英 砂50份、氧化铬8份、钛铬黄5份、轻质碳酸钙5份、高岭土15份的淬火砂 中,以10℃/min的升温速率,加热至960℃,保温40min,然后过筛、筛除淬火 砂,快速浸入淬火油中进行淬火,得到淬火耐磨球;
(5)在淬火耐磨球的表面喷洒三乙醇胺溶液,然后埋入由以下重量配比的 原料混合而成:石英砂55份、尿素8份、活性炭粉18份的回火砂中,以10℃ /min的升温速率,加热至360℃,保温1小时,自然冷却至室温,然后过筛、筛 除回火砂,得到回火耐磨球;
(6)将回火耐磨球清洗后,放置到除锈液中浸泡3h,得耐磨球。
实施例4
耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.56-0.98%、Si:0.22-0.38%、 Mn:1.78-2.48%、Cr:1.53-2.72%、B:0.25-0.65%、Mo:0.11-0.16%、V:0.14-0.18%、 Co:0.11-0.17%、Ti:0.09-0.13%、Nb:0.13-0.17%,余量为Fe和其他不可避免的杂 质,其制备方法包括以下步骤:
(1)按照耐磨球中各化学元素的重量百分比选取轴承钢、锰铁、铬铁、碳 粉和硅铁为原料,置于中频感应电炉中,升温至1570℃,加热至完全熔化,得 到钢液;
(2)往步骤(1)中的钢液中添加除渣剂后,扒渣出钢;
(3)将钢液降温至1350℃时,浇铸成型,得到耐磨球坯;
(4)将耐磨球坯打磨,打磨后埋入由以下重量配比的原料混合而成:石英 砂56份、氧化铬8份、钛铬黄8份、轻质碳酸钙5份、高岭土14份的淬火砂 中,以10℃/min的升温速率,加热至960℃,保温30min,然后过筛、筛除淬火 砂,快速浸入淬火油中进行淬火,得到淬火耐磨球;
(5)在淬火耐磨球的表面喷洒三乙醇胺溶液,然后埋入由以下重量配比的 原料混合而成:石英砂50份、尿素8份、活性炭粉18份的回火砂中,以10℃ /min的升温速率,加热至360℃,保温1小时,自然冷却至室温,然后过筛、筛 除回火砂,得到回火耐磨球;
(6)将回火耐磨球清洗后,放置到除锈液中浸泡3h,得耐磨球。
对照例1
与实施例4的不同在于,步骤(4)中将耐磨球坯打磨,打磨后以10℃/min 的升温速率,加热至960℃,保温30min,然后快速浸入淬火油中进行淬火,得 到淬火耐磨球。
对照例2
与实施例4的不同在于,步骤(5)中将淬火耐磨球以10℃/min的升温速率, 加热至360℃,保温1小时,自然冷却至室温,得到回火耐磨球。
对照例3
与实施例4的不同在于,步骤(4)中将耐磨球坯打磨,打磨后以10℃/min 的升温速率,加热至960℃,保温30min,然后快速浸入淬火油中进行淬火,得 到淬火耐磨球;步骤(5)中将淬火耐磨球以10℃/min的升温速率,加热至360℃, 保温1小时,自然冷却至室温,得到回火耐磨球。
对照例4
与实施例4的不同在于,淬火砂的组分为石英砂,回火砂的组分也为石英 砂。
对本发明实施例1-4和对照例1-4中制备得到的耐磨球性能按照《GB/T 17445-2009》中的测试方法进行测试,测试结果如下表所示,其中对照组为市售 常规耐磨球。
硬度/HRC | 落球冲击疲劳寿命/次 | |
实施例1 | 71 | 23167 |
实施例2 | 65 | 21386 |
实施例3 | 72 | 23919 |
实施例4 | 77 | 25732 |
对照例1 | 62 | 20368 |
对照例2 | 59 | 19877 |
对照例3 | 56 | 19816 |
对照例4 | 54 | 19326 |
对照组 | 57 | 18744 |
由上表可知,本发明的制备耐磨球的方法中,淬火砂中的铬元素在高温过 程中向耐磨球中进行了扩散,且轻质碳酸钙在高温下分解产生氧化钙,对打磨 的耐磨球坯中的硫和磷进一步的脱除,使耐磨球的硬度得到了增加;而退火砂 中的尿素和喷洒在耐磨球表面的三乙醇胺在退火的过程中发生分解,活性炭粉 末可对分解的氨气进行部分吸收,防止三乙醇胺和尿素分解后,分解产物挥发 较快,起不到渗氮作用;对耐磨球的表层进行渗氮,不仅使耐磨球的硬度得到 了增加,而且使耐磨球的韧性得到了提升,增加了耐磨球的落球冲击疲劳寿命 次数。
本发明所使用的轴承钢为高碳铬轴承钢,锰铁为中碳锰铁,铬铁为中碳铬 铁。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而 言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多 种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种耐磨球的制备方法,其特征在于,所述的耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.56-0.98%、Si:0.22-0.38%、Mn:1.78-2.48%、Cr:1.53-2.72%、B:0.25-0.65%、Mo:0.11-0.16%、V:0.14-0.18%、Co:0.11-0.17%、Ti:0.09-0.13%、Nb:0.13-0.17%,余量为Fe和其他不可避免的杂质;
所述的耐磨球的制备方法包括以下步骤:
(1)按照以上配比选取原料,加入中频感应电炉中,加热至1550-1600℃,加热至完全熔化,得到钢液;
(2)往步骤(1)中的钢液中添加除渣剂后,扒渣出钢;
(3)将钢液降温至1340-1360℃时,浇铸成型,得到耐磨球坯;
(4)将耐磨球坯打磨,打磨后埋入淬火砂中,加热至930-960℃,保温20-40min,然后过筛、筛除淬火砂,快速浸入淬火油中进行淬火,得到淬火耐磨球;
(5)在淬火耐磨球的表面喷洒三乙醇胺溶液,然后埋入回火砂中,加热至310-360℃,保温1小时,自然冷却至室温,然后过筛、筛除回火砂,得到回火耐磨球;
(6)将回火耐磨球清洗后,放置到除锈液中浸泡3h,得耐磨球。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨球的制备方法,其特征在于:所述的原料包括轴承钢、锰铁、铬铁、碳粉和硅铁。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨球的制备方法,其特征在于:所述的淬火砂由以下重量配比的原料混合而成:石英砂50-60份、氧化铬5-8份、钛铬黄5-8份、轻质碳酸钙3-5份、高岭土10-15份。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨球的制备方法,其特征在于:所述的回火砂由以下重量配比的原料混合而成:石英砂50-60份、尿素5-8份、活性炭粉12-18份。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨球的制备方法,其特征在于:所述的步骤(4)中加热的升温速率为10℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨球的制备方法,其特征在于:所述的步骤(5)中加热的升温速率为10℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨球的制备方法,其特征在于:所述的耐磨球中各化学元素的重量百分比为C:0.53%、Si:0.29%、Mn:2.01%、Cr:2.37%、B:0.43%、Mo:0.14%、V:0.16%、Co:0.13%、Ti:0.11%、Nb:0.14%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
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- 2019-12-13 CN CN201911282354.9A patent/CN111020400A/zh active Pending
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