CN111074146B - 一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法,其中,磨球的化学成分及重量百分比为:Cr:2.2‑2.8%、C:2.9‑3.1%、Si:0.6‑0.8%、Mn:0.8‑1%、Cu:0.06‑0.12%、Mo:0.04‑0.06%、Zr:0.03‑0.05%、V:0.01‑0.02%、Ce:0.01‑0.02%、Nb:0.005‑0.015%、B:0.005‑0.015%、P:≤0.1%、S:≤0.1%,余量为Fe。本发明制得的磨球机械性能优良、耐磨性高、破碎率低,并且具有较低的生产成本,满足矿山行业的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域,尤其涉及一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法。
背景技术
磨球是建筑、矿山、冶金、电力等行业用于破碎物料最常用的研磨介质。据初步统计,全国磨球使用量已达到260-400万t/a。在矿山行业中,磨球主要应用于选矿工序,起到破碎和研磨矿石的作用,由于磨球的消耗量巨大,对矿企的生产成本起到重要的影响。其中,低铬铸铁磨球由于生产工艺简单、成本低而在矿山行业中得到普遍的应用。但是,低铬铸铁磨球存在硬度、韧性低的问题,其耐磨性和抗冲击性较差,对矿石破碎过程中的高应力冲击、挤压和研磨的适应性差,其磨耗大、破碎率高,导致磨矿效率降低,难以满足企业高效生产的需要。添加合金化元素虽然能提高低铬铸铁磨球的力学性能,但是,合金化元素含量过高,对熔炼、热处理工艺的要求也相应提高,增加了工艺的难度,而且合金化元素通常价格较为昂贵,会导致成本大幅度增加;合金化元素含量过低,则无法达到期望的性能指标。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法。
本发明提出的一种矿山用低铬铸铁磨球,所述磨球的化学成分及重量百分比为:Cr:2.2-2.8%、C:2.9-3.1%、Si:0.6-0.8%、Mn:0.8-1%、Cu:0.06-0.12%、Mo:0.04-0.06%、Zr:0.03-0.05%、V:0.01-0.02%、Ce:0.01-0.02%、Nb:0.005-0.015%、B:0.005-0.015%、P:≤0.05%、S:≤0.05%,余量为Fe。
优选地,磨球的化学成分及重量百分比为:Cr:2.65%、C:3.05%、Si:0.75%、Mn:0.85%、Cu:0.10%、Mo:0.05%、Zr:0.04%、V:0.015%、Ce:0.015%、Nb:0.01%、B:0.01%、P:≤0.05%、S:≤0.05%,余量为Fe。
一种所述的矿山用低铬铸铁磨球的制备方法,包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中熔炼得到铁水;
S2、向步骤S1所述的铁水中加入孕育剂进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤2所述磨球坯体先在820-890℃进行高温回火,淬火冷却至30-80℃后,再在200-230℃低温回火1-2h,淬火冷却至室温,即得。
优选地,所述步骤S3中,高温回火的具体步骤为:先在820-830℃保温处理15-20min,然后升温至845-855℃,保温处理25-35min,最后升温至880-890℃,保温处理5-10min;升温速度为5-8℃/min。
优选地,所述步骤S1中,熔炼的温度为1460-1480℃。
优选地,所述孕育剂为75硅铁孕育剂;孕育剂的加入量为铁水重量的0.1-0.2%。
优选地,所述步骤S2中,孕育处理的方法为:将孕育剂放入出铁包底部,冲入铁水进行孕育处理。
优选地,所述步骤S3中,高温回火后淬火冷却方式为水冷冷却,其中水温为25-30℃;低温回火后淬火冷却方式为空冷冷却。
本发明的有益效果如下:
本发明在磨球成分中添加了少量Cu、Mo、Zr、V、Ce、Nb、B合金化元素,在磨球的化学成分中,Cr能在基体中形成M3C型共晶碳化物,起到耐磨骨架的作用;Nb、V、Zr能在磨球基体中形成弥散的碳化物质点,作为形核起到晶粒细化和强化的作用,提高磨球的强度和韧性;Mo能固溶于共晶碳化物中,提高共晶碳化物的硬度和耐磨损性能;Ce、Nb配合,能细化基体中形成的共晶碳化物,减少Cr、Mo元素的偏析,促进共晶碳化物的粒化,改善共晶碳化物的形貌,从而提高磨球的机械强度;Cu、B配合,能提高磨球的淬透性,提高基体组织的耐磨性。本发明通过合适合金化元素以及配比的选择,在少量添加合金化元素的条件下,大幅度提高了低铬磨球的硬度、冲击韧性,同时具有低成本,加工工艺简单的优点。
在磨球坯体的热处理工艺中,回火温度过高,处理时间过长,会导致基体中的晶粒粗化,材料力学性能降低;回火温度过低,处理时间过短,基体中的M3C型共晶碳化物以及合金化元素形成的碳化物形貌不佳,材料的冲击韧性受到影响。本发明采用阶段升温式高温回火+低温回火的热处理工艺,通过对合适的阶段回火温度以及回火时间的控制,使M3C型共晶碳化物和Nb、V、Zr等不同的合金化元素碳化物的形貌在高温处理下发生改变,基体中形成块状的M3C型共晶碳化物和颗粒状、弥散分布的合金化元素碳化物,具备良好的形貌,此时磨球基体内形成块状共晶碳化物和弥散分布的碳化物组织,有效提高了磨球的冲击韧性和耐磨性能。
本发明通过调整合适的合金化元素及配比,与合适的热处理工艺相配合,在少量添加合金化元素的条件下,使制得的磨球具有机械性能优良、耐磨性高、破碎率低的优点,生产成本低,制备工艺简单,能满足矿山行业的使用需求。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种矿山用低铬铸铁磨球,其化学成分及重量百分比为:Cr:2.2%、C:2.9%、Si:0.6%、Mn:0.8%、Cu:0.06%、Mo:0.04%、Zr:0.03%、V:0.01%、Ce:0.01%、Nb:0.005%、B:0.005%、P:0.04%、S:0.03%,余量为Fe。
矿山用低铬铸铁磨球的制备方法包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中于1460℃熔炼得到铁水;
S2、将相当于铁水重量的0.1%的75硅铁孕育剂放入出铁包底部,冲入步骤S1所述的铁水进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤2所述磨球坯体进行高温回火,高温回火的具体步骤为:先在820℃保温处理15min,然后升温至845℃,保温处理25min,最后升温至880℃,保温处理5min,其中升温速度为5℃/min;高温回火后,先水冷淬火冷却至30℃,其中水温为25℃;再在200℃低温回火1h,空冷淬火冷却至室温,即得。
实施例2
一种矿山用低铬铸铁磨球,其化学成分及重量百分比为:Cr:2.8%、C:3.1%、Si:0.8%、Mn:1%、Cu:0.12%、Mo:0.06%、Zr:0.05%、V:0.02%、Ce:0.02%、Nb:0.015%、B:0.015%、P:0.04%、S:0.04%,余量为Fe。
矿山用低铬铸铁磨球的制备方法包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中于1480℃熔炼得到铁水;
S2、将相当于铁水重量的0.2%的75硅铁孕育剂放入出铁包底部,冲入步骤S1所述的铁水进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤2所述磨球坯体进行高温回火,高温回火的具体步骤为:先在830℃保温处理20min,然后升温至855℃,保温处理35min,最后升温至890℃,保温处理10min,其中升温速度为8℃/min;高温回火后,先水冷淬火冷却至80℃,其中水温为30℃;再在230℃低温回火2h,空冷淬火冷却至室温,即得。
实施例3
一种矿山用低铬铸铁磨球,其化学成分及重量百分比为:Cr:2.65%、C:3.05%、Si:0.75%、Mn:0.85%、Cu:0.10%、Mo:0.05%、Zr:0.04%、V:0.015%、Ce:0.015%、Nb:0.01%、B:0.01%、P:0.03%、S:0.03%,余量为Fe。
矿山用低铬铸铁磨球的制备方法包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中于1475℃熔炼得到铁水;
S2、将相当于铁水重量的0.15%的75硅铁孕育剂放入出铁包底部,冲入步骤S1所述的铁水进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤2所述磨球坯体进行高温回火,高温回火的具体步骤为:先在825℃保温处理18min,然后升温至850℃,保温处理28min,最后升温至885℃,保温处理8min,其中升温速度为6℃/min;高温回火后,先水冷淬火冷却至60℃,其中水温为28℃;再在220℃低温回火1.5h,空冷淬火冷却至室温,即得。
实施例4
一种矿山用低铬铸铁磨球,其化学成分及重量百分比为:Cr:2.65%、C:3.05%、Si:0.75%、Mn:0.85%、Cu:0.10%、Mo:0.05%、Zr:0.04%、V:0.015%、Ce:0.015%、Nb:0.01%、B:0.01%、P:0.03%、S:0.03%,余量为Fe。
矿山用低铬铸铁磨球的制备方法包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中于1475℃熔炼得到铁水;
S2、将相当于铁水重量的0.15%的75硅铁孕育剂放入出铁包底部,冲入步骤S1所述的铁水进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤2所述磨球坯体在885℃高温回火54min,然后水冷淬火冷却至60℃,其中水温为28℃;再在220℃低温回火1.5h,空冷淬火冷却至室温,即得。
对比例1
一种低铬铸铁磨球,其化学成分及重量百分比为:Cr:2.65%、C:3.05%、Si:0.75%、Mn:0.85%、P:0.03%、S:0.03%,余量为Fe。
矿山用低铬铸铁磨球的制备方法包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中于1475℃熔炼得到铁水;
S2、将相当于铁水重量的0.15%的75硅铁孕育剂放入出铁包底部,冲入步骤S1所述的铁水进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤2所述磨球坯体进行高温回火,高温回火的具体步骤为:先在825℃保温处理18min,然后升温至850℃,保温处理28min,最后升温至885℃,保温处理8min,其中升温速度为6℃/min;高温回火后,先水冷淬火冷却至60℃,其中水温为28℃;再在220℃低温回火1.5h,空冷淬火冷却至室温,即得。
将实施例1-4以及对比例1制得的磨球进行性能测试,其中表面硬度测试采用HR-150洛氏硬度计,冲击韧性测试采用JB-30摆锤冲击机;用的磨球对铜矿石进行湿磨试验,湿磨运行时间为800h,计算破碎率和球耗。结果如表1所示:
表1磨球性能指标
测试指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 |
表面硬度(HRC) | 57.1 | 59.5 | 58.2 | 57.6 | 47.3 |
冲击韧性(J/cm<sup>2</sup>) | 5.8 | 6.1 | 6.2 | 4.9 | 4.1 |
破碎率(%) | 0.45 | 0.38 | 0.35 | 0.93 | 1.29 |
球耗(g/t矿石) | 547 | 514 | 526 | 558 | 627 |
由表1可以看出,本发明的磨球具有表面硬度高、抗冲击韧性优良的优点,而且在矿石湿磨的实际使用中,破碎率低、球耗低,能有效提高耐磨性能,具有降低成本、提高矿石破碎效率的效果。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种矿山用低铬铸铁磨球,其特征在于,磨球的化学成分及重量百分比为:Cr:2.2-2.8%、C:2.9-3.1%、Si:0.6-0.8%、Mn:0.8-1%、Cu:0.06-0.12%、Mo:0.04-0.06%、Zr:0.03-0.05%、V:0.01-0.02%、Ce:0.01-0.02%、Nb:0.005-0.015%、B:0.005-0.015%、P:≤0.05%、S:≤0.05%,余量为Fe;
所述的矿山用低铬铸铁磨球的制备方法,包括下述步骤:
S1、按重量配比称取原料,在中频感应炉中熔炼得到铁水;
S2、向步骤S1所述的铁水中加入孕育剂进行孕育处理,然后浇注,得到磨球坯体;
S3、将步骤S2所述磨球坯体先在820-890℃进行高温回火,淬火冷却至30-80℃后,再在200-230℃低温回火1-2h,淬火冷却至室温,即得;
其中,步骤S3中,高温回火的具体步骤为:先在820-830℃保温处理15-20min,然后升温至845-855℃,保温处理25-35min,最后升温至880-890℃,保温处理5-10min;升温速度为5-8℃/min。
2.根据权利要求1所述的矿山用低铬铸铁磨球,其特征在于,磨球的化学成分及重量百分比为:Cr:2.65%、C:3.05%、Si:0.75%、Mn:0.85%、Cu:0.10%、Mo:0.05%、Zr:0.04%、V:0.015%、Ce:0.015%、Nb:0.01%、B:0.01%、P:≤0.05%、S:≤0.05%,余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的矿山用低铬铸铁磨球,其特征在于,所述步骤S1中,熔炼的温度为1460-1480℃。
4.根据权利要求1所述的矿山用低铬铸铁磨球,其特征在于,所述孕育剂为75硅铁孕育剂;孕育剂的加入量为铁水重量的0.1-0.2%。
5.根据权利要求1所述的矿山用低铬铸铁磨球,其特征在于,所述步骤S2中,孕育处理的方法为:将孕育剂放入出铁包底部,冲入铁水进行孕育处理。
6.根据权利要求1所述的矿山用低铬铸铁磨球,其特征在于,所述步骤S3中,高温回火后淬火冷却方式为水冷冷却,其中水温为25-30℃;低温回火后淬火冷却方式为空冷冷却。
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113308640A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-27 | 湖南华民控股集团股份有限公司 | 一种低锰钒抗磨铸铁磨球或磨段及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1054100A (zh) * | 1991-03-10 | 1991-08-28 | 朴铁军 | 用于高磨损机件的新型高铬铸铁制造方法 |
CN103266264A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-28 | 贵州省遵义市永力机电安装有限公司 | 一种多元合金铸球 |
CN103898399A (zh) * | 2014-04-15 | 2014-07-02 | 松下·万宝(广州)压缩机有限公司 | 一种高耐磨材料及其制造方法和应用 |
WO2017139083A1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | Roman Radon | Hypereutectic white iron alloys comprising chromium, boron and nitrogen and articles made therefrom |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006038670B4 (de) * | 2006-08-17 | 2010-12-09 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Hochsiliziumhaltiger Stahlwerkstoff zur Herstellung von Kolbenringen und Zylinderlaufbuchsen |
CN101413084B (zh) * | 2007-10-17 | 2010-12-29 | 鞍钢集团矿业公司 | 一种硅、铬、硼合金耐磨球及其制造方法 |
CN104388811B (zh) * | 2014-10-23 | 2017-02-22 | 天津迅铭科技发展股份有限公司 | 多元合金铸铁磨球及其制备方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1054100A (zh) * | 1991-03-10 | 1991-08-28 | 朴铁军 | 用于高磨损机件的新型高铬铸铁制造方法 |
CN103266264A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-28 | 贵州省遵义市永力机电安装有限公司 | 一种多元合金铸球 |
CN103898399A (zh) * | 2014-04-15 | 2014-07-02 | 松下·万宝(广州)压缩机有限公司 | 一种高耐磨材料及其制造方法和应用 |
WO2017139083A1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | Roman Radon | Hypereutectic white iron alloys comprising chromium, boron and nitrogen and articles made therefrom |
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