多元合金铸铁磨球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多元合金铸铁磨球及其制备方法，该磨球包含成分及其质量百分比为：Q235废钢86.0～87.0％，合金钢钢屑5.0～5.5％，增碳剂3.0～3.2％，硼铁4.0～4.5％，锆硅铁合金0.20～0.25％，镁铝钙合金0.35～0.45％，钇基重稀土硅铁合金0.12～0.15％。其制备方法步骤如下：先将Q235废钢、合金钢钢屑和增碳剂混合加热熔化，铁水熔清后测温，当铁水达到一定温度时加入硼铁；当铁水达到一定温度时，加入镁铝钙合金，保温后出炉；当铁水出炉1/3～1/2时，用薄钢片包裹好钇基重稀土硅铁合金和锆硅铁合金并加入浇包；当铁水降至一定温度时，在金属铸型中浇注成磨球；磨球经打磨和清理后进行热处理。优点是：生产成本低廉；韧性好，硬度高，表面和心部硬度落差小，疲劳性能及耐磨性好，球耗低。

【技术实现步骤摘要】
多元合金铸铁磨球及其制备方法
本专利技术涉及一种铸铁磨球及其制备方法，特别涉及一种多元合金铸铁磨球及其制备方法。
技术介绍
磨球是广泛应用于矿山、冶金、建材和电力等行业的主要易损件，仅国内消耗量就达300万吨/年左右，国际市场磨球消耗量在1000万吨/年以上，其巨大的消耗引起人们高度重视。降低磨球消耗和破碎率，一直是国内外研究的热点之一。国内外广泛使用的磨球有低合金钢铸球、铬合金铸铁球、合金钢锻轧球等，参见下表1，均未能很好解决磨球硬度与韧性、淬透性与合金元素含量之间的矛盾。通常是硬度高而韧性低，破碎率高；合金元素含量高使淬透性提高，但成本增加。因此研制生产工艺简便、成本低、耐磨性好、破碎率低的磨球，成为人们追求的目标。表1为了提高磨球性能，中国专利公开号CN1851026A公开了一种高铬铸钢磨球及制备方法，组成(wt％)为C1.0-1.6，Si0.5-1.0，Mn0.5-1.0，Cr10-18，Re0.03-0.1，Al0.03-0.1，Mo1.0-3.0，Ni1.0-2.0，V0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量为铁及不可避免的杂质元素；浇铸成型后，经900-950℃二次淬火处理，再经400-450℃二次回火处理。具有硬度高，HRC≥61，韧性好，ak≥10J/cm2，抗拉强度σb≥800MPa。有效降低了磨球破球率，延长了磨球使用寿命。中国专利公开号CN101705435A公开了超硬高铬铸造磨球的生产工艺方法，该专利技术磨球化学成分如下：碳(C)1.8-3.2％，硅(Si)0.3-1.0％，锰(Mn)0.2-0.9％，铬(Cr)10.0-10.5％，磷(P)0.02-0.1％，硫(S)0.02-0.1％；铜(Cu)0.02-0.1％，钼(Mo)0.02-0.1％，镍(Ni)0.02-0.1％，钨(W)0.02-0.1％，稀土钇(Y-Re)0.1-0.2％，铁(Fe)80.1-83.7％。该专利技术采用钇稀土进行变质处理，使碳化物形状、分布改变，进而断网，同时使晶粒细化，组织致密，提高韧性。采用油介质淬火加回火热处理工艺，获得马氏体加断网的共晶碳化物，使高铬磨球硬度达到HRc64-66，显著提高了高铬磨球的韧性和耐磨性。中国专利公开号CN101463450A还公开了一种球磨机用微量多元合金化金属型铸钢磨球及其制备方法。磨球的化学组分为Cr：0.5-2.5，C：0.3-1.2，Si：0.35-0.90，Mn：0.4-0.8，P、S：≤0.04，余量为铁及不可避免的杂质元素。其制备方法获得的磨球具有硬度高、韧性好的特点。中国专利公开号CN101280382A还公开了一种球磨机奥贝体球铁磨球及制造方法，其化学成分及化学成分所占重量份数比例为：铁92-93、碳3.6-3.8、锰0.6-0.8、钙0.02-0.04、镁0.03-0.05、硅2.4-2.5，其中有害成分磷0.05以下，硫0.015以下。制造过程有熔炼，球化，浇铸，油浴淬火。该专利技术的积极效果是：使非高铬材质的磨球具有特高的强度与耐磨性，达到硬度与韧性的完美结合，球体具有良好的抗冲击、抗疲劳、与性能指标相近的高铬磨球相比，制造成本低20-30％。综上，目前国内外开发的各种磨球普遍存在以下问题，性能好的磨球，其制造成本高，推广应用较困难；制造成本低的磨球，其性能差，特别是磨球的质量稳定性低，球耗高，硬度低，使用寿命短，用户满意度差。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种硬度高、疲劳性能及耐磨性好，球耗低，生产成本低廉的多元合金铸铁磨球及其制备方法。本专利技术涉及的一种多元合金铸铁磨球，包含成分及其质量百分比为：Q235废钢86.0～87.0％，合金钢钢屑5.0～5.5％，增碳剂3.0～3.2％，硼铁4.0～4.5％，锆硅铁合金0.20～0.25％，镁铝钙合金0.35～0.45％，钇基重稀土硅铁合金0.12～0.15％。作为进一步优选，所述Q235废钢包含成分按质量百分比为：C0.14～0.22％、Mn0.30～0.65％、Si≤0.30％、S≤0.050％、P≤0.045％，余量为Fe。作为进一步优选，所述合金钢钢屑包含成分按质量百分比为：C≤0.12％,Si≤1.00％,Mn≤2.00％,S≤0.030％,P≤0.035％,Cr17.00～19.00％,Ni8.00～11.00％,Ti≤0.80％,余量为Fe。作为进一步优选，所述增碳剂包含成分按质量百分比为：固定碳98.5～99.5％，灰分≤0.8％，挥发分≤0.5％，水分≤0.5％，S≤0.02％。作为进一步优选，所述硼铁包含成分按质量百分比为：B17.0～19.0％，C＜0.5％，Si＜3.5％，余量为Fe。作为进一步优选，所述镁铝钙合金包含成分按质量百分比为：Al50～55％，Ca4～5％，Mg1.5～2.0％，余量为Fe。作为进一步优选，所述钇基重稀土硅铁合金包含成分按质量百分比为：RE40～45％，Si35～40％，Ca5～8％，余量为Fe。作为进一步优选，所述锆硅铁合金包含成分按质量百分比为：Zr45～55％,Si35～40％,C＜0.1％,S＜0.05％,P＜0.05％，余量为Fe。本专利技术涉及的一种多元合金铸铁磨球的制备方法，采用电炉熔炼，包含步骤如下：(1)将质量百分比为86.0～87.0％的Q235废钢、5.0～5.5％的合金钢钢屑和3.0～3.2％的增碳剂混合加热熔化，铁水熔清后测温，当铁水温度达到1480～1500℃时，加入质量百分比为4.0～4.5％的硼铁；当铁水温度达到1500～1520℃时，加入质量百分比为0.35～0.45％的镁铝钙合金，保温1～3分钟后出炉；(2)铁水出炉过程中，当铁水出炉1/3～1/2时，用厚度小于1mm的薄钢片包裹好质量百分比为0.12～0.15％的钇基重稀土硅铁合金和质量百分比为0.20～0.25％的锆硅铁合金，随铁水流加入浇包；(3)当铁水温度降至1400～1420℃时，在金属铸型中浇注成磨球；(4)磨球经打磨和清理后进行热处理，热处理加热温度550～600℃，保温6～10小时，随后炉冷至500℃时出炉入缓冷坑，当磨球表面温度低于150℃时空冷至室温即可。本专利技术的有益效果是：本专利技术多元合金铸铁磨球主要以低碳Q235废钢和合金钢钢屑为原料，废钢和合金钢钢屑中油污多，因此加入镁铝钙合金，主要起脱氧、脱硫、净化铁水和改善夹杂物形态与分布的作用，从而提高磨球强度和韧性，防止磨球使用中出现破碎。本专利技术加入的硼铁，主要是利用硼与铁化合，生成高硬度的Fe2B相，从而提高磨球硬度，改善耐磨性；部分硼还可进入基体，提高基体淬透性和淬硬性，防止磨球组织中出现低硬度的珠光体或铁素体组织。镁铝钙合金中的铝是一种活泼元素，易与RE和氧反应，生成REAlO3。REAlO3熔点高达2050℃，REAlO3作为奥氏体结晶时的异质核心，有效促进奥氏体形核，细化初生奥氏体和共晶奥氏体。导致共晶反应时，碳化物和硼化物的生长受到抑制，促进碳化物和硼化物的断网和孤立。镁铝钙合金中的钙也易与钢中残存的硫结合，生成CaS。CaS熔点高达2525℃，CaS作为共晶硼化物、共晶碳化物的异质核心，硼化物、碳化物依附于CaS共生生长，促进硼化物、碳化物颗粒的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元合金铸铁磨球，其特征在于包含成分及其质量百分比为：Q235废钢86.0～87.0％，合金钢钢屑5.0～5.5％，增碳剂3.0～3.2％，硼铁4.0～4.5％，锆硅铁合金0.20～0.25％，镁铝钙合金0.35～0.45％，钇基重稀土硅铁合金0.12～0.15％。

【技术特征摘要】
1.一种多元合金铸铁磨球，其特征在于由下列成分按质量百分比组成：Q235废钢86.0～87.0％，合金钢钢屑5.0～5.5％，增碳剂3.0～3.2％，硼铁4.0～4.5％，锆硅铁合金0.20～0.25％，镁铝钙合金0.35～0.45％，钇基重稀土硅铁合金0.12～0.15％；其中，所述Q235废钢包含成分按质量百分比为：C0.14～0.22％、Mn0.30～0.65％、Si≤0.30％、S≤0.050％、P≤0.045％，余量为Fe；所述合金钢钢屑包含成分按质量百分比为：C≤0.12％,Si≤1.00％,Mn≤2.00％,S≤0.030％,P≤0.035％,Cr17.00～19.00％,Ni8.00～11.00％,Ti≤0.80％,余量为Fe；所述增碳剂成分按质量百分比为：固定碳98.5～99.5％，灰分≤0.8％，挥发分≤0.5％，水分≤0.5％，S≤0.02％；所述硼铁包含成分按质量百分比为：B17.0～19.0％，C＜0.5％，Si＜3.5％，余量为Fe；所述镁铝钙合金包含成分按质量百分比为：Al50～55％，Ca4～5％，Mg1.5～2.0％，余量为Fe；所述钇基重稀土硅铁合金包含成分按质量百分比为：RE40～45...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成标，黄路晴，程绍军，付寒光，
申请(专利权)人：天津迅铭科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12