一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A kind of low chromium cast iron grinding ball for mine and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法
本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法。本专利技术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。本专利技术的有益效果如下：本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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专利技术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，空冷淬火冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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。


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。


3.一种如权利要求1或2所述的矿山用低铬铸铁磨球的制备方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冬祥，蒋杰，周云霞，竺翠云，
申请(专利权)人：安徽瑞泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34