[发明专利]一种球磨机钢球用钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，更具体地说，涉及一种主要应用于球磨机钢球的钢及其制备方法。

背景技术

球磨机钢球，无疑是全世界粉碎工业目前乃至可预见将来的第一大耐磨材料消耗件，2009年国内仅选矿一个行业即消耗了约200万吨各种材质的钢球，而我国水泥工业2010年预计也将消耗创记录的20万吨。球磨机钢球是球磨机重要的基础零部件，尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用，其广泛用于水泥厂、发电厂等。

球磨机钢球在运转过程中，工作条件十分复杂，当运动件高速运转时，钢球与其支撑装置之间主要是以点或线相接触，承受着集中的周期性的交变载荷，其应力变化可由零到最大，再由最大到零，接触面积越小，承受的应力就越大。同时钢球还要承受由于离心力引起的负荷和与其支撑装置之间产生的弹性变形。除此之外，钢球在工作过程还受到润滑油等其它杂质的腐蚀，因此对钢的综合性能有着较高的要求。

已采用一种耐磨性能好、抗冲击能力强、耐腐蚀性强、硬度高的高铬合金铸球作为研磨体，产品回火后硬度(HRC)可达到56以上、冲击值≥3J/cm²以上、单个落球次数10000次以上、耐磨性是普通低铬球的2倍以上，充分显示出传统高铬铸球无与伦比的高耐磨性能。例如，某种高铬钢球，其化学成分为C：2.0～3.0％，Cr：12～17％，Si≤1.0％，Mn：0.5～1.5％，P≤0.10％，S≤0.06％，表面硬度HRC可达56以上。例如，牌号为ZQCr12的高铬淬火球，其化学成分为C：2.0～3.2％，Cr：11～14％，Si≤1.0％，Mn：0.5～2.5％，P≤0.10％，S≤0.10％，冲击值≥3J/cm²。

在现有技术中，采用铸造工艺生产钢球用钢材料，要求化学成分中合金元素高，生产效率低，成本高，质量波动大。迄今没有涉及大规模钢铁工业生产钢材料。

发明内容

针对现有技术中的钢存在的不足，本发明对钢的成分及制备工艺进行了优化设计，从而提供了一种具有高硬度、高强度和高耐磨性的球磨机钢球用钢及其制备方法。该球磨机钢球用钢还可用于对硬度、强度和耐磨性要求较高的领域，部分代替价格昂贵的高合金耐磨钢。

本发明的一方面提供了一种球磨机钢球用钢，其组成按重量百分比计为：C：0.75～0.85％，Si：0.17～0.35％，Mn：0.70～0.90％，Cr：0.40～0.60％，Al：0.010～0.060％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，P≤0.030％，S≤0.030％，O≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述球磨机钢球用钢的组成中按重量百分比计可以含有：C：0.75～0.82％，Si：0.17～0.30％，Mn：0.75～0.85％，Cr：0.45～0.55％，Al：0.010～0.040％。

本发明另一方面提供了一种球磨机钢球用钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)冶炼钢水；(2)采用炉外精炼工艺处理钢水，将钢水的成分按重量百分比计控制为：C：0.75～0.85％，Si：0.17～0.35％，Mn：0.70～0.90％，Cr：0.40～0.60％，Al：0.010～0.060％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，P≤0.030％，S≤0.030％，O≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质；(3)采用连铸工艺将经过炉外精炼处理的钢水形成铸坯；(4)预热铸坯，然后进行轧制，得到所述球磨机钢球用钢。

优选地，在所述步骤(2)中，可以将钢水的成分按重量百分比计控制为：C：0.75～0.80％，Si：0.17～0.35％，Mn：0.80～0.90％，Cr：0.54～0.60％，Al：0.010～0.040％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，P≤0.025％，S≤0.020％，O≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的球磨机钢球用钢的制备方法，所述步骤(1)还可包括：在完成冶炼后，对得到的钢水中的Mn和Cr的含量进行调整，以使所述Mn的含量处于0.55％～0.65％的范围内，Cr的含量处于0.25％～0.45％的范围内。