[发明专利]一种耐磨钢球及其制备方法

说明书

一种耐磨钢球及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。所述耐磨钢球以废旧弹簧钢、废旧碳化硅、废旧硅钢片和氮化铬铁为主要原料，其加入量分别占进入炉内炉料质量分数的88.2‑88.5％、1.2‑1.3％、8.2‑8.4％、2.1‑2.3％。采用电炉熔炼钢水，用连铸机连铸成圆钢坯，经轧制和定尺锯断成圆钢棒，再在轧球生产线上轧制成钢球，经淬火和回火热处理后即可获得力学性能优异耐磨钢球，具有成本低廉、低破碎率和低磨损率等优势，推广应用具有良好的经济和社会效益。

技术领域

本发明公开了一种钢球及其制备方法，特别涉及一种耐磨钢球及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

钢球是金属矿山研磨矿石时的重要消耗部件，钢球使用过程中，承受强烈的冲击并与矿石产生剧烈的摩擦磨损，另外还承受矿浆的腐蚀，因此钢球应具有良好的耐磨性、抗疲劳剥落性能和耐蚀性。

为了提高钢球的综合性能，中国发明专利CN114892086A公开了一种耐腐蚀高强度耐磨钢球，其是通过下述方法制备而成：冶炼目标钢水，所述目标钢水的组成按重量百分比计包括C0.65-0.80％、Si0.40-0.85％、Mn0.65-0.95％、Cr0.40-1.00％、Mo0.04-0.06％、Ti0.02-0.04％、Cu0.04-0.08％、S≤0.020％、P≤0.020％、余量为Fe和不可避免的杂质；浇铸形成铸坯；轧制形成钢球坯；冷却、热处理形成钢球，该钢球即为所述耐磨钢球。该发明提出的一种耐腐蚀高强度耐磨钢球，通过设计该耐磨钢球的成分，并调整耐磨钢球的生产工艺，使得该耐磨钢球具有优异耐磨性的同时，还具有高强韧性。但是，该钢球中Mo、Cu加入量过低，钢球的耐腐蚀性并不好。中国发明专利CN114836689A还公开了一种高铬耐磨钢球及其制备方法，高铬耐磨钢球的化学成分按质量百分比包括：C：0.5-1.1％、Cr：11.1-13.2％、Si：0.1-0.5％、Mn：1.25-1.48％、Ni：0.18-1.1％、Ti：0.55-0.79％、V+Nb：0.25-0.38％、Sn：0.01-0.03％、W：0.15-0.72％、P≤0.04％、S≤0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。该发明提出的高铬耐磨钢球的制备方法过程简单，得到的钢球硬度高，韧性好，耐磨性能优异，使用寿命长。中国发明专利CN113652606A还公开了一种高硬度高韧性耐磨钢球及其制备方法，所述耐磨钢球包括如下组分：C：0.5％-0.8％、Si：0.8％-1.3％、Mn：0.6％-1.2％、Cr：1.0％-2.0％、Ni：0.1％-0.6％、Cu：0.3％-0.8％、V：0.01％-0.05％、P：≤0.03％、S：≤0.03％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；并且，[C]/[V]≥18，且[Ni]+[Cu]≥0.9％，[C]、[V]、[Ni]、[Cu]分别为C、V、Ni、Cu的质量百分比含量。该发明提出的一种高硬度高韧性耐磨钢球及其制备方法，该耐磨钢球具有高硬度和优异韧性的优点，大大提高了其作为耐磨钢球的耐磨性能。中国发明专利CN113881890A还公开了一种高韧耐磨钢球及其铸造工艺，所述耐磨钢球的化学成分按质量百分比计包括：C：2.0％-3.0％、Si：0.6％-1.2％、Mn：0.7％-1.6％、Cr：10％-16％、Ni：0.4％-0.8％、Cu：0.04％-0.08％、S：≤0.06％、P：≤0.06％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Cr与C的含量配比范围为4.6-5.5，Mn与Ni的含量乘积范围为0.55％％-1.0％％；所述耐磨钢球的基体组织包括马氏体、碳化物和残余奥氏体，残余奥氏体的占比为4％-8％。该发明提出的一种高韧耐磨钢球及其铸造工艺，通过设计耐磨钢球的成分，使得该耐磨钢球的硬度及韧性都得到明显改善。中国发明专利CN113897541A还公开了一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺，该耐磨钢球的化学成分按质量百分比计包括：C：3.3％-4.0％、Si：0.2％-0.9％、Mn：0.5％-1.3％、Cr：17％-23％、Al：0.3％-0.8％、Mo：0.07％-0.2％、V：0.1％-0.3％、S：0.02％-0.1％、P：≤0.06％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；并且，[Mo]×[V]≥0.02％％，且0.3≥[Mo]/[Al]≥0.2，[Mo]、[V]、[Al]分别对应Mo、V、Al的质量百分含量。该发明提出的一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺，通过设计该耐磨钢球的成分，减少贵重金属元素的加入量，使得该耐磨钢球具有优异的耐磨性和抗冲击韧性。(耐磨钢球的硬度≥65HRC，且冲击韧性≥6J/cm²。)中国发明专利CN113897537A还公开了一种高使用寿命的耐磨钢球及其铸造工艺，所述耐磨钢球的化学成分按质量百分比计包括：C：3.6％-4.2％、Si：1.1％-1.8％、Mn：0.8％-1.5％、Cr：15％-19％、Ti：1.1％-1.9％、V：0.5％-1.6％、W：0.2％-0.7％、Nb：0.1％-0.3％、N：0.03％-0.08％、其余为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Ti、V、W、Nb的含量配比为：1:0.5-0.8:0.25-0.35:0.1-0.2。该耐磨钢球具有优异的硬度和韧性性能，有效地延长了耐磨钢球的使用寿命。中国发明专利CN113637889A还公开了一种含硼高铬耐磨钢球的制备方法，按照如下重量百分比含量的化学组成成分：C：1.9-2.7％、Si：0.5-0.9％、Mn：0.4-0.8％、Cr：13.0-20.0％、Cu：0.3-0.7％、B：0.4-0.9％、Ti：0.2-0.5％、S：≤0.03％、P：≤0.05％，其余为Fe及不可避免杂质进行配料并熔炼，得到熔炼液；向所得熔炼液中加入孕育剂进行孕育处理，再浇铸成型，得到球坯；将所得球坯加热至880-980℃，保温1-2h后，淬入盐浴中保温1-3h，盐浴温度为160-250℃，取出后空冷至室温，再进行低温回火处理，即得到所述耐磨钢球。该耐磨钢球性能稳定，硬度高，韧性好，耐磨性能优良，制备方法操作方便，工艺容易控制，产品质量稳定。但是，上述钢球中含有太多的铬元素，显著增加了钢球生产成本。钢球还要进行盐浴淬火热处理，而盐浴热处理污染环境严重。