[其他]稀土低铬多元合金铸铁磨球及生产工艺

说明书

本发明涉及粉磨物料用的磨球，特别是一种稀土低铬多元合金铸铁磨球及生产工艺，尤其适用于球磨机粉磨钢渣和矿石。

目前，水泥行业粉磨钢渣矿渣用的磨球多为锻钢球，少数采用稀土中锰球墨铸铁磨球或高铬铸铁球，但是前两种磨球耐磨性差，破碎率高，高铬铸铁球韧性和破碎率虽可以，但在湿磨矿石方面效果不明显，需用大量贵重金属，磨球需要热处理，成本较高。

本发明的目的在于提供一种铸铁磨球，该磨球在湿磨矿石方面性能与高铬铸铁相当，但不需要热处理，可节省大量的贵重金属，生产方法简便，能利用我国丰富的稀土资源，成本较低。

本发明为一种稀土低铬多元合金铸铁磨球，其化学成分为：

C2.4-3.2%，Si0.5-1.5%，Mn0.5-1.5%，Cr1.3-2.22%，P≤0.1%，S≤0.2%，Cu≤0.6%，RE0.05-0.1%，V0.08-0.2%，Ti0.03-0.1%。为提高耐磨性，降低破碎率，其最优化学成分为：C2.5-2.6%，Si0.8-1.0%，Mn0.5-0.8%，Cr1.5-1.8%，P≤0.1，S≤0.2%，RE0.07-0.1%，Cu0.4-0.6%，V0.1-0.15%，Ti0.05-0.08%。其化学成分限定理由是：

1）.C含量愈高，产生碳化物亦愈多，硬度、耐磨性愈好，但韧性差，C量太低不仅铸造性能恶化，同时耐磨性亦明显下降，为兼顾其耐磨性与韧性选择上述化学成分。

2）.Si是石墨化元素，为保证白口，Si不能太高，另一方面Si高还会导致脆性增加，Si全部溶解在铁中，适量Si可提高磨球强度、硬度，同时还可改善其铸造性能。

3）.试验多次证明，Mn高碳化物数量增多，脆性增大，磨球破碎率高，但适量Mn可提高磨球的硬度、耐磨性。

4）.Cr是强烈碳化物形成元素，含量太高造成大量碳化物出现，虽硬度和耐磨性可显著增高，但韧性大幅度下降，破碎率增高，为获得既耐磨又具有很好的韧性，经大量试验证明Cr为1.5-1.8%最佳。

5）.RE残余量：加入稀土的目的，主要为了使连续的网状碳化物变为断网碳化物，其RE残余量过少，则起不到变质作用，过多，则又会产生夹杂物，降低韧性，经多次试验选取RE残余量为0.07-0.1%最佳。

6）.V、Ti：加入微量V、Ti作为奥氏体结晶时的形核剂，以细化晶粒，提高韧性。加入V、Ti太少起不到核心作用，过多又会使合金变脆，故选V0.08-0.12%，Ti0.05-0.08%最佳。

7）.S、P为有害元素，愈低愈好。

8）.Cu可细化组织，提高韧性，但过高，会出现自由铜，使合金变脆。

其生产工艺经过熔炉装料→熔化至一定温度→加变质剂一次变质→加变质剂二次变质，达到要求化学成分→浇注成型。所说的熔炉可以是冲天炉，出铁温度为1380-1450℃，也可以是感应电炉，熔化一定温度为1500-1530℃为宜。对冲天炉而言，两次变质均在炉外浇包中进行。第一次，将变质剂加入浇包中搅拌，第二次在倒包时撒入铁水流中。感应炉一般一次变质在炉外浇包内进行，将变质剂撒在包底，出铁时冲入。最后扒渣浇注，从第二次处理完毕到浇注完，一般不超过15分钟。铸型可用干型，最好用潮型等。铸件不需要热处理。变质时也可采用钟罩压入法或堤垻冲入法等。上述变质剂可为稀土合金或纯稀土，最好为稀土硅铁合金，最好用1号稀土硅铁合金，其成分为：稀土含量30-35%，硅铁35-45%，其余为铁。1号稀土的加入量以1-1.5%为宜。配料的原材料可用废钢，可炉铁，根据需要可加适量的钒铁、钛铁、锰铁、硅铁（75%或45%）等，考虑到炉内烧损，经配料，使最后达到所要求的化学成分。

本发明与锻钢磨球及稀土中锰球铁磨球相比，耐磨性好，破碎率低。在湿磨矿石方面与高铬砖铸铁球性能相当，该生产工艺不需要处理，生产方法简便易行，节省大量贵重金属，利用了我国丰富的稀土资源，成本较低。适用于水泥、矿山、电力、化工等行业，尤其适用于粉磨钢渣和矿石。

以下是本发明的具体实施例。

采用50.0kg中频电炉熔炼，冲击试验设备JB-30B型，冲击试样φ20×110，跨距70mm，砂型铸造，硬度到HR-150D型。