[发明专利]超高铬磨球及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金、矿山、水泥、火力发电等行业用的耐磨材料，具体地说是一种超高铬磨球及其加工工艺。 

背景技术

铬系合金磨球作为一种研磨介质，广泛应用于水泥、矿山、火力发电、粉末冶金等行业。由于工况不同，要求不同，磨球材质也多种多样，如有锻造钢球、稀土镁球墨铸铁磨球，还有高、中、低铬合金铸球等。按加工方式分，磨球有金属模铸球、覆膜砂铸球、砂型铸球、消失模铸球等种类。 

圆筒型磨机的生产过程都是采用物料、磨球、磨机衬板三种研磨体相互研磨的过程，物料被磨碎的同时，都伴随着磨球、磨机衬板的磨损，使得磨球的磨损率较高。 

中国发明专利CN 101876027公开了“一种高铬磨球及其二次变质加工工艺”，其C含量为1.80％～3.20％、Si含量为0.30％～1.00％、Cr含量为10.00％～13.00％，Ti 和B 的重量比大于3，V 和Ti 的重量比大于2.8，并严格控制钛、硼、钒之间的重量比。在加工时，配料经脱氧处理后，再经过一次变质处理和二次变质处理，一次在炉内，一次在包内。使用上述方法所制得的磨球的Cr/C比为3～7，不能完全得到M₇C₃型合金碳化物，使得磨球的淬透性、耐磨性和冲击韧性降低，且不能用于生产直径大于φ100mm以上的大型磨球，并且贵金属B、V、Ti等的加入，使得磨球的生产成本增加。 

中国发明专利CN 101760692公开了一种“超高铬铸造磨球及其热处理工艺”， 其C含量为2.00～2.80，Cr含量为23.00～23.50，是在传统超高铬铸造磨球ZQCr26化学成分和淬火工艺的基础上进行优化改进，在不加Mo、Ni等贵金属的情况下采用油冷淬火工艺进行加工。 

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种超高铬磨球及其加工工艺，选择含铬量适中、含碳量较低的金属原料，同时保证铬碳比在7～10左右，以获得最高耐磨性的金相组织马氏体（M）+合金碳合物（M₇C₃）+残余奥氏体（A_残），且三者的比例合理，同时依次经过一次变质处理、脱氧、二次变质处理的工序来进行加工，保证了产品获得表面硬度、心部硬度、冲击韧性的最佳组合，最终使得产品的使用性能，耐磨性能达到最高，使用时的碎球率低、球耗低，从而实现矿山生产降低生产成本、提高生产效率的目的。 

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是： 

一种超高铬磨球，其化学成分以重量百分比计如下：

C  2.00～2.70，  Si  0.30～0.80，     Mn  0.40～1.00，   P≤0.10 ，

S≤0.06，        Cr  18.00～21.00，   Re  0.06～0.12，   余量为Fe。

本发明还提供了超高铬磨球的加工工艺，该加工工艺按照以下步骤顺序进行： 

（1）熔炼

按照相应的化学成分精确配料后，用酸性中频电炉熔炼，熔清后取样，分析化学成分符合标准后，备用；

（2）一次变质处理

将化学成分合格的铁水加热至出炉温度1500～1540℃，出炉前5 min向炉内加入重量为铁水重量0.2%的孕育剂稀土硅，进行第一次变质处理，得到一次变质处理后的铁水；

（3）脱氧处理

向一次变质处理后的铁水中加入重量为铁水重量0.15%的铝，进行脱氧处理，得到脱氧后的铁水；

（4）二次变质处理

向脱氧后的铁水中加入重量为铁水重量0.2%的钇稀土，进行第二次变质处理，得到二次变质处理后的铁水；

（5）铸造成型

待二次变质处理后的铁水温度降至浇铸温度1380～1400℃时，浇铸到预制好的金属铁模内成型，凝固后开模取出铸球；再清理磨浇口，得到毛坯球；

（6）淬火

将上述毛坯球在淬火炉内加热到970～990℃，保温2～2.5 h，然后倒入恒温油槽内的摇床里，在油槽中冷却到铸球温度为200℃以下出油槽，得淬火后的铸球；

（7）回火

将淬火后的铸球倒入回火筐，放进回火炉内回火，回火温度为420～430℃，保温时间为6～6.5 h，出炉后放入缓冷坑；

缓冷至200℃出坑，空冷至室温，得到成品磨球，即超高铬磨球。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：