專利名稱：硼鉻系合金及其鑄球的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種抗磨硼鉻系合金的配方以及鑄球的制造方法。
目前，隨著經濟技術的飛躍發展，在冶金、礦山、建材、電力等工業粉磨過程中，對金屬研磨體-磨球的需求量逐年增加，而粉磨設備所采用的磨球，仍以普通碳鋼鍛球為主，而高鉻鑄球也有較快的發展。碳鋼鍛球最大缺點是不抗磨，球耗高，因而，臺時產量不穩，粉磨粒度不勻，電耗高，補球頻，清倉次數多，影響生產效率，增加工人勞動強度，更突出的是浪費了大量的金屬材料。高鉻鑄球硬度高，球耗低，但仍存在一定不足之處，一是韌性差，二是合金元素用量大，因而，繼續研制性能更好，并能節省合金元素的新型抗磨材料，用于制造磨球，有著重大的經濟意義。
本發明目的是提供一種采用“八五”國家重點攻頭項目-硼鐵礦高爐分離生產含硼生鐵為原料，研制的硼鉻系合金及其鑄球的制造方法。中國遼寧東部山區儲量極大硼鎂鐵礦已被開發，其分離的一項重要產品-低硼生鐵(含8.1%左右)。硼元素是生產抗磨材料的極好原材料，因為，硼化物硬度極高，加入微量硼，就促使抗磨性能明顯提高。因此，我們采用低硼生鐵，降低鉻含量，研制出性能相當于和超越于高鉻鑄球新型抗磨材料，并選擇了最佳成分配比，合理的鑄造、熱處理工藝制度。
本發明硼鉻系合金配比為C1.2-2.0%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-10%、B0.03-0.2%、P.S≤0.07%(加入1%變質劑)，其余Fe。
機理主要是吸取高鉻鑄球硬度高、球耗低之優點，加入微量硼，降低鉻含量，試驗C、Cr、B的最佳含量，優選了鑄造、熱處理工藝制度，采用了變質處理等方法，改善了硼鉻系合金的韌性，從而獲得了抗磨性能優異的新型抗磨材料及其制品-磨球。
經過研究試驗表明C1.2-2.0%、Cr8-10%、B0.03-0.08%、其他成分為常量，綜合性能最好，硬度HRC＞57，韌性αK＞6J/cm2，球耗為高鉻球的0.7倍，為碳鋼鍛球的0.1倍。而超出上述成分下線，韌性提高，但硬度下降，反之，硬度提高，韌性下降。
本發明提供的硼鉻系合金鑄球的制造方法為1、熔煉爐料為低硼生鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、鉬鐵、廢鋼等，造渣材料采用螢石、氧化鈣復合造渣劑;采用SQY-4號變質劑，在澆包中處理;出鋼溫度1480-1500℃，澆注溫度1410-1440℃;
2、鑄造鑄型采用潮型和硬化砂組裝，前者，在型砂中加煤粉，以防粘砂、水冒口分開，鋼水由水口通過冒口進入鑄型，每個胃口補縮5個鑄球;后者，球的型腔刷灑基鋯砂涂料防粘砂，水冒口合一，鋼水由冒口直接注入鑄型，組芯可單澆，也可疊澆，每個冒口補縮6個鑄球;上述兩種工藝均可收到無縮孔和疏松缺陷的鑄球;
3、熱處理采淬火-回火工藝制度，淬火溫度為950-1030℃，回火溫度為430-460℃，淬火介質為機油。
本發明由于采用了最佳配方和合理的工藝，使鑄球具有良好的抗磨性能，用于水泥工業，最普通碳鋼鍛球的10倍，球使用后不破碎，表面圓滑不粘料，粉碎效果好，提高磨機臺時產量，降低電耗，減少了清倉次數和時間，減輕了工人勞動強度。
經試驗表明，年產量為11萬噸的φ2.2×7m球磨機(一倉)，使用此種鑄球，每年可節省磨球費6.2萬元，提高臺時產量，減少清倉時間多產水泥5680余噸，創利9.9萬元。
本發明采用低硼生鐵，減少鉻鐵合金用量，與高鉻鑄球比，每噸鑄球可減少80-160公斤，節約合金材料費用200-400元/T。以一個年產500噸鑄球的小廠，若用此球取代高鉻鑄球，每年可降低成本費用10-20萬元，可為國家節省稀貴鉻鐵合金40-80噸。
下面結合實例進一步描述本發明例一C1.2-2.0%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr8-10%、B0.03-0.08%、P.S≤0.07%、加入1%SQY-4變質劑，其余Fe。
例二C1.2-2%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr6-8%、B0.03-0.15%、P.S≤0.07%、加入1%SQY-4變質劑，其余Fe。
例三C1.2-2.0%、Si≤1.0%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-6%、B0.15-0.20%、P.S≤0.07%、加入1%SQY-4變質劑，其余Fe。
制造方法熔化設備采用250KW-500KG中頻感應爐，電熔鎂砂爐襯，堿性澆包。加熱設備為箱式電阻爐。
例四1.熔煉，爐料為為含硼0.89%的低硼生鐵、碳素鉻鐵、低碳鉻鐵及錳鐵、硅鐵、鉬鐵等，采用螢石、氧化鈣造渣，SQY-4包中變質處理，用鋁錠脫氧;出爐溫度1500℃，澆注溫度1420℃;
2.鑄型采用石英砂為原料的化砂組芯，鋼水通過冒口注入鑄型，強行補縮，鑄球炸開檢查、無縮孔、疏松缺陷，組織致密;
3.熱處理淬火溫度為980℃，淬火介質10＃機油、油溫50±5℃，回火溫度450℃，空冷到室溫。
硼鉻系合金鑄球技術條件(見圖表)。
1、鑄球直徑極限偏差，圓度，錯箱值與國內、外標準對比見表1表1mm
2、鑄球化學成分與國外對比，見表2表2
2、鑄球的表面硬度達到國內外高鉻鑄球規定的標準，且硬度差值小于國內標準，使CrB系列鑄球的耐磨性和硬度的均勻性得到了保證。
3、鑄球的沖擊韌性，低CrB系列鑄球達到了國內外高Cr鑄球的水平，中CrB系列鑄球為其1.5倍左右。這就有利地防止了鑄球因脆而碎裂的問題。
4、落球沖擊疲勞試驗壽命和金相組織雖不作為出廠標準，但由于對沖擊韌性標準高，硬度差規定小，則起到了穩定鑄球質量作用。
3.鑄鐵機械性能與國內外對比，見表權利要求
1.一種硼鉻系合金及其鑄球，其特征在于組份包括C1.2-2.0%、Si≤1%；Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-10%、B0.03-0.2%、P.S≤0.07%、變質劑1%，其余Fe。
2.根據權利要求1所述的合金及其鑄球，其特征在于組份包括C1.2-2%、Si≤1%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr8-10%、B0.03-0.08%、P.S≤0.07%、變質劑SQY-41%，其余Fe。
3.根據權利要求1所述的合金及其鑄球，其特征在于組份包括C1.2-2%、Si≤1%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr6-8%、B0.08-0.15%、P.S≤0.07%、變質劑SQY-41%，其余Fe。
4.根據權利要求1所述的合金及其鑄球，其特征在于組份包括C1.2-2%、Si≤1%;Mn≤1.5%、Mo≤0.5%、Cr3-6%、B0.15-0.2%、P.S≤0.07%、變質劑SQY-41%，其余Fe。
5.一種硼鉻系合金及其鑄球的制造方法，其特征在于(1)熔煉爐料為低硼生鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、鉬鐵、廢鋼等，造渣材料采用螢石、氧化鈣復合造渣劑;采用SQY-4號變質劑，在澆包中處理;出鋼溫度1480-1500℃，澆注溫度1410-1440℃;(2)鑄造鑄型采用潮型和硬化砂組芯，前者，在型砂中加煤粉，以防粘砂、水冒口分開，鋼水由水口通過冒口進入鑄型，每個冒口補縮5個鑄球;后者，球的型腔刷灑基鋯砂涂料防粘砂，水冒口合一，鋼水由冒口直接注入鑄型，組芯可單澆，也可疊澆，每個冒口補縮6個鑄球;上述兩種工藝方法均可收到無縮孔和疏松缺陷的鑄球;(3)熱處理采用淬火-回火工藝制度，淬火溫度為950-1030℃，回火溫度為430-460℃，淬火介質為機油。
6.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于(1)熔煉，爐料為為含硼0.89%的低硼生鐵、碳素鉻鐵、低碳鉻鐵及錳鐵、硅鐵、鉬鐵等，采用螢石、氧化鈣造渣，SQY-4包中變質處理，用鋁錠脫氧;出爐溫度1500℃，澆注溫度1420℃;(2)鑄型采用石英砂為原料的硬化砂組芯，鋼水通過冒口注入鑄型，強行補縮，鑄球炸開檢查、無縮孔、疏松缺陷，組織致密;(3)熱處理淬火溫度為980℃，淬火介質10＃機油，油溫50±5℃，回火溫度450℃，空冷到室溫。
全文摘要
以硼鐵礦高爐分離含硼生鐵為原料，配方為C1.2—2.0％、Si≤1％、Mn≤1.5％、Mo≤0.5％、Cr≤3—10％、B0.03—0.2％、P、S≤0.07％，其余Fe的合金，使鑄球具有良好抗磨性能，用于水泥工業，是普通碳鋼鍛球的10倍，球使用后不破碎，表面圓滑不粘料，粉碎效果好，提高磨機臺時產量，降低電耗，減少了清倉次數和時間，造價低。年產量11萬噸Ф2.2×7m球磨機，可節省磨球費6.2萬元，多產水泥5680余噸，多創利10萬元。
文檔編號B22D23/02GK1090337SQ9311003
公開日1994年8月3日 申請日期1993年1月13日 優先權日1993年1月13日
發明者王繼堯, 汪解民, 馬常祥, 吳宣彬, 趙秉軍, 王廣金 申請人:沈陽水泥機械廠興工分廠, 東北工學院