专利名称:稀土低铬多元合金铸铁磨球及生产工艺的制作方法
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。
利用铸造15＃生铁，废紫铜线，，低碳废钢，废石墨电极，钛铁，钒铁，铬铁配料，升温熔化至1520℃时，在炉内加入1＃稀土硅铁合金0.5%，搅拌，在包底加入1＃稀土硅铁合金0.5%，冲入法，二次变质，扒渣浇注。配制料时考虑元素烧损率Si0，Mn-10%，Cr-5-10%，其它不考虑，并使最后化学成分落在最优化学成分范围。
经化验，化学成分为C2.5% Si0.8% Mn0.6%，Cr1.7%，RE0.07 V0.12，Ti0.08，Cn0.4。
湿型铸造，磨球铸态机械性能为HRC45，aK＝7J，附图为其金相组织照片。400×，组织为索氏体+断网碳化物。
使用情况在1.83×7钢渣水泥球磨机中工作2160小时，已生产出万吨水泥，球破碎率为0，耐磨性良好，用户十分满意。
权利要求
1.一种稀土低铬多元合金铸铁磨球、其特征是具有如下化学成分C2.4-3.2%，Si0.5-1.5%，Mn0.5-1.5%，C21.3-2.2%，P≤0.1%，S≤0.2%，Cu≤0.6%，PE0.05-0.1%，V0.08-0.2%，Ti0.03-0.1%。
2.根据权利要求
1所述的稀土低铬多元合金铸铁磨球，其特征是最优化学成分如下C.2.5-2.6%，Si0.8-1.01%，Mn0.5-0.8%，Cr1.5-1.8%，P≤0.1，S≤0.2%，PE0.07-0.1%，Cu0.4-0.6%，V0.1-0.15%，Ti0.05-0.08%。
3.一种根据权利要求
1所述的稀土低铬多元合金铸铁磨球的生产工艺方法，其特征是经过熔炉装料→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。
4.根据权利要求
3所述的生产工艺方法，其特征是所说的熔炉为感应电炉，一定温度为1500-1530℃，一次变质在炉内进行，二次变质在炉外浇包内进行。
5.根据权利要求
3或4所述的生产工艺方法，其特征是所说的变质剂为稀土合金，稀土硅铁合金或纯稀土。
6.根据权利要求
5所述的生产工艺方法，其特征是所说的稀土硅铁合金为1号稀土硅铁合金，其成分中稀土含量为30-35%，硅铁35-45%，其余为铁。
7.根据权利要求
6所述的生产工艺方法，其特征是所说的1号稀硅铁合金加入量为1-1.5%。
专利摘要
本发明提供了一种稀土低铬多元合金铸铁磨球，化学成分为C2.4—3.2％，Si0.5—1.5％，Mn0.5—1.5％，C21.3—2.2％，P≤0.1％，S≤0.2％，Cu≤0.6％，RE0.05—0.1％，V0.08—0.32％，Ti0.03—0.1％。其工艺特点是经过两次变质处理，铸态使用。解决了已有技术耐磨性低，破碎率高或需用大量贵重合金元素，成本高的问题，可利用我国丰富的稀土资源。适用于矿山、水泥、电力、化工粉磨物料用，尤其适用于球磨机粉磨钢渣和矿石。
文档编号C22C37/06GK87104407SQ87104407
公开日1987年12月23日 申请日期1987年6月27日
发明者郭建平, 刁家亮, 王忠民 申请人:邯郸建华钢管厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan