一种矿山用大直径锻造磨球及其制备工艺的制作方法

本发明涉及高性能磨球技术领域，具体涉及一种矿山用大直径锻造磨球及其制备工艺。

背景技术：

磨球广泛应用于冶金、矿业、水泥制造、化工等方面，据统计我国每年消耗的磨球达200万吨，其中冶金矿业方面消耗的磨球占全国总消耗磨球的70％，每年因为磨球失效而造成的损失达40亿。磨球发生失效则需要停机更换新的磨球，这将严重影响企业的生产效率，提高磨球磨矿的效率已成为企业和相关工作者关注的问题之一，但这对磨球的综合性能提出了更高的要求，不仅需要有较高的硬度及淬透性，也需要有较高的冲击韧性，从而提高磨球的使用寿命。从近几年磨球的发展趋势来看，为提高企业磨矿的生产效率，生产大型球磨机成为当今球磨机发展的趋势，但大型球磨机须配对使用大型的磨球，这就对磨球的性能有了更高的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是：提供一种矿山用大直径锻造磨球及其制备工艺，采用分级淬火的方式，减少了淬火应力，降低了开裂倾向，再将磨球进行低温回火处理，获得了综合力学性能较好的锻造磨球。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为一种矿山用大直径锻造磨球及其制备工艺，所述矿山用大直径锻造磨球化学成分质量百分比为：0.62％～0.67％c、0.70％～1.00％mn、0.70％～1.20％cr、1.60％～1.90％si、p≦0.03％、s≦0.03％，余量为fe。

一种矿山用大直径锻造磨球的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤，

步骤1，原材料的准备：将与权利要求1所述化学成分相同的圆钢胚料切割成一定的长度，通过感应加热的方式加热至1100～1200℃，之后对磨球进行锻打；

步骤2，淬火处理：采用二次螺旋滚筒水冷的方式进行淬火处理；

步骤3，回火处理：磨球淬火后及时进行160～220℃保温10h的低温回火处理，然后冷却。

优选的，所述步骤1中锻打的始锻温度1000～1100℃，终锻温度850～950℃。

优选的，所述步骤2中第一次水冷是将锻打后的磨球空冷至780～850℃后水冷淬火1～5分钟，出水后转移至第二次水冷槽，二次水冷入水温度为100～260℃后，冷却1～5分钟；

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的制备工艺中，采用二次螺旋滚筒水冷的冷却方式，减小了淬火应力，降低了开裂倾向。淬火后在160～220℃保温10h回火，低温回火后可以消除淬火产生的内应力，且回火后得到回火马氏体组织，具有较高的强度和韧性，保证经热处理后的矿山用大直径锻造磨球有较好的综合力学性能。其心部硬度≥58hrc，表面和心部硬度差≤4hrc，冲击韧性高达20～30j/cm²，对磨球进行抗破碎实验发现：落球冲击次数在3万次以上，实际破碎率不高于1％。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1：实施例1中磨球热处理后的金相组织图；其中，(a)表层500×；(b)心部500×；

图2：实施例1中磨球热处理后的硬度值；

图3：实施例2中磨球热处理后的金相组织图；其中，(a)表层500×；(b)心部500×；

图4：实施例2中磨球热处理后的硬度值；

图5：实施例2中磨球热处理后不同位置的冲击韧性值。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

本实施例中，制备上述矿山用大直径锻造磨球的具体方法如下：

步骤1，原材料的准备：将化学成分质量百分比为：0.62％～0.67％c、0.70％～1.00％mn、0.70％～1.20％cr、1.60％～1.90％si、p≦0.03％、s≦0.03％、余量为fe的圆钢胚料切割成相应的长度，通过感应加热的方式加热至1150℃，之后对磨球进行锻打，始锻温度1050℃，终锻温度950℃；

步骤2，淬火处理：采用二次螺旋滚筒水冷的方式进行淬火处理，第一次水冷是将锻打后的磨球空冷至780℃后水冷淬火1～5分钟，出水后转移至第二次水冷槽，二次水冷入水温度为120℃，冷却1～5分钟；

步骤3，回火处理：将磨球加热至180℃保温10h，然后采取空冷的冷却方式；

步骤4，用金相显微镜观察磨球不同部位的金相组织，结果如图1所示；

步骤5，用洛氏硬度计对磨球的不同部位进行硬度测试，结果如图2所示；

实施例2

本实施例中，制备上述矿山用大直径锻造磨球的具体方法如下：

步骤1，原材料的准备：将化学成分质量百分比为：0.62％～0.67％c、0.70％～1.00％mn、0.70％～1.20％cr、1.60％～1.90％si、p≦0.03％、s≦0.03％、余量为fe的圆钢胚料切割成相应的长度，通过感应加热的方式加热至1150℃，之后对磨球进行锻打，始锻温度1050℃，终锻温度950℃；

步骤2，淬火处理：采用二次螺旋滚筒水冷的方式进行淬火处理，第一次水冷是将锻打后的磨球空冷至810℃后水冷淬火1～5分钟，出水后转移至第二次水冷槽，二次水冷入水温度为120℃，冷却1～5分钟；

步骤3，回火处理：将磨球加热至180℃保温10h，然后采取空冷的冷却方式；

步骤4，用金相显微镜观察磨球不同部位的金相组织，结果如图3所示；

步骤5，用洛氏硬度计对磨球的不同部位进行硬度测试，结果如图4所示；

步骤6，用摆锤式冲击试验机对磨球不同位置的试样进行冲击韧性测试，结果如图5所示。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。