生产球磨机磨球的新型球墨铸铁

技术应用 | 作者:admin 发布日期:2018-03-20 查看次数:63

核心提示:  生产球磨机磨球的新型球墨铸铁柴增田(承德石油高等专科学校,河北承德067000)法,得到马氏体、贝氏体、奥-贝、马-贝等基体组织的球铁,生产的磨球使用中表现出了优良的耐磨性能。  球磨机是广泛用于

  生产球磨机磨球的新型球墨铸铁柴增田(承德石油高等专科学校,河北承德067000)法,得到马氏体、贝氏体、奥-贝、马-贝等基体组织的球铁,生产的磨球使用中表现出了优良的耐磨性能。

  球磨机是广泛用于建材、矿山、冶金、电力等威尼斯人国际娱乐网站破碎物料的关键设备,由于磨球既承受被研磨物料的磨损,又承受相互撞击过程中的冲击疲劳,要求磨球既要有较高的硬度以减轻冲击磨损和磨料切削磨损,又要有较好的韧性,以抵抗较大的冲击力,保证磨球在使用中不破碎,因此磨球是磨粉威尼斯人国际娱乐网站中各种易磨损件中消耗量最大的零件。磨球的巨额消耗引起了人们的重视,故提高磨球的耐磨性、延长使用寿命具有重要的经济意义和社会意义。近年来,我国冶铸工作者就新型球墨铸铁进行了大量的研究开发,相继研制出许多新型马氏体、贝氏体、马-贝和奥-贝等球墨铸铁,生产的磨球在应用中表现出了优良的性能。

  1马氏体球墨铸铁1.1低钼马氏体球墨铸铁化学成分见表1编号1.此球墨铸铁仅含少量或不含贵重合金元素Mo,采用冲天炉熔炼,砂型或金属型铸造,Mo和Cu的加入主要是提高球墨铸铁淬透性,两者的联合加入对淬透性的提高优于单独加入,实际生产中是否加入Mo和Cu需视磨机直径大小而定。此外,Mo的加入还有利于抑制球墨铸特种材料方面的研究。电话:13831429698,铁的回火脆性,提高其截面齐一性。热处理方法为:850900°C回火。得到的组织为马氏体+球状石墨+少量残余奥氏体+10°%15°%共晶碳化物。作磨球冲击疲劳抗力对比试验,其剥落量仅为中锰球铁磨球的1/33.在水泥威尼斯人国际娱乐网站球磨机上进行的整仓装机试验,证明其碎球率低,不变形不剥落。

  1.2低镍合金马氏体球墨铸铁化学成分见表1编号2.加入0.8%0.85%Ni,经冲天炉熔炼,用FeSiMg10RE7作球化剂,75SiFe孕育,潮模砂铸快速浇注,采用余热淬火,淬火温度为850900°C,淬火介质为10%NaCl溶液,温度在40°C以下,保证基体组织为大部分马氏体。淬火后进行240°C、23h低温回火,以消除淬火应力和得到部分回火马氏体。基体组织为马氏体和残余奥氏体,球化等级为23级,抗拉强度达600MPa、硬度5358HRC、冲出韧度8~12/cm2.生产的磨球现场应用,球耗低于1 105kg/t,优于锻钢球和中铬白口铸铁球。

  2贝氏体球墨铸铁2.1水玻璃淬火贝氏体球墨铸铁化学成分见表1编号3.选用模数为2.6的水玻璃水溶液作为淬火介质。热处理工艺见。

  金相组织为:针状贝氏体+少许马氏体+残余奥氏体。硬度5558HRC,心表硬度值相差不超过2.0HRC,冲出韧度可达2123/cm2,耐磨性实验结果编号名称马氏体球铁矣贝氏体球铁矣贝氏体-微量马氏体球铁矣奥氏体-贝氏体球铁基体组织为:下贝氏体+少量马氏体+残余奥氏体+碳化物。下贝氏体组织均匀细小,球化率12级,球墨大小78级,硬度52HRC,o:k14/cm2,心表硬度值相差小于3.0HRC.使用寿命是锻钢球的810倍,中猛球的24倍,低合全球的13倍,且破碎率低小于0.5%.其性能与高铬球相当,但生产成本只是高铬球的0.7-0.8倍,破碎率是高铬球的1/5.此工艺具有成本低、耐磨性好、工艺简便等优点。

  3贝氏体-马氏体球墨铸铁显示其耐磨率为3.8226%,耐磨性是马氏体球铁的2.4倍左右,有较好的硬度和韧性配合。在选矿厂进行实际装机生产应用,该贝氏体球墨铸铁磨球的硬度均匀,耐磨性好,破碎率小于0.5%,停机后检查磨球不失圆,受到用户的肯定。

  2.2铸造余热分级等温淬火贝氏体球墨铸铁化学成分见表1编号4.采取铸造余热分级等温淬火工艺:900950°C热开箱快速冷却(油淬)到Ms点稍下,避开了上贝氏体形成区,然后在Ms点稍上放入等温炉中进行下贝氏体等温转变。待下贝氏体转变结束后出炉空冷,热处理工艺曲线见。

  等温淬火贝氏体球铁的热处理工艺曲线Fig.2Heattreatmentcurveforaustempering 3.1低钼、硼贝氏体-马氏体球墨铸铁化学成分见表1编号5.在成分设计上以硅、锰为主要合金元素,同时以钼、硼为辅助合金元素,立足国内富有低价资源,避免使用易造成铬离子环境污染的铬元素。铸态组织为珠光体+球状石墨+少量铁素体+极少量碳化物。热处理工艺为870920°C保温24h淬火+250300°C保温3~4h,空冷。淬火介质选择密度为1.15~1.20g/cm3的水玻璃水溶液,温度控制在3080°C,淬火介质与淬火工件的比例控制在(58):1.热处理后的金相组织为贝氏体+马氏体+石墨球+少量残余奥氏体。

  该种磨球综合性能好,硬度4855HRC,断面硬度均匀,心部与表面硬度差3~5HRC;冲击韧度9~12/cm2,同时还具有高的抗冲击疲劳寿命,跌落次数高达20000次无失效磨球出现。经电厂工业运行试验,吨煤磨耗<120g,破碎率低于0.5%,优于低铬铸铁磨球。具有工艺性能好,技术规范宽,生产工艺简单,并且可用冲天炉熔炼,生产效率高,产品成本低的特点。3.2硝酸钾-硝酸钠混合液淬火贝-马球墨铸铁化学成分见表1编号6.热处理工艺为:加热到880920°C,保温24h,在硝酸钾-硝酸钠混合液中淬火,冷却至室温。可得到基体组织为马氏体和下贝氏体。经过冲击疲劳试验,跌落次数相当于20000次没发生破碎和剥落。硬度值52HRC,冲击3.3准等温处理贝氏体-马氏体球墨铸铁化学成分见表1编号7.该材质磨球采取准等温处理,是指处理过程不是完全的等温处理,磨球缓慢降温奥氏体在没有充分分解前,磨球温度已降至Ms点,组织中不能得到完全的奥-贝组织,而是一种贝氏体/马氏体复相组织。准等温处理工艺以水作为淬火介质,可以使贝氏体/马氏体磨球获得很好的韧性与硬度的结合,在文中给定成分下,水淬后在Ms+110°C左右准等温处理,可以获得回火态磨球,3.4空冷处理贝氏体-马氏体球墨铸铁化学成分见表1编号8.铁液出炉温度1待铸型内铸件冷却到900950°C时开箱空冷,当空冷至300°C以下时缓冷(堆冷),可以获得贝氏体-马氏体复相组织,球化率12级,球墨大小78级,(220±10)°C保温1h回火,回火后组织由回火贝氏体一马氏体复相组织和残余奥氏体组成,该组织具有良好的强韧性配合,其抗拉强度1度52HRC,心表硬度差为2.6HRC,冲出韧度为17/cm2.该材料经试验室和实际应用对比试验,磨球使用寿命是中锰球铁磨球的1.9倍,与高铬铸铁磨球相当,但生产成本只是高铬铸铁磨球的0.70.8倍。3.5针状马氏体贝氏体球墨铸铁化学成分见表1编号9.磨球浇注后,适时开箱空冷,当空冷至300°C以下时缓冷(堆冷)。球化处理后铸态金相组织:球化率23级,球径23级。基体:针状马氏体和贝氏体+3°%10°%复合碳化物和渗碳体+10°%15°%残余奥氏体。硬度5055HRC,冲出韧度2120/cm2.此材质球铁的相对耐磨性是中锰球铁的1.9倍,是高铬铸铁的1.1倍。而且与高铬铸铁、中锰球铁磨球相比,具有生产工艺简单,生产周期短,合金元素少,生产成本低廉,综合性能优异等特点气3.6高碳隐针马氏体-上贝氏体球墨铸铁化学成分见表1编号10.球化工艺:采用堤坝式浇包,用冲入法进行球化处理,球化剂用稀土镁硅铁合金,随流加硅铁孕育。采用等温淬火工艺:加热至850900C保温3h,淬入2070C水玻璃液等温保温1020min,由于形成硅胶模保温层,创造了等温淬火的条件。低温回火加热至180200C保温3h,随炉冷却。金相组织为:高碳隐针马氏体(70%75%)+球状石墨+上贝氏体(25%30%)+少量合金碳化物(<5%)+少量残余奥氏体。经该工艺生产的马氏体球铁磨球性能,其表面硬度为5557HRC,表面与心部硬度差砭2HRC;冲出韧度>15/cm2.通过工业性试验平均单耗为0.66kgt原矿,破碎率<1%. 4奥氏体-贝氏体球墨铸铁4.1硝酸盐淬火奥氏体-贝氏体球墨铸铁化学成分见表1编号11.生产这种磨球可用冲天炉熔炼铁液,经球化处理后采用金属型铸球,热处理采取等温淬火工艺:使用了RT2-65-9台车式电炉加热,加热至860920°C,保温4090min;在外热式盐浴炉内淬火,淬火介质为硝酸盐,280320°C等温,保温6090min.基体组织为:残余奥氏体+下贝氏体+少量马氏体+石墨球。经该工艺处理后的磨球性能可达到:硬度5156HRC、冲出韧度15/cm2.其磨球具有破碎率低、磨耗小的特点,较适合于大、中型球磨机上使用。实践证明,生产这种磨球投资少见效快、成本低、产品性能较好。

  4.2盐池淬火奥氏体-贝氏体球墨铸铁化学成分见表1编号12.铸态球经箱式电阻炉加热到奥氏体相860920°C保温,使之均匀化,然后淬入贝氏体转变区温度的220320°C盐池中。必要时要进行低温回火,得到的金相组织:残余奥氏体+贝氏体+少量马氏体+石墨球。表面硬度4055HRC,冲击韧度砭15/cm2.在一定的工况条件下,其耐磨性是锻钢球的36倍,冲击韧性是高铬球的36倍,破碎率低(00.5%)。特点是工艺稳定,适合中小型企业或乡镇企业生产。

  5结论化学成分中仅含少量或不含贵重合金元素Mo或含低镍采取余热淬火,可以获得优良性能的马氏体球墨铸铁。

  通过化学成分中添加钼、硼合金元素,采取硝酸钾-硝酸钠混合液淬火、准等温处理、空冷等热处理方法,获得针状马氏体-贝氏体、高碳隐针马氏体-上贝氏和马氏体-贝氏体体球墨铸铁。

  通过合理选择化学成分,采取水玻璃淬火、铸造余热分级等温淬火、盐池淬火等热处理方法,获得贝氏体球墨铸铁、奥氏体-贝氏体球墨铸铁。生产的磨球表现出较好的耐磨性能。

  经孕育和球化处理后浇注,实际浇注温度为1350°C,铸件经机加工后在加工面均未发现任何缺陷,在随后进行的批量生产中产品合格率高达98%,缩短了生产周期,降低了生产成本。为批量生产后的铸件。

  (a)上端面(b)下端面铸件5结语(1)ProCast模拟软件在罩盖的铸造工艺制定和修正过程中有着一定的指导作用。

  (2)就铸造领域而言,模拟仿真技术的应用可以直观的再现铸件的充填和凝固过程,缩短产品开发的周期和成本,有利于提高铸造企业的市场竞争力。


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