本發(fā)明涉及耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球及其制備方法。

背景技術(shù)：

礦山半自磨機(jī)一般選用規(guī)格為≥Φ120mm的鋼球，用于破碎不易碎的大塊礦石。目前礦山半自磨機(jī)用球有鍛造鋼球、低鉻鋼球、中鉻鋼球、高鉻鋼球。在使用過(guò)程中，各種球有不同特點(diǎn)：鍛造鋼球破碎少，但消耗高，變形率高；高鉻鋼球消耗降低，但有大量破碎現(xiàn)象；中、低鉻鋼球消耗和破碎率和消耗介于鍛造鋼球和高鉻鋼球之間，使用效果同樣不理想。因此，亟需研發(fā)一種新型產(chǎn)品來(lái)供礦山大型和超大型半自磨機(jī)使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球及其制備方法，本發(fā)明球化率高，金相中石墨大小合適，珠光體含量合適，滲碳體含量低，硬度高，沖擊韌性高，耐磨性好，能降低磨礦成本，減小磨礦消耗，避免破碎。

本發(fā)明提出了一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.4-3.8％；Si：2.7-3.2％；Mn：2.2-3％；Cr≥0.5％；Mg：0.03-0.05％；Re：0.03-0.05％；S≤0.05％；P≤0.1％；余料為Fe。

本發(fā)明還提出了上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的55-65wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后進(jìn)行球化處理得到球化后鐵水；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，接著進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至440-460℃，保溫130-170℃，升溫至640-660℃，保溫130-170℃，升溫至870-880℃，保溫130-170℃，用水基溶液淬火0.8-1.2min，降溫至440-460℃，用鹽浴等溫淬火得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球。

優(yōu)選地，在S1中，球化劑被75硅鐵孕育劑包覆，并被放置于球化鋼包一側(cè)的凹槽內(nèi)。

優(yōu)選地，在S1中，鐵水沖入球化鋼包的位置與球化劑放置的位置相反。

優(yōu)選地，在S1中，出爐溫度為1530-1550℃。

優(yōu)選地，在S1中，球化處理的溫度為1530-1550℃，保溫45-65s。

優(yōu)選地，在S1中，球化劑的重量為鐵水總量的1.2-1.35wt％。

優(yōu)選地，在S1中，75硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.8-1wt％。

優(yōu)選地，在S1中，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.3-0.5wt％。

優(yōu)選地，在S1中，廢鋼的鉻含量≤0.5wt％。

優(yōu)選地，在S1中，球化劑中各組分的重量百分比如下：Mg：7-9％；Re：2.5-4％；Si：35-44％；Ca：2-3.5％；Mn≤4％；Al≤0.5％；Ti≤1％；余料為Fe。

優(yōu)選地，在S1中，75硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：74-79％；Ca＜0.5％；Al：0.8-1.6％；余料為Fe。

優(yōu)選地，在S2中，澆注溫度為1380℃-1420℃。

優(yōu)選地，在S2中，需在球化反應(yīng)結(jié)束后8min內(nèi)完成澆注。

優(yōu)選地，在S2中，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.15-0.3wt％。

優(yōu)選地，在S1、S2中，鋇硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：63-68％；Ca：0.8-2.2％；Al：1-2％；Ba：4-6％；余料為Fe。

優(yōu)選地，在S3中，鹽浴等溫淬火的溫度為300-350℃，等溫淬火3-5h。

上述覆蓋劑是用于鋼水、鐵水表面覆蓋保溫，鋪展覆蓋好，保溫優(yōu)良，能調(diào)化液面上的渣子，減輕熱散失，防止熱輻射和鋼液二次氧化。可從市場(chǎng)上購(gòu)得。

上述水基溶液是以水為溶劑的溶液。

上述鹽浴等溫淬火是用熔融的無(wú)機(jī)鹽作為淬火保溫介質(zhì)的一種方法。

本發(fā)明減少了重金屬鉻的加入量，大大降低了制造成本和對(duì)環(huán)境的污染；通過(guò)各元素相互配合，并配以合適的制備方法，使得本發(fā)明具有較高的球化率、合適的珠光體含量，使得本發(fā)明金相中石墨大小合適，并使?jié)B碳體含量控制在較低范圍，并且各元素相互配合，細(xì)化晶粒、使本發(fā)明內(nèi)部組織致密，從而大大增加了本發(fā)明的耐磨性、硬度和沖擊韌性，并且硬度和沖擊韌性可相互協(xié)調(diào)；高耐磨性，使得用本發(fā)明磨礦時(shí)，磨礦成本大幅降低，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，性價(jià)比高；高硬度，使本發(fā)明的磨礦消耗大幅降低；高沖擊韌性，避免了在使用過(guò)程中出現(xiàn)破碎的問(wèn)題；本發(fā)明適合各種礦山大型和超大型半自磨機(jī)使用，半自磨機(jī)規(guī)格越大其性能表現(xiàn)的越明顯，優(yōu)勢(shì)越突出。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.6％；Si：2.95％；Mn：2.6％；Cr：0.5％；Mg：0.04％；Re：0.04％；S：0.01％；P：0.05％；余料為Fe。

上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的60wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后進(jìn)行球化處理得到球化后鐵水；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，接著進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至450℃，保溫150℃，升溫至650℃，保溫150℃，升溫至875℃，保溫150℃，用水基溶液淬火1min，降溫至450℃，用鹽浴等溫淬火得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球。

實(shí)施例2

一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.4％；Si：3.2％；Mn：2.2％；Cr：0.5％；Mg：0.03％；Re：0.05％；S：0.05％；P：0.1％；余料為Fe。

上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取鉻含量為0.5wt％的廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的65wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后，調(diào)節(jié)溫度為1530℃，保溫65s得到球化后鐵水，其中，球化劑被75硅鐵孕育劑包覆，并被放置于球化鋼包一側(cè)的凹槽內(nèi)，鐵水沖入球化鋼包的位置與球化劑放置的位置相反，出爐溫度為1530℃，球化劑的重量為鐵水總量的1.35wt％，75硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.8wt％，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.5wt％；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，調(diào)節(jié)溫度為1380℃，進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球，其中，需在球化反應(yīng)結(jié)束后8min內(nèi)完成澆注，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.3wt％；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至440℃，保溫170℃，升溫至640℃，保溫170℃，升溫至870℃，保溫170℃，用水基溶液淬火0.8min，降溫至460℃，用溫度為300℃鹽浴等溫淬火5h得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球；

其中，球化劑中各組分的重量百分比如下：Mg：7％；Re：4％；Si：35％；Ca：3.5％；Mn：4％；Al：0.5％；Ti：1％；余料為Fe；

75硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：74％；Ca：0.49％；Al：1.6％；余料為Fe；

鋇硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：63％；Ca：2.2％；Al：1％；Ba：6％；余料為Fe。

實(shí)施例3

一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.8％；Si：2.7％；Mn：3％；Cr：0.52％；Mg：0.05％；Re：0.03％；S：0.04％；P：0.09％；余料為Fe。

上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取鉻含量為0.49wt％的廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的55wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后，調(diào)節(jié)溫度為1550℃，保溫45s得到球化后鐵水，其中，球化劑被75硅鐵孕育劑包覆，并被放置于球化鋼包一側(cè)的凹槽內(nèi)，鐵水沖入球化鋼包的位置與球化劑放置的位置相反，出爐溫度為1550℃，球化劑的重量為鐵水總量的1.2wt％，75硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的1wt％，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.3wt％；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，調(diào)節(jié)溫度為1420℃，進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球，其中，需在球化反應(yīng)結(jié)束后8min內(nèi)完成澆注，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.15wt％；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至460℃，保溫130℃，升溫至660℃，保溫130℃，升溫至880℃，保溫130℃，用水基溶液淬火1.2min，降溫至440℃，用溫度為350℃鹽浴等溫淬火3h得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球；

其中，球化劑中各組分的重量百分比如下：Mg：9％；Re：2.5％；Si：44％；Ca：2％；Mn：3.8％；Al：0.48％；Ti：0.8％；余料為Fe；

75硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：79％；Ca：0.48％；Al：0.8％；余料為Fe；

鋇硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：68％；Ca：0.8％；Al：2％；Ba：4％；余料為Fe。

實(shí)施例4

一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.5％；Si：3％；Mn：2.4％；Cr：0.54％；Mg：0.035％；Re：0.045％；S：0.03％；P：0.08％；余料為Fe。

上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取鉻含量為0.48wt％的廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的62wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后，調(diào)節(jié)溫度為1535℃，保溫60s得到球化后鐵水，其中，球化劑被75硅鐵孕育劑包覆，并被放置于球化鋼包一側(cè)的凹槽內(nèi)，鐵水沖入球化鋼包的位置與球化劑放置的位置相反，出爐溫度為1535℃，球化劑的重量為鐵水總量的1.3wt％，75硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.85wt％，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.45wt％；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，調(diào)節(jié)溫度為1390℃，進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球，其中，需在球化反應(yīng)結(jié)束后8min內(nèi)完成澆注，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.25wt％；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至445℃，保溫160℃，升溫至645℃，保溫160℃，升溫至872℃，保溫160℃，用水基溶液淬火0.9min，降溫至455℃，用溫度為320℃鹽浴等溫淬火4.5h得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球；

其中，球化劑中各組分的重量百分比如下：Mg：7.5％；Re：3.5％；Si：38％；Ca：3％；Mn：3.6％；Al：0.46％；Ti：0.6％；余料為Fe；

75硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：76％；Ca：0.47％；Al：1.4％；余料為Fe；

鋇硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：64％；Ca：2％；Al：1.3％；Ba：5.5％；余料為Fe。

實(shí)施例5

一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.7％；Si：2.9％；Mn：2.8％；Cr：0.56％；Mg：0.045％；Re：0.035％；S：0.02％；P：0.07％；余料為Fe。

上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取鉻含量為0.47wt％的廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的58wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后，調(diào)節(jié)溫度為1545℃，保溫50s得到球化后鐵水，其中，球化劑被75硅鐵孕育劑包覆，并被放置于球化鋼包一側(cè)的凹槽內(nèi)，鐵水沖入球化鋼包的位置與球化劑放置的位置相反，出爐溫度為1545℃，球化劑的重量為鐵水總量的1.25wt％，75硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.95wt％，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.35wt％；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，調(diào)節(jié)溫度為1410℃，進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球，其中，需在球化反應(yīng)結(jié)束后8min內(nèi)完成澆注，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.2wt％；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至455℃，保溫140℃，升溫至655℃，保溫140℃，升溫至878℃，保溫140℃，用水基溶液淬火1.1min，降溫至445℃，用溫度為330℃鹽浴等溫淬火3.5h得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球；

其中，球化劑中各組分的重量百分比如下：Mg：8.5％；Re：3％；Si：42％；Ca：2.5％；Mn：3.4％；Al：0.44％；Ti：0.4％；余料為Fe；

75硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：77％；Ca：0.46％；Al：1％；余料為Fe；

鋇硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：67％；Ca：1％；Al：1.7％；Ba：4.5％；余料為Fe。

實(shí)施例6

一種高碳低鉻超耐磨球墨鑄球，其各組分的重量百分比如下：C：3.6％；Si：2.95％；Mn：2.6％；Cr：0.5％；Mg：0.04％；Re：0.04％；S：0.01％；P：0.06％；余料為Fe。

上述高碳低鉻超耐磨球墨鑄球的制備方法，包括如下步驟：

S1、球化：取鉻含量為0.46wt％的廢鋼熔化成鐵水，出爐，沖入裝有球化劑、75硅鐵孕育劑的球化鋼包中，當(dāng)沖入鐵水重量為鐵水總量的60wt％時(shí)，隨鐵水流加入鋇硅鐵孕育劑，裝完鐵水后，調(diào)節(jié)溫度為1540℃，保溫55s得到球化后鐵水，其中，球化劑被75硅鐵孕育劑包覆，并被放置于球化鋼包一側(cè)的凹槽內(nèi)，鐵水沖入球化鋼包的位置與球化劑放置的位置相反，出爐溫度為1540℃，球化劑的重量為鐵水總量的1.28wt％，75硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.9wt％，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.4wt％；

S2、澆注：將S1中得到的球化后鐵水除浮渣，并在鐵水表面添加覆蓋劑，然后轉(zhuǎn)移至裝有鋇硅鐵孕育劑的澆鑄瓢中，調(diào)節(jié)溫度為1400℃，進(jìn)行澆注得到滿足上述范圍的半成品鑄球，其中，需在球化反應(yīng)結(jié)束后8min內(nèi)完成澆注，鋇硅鐵孕育劑的重量為鐵水總量的0.23wt％；

S3、熱處理：取S2中得到半成品鑄球，升溫至450℃，保溫150℃，升溫至650℃，保溫150℃，升溫至875℃，保溫150℃，用水基溶液淬火1min，降溫至450℃，用溫度為325℃鹽浴等溫淬火4h得到高碳低鉻超耐磨球墨鑄球；

其中，球化劑中各組分的重量百分比如下：Mg：8％；Re：3.8％；Si：40％；Ca：2.7％；Mn：3.2％；Al：0.42％；Ti：0.2％；余料為Fe；

75硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：75％；Ca：0.45％；Al：1.2％；余料為Fe；

鋇硅鐵孕育劑中各組分的重量百分比如下：Si：65％；Ca：1.5％；Al：1.5％；Ba：5％；余料為Fe。

對(duì)實(shí)施例1-6進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下：

由上表可以看出本發(fā)明的球化率高，金相中石墨大小合適，珠光體含量合適，滲碳體含量低，硬度高，沖擊韌性高。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。