一種磷礦專用耐磨球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨球技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磷礦專用耐磨球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷礦是指在經(jīng)濟上能被利用的磷酸鹽類礦物的總稱，是一種重要的化工礦物原料。用它可以制取磷肥，也可以用來制造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類，以用于醫(yī)藥、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、國防等工業(yè)部門。
[0003]我國磷礦資源儲量豐富，但高品位磷礦儲量低。我國磷礦儲量居世界第2位，僅次于摩洛哥和西撒哈拉。我國磷礦已查明資源儲量礦石量176億噸，折算成標礦為105億噸；而其中P2O5含量彡30%的富磷礦資源儲量礦石量16.6億噸，折算成標礦為17.6億噸。如果仍按照目前“采富棄貧”的開采模式進行下降，20年后我國磷礦石開采殆盡。云南、貴州、四川、湖北是我國磷礦最為豐富的四個省份。其中湖北省磷礦年產(chǎn)量突破2000萬噸，是磷礦產(chǎn)量最大的省份。但湖北省單廠磷礦產(chǎn)量只有21.4萬噸，不僅低于云貴63.67萬噸和54.43萬噸的單廠水平，也明顯低于全國平均31.86萬噸的水平。未來湖北省以及全國的磷礦資源整合將是必然趨勢。
[0004]中國磷礦有三大類型:巖漿巖型磷灰石、沉積巖型磷塊巖和沉積變質(zhì)巖型磷灰?guī)r。其中沉積巖型磷塊巖是世界各國磷礦的主要類型，我國此類型礦石貯量占總貯量的70%，主要分布在中南和西南地區(qū)，而云、貴、川、鄂、湘五省又占該類型貯量的78% ;但這種礦選礦難度極大。
[0005]這種磷礦資源整合的必然趨勢及我國磷礦難選的客觀實際，迫使我們不斷提高磷礦選礦中各個環(huán)節(jié)的高效化、節(jié)能化、環(huán)?；Ｇ蚰C破碎碾磨是磷礦選礦流程中一個重要環(huán)節(jié)，而其中的研磨體耐磨球的好壞直接關(guān)系著球磨機的使用效果和磨礦指標。現(xiàn)有的普通耐磨球不能很好的滿足日益提高的磨礦需求，那么就要尋找一種超抗破碎、超耐磨、更適合磷礦磨礦需求的耐磨球。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種磷礦專用耐磨球及其制備方法，具有超抗破碎、超耐磨的性能，硬度和沖擊值優(yōu)異，硬度HRC達61-70，沖擊值多15J/cm2，而且使用壽命長，落球沖擊疲勞壽命可達100000次以上，符合各方面性能要求，適于磷礦選礦中碾磨磷礦石。
[0007]本發(fā)明提出的一種磷礦專用耐磨球，其組分按重量百分比包括:C:2.2?3.5%,Si:0.3 ?1.2%,Mn:0.5 ?1.5%, Cr:8.0 ?11.0%,Mo:0.2 ?2.0%,N1:0.2 ?1.5%,V:(X I?L5%，S彡0.06%, P ^ 0.06%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]【具體實施方式】中，C的重量百分比可以為2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.I %、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%，Si 的重量百分比可以為
0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%，Mn 的重量百分比可以為 0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.I %、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%，Cr 的重量百分比可以為 8.0%、8.2%、8.4%、8.6%、8.8%、9.0%、9.2%、9.4%、9.6%、9.8%、10.0 %、10.2 %、10.4%、10.6 %、10.8 %、11.0%，Mo 的重量百分比可以為 0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%，Ni 的重量百分比可以為 0.2 %、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.I %、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%，V 的重量百分比可以為
0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%0
[0009]優(yōu)選地，Mo的含量和Cr的含量存在如下關(guān)系:Cr = 2XMo+7%。
[0010]優(yōu)選地，Mo的含量和Ni的含量存在如下關(guān)系:Mo = 2XN1-0.5%。
[0011]優(yōu)選地，C和Si的重量比為2.2?3.4:0.3?0.9。
[0012]優(yōu)選地，Ni和V的重量比為0.5?1.5:0.5?L 5。
[0013]優(yōu)選地，其組分按重量百分比包括:C:2.2?3.4%，S1:0.3?0.9%，Mn:0.5?
1.5%，Cr:8.0 ?11.0%，Mo:0.5 ?2.0%，N1:0.5 ?1.5%，V:0.5 ?1.5%，S 彡 0.06%，P ^ 0.06%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0014]在由鐵礦石生產(chǎn)各種鐵或鐵合金時，由于鐵礦中往往伴生有磷、硫等金屬或非金屬礦，導(dǎo)致最終的鐵或鐵合金中含有磷、硫等元素以及難以避免的雜質(zhì)。
[0015]本發(fā)明還提出的上述磷礦專用耐磨球的制備方法，包括:熔煉，澆注，熱處理；其中熱處理具體操作如下:將澆注得到的耐磨球坯置于溫度為680?720°C的設(shè)備中，將設(shè)備升溫至950?1000°C，升溫時間為8?9h，接著取出置于淬火油中進行淬火，然后回火7.5?8.5h，冷卻至室溫得到磷礦專用耐磨球。
[0016]【具體實施方式】中，設(shè)備的初始溫度可以為685 °C、690 °C、695 °C、700 °C、705 °C、715 °C ;設(shè)備的最終溫度可以為 955 °C、960 °C、965 °C、970 °C、975 °C、980 °C、985 °C、990 °C、995°C ;設(shè)備的升溫時間可以為 8h、8.lh、8.2h、8.3h、8.4h、8.5h、8.6h、8.7h、8.8h、8.9h、9h。
[0017]優(yōu)選地，當耐磨球坯直徑< 50mm時，熱處理過程中的淬火油溫度為110?140°C，淬火時間為7?1min ;當耐磨球還直徑> 50mm時，熱處理過程中的淬火油溫度為110?140°C，淬火時間為12?14min。
[0018]【具體實施方式】中，當耐磨球坯直徑彡50mm時，淬火油溫度可以為115°C、120°C、125°C、130 °C、135 °C，淬火時間可以為 7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min ;當耐磨球還直徑> 50_時，淬火油溫度可以為115°C、120 °C、125°C、130°C、135°C，淬火時間為12min、12.2min、12.4min、12.6min、12.8min、13min、13.2min、13.4min、13.6min、13.8min、14min0
[0019]優(yōu)選地，當耐磨球坯直徑< 50mm時，熱處理過程中的回火溫度為320?340°C ;當耐磨球還直徑> 50mm時，熱處理過程中的回火溫度為340?360°C。
[0020]【具體實施方式】中，當耐磨球坯直徑彡50mm時，回火溫度為322°C、325°C、328°C、330°C、333°C、335°C、338°C ;當耐磨球坯直徑> 50mm 時，回火溫度為 343°C、345°C、348°C、350°C、352°C、355°C、357°C。
[0021]優(yōu)選地，熱處理過程中，冷卻至室溫的時間為3.8?4.2h，例如3.9h、4.0h,4.lh。
[0022]優(yōu)選地，熔煉過程中，熔煉溫度為1520?1560°C，例如1525°C、1530°C、1535°C、1540°C、1545°C、1550°C、1555°C。
[0023]優(yōu)選地，澆注過程中，澆注溫度為1480?1520°C，例如1485°C、1490°C、1495°C、1500。(:、1505。(:、1510。(:、1515。(:。
[0024]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)中的高鉻耐磨球，提高碳含量至2.2?3.5%，使耐磨球碳化物數(shù)量增加，硬度和耐磨性隨之提高；同時加入鉬、鎳、釩元素，能促進碳、鉻對耐磨球的各方面物理性能有明顯提高；而且鉬、鎳、釩還起到提高耐磨球淬透性，提高強度和耐磨性能，穩(wěn)定奧氏體，提高抗腐蝕性能，提高本發(fā)明流動性，還能抗爆裂、耐高溫，當Mo的含量和Cr的含量存在如下關(guān)系:Cr = 2XMo+7%,以及Mo的含量和Ni的含量存在如下關(guān)系:Mo =2ΧΝ?-0.5%時，本發(fā)明的硬度和耐磨、抗腐蝕性能大大提高；而且本發(fā)明中針對不同直徑的耐磨球采用不用的淬火和回火工藝，使耐磨球內(nèi)部和表面的硬度均勻趨于一致，從而使耐磨球內(nèi)部和表面的性能維持一致，大幅提高耐磨球的剛性、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性，從而達到各方面性能要求，針對磷礦選礦中碾磨磷礦石有更好的效果。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明耐磨球具有超抗破碎、超耐磨的性能，硬度和沖擊值優(yōu)異，硬度HRC達61-70，沖擊值多15J/cm2，而且使用壽命長，落球沖擊疲勞壽命可達100000次以上。
【具體實施方式】
[0026]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0027]實施例1
[0028]本發(fā)明提出的一種磷礦專用耐磨球，其組分按重量百分比包括:C:2.2%，Si:
1.2%, Mn:0.5%, Cr:8.0%, Mo:0.2%, Ni:1.5%, V:0.1%, S ^ 0.06%, P 彡 0.06%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0029]本發(fā)明還提出的上述磷礦專用耐磨球的制備方法，包括:熔煉，澆注和熱處理。
[0030]熔煉溫度為1560°C，澆注溫度為1520°C。
[0031]熱處理具體操作如下:將澆注得到的耐磨球坯置于溫度為680°C的設(shè)備中，將設(shè)備升溫至980°C，升溫時間為Sh ;接著取出置于溫度為130°C的淬火油中進行淬火，然后回火7.8h，當耐磨球還直徑< 50mm時，淬火時間為8min，回火溫度為325 °C，當耐磨球還直徑
>50mm時，淬火時間為14min，回火溫度為345°C;冷卻至室溫得到磷礦專用耐磨球，冷卻時間為3.8ho
[0032]本實施例的HRC為61-70，沖擊值多15.lj/cm2,落球沖擊疲勞壽命多100000次。本實施例具有超抗破碎、超耐磨的性能，使用壽命長，達到各方面性能要求。
[0033]實施例2
[0034]本發(fā)明提出的一種磷礦專用耐磨球，其組分按重量百分比包括:C:3.5%，Si:0.3%，Mn:1.5%，Cr:11.0%，Mo:2.0%，N1:0.2%，V:1.5%，S 彡 0.06%，P 彡 0.06%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0035]本發(fā)明還提出的上述磷礦專用耐磨球的制備方法，包括:熔煉，澆注和熱處理。
[0036]熔煉溫度為1530°C，澆注溫度為1500°C。
[0037]熱處理具體操作如下:將澆注得到的耐磨球坯置于溫度為720°C的設(shè)備中，將設(shè)備升溫至1000°c，升溫時間為9h ;接著取出置于溫度為130°C的淬火油中進行淬火，然后回火8.2h，當耐磨球還直徑< 50mm時，淬火時間為7min，回火溫度為330 °C，當耐磨球還直徑
>50mm時，淬火時間為13min，回火溫度為350°C;冷卻至室溫得到磷礦專用耐磨球，冷卻時間為4.2ho
[0038]本實施例的HRC為61-70，沖擊值多16.68J/cm2，落球沖擊疲勞壽命多100000次。本實施例具有超抗破碎、超耐磨的性能，使用壽命長，達到各方面性能要求。
[0039]實施例3
[0040]本