[发明专利]一种钢球用钢及制造该钢球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金及成型技术领域，更具体地讲，涉及一种用于生产具有良好强韧性和耐磨性并且生产成本低的钢球的钢以及制造该钢球的方法。

背景技术

目前，球磨机是众多工业领域(例如，采矿、冶金、煤炭、建材、化工、电力等)中粉碎固体物料的主要设备。钢球作为球磨机中的重要研磨部件，其性能的优劣将直接决定粉料的质量及球磨效率。例如，在采矿或冶金领域中，在研磨过程中，球磨机通过钢球与矿石间的撞击与反复摩擦，将矿石破碎。为了提高破碎效率和钢球的耐用度，需要钢球表面有足够的硬度和耐磨度。同时，在研磨过程中，钢球与磨料、钢球与衬板以及钢球与钢球之间发生的冲撞不可避免，因此，还要求钢球有一定的韧性，避免破球。钢球的工作环境决定了传统的热轧态钢球难以满足要求，需对钢球进行淬火处理，以提高硬度；同时，为消除淬火钢球内部过大的内应力，需对钢球进行回火处理。当前，随着世界钢铁工业的快速发展，对矿石等原料的需求逐年攀升。资料显示，2010年，仅我国选矿行业钢球消耗量就超过200万吨。因此，研制高性能钢球产品，特别是直径不小于80mm的钢球，降低单耗，提高钢球质量及使用寿命具有重要意义。

在现有技术中，为避免钢球出现脆质相渗碳体，在淬火及使用过程中开裂，多采用碳含量在0.90wt％以下的设计方案，同时为提高钢球的淬透性及强韧性能，在提高Si、Mn含量的同时，大量添加Cr、Mo、Cu、Ni、Al等贵重合金元素，一方面导致钢球成本显著增加；另一方面，合金元素在发挥有利作用的同时也无法规避有害作用，例如过高的Cr将增加钢的脆性，钢中含Cu易于导致钢球轧制及淬火过程开裂等，存在一定不足。

因此，亟需一种制造成本低且同时具有良好强韧性及耐磨损性能的钢球产品，以满足球磨处理的工业需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明对钢球的化学成分及制备工艺进行了优化设计，从而得到了一种具有良好强韧性和耐磨损性能同时生产成本低廉的钢球。本发明的钢球可广泛应用于大型黑色及有色金属的球磨领域。

本发明的一方面提供了一种钢球用钢，所述钢球用钢的化学成分按重量百分比计由0.90％～1.00％的C、0.30％～1.00％的Si、0.80％～1.20％的Mn、0.40％～0.70％的Cr、0.01％～0.05％的Ti、不多于0.025％的P、不多于0.025％的S、不多于2.0ppm的[H]、余量的Fe和不可避免的杂质组成。优选地，所述钢球用钢按重量百分比计由0.90％～0.95％的C、0.50％～0.80％的Si、0.90％～1.10％的Mn、0.50％～0.65％的Cr、0.02％～0.04％的Ti、不多于0.025％的P、不多于0.025％的S、不多于2.0ppm的[H]、余量的Fe和不可避免的杂质组成。

本发明的另一方面提供了一种制造钢球的方法，所述方法包括依次进行的以下步骤：冶炼钢水；采用炉外精炼工艺处理钢水，得到的钢水按重量百分比计由0.90％～1.00％的C、0.30％～1.00％的Si、0.80％～1.20％的Mn、0.40％～0.70％的Cr、0.01％～0.05％的Ti、不多于0.025％的P、不多于0.025％的S、不多于2.0ppm的[H]、余量的Fe和不可避免的杂质组成；浇铸以形成铸坯；加热铸坯，然后轧制；切割经轧制后的铸坯，形成钢球坯；将钢球坯加热至900℃～950℃并保温15min～25min，然后将钢球坯迅速加热至1100℃～1150℃，锻造钢球坯；将经锻造后的钢球坯空冷至780℃～820℃，然后将钢球坯以连续滚动的方式在温度为30℃～50℃的水中淬火，待钢球坯表层温度为80℃～140℃后，再将钢球坯置于温度为200℃～240℃的机械油中回火，回火3h～6h后取出，随后进行空冷及精整处理，得到钢球。

根据本发明另一方面的制造钢球的方法，其中，所述采用炉外精炼工艺处理钢水的步骤包括依次进行的钢包精炼工序和真空循环脱气工序。

根据本发明另一方面的制造钢球的方法，其中，所述采用炉外精炼工艺处理钢水的步骤得到的钢水按重量百分比计由0.90％～0.95％的C、0.50％～0.80％的Si、0.90％～1.10％的Mn、0.50％～0.65％的Cr、0.02％～0.04％的Ti、不多于0.025％的P、不多于0.025％的S、不多于2.0ppm的[H]、余量的Fe和不可避免的杂质组成。