[发明专利]钒钛合金铸球的制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铸球，特别是一种硬度、落球疲劳次数达到或接近高铬磨球的钒钛合金铸球。

背景技术：

为寻找高效、低耗材质替代高铬磨球和低铬磨球在湿式磨中的使用，我们采用轴承钢废料为主材，同时加入含有钒钛元素的生铁，分别将Cr元素提高到4％～6％，使其硬度、落球疲劳次数达到或接近高铬磨球。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过改变原料的配方，使得铬钒钛合金铸球的强度、硬度加大。

本发明主要特点在于：原料为

(1)、钒钛生铁：C：2.3-2.7    Si：≤0.45    Mn：0.1Cr：0.5    V：0.45    Ti：0.02    S：≤0.1    P：≤0.08；

(2)、废钢：轴承边角料：C：0.3-1.0    Si：≤0.4    Mn：≤0.3Cr：0.5-1.5；

(3)、高碳铬铁：Cr：60％    Si：≤1.5    Fe：≤38％；

(4)、制造工艺和加工步骤：采用中频电炉单炼，材料配比为：30％钒钛生铁，7％高碳铬铁，63％轴承废钢，启动电炉后，先加入钒钛生铁，因钒钛合金的熔点较高，不易熔解，全部熔化完后加入铬铁，最后加轴承废钢，所有材料全部加入后，将铁水温度升到1600℃～1650℃，浇铸温度控制在1480℃～1550℃；铸件余热在600℃～700℃的时候开箱然后用大功率风机进行风冷，冷却至自然温度后进行除尘打磨，经外观验收后送交热处理。热处理工艺为600℃+6h回火。

本发明有益效果为：HRC≥50，甚至有部分达到54，接近高铬磨球的硬度；芯部硬度与表面硬度基本一致，硬度差＜1个单位；回火后的落球＞8000次，完全满足大型磨机使用。

具体实施方式

下面在具体实施方式对本发明作进一步详细说明

钒钛合金铸球的制造方法，原料为：

(1)、钒钛生铁：C：2.3-2.7    Si：≤0.45    Mn：0.1Cr：0.5    V：0.45    Ti：0.02    S：≤0.1    P：≤0.08；

(2)、废钢：轴承边角料：C：0.3-1.0    Si：≤0.4    Mn：≤0.3Cr：0.5-1.5；

(3)、高碳铬铁：Cr：60％    Si：≤1.5    Fe：≤38％；

(4)、采用中频电炉单炼。材料配比：废钢65％，高碳铬铁3％，高碳锰铁32％。启动电炉后，先加高碳铬铁，因其熔点较高不易熔解，然后加入废钢。锰铁直到取样检测前加入，因其烧损较大。待所有元素检测达到设计标准后出炉浇铸。浇铸温度控制在1500～1550℃。铸件冷却后开模，经打磨除尘外观处理，然后送交热处理，热处理工艺1030℃+450℃6h回火。其化学成份和物理性能如下：

设计成份：C：2.4-2.7    Si：≤1.0    Mn：≤1.0Cr：≥4    V：≥0.2    Ti：≥0.01    S：≤0.08    P：≤0.1

实际成份：C：2.48    Si：0.73    Mn：0.45Cr：4.08    V：0.32    Ti：0.02    S：0.03    P：0.01

硬度(HRC)

落球疲劳次数

三、分析

钒加入高铬白口铸铁中使初生奥氏体晶体显著细化，且随着含钒量的增加，效果更加显著，这是钒在铁液中所起变质作用的结果。更重要的是，钒能形成碳化物，固定部分碳并且促成共晶碳化物形成，而碳化物数量是影响硬度的主要参数。因此，随含钒量的增加，高铬白口铸铁的铸态硬度显著上升。高铬铸球铬含量需≥10以上，然后通过热处理淬火获得硬度，成本很高。而这种钡钛合金球不需要热处理淬火，其铸态硬度能达到54，落球疲劳寿命能达到9000次以上。

本次研究针对加入含钒钛生铁并适当调整铬元素含量，辅之以工艺达到如下效果：

1、HRG≥50，甚至有部分达到54，接近高铬磨球的硬度；

2、芯部硬度与表面硬度基本一致，硬度差＜1个单位；

3、回火后的落球＞8000次，完全满足大型磨机使用；

4、通过公司在安宁铁矿和四川龙蟒等大型矿山上的实际使用结果，其性能接近普通高铬铸球，但其生产成本只有高铬铸球铬的50％，具有良好的经济效益。