[发明专利]一种微细合金钢丸的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属制造领域，具体涉及一种微细合金钢丸的制备方法。

背景技术

在金属铸造领域，通过抛丸和喷丸处理对金属铸件进行去除毛边毛刺、除锈抛光等处理是常用的表面处理方法，其中用量最大的抛丸材料是合金钢丸。粒度小于1.0mm的合金钢丸称为微细合金钢丸，特别适合于精密铸件的抛丸处理。

制备合金钢丸的基本原理是利用一定形式和大小的能量，击碎具有内聚力的钢液，使击碎后的钢液滴在降温凝固过程中，靠自身的表面张力自收缩成丸。常用的制备方法有两种：一种是水流喷射法，通过快速喷射水将合金钢熔融液分散成小液滴，然后收缩成球状颗粒，同时激冷淬火；另一种方法是离心造丸法，合金钢熔融液通过重力落入高速旋转的造粒杯中，利用离心力将合金钢熔融液甩出，分散成细小液滴，并在飞行的过程中冷却收缩成丸。

水流喷射法的优点是合金钢熔融液在成丸过程中，同时被高速水射流激冷淬火，其金相结构是过饱和的马氏体和少量的残余奥氏体，在后处理中一般不需二次淬火处理，只需回火处理就能达到硬度和质量要求。该方法的缺点是颗粒球形度不好，需要对产品进行选圆，将非球形颗粒选除；另外由于熔融液的骤冷，容易造成合金钢丸铸态裂纹，因此成品率低。

离心造丸法的优点是合金钢丸粒度分布范围窄、气孔率低、外形圆整、粘结现象少;钢水出丸率高，产品球形度高，不需再经选圆工序以清除异形钢丸；合金钢丸出现铸态裂纹现象较少，因此与水流喷射法相比，该法的成品率要高得多。其缺点由于离心机的高速旋转，液滴被甩出的距离较远，一般需要直径超过15米的水池，合金钢熔融液在飞行的过程中逐渐降到较低温度后才落到水中，具有一定的退火作用，降低了产品的强度。为此，专利ZL200910074736.2在离心造丸机中加入了环形淋水装置，以缩短合金钢熔融液滴的飞行时间，减小造丸设备的尺寸。但是该方法在用于微细合金钢丸生产时，容易出现产品球形度不好，异形颗粒多，成品率不高的现象。采用传统的离心造丸方法在生产微细合金钢丸时，随着合金钢熔融液滴的变小，氧化率迅速增加，产品收率大幅度下降，尤其是采用该设备生产粒度小于0.5mm的微细合金钢丸时，产品率不足40%。在实际生产中也发现了合金钢丸产品表面强度变差，影响使用寿命的问题。另外，由于微细合金钢丸颗粒较小，比表面积较大，在冷却水中停留2个小时就会发生腐蚀反应，产品表面变得粗糙，颜色变红，影响产品质量。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，提供一种微细合金钢丸的制备方法，它能提高产品收率和合金钢丸表面的结晶完整性及表面强度和使用寿命。

本发明的思路：

通过调整离心盘的转速来改变微细合金钢丸成品的粒度；向造丸装置内通入氮气，以置换装置中的空气；让循环冷却水中含有一定浓度的氨。

所述的微细合金钢丸制备方法，通过改变离心盘的转速，调整微细合金钢丸的产品粒度，离心盘的转速范围为1500转/分～600转/分，相应地微细合金钢丸的粒度范围为0.1mm～1.0mm。

本发明通过以下方案予以实现：

本发明一种微细合金钢丸的制备方法，它包括以下步骤：

将合金钢丸制备原材料加入中频熔炼炉内进行融化冶炼，得合金钢熔融液，开启氮气钢瓶阀门，向造丸装置中通入氮气，使造丸装置内气体中的氧气含量按体积比小于0.1%，并保持连续通入氮气，其氮气流量为0.5m³/h～10m³/h；

向水池中加水使液位达到1/2，并向其中加入按重量比浓度为17%的浓氨水，使循环冷却水和淋水中氨的浓度为0.1%～10%，造丸装置中的离心盘转速控制在1500转/分～600转/分，通过熔融液中间包向离心盘连续加入合金钢熔融液，经离心盘甩出后，合金钢熔融液在飞行过程中冷却，并依靠表面张力成为球形，然后落入水池中，得微细合金钢丸。

所述氮气流量为1m³/h～5m³/h,优选的，所述氮气流量为3m³/h。

所述循环冷却水和淋水中氨的浓度为1%～5%。

所述循环冷却水和淋水中氨的浓度为2%。

所述离心盘转速控制在1500转/分～600转/分，所述离心盘转速控制在900转/分。

所述造丸装置是离心法造丸装置….