一种大型矿山用高抗磨铸锻及其制备方法与流程

1.本发明属于耐磨材料技术领域，尤其涉及一种大型矿山用高抗磨铸锻及其制备方法。

背景技术：

2.球磨机是物料被破碎之后再进行粉碎的关键设备，这种类型磨矿机是在其筒体内装入一定数量的钢球或者铸锻作为研磨介质，它广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨，球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业。
3.目前矿山所使用铸锻的材质主要以碳钢为主，其性能表现为高韧性和低硬度，且体积硬度一般都不会超过40hrc，在实际使用中普遍存在着耐磨性较差及易变形等不足。同样，因矿山湿磨电化腐蚀的影响，铸锻有较大的破碎性缺陷。因此，研究开发适合大型矿山使用的抗磨铸锻成为当务之急，要求研制的铸锻的硬度达到58hrc以上，并要有良好的抗冲击性能。

技术实现要素：

4.基于上述技术问题，本发明提出了一种大型矿山用高抗磨铸锻及其制备方法，所述铸锻硬度高、韧性好、不易破碎，当用于矿石湿磨时，可大大提高磨矿效率。
5.本发明提出的一种大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，包括如下步骤：
6.s1、按重量百分比为：c：3.6-3.7％、si：2.4-2.8％、mn：1.6-1.8％、cr：0.1-0.8％、cu：0.45-0.5％、mg：0.03-0.05％、p：≤0.05％、s：≤0.03％，余量为fe进行配料，熔炼后，得到铁水；
7.s2、将步骤s1的铁水加入装有球化剂、孕育剂和纳米颗粒的浇包中进行球化孕育处理，所述纳米颗粒为sic-zrb
2-al纳米颗粒，得到球化孕育铁水；
8.s3、将步骤s2的球化孕育铁水进行浇注，浇注过程中随流加入随流孕育剂，得到铸态铸锻；
9.s4、将步骤s3的铸态铸锻进行淬火、回火处理，即得到所述高抗磨铸锻。
10.优选地，步骤s1中，所述熔炼温度为1500-1580℃。
11.优选地，步骤s2中，所述球化剂为qrmg8re3稀土镁合金，其加入量为铁水重量的1.2-1.6％；所述孕育剂为fesi75合金，其加入量为铁水重量的0.4-0.7％。
12.优选地，步骤s2中，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒是将硅化锆粉、碳化硼粉、活性炭粉和铝粉按照重量比4-6:2-4:1:15-25球磨混匀后，高温烧结而成；
13.优选地，所述高温烧结温度为1450-1650℃，压力为40-60mpa，时间为15-20min；
14.优选地，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒加入量为铁水重量的0.01-0.05％。
15.优选地，步骤s2中，所述球化孕育处理温度为1520-1550℃。
16.优选地，步骤s3中，所述浇注温度为1360-1400℃。
17.优选地，步骤s3中，所述随流孕育剂为65sibafe孕育剂，其加入量为铁水重量的0.2-0.4％。
18.优选地，步骤s4中，所述淬火处理包括：将铸态铸锻升温至620-640℃，保温1-3h，升温至720-740℃，保温1-3h，升温至840-860℃，保温1-3h，升温至880-900℃，保温1-3h，再用浸入200-230℃的高温特种淬火油淬火，直至铸锻表面温度降至260-280℃。
19.优选地，步骤s4中，所述回火处理包括：在260-300℃下等温回火3-5h。
20.本发明还提出一种大型矿山用高抗磨铸锻，其是上述制备方法制备得到。
21.本发明的有益效果：
22.(1)本发明提供的一种大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，首先选择合理成分配比的铸锻，其中mn、cr、cu的复合合金化处理能显著提高珠光体含量、细化珠光体片层间距、强化基体，显著提高铸态铸锻的强度、硬度等力学性能；其次在球化孕育处理时，加入sic-zrb
2-al纳米颗粒，由于sic-zrb
2-al纳米颗粒能够在铁水中均匀分散，因而使得铸锻组织中的石墨球球化率明显提高，平均直径亦大大减小，制得了分布均匀且质量等级高的球墨，并且珠光体整体尺寸减小，铁素体和渗碳体片层变薄，所得铸锻质量与性能稳定，硬度高，韧性好，耐磨性能优良，破碎率低，对研制出高性能的大型矿山用高抗磨铸锻具有重要意义。
23.(2)本发明所制备出的大型矿山用高抗磨铸锻硬度为hrc59-62，冲击韧性αk为15-22j/cm2，破碎率＜0.02％，具有良好的耐磨性、冲击韧性和较好的综合力学性能。
具体实施方式
24.下面，本发明通过具体实施例对所述技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
25.实施例1
26.一种大型矿山用高抗磨铸锻，其制备方法包括：
27.(1)按重量百分比为：c：3.65％、si：2.63％、mn：1.69％、cr：0.45％、cu：0.48％、mg：0.04％、p：0.02％、s：0.01％，余量为fe进行配料，并采用中频感应炉升温至1550℃后进行熔炼，得到铁水；
28.(2)将上述铁水控制温度为1530℃，全部倒入浇包中进行球化孕育处理，浇包中事先装有球化剂qrmg8re3稀土镁合金、孕育剂fesi75合金和sic-zrb
2-al纳米颗粒，其中，球化剂加入量为铁水重量的1.3％，孕育剂加入量为铁水重量的0.5％，纳米颗粒加入量为铁水重量的0.03％，这里，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒是将硅化锆粉、碳化硼粉、活性炭粉和铝粉按照重量比5:3:1:20球磨2h，在压力为50mpa、温度为1550℃的条件下烧结16min而成，得到球化孕育铁水；
29.(3)将上述球化孕育铁水进行浇注，浇注温度为1380℃，浇注过程中随流加入65sibafe孕育剂，加入量为铁水重量的0.3％，得到铸态铸锻；
30.(4)将上述铸态铸锻升温至630℃，保温2h，升温至730℃，保温2h，升温至850℃，保温2h，升温至890℃，保温2h，再用浸入220℃的高温特种淬火油中淬火，直至铸锻表面温度降至270℃，再在280℃下等温回火4h，即得到所述大型矿山用高抗磨铸锻。
31.实施例2
32.一种大型矿山用高抗磨铸锻，其制备方法包括：
33.(1)按重量百分比为：c：3.62％、si：2.78％、mn：1.63％、cr：0.78％、cu：0.45％、mg：0.05％、p：0.05％、s：0.02％，余量为fe进行配料，并采用中频感应炉升温至1500℃后进行熔炼，得到铁水；
34.(2)将上述铁水控制温度为1550℃，全部倒入浇包中进行球化孕育处理，浇包中事先装有球化剂qrmg8re3稀土镁合金、孕育剂fesi75合金和sic-zrb
2-al纳米颗粒，其中，球化剂加入量为铁水重量的1.2％，孕育剂加入量为铁水重量的0.7％，纳米颗粒加入量为铁水重量的0.01％，这里，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒是将硅化锆粉、碳化硼粉、活性炭粉和铝粉按照重量比5:3:1:20球磨2h，在压力为40mpa、温度为1650℃的条件下烧结15min而成，得到球化孕育铁水；
35.(3)将上述球化孕育铁水进行浇注，浇注温度为1400℃，浇注过程中随流加入65sibafe孕育剂，加入量为铁水重量的0.2％，得到铸态铸锻；
36.(4)将上述铸态铸锻升温至640℃，保温2h，升温至720℃，保温2h，升温至860℃，保温2h，升温至880℃，保温2h，再用浸入230℃的高温特种淬火油中淬火，直至铸锻表面温度降至260℃，再在300℃下等温回火4h，即得到所述大型矿山用高抗磨铸锻。
37.实施例3
38.一种大型矿山用高抗磨铸锻，其制备方法包括：
39.(1)按重量百分比为：c：3.68％、si：2.42％、mn：1.78％、cr：0.17％、cu：0.50％、mg：0.03％、p：0.03％、s：0.01％，余量为fe进行配料，并采用中频感应炉升温至1580℃后进行熔炼，得到铁水；
40.(2)将上述铁水控制温度为1520℃，全部倒入浇包中进行球化孕育处理，浇包中事先装有球化剂qrmg8re3稀土镁合金、孕育剂fesi75合金和sic-zrb
2-al纳米颗粒，其中，球化剂加入量为铁水重量的1.6％，孕育剂加入量为铁水重量的0.4％，纳米颗粒加入量为铁水重量的0.03％，这里，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒是将硅化锆粉、碳化硼粉、活性炭粉和铝粉按照重量比5:3:1:20球磨2h，在压力为60mpa、温度为1450℃的条件下烧结20min而成，得到球化孕育铁水；
41.(3)将上述球化孕育铁水进行浇注，浇注温度为1360℃，浇注过程中随流加入65sibafe孕育剂，加入量为铁水重量的0.4％，得到铸态铸锻；
42.(4)将上述铸态铸锻升温至620℃，保温2h，升温至740℃，保温2h，升温至840℃，保温2h，升温至900℃，保温2h，再用浸入200℃的高温特种淬火油中淬火，直至铸锻表面温度降至280℃，再在260℃下等温回火4h，即得到所述大型矿山用高抗磨铸锻。
43.对比例1
44.一种抗磨铸锻，其制备方法包括：
45.(1)按重量百分比为：3.65％、si：2.63％、mn：1.69％、cr：0.45％、cu：0.48％、mg：0.04％、p：0.02％、s：0.01％，余量为fe进行配料，并采用中频感应炉升温至1550℃后进行熔炼，得到铁水；
46.(2)将上述铁水控制温度为1530℃，全部倒入浇包中进行球化孕育处理，浇包中事先装有球化剂qrmg8re3稀土镁合金和孕育剂fesi75合金，其中，球化剂加入量为铁水重量的1.3％，孕育剂加入量为铁水重量的0.5％，得到球化孕育铁水；
47.(3)将上述球化孕育铁水进行浇注，浇注温度为1380℃，浇注过程中随流加入65sibafe孕育剂，加入量为铁水重量的0.3％，得到铸态铸锻；
48.(4)将上述铸态铸锻升温至630℃，保温2h，升温至730℃，保温2h，升温至850℃，保温2h，升温至890℃，保温2h，再用浸入220℃的高温特种淬火油中淬火，直至铸锻表面温度降至270℃，再在280℃下等温回火4h，即得到所述大型矿山用高抗磨铸锻。
49.对比例2
50.一种抗磨铸锻，其制备方法包括：
51.(1)按重量百分比为：c：3.65％、si：2.63％、mn：1.69％、cr：0.45％、cu：0.48％、mg：0.04％、p：0.02％、s：0.01％，余量为fe进行配料，并采用中频感应炉升温至1550℃后进行熔炼，得到铁水；
52.(2)将上述铁水控制温度为1530℃，全部倒入浇包中进行球化孕育处理，浇包中事先装有球化剂qrmg8re3稀土镁合金、孕育剂fesi75合金和sic纳米颗粒，其中，球化剂加入量为铁水重量的1.3％，孕育剂加入量为铁水重量的0.5％，纳米颗粒加入量为铁水重量的0.03％，得到球化孕育铁水；
53.(3)将上述球化孕育铁水进行浇注，浇注温度为1380℃，浇注过程中随流加入65sibafe孕育剂，加入量为铁水重量的0.3％，得到铸态铸锻；
54.(4)将上述铸态铸锻升温至630℃，保温2h，升温至730℃，保温2h，升温至850℃，保温2h，升温至890℃，保温2h，再用浸入220℃的高温特种淬火油中淬火，直至铸锻表面温度降至270℃，再在280℃下等温回火4h，即得到所述大型矿山用高抗磨铸锻。
55.实验测试：
56.将实施例和对比例所得抗磨铸锻分别进行测试，使用洛氏硬度试验机对抗磨铸锻硬度进行测试，使用冲击试验机对抗磨铸锻室温冲击韧性进行测试，测试依照gb/t229-2011标准进行。上述实施例和对比例有关所述抗磨铸锻的性能测试结果如下表1所示：
57.表1实施例和对比例所得抗磨铸锻的性能测试效果
[0058][0059][0060]
从上表中可以看出，本发明实施例制备的高抗磨铸锻具有良好的综合力学性能和优异的耐磨性。
[0061]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、按重量百分比为：c：3.6-3.7％、si：2.4-2.8％、mn：1.6-1.8％、cr：0.1-0.8％、cu：0.45-0.5％、mg：0.03-0.05％、p：≤0.05％、s：≤0.03％，余量为fe进行配料，熔炼后，得到铁水；s2、将步骤s1的铁水加入装有球化剂、孕育剂和纳米颗粒的浇包中进行球化孕育处理，所述纳米颗粒为sic-zrb
2-al纳米颗粒，得到球化孕育铁水；s3、将步骤s2的球化孕育铁水进行浇注，浇注过程中随流加入随流孕育剂，得到铸态铸锻；s4、将步骤s3的铸态铸锻进行淬火、回火处理，即得到所述高抗磨铸锻。2.根据权利要求1所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述熔炼温度为1500-1580℃。3.根据权利要求1或2所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述球化剂为qrmg8re3稀土镁合金，其加入量为铁水重量的1.2-1.6％；所述孕育剂为fesi75合金，其加入量为铁水重量的0.4-0.7％。4.根据权利要求1-3任一项所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒是将硅化锆粉、碳化硼粉、活性炭粉和铝粉按照重量比4-6:2-4:1:15-25球磨混匀后，高温烧结而成；优选地，所述高温烧结温度为1450-1650℃，压力为40-60mpa，时间为15-20min；优选地，所述sic-zrb
2-al纳米颗粒加入量为铁水重量的0.01-0.05％。5.根据权利要求1-4任一项所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述球化孕育处理温度为1520-1550℃。6.根据权利要求1-5任一项所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述浇注温度为1360-1400℃。7.根据权利要求1-6任一项所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述随流孕育剂为65sibafe孕育剂，其加入量为铁水重量的0.2-0.4％。8.根据权利要求1-7任一项所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述淬火处理包括：将铸态铸锻升温至620-640℃，保温1-3h，升温至720-740℃，保温1-3h，升温至840-860℃，保温1-3h，升温至880-900℃，保温1-3h，再用浸入200-230℃的高温特种淬火油中淬火，直至铸锻表面温度降至260-280℃。9.根据权利要求1-8任一项所述大型矿山用高抗磨铸锻的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述回火处理包括：在260-300℃下等温回火3-5h。10.一种大型矿山用高抗磨铸锻，其特征在于，其是权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到。

技术总结

本发明公开了一种大型矿山用高抗磨铸锻及其制备方法，所述制备方法包括：按重量百分比为：C：3.6-3.7％、Si：2.4-2.8％、Mn：1.6-1.8％、Cr：0.1-0.8％、Cu：0.45-0.5％、Mg：0.03-0.05％、P：≤0.05％、S：≤0.03％，余量为Fe进行配料，熔炼后，得到铁水；将铁水加入装有球化剂、孕育剂和纳米颗粒的浇包中进行球化孕育处理，所述纳米颗粒为SiC-ZrB