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新成份YFB變質(zhì)劑與稀土硅在耐磨球中的應(yīng)用效果對(duì)比試驗(yàn)

作者:

新成份 YFB 變質(zhì)劑與輕稀土硅鐵合金在鉻系耐磨球中的應(yīng)用效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)

劉燕平、楊清、朱福生、鐘偉昌

（龍南龍釔重稀土科技股份有限公司，江西贛州 341401）摘要：本文研究了新成分 YFB 變質(zhì)劑對(duì)磨球的金相組織、夾雜物形態(tài)數(shù)量和力學(xué)性能的影響，并在相同條件下和稀土硅鐵合金在磨球中的作用進(jìn)行比較，經(jīng)多次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，新成份 YFB 變質(zhì)劑變質(zhì)效果優(yōu)于輕稀土硅鐵合金，成本較稀土硅鐵合金更低，能細(xì)化基體晶粒和碳化物，而且能起到除氣、消除夾渣物的作用。

關(guān)鍵詞：新成份 YFB 變質(zhì)劑、磨球、細(xì)化碳化物

1. 實(shí)驗(yàn)背景

耐磨球是一種用于球磨機(jī)中的粉碎介質(zhì)，用于粉碎磨機(jī)中的物料，一種是以鉻為主要合金元素的白口鑄鐵簡稱鉻合金鑄鐵，以鉻合金鑄鐵為材料的鑄造磨球稱為鉻合金鑄鐵磨球，另一種是以球墨鑄鐵為材料的鑄造磨球稱為球墨鑄鐵磨球，其中通過熱處理獲得的基體組織主要是貝氏體的球墨鑄鐵磨球簡稱貝氏體球鐵磨球。本文試驗(yàn)對(duì)象為鉻系耐磨球。耐磨球廣泛應(yīng)用于冶金礦山、水泥建材、火力發(fā)電、煙氣脫硫、磁性材料、化工、水煤漿、球團(tuán)礦、礦渣、超細(xì)粉、粉煤灰、碳酸鈣、石英砂等行業(yè)球磨機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì) 2013 年全國磨球消耗已經(jīng)超過 200 萬 t,冶金礦山消耗的磨球占各行業(yè)磨球消耗總量的 70%，其中水泥建材行業(yè)中磨球消耗占主要工序消耗的 45%[1]。我公司經(jīng)過長期的市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)全國大多數(shù)的磨球生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)添加輕稀土硅鐵合金進(jìn)行凈化鐵水、變質(zhì)處理，進(jìn)而提高磨球的使用壽命。研究表明,稀土對(duì)高鉻鑄鐵中碳化物的數(shù)量、形態(tài)及奧氏體枝晶間距無明顯影響,但可使其中的夾雜物組成、形態(tài)得以改善,夾雜減少[2]。單一的稀土硅鐵合金雖然能起到部分作用，但是仍然存在不少問題，比如夾渣、氣孔并沒有得到有效的控制，還有采用自動(dòng)生產(chǎn)線的廠家，還常發(fā)生澆口結(jié)瘤堵塞澆口現(xiàn)象。為我司經(jīng)過多次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為我司開發(fā)的新成份 YFB 變質(zhì)劑變質(zhì)效果優(yōu)于輕稀土硅，而且成本較稀土硅鐵合金更低，使用方便，且不會(huì)增加澆口結(jié) 瘤堵塞澆口現(xiàn)象的發(fā)生，而且能起到除氣、消除夾渣物的作用。經(jīng)過多年的推廣，已在全國各大磨球生產(chǎn)企業(yè)批量使用，取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。我公司充分利用釔基重稀土的獨(dú)特優(yōu)勢開發(fā)了 YFB 系釔基重稀土復(fù)合變質(zhì)劑[3]，此次試驗(yàn)在這基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，在保證效果的前提下進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，使大多數(shù)耐磨件生產(chǎn)廠家都能用得好、用得起。

2. 實(shí)驗(yàn)方法

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2.1 試驗(yàn)過程

采用 50kg 中頻感應(yīng)爐熔煉，先加生鐵、廢鋼入爐熔化，待其熔清后加入錳鐵、鉻鐵，熔化后升溫至 1460℃扒渣，然后再造渣，再次扒渣升溫到 1490℃加入鋁線脫氧，扒渣后出爐。選取Φ80mm 的磨球作為試驗(yàn)樣，采用鐵模覆砂工藝生產(chǎn)，在 1400-1420℃澆注，用石墨坩堝為澆注包，一模澆注 4 個(gè)球，變質(zhì)劑及稀土硅的加入量均為 0.2%。變質(zhì)劑（稀土硅鐵）均加在包的底部，并適當(dāng)覆蓋鐵屑或打渣劑，然后出鐵水，鐵水不能直沖到變質(zhì)劑（稀土硅鐵）。變質(zhì)處理完后馬上進(jìn)行扒渣處理，然后擋渣快速澆注于鐵模內(nèi)，冷卻后即可開箱清理。中鉻磨球清理出來進(jìn)行熱處理，工藝為：油淬+回火。低鉻磨球未進(jìn)行熱處理。熱處理后試樣用電火花線切割機(jī)在每個(gè)球的中心取 4 根 10×10×55mm 的沖擊試樣，以備檢測試樣的金相組織及力學(xué)性能。

2.2 試樣制取

2.2.1 磨球化學(xué)成份

據(jù)目前市場上較常用到的磨球，選擇如下兩種低、高鉻磨球成份進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如下表：

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3.1 金相組織

2.3.1.1 低鉻球

2.3.1.2 高鉻球

2.3.2 夾渣物

2.3.2.1 低鉻球

2.3.2.2 高鉻球

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

2.4.1 從金相組織上看，添加新成份 YFB 變質(zhì)劑后基體晶粒相比較添加輕稀土硅要細(xì) 1 級(jí)左右；夾渣物明顯減少，如圖 3 和圖 4.

2.4.2 碳化形態(tài)分析：圖 1-1 和圖 1-2 都是典型的連續(xù)網(wǎng)碳化物和蜂房狀萊氏體，馬氏體呈針片狀，尺寸均較大；圖 2-1 碳化物形態(tài)呈斷連續(xù)狀或團(tuán)狀，有部分孤立塊碳化物；碳化尺寸相比圖 2-2 要細(xì)小，說明變質(zhì)劑對(duì)碳化形態(tài)有細(xì)化作用。

2.4.3 從力學(xué)性能上看，加新成份 YFB 變質(zhì)劑相比較添加輕稀土硅沖擊性能稍有提高，硬度沒有什么變化，此應(yīng)歸結(jié)于夾渣物的減少和碳化物的細(xì)化。

2.4.4 從成本上分析，新成份 YFB 的售價(jià)比輕稀土硅便宜，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著，提高企業(yè)的競爭力。

3、廠家應(yīng)用

3.1 安徽寧國某廠，金屬型鑄造生產(chǎn)Ø80mm 磨球,其使用新成份 YFB 變質(zhì)劑應(yīng)用數(shù)據(jù)見表 3.

3.2 湖北某廠全自動(dòng)金屬型鑄造生產(chǎn)Ø80mm 磨球，其使用新成份 YFB 變質(zhì)劑應(yīng)用數(shù)據(jù)見表 4.

參考文獻(xiàn)

[1]周平安，水泥工業(yè)耐磨材料技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J],中國水泥網(wǎng)，2010/04/21。

[2]葉以富，磨球的研究與現(xiàn)狀[J],鑄造，1996.9,41-43。

[3]楊清等，釔基重稀土復(fù)合變質(zhì)劑在高鉻耐磨白口鐵中的應(yīng)用研究[J],鑄造技術(shù)，2006.No.8,829-833。

作者簡介：劉燕平（1978- ），江西贛州人，工作單位：龍南龍釔重稀土科技股份有限公司，職務(wù)：部長，職稱：鑄造工程師，通迅地址：江西省贛州市蓉江新區(qū)高坑高坪小區(qū)左側(cè)二樓龍釔（贛州）稀土公司、龍南龍釔重稀土科技股份有限公司，郵編： 341401，電話/傳真：0797-6581977，E-mail：15979826582@163.com