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近年来,大型矿山企业在矿石粉碎过程中多采用大型半自磨流程,且半自磨机直径逐年增大,许多已达到10m以上,所用锻钢磨球尺寸均在125mm以上,国外较多采用140mm及150mm,国内市场空间巨大。本课题首先以锻球用钢GN-6A材质为基础试制Φ150mm磨球,分别从锻后余热淬火和二次加热淬火两种不同淬火工艺入手,探索其在不同淬火方式下的最佳工艺参数及性能。并在GN-6A材质基础上进行新型磨球用钢的设计,开发出适用于生产大规格(Φ150mm)高性能(心部硬度≥58HRC、表面硬度≥60HRC、原始奥氏体晶粒度级别≥7级)高碳低合金锻造磨球新型用钢。研究了GN-6AΦ150mm磨球的两种淬火工艺:GN-6AΦ150mm锻造磨球在锻后余热淬火工艺条件下,磨球心部硬度≥58HRC,表面硬度≥60HRC,由于锻造加热温度高,使得磨球晶粒尺寸粗大,晶粒度级别为4~5级,磨球冲击功在8J~14J,抗破碎性能较差;GN-6AΦ150mm锻造磨球为保证淬透性,二次加热淬火温度依然较高,此工艺条件下,心部硬度≥58HRC,表面硬度≥60HRC左右,磨球冲击功在16J左右,晶粒度级别为5.7级,落球破坏次数在3000次左右。针对GN-6AΦ150mm磨球存在晶粒较粗大的问题,研发两种新型磨球用钢D1与D2:D1为在GN-6A材质基础上添加0.03%~0.05%的Nb;D2主要在GN-6A材质基础上降C、提Si,添加微合金元素Mo、Nb,D1与D2试制磨球产品中,D2具有更高的表面硬度、冲击韧性和抗表面脱碳性,特别是晶粒度达到8级以上,并确定了D2试验钢制作Φ150mm锻造磨球最佳热处理工艺。所制作的D2Φ150mm磨球:心部硬度≥59HRC,表面硬度≥61HRC,冲击功超过30 J,晶粒度级别在8级以上,抗表面脱碳性能良好,单个落球破坏次数大于4000次,抗破碎性能优越。