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

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)用效果對比實驗
 
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行比較，經(jīng)多次對比實驗，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. 實驗背景
耐磨球是一種用于球磨機中的粉碎介質(zhì)，用于粉碎磨機中的物料，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。本文試驗對象為鉻系耐磨球。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、球團礦、礦渣、超細(xì)粉、粉煤灰、碳酸鈣、石英砂等行 業(yè)球磨機。據(jù)統(tǒng)計 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)都會添加輕稀土硅鐵合金進行凈化 鐵水、變質(zhì)處理，進而提高磨球的使用壽命。研究表明,稀土對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)過多次對比實驗，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)濟效益。 我公司充分利用釔基重稀土的獨特優(yōu)勢開發(fā)了 YFB 系釔基重稀土復(fù)合變質(zhì)劑[3]，此次試驗在這基 礎(chǔ)上進行了進一步的優(yōu)化，在保證效果的前提下進一步降低了生產(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. 實驗方法
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2.1 試驗過程
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行熱處理，工藝為：油淬+回火。低鉻磨球未進行熱處理。熱處理后試樣用電火 花線切割機在每個球的中心取 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、高鉻磨球成份進行實驗，如下表：
 
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2.3 試驗數(shù)據(jù)
2.3.1 金相組織
2.3.1.1 低鉻球
 
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2.3.1.2 高鉻球
 
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2.3.2 夾渣物
2.3.2.1 低鉻球
 
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2.3.2.2 高鉻球
 
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2.4 實驗結(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 的售價比輕稀土硅便宜，節(jié)約成本，經(jīng)濟效益顯著，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.
 
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3.2 湖北某廠全自動金屬型鑄造生產(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.
 
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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