现有的技术文献和现场使用调研可知,磨球的发展方向:应减少合金元素比重,降低生产成本,通过降低含碳量来获得较好的韧性的亚共晶铸铁,以提高高铬铸铁的抗冲击性能。通过对高铬铸铁优选材料配方,调整铸造熔炼工艺,结合合理的热处理方法,是保证产品质量、降低生产和使用成本的有效的工艺措施。磨球失效形式通过对磨球的实际使用现场的调研分析可知,,降低铁水中气体和有害夹杂物含量,提高铁水流动性和韧性。造成磨球失效的主要原因如下:在磨球工作过程中,由球磨机的破碎原理可知,其主要是通过球磨机自身的旋转引起装于内部磨球滚动和相互冲击来对物料进行破碎。
对磨球来讲主要承受小能量多次冲击以及因磨球球体破碎、剥落下的硬度较高的碎片与磨球之间冲击和摩擦,产生冲击疲劳磨损和磨料磨损;受球磨机设备本身结构尺寸影响,球磨机自身直径越大,磨球之间冲击势能越大。磨球和磨球、磨球与球磨机内部的衬板的冲击程度越严重,磨球也越容易发生冲击疲劳磨损和破碎。因此,对于提高磨球抗冲击疲劳能力并不是只是提高材料强度、韧性和塑性,而是综合调整强度、韧性和塑性之间的关系;球磨机在运转过程中,磨球和磨粉料在磨球机下半部分形成混合物料,在离心力的作用下,混合物料贴着衬板,沿着球磨机转动方向到达一定高度后,抛砸到球磨机底部磨球和粉料,粉料受到冲击磨损;部分磨球在向上过程中较早沿着衬板下滑。造成磨球的韧性差,其抗冲击疲劳能力降低,容易造成磨球破碎。同时,磨球在磨料滚动和滑动的作用下,易于产生切削和碾压形成细微裂纹,随着裂纹萌生并不断扩展,最终就会导致磨球材料剥落。因此含碳量过高,磨球耐磨性能反而下降。一般应将含碳量控制在。铬铬含量主要决定碳化物类型和形态,它可以提高耐腐蚀磨损性能。铬和碳的含量只有控制其在合金中产生一定量的M C 类型的碳化物,且以该类型碳化物为主体,才能获得高的耐磨性能。
当含碳量相同时,铬含量越高,共晶碳化物的数量越多,高铬铸铁磨球硬度就越高。但随着铬含量的提高,铁水的流动性降低,磨球冷裂倾向增大,韧性降低,磨球易破碎,同时铬属于贵重金属,过多地增加铬造成磨球成本提高,试验结果表明:铬含量一般应控制在最佳。稀土元素高铬白口铸铁经变质处理后可改变碳化物形态和分布,强化基体组织稀土硅铁合金还具有细化初生奥氏体晶粒,细化碳化物的作用。经稀土元素变质处理后,碳化物形状由连续网状变成断网状或孤立粒状分布,从而使高铬铸铁冲击韧性提高倍左右。稀土元素使共晶转变的相对过冷度增加,高铬白口铸铁共晶凝固范围增大,使碳化物呈团块状,组织性能得到提高。
另外,适量的稀土还能净化晶界,削弱在晶界上偏聚的某些元素的不利影响,增强奥氏体和碳化物结合,提高磨球抗裂纹的萌生和延展的能力。生产中稀土硅铁合金最佳的控制范围应为。硅硅是非碳化物形成元素,硅固溶于基体组织中,使奥氏体的含碳量降低,冷却后形成铁素体,显著降低了高铬铸铁的淬透性。但加入适量的硅铁合金,能够起到脱氧作用,同时硅铁的加入有利于增加铁水的流动性。因此一般应将硅控制在。锰锰和硅的作用正好相反,是一种强烈提高淬透性的元素,当它和钼元素同时使用时能显著提高合金淬透性。增加残余奥氏体含量,因此高铬白口铸铁必须严格控制残余奥氏体量。