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2020

09-10 14:07

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新成份YFB變質劑與稀土硅在耐磨球中的應用效果對比試驗

作者:

新成份 YFB 變質劑與輕稀土硅鐵合金在鉻系耐磨球中的應用效果對比實驗

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 變質劑對磨球的金相組織、夾雜物形態數量和力學性能的影響，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，經多次對比實驗，新成份 YFB 變質劑變質效果優于輕稀土硅鐵合金，成本較稀土硅鐵合金更低，能細化基體晶粒和碳化物，而且能起到除氣、消除夾渣物的作用。

關鍵詞：新成份 YFB 變質劑、磨球、細化碳化物

1. 實驗背景

耐磨球是一種用于球磨機中的粉碎介質，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。耐磨球廣泛應用于冶金礦山、水泥建材、火力發電、煙氣脫硫、磁性材料、化工、水煤漿、球團礦、礦渣、超細粉、粉煤灰、碳酸鈣、石英砂等行業球磨機。據統計 2013 年全國磨球消耗已經超過 200 萬 t,冶金礦山消耗的磨球占各行業磨球消耗總量的 70%，其中水泥建材行業中磨球消耗占主要工序消耗的 45%[1]。我公司經過長期的市場調研，發現全國大多數的磨球生產企業都會添加輕稀土硅鐵合金進行凈化鐵水、變質處理，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量、形態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，還有采用自動生產線的廠家，還常發生澆口結瘤堵塞澆口現象。為我司經過多次對比實驗，認為我司開發的新成份 YFB 變質劑變質效果優于輕稀土硅，而且成本較稀土硅鐵合金更低，使用方便，且不會增加澆口結瘤堵塞澆口現象的發生，而且能起到除氣、消除夾渣物的作用。經過多年的推廣，已在全國各大磨球生產企業批量使用，取得了非常好的經濟效益。我公司充分利用釔基重稀土的獨特優勢開發了 YFB 系釔基重稀土復合變質劑[3]，此次試驗在這基礎上進行了進一步的優化，在保證效果的前提下進一步降低了生產成本，使大多數耐磨件生產廠家都能用得好、用得起。

2. 實驗方法

試驗磨球成份見表 1

2.1 試驗過程

采用 50kg 中頻感應爐熔煉，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，在 1400-1420℃澆注，用石墨坩堝為澆注包，一模澆注 4 個球，變質劑及稀土硅的加入量均為 0.2%。變質劑（稀土硅鐵）均加在包的底部，并適當覆蓋鐵屑或打渣劑，然后出鐵水，鐵水不能直沖到變質劑（稀土硅鐵）。變質處理完后馬上進行扒渣處理，然后擋渣快速澆注于鐵模內，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性能。

2.2 試樣制取

2.2.1 磨球化學成份

據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：

2.3 試驗數據

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 實驗結論

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

2.4.2 碳化形態分析：圖 1-1 和圖 1-2 都是典型的連續網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 碳化物形態呈斷連續狀或團狀，有部分孤立塊碳化物；碳化尺寸相比圖 2-2 要細小，說明變質劑對碳化形態有細化作用。

2.4.3 從力學性能上看，加新成份 YFB 變質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，此應歸結于夾渣物的減少和碳化物的細化。

2.4.4 從成本上分析，新成份 YFB 的售價比輕稀土硅便宜，節約成本，經濟效益顯著，提高企業的競爭力。

3、廠家應用

3.1 安徽寧國某廠，金屬型鑄造生產Ø80mm 磨球,其使用新成份 YFB 變質劑應用數據見表 3.

3.2 湖北某廠全自動金屬型鑄造生產Ø80mm 磨球，其使用新成份 YFB 變質劑應用數據見表 4.

參考文獻

[1]周平安，水泥工業耐磨材料技術現狀及發展趨勢[J],中國水泥網，2010/04/21。

[2]葉以富，磨球的研究與現狀[J],鑄造，1996.9,41-43。

[3]楊清等，釔基重稀土復合變質劑在高鉻耐磨白口鐵中的應用研究[J],鑄造技術，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：部長，職稱：鑄造工程師，通迅地址：江西省贛州市蓉江新區高坑高坪小區左側二樓龍釔（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