專利名稱：一種微細(xì)合金鋼丸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬制造領(lǐng)域，具體涉及一種微細(xì)合金鋼丸的制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬鑄造領(lǐng)域，通過拋丸和噴丸處理對金屬鑄件進(jìn)行去除毛邊毛刺、除銹拋光等處理是常用的表面處理方法，其中用量最大的拋丸材料是合金鋼丸。粒度小于1.0mm的合金鋼丸稱為微細(xì)合金鋼丸，特別適合于精密鑄件的拋丸處理。制備合金鋼丸的基本原理是利用一定形式和大小的能量，擊碎具有內(nèi)聚力的鋼液，使擊碎后的鋼液滴在降溫凝固過程中，靠自身的表面張力自收縮成丸。常用的制備方法有兩種:一種是水流噴射法，通過快速噴射水將合金鋼熔融液分散成小液滴，然后收縮成球狀顆粒，同時激冷淬火；另一種方法是離心造丸法，合金鋼熔融液通過重力落入高速旋轉(zhuǎn)的造粒杯中，利用離心力將合金鋼熔融液甩出，分散成細(xì)小液滴，并在飛行的過程中冷卻收縮成丸。水流噴射法的優(yōu)點(diǎn)是合金鋼熔融液在成丸過程中，同時被高速水射流激冷淬火，其金相結(jié)構(gòu)是過飽和的馬氏體和少量的殘余奧氏體，在后處理中一般不需二次淬火處理，只需回火處理就能達(dá)到硬度和質(zhì)量要求。該方法的缺點(diǎn)是顆粒球形度不好，需要對產(chǎn)品進(jìn)行選圓，將非球形顆粒選除；另外由于熔融液的驟冷，容易造成合金鋼丸鑄態(tài)裂紋，因此成品率低。離心造丸法的優(yōu)點(diǎn)是合金鋼丸粒度分布范圍窄、氣孔率低、外形圓整、粘結(jié)現(xiàn)象少；鋼水出丸率高，產(chǎn)品球形度高，不需再經(jīng)選圓工序以清除異形鋼丸；合金鋼丸出現(xiàn)鑄態(tài)裂紋現(xiàn)象較少，因此與水流噴射法相比，該法的成品率要高得多。其缺點(diǎn)由于離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，液滴被甩出的距離較遠(yuǎn)，一般需要直徑超過15米的水池，合金鋼熔融液在飛行的過程中逐漸降到較低溫度后才落到水中，具有一定的退火作用，降低了產(chǎn)品的強(qiáng)度。為此，專利ZL200910074736.2在離心造丸機(jī)中加入了環(huán)形淋水裝置，以縮短合金鋼熔融液滴的飛行時間，減小造丸設(shè)備的尺寸。但是該方法在用于微細(xì)合金鋼丸生產(chǎn)時，容易出現(xiàn)產(chǎn)品球形度不好，異形顆粒多，成品率不高的現(xiàn)象。采用傳統(tǒng)的離心造丸方法在生產(chǎn)微細(xì)合金鋼丸時，隨著合金鋼熔融液滴的變小，氧化率迅速增加，產(chǎn)品收率大幅度下降，尤其是采用該設(shè)備生產(chǎn)粒度小于0.5mm的微細(xì)合金鋼丸時，產(chǎn)品率不足40%。在實(shí)際生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)了合金鋼丸產(chǎn)品表面強(qiáng)度變差，影響使用壽命的問題。另外，由于微細(xì)合金鋼丸顆粒較小，比表面積較大，在冷卻水中停留2個小時就會發(fā)生腐蝕反應(yīng)，產(chǎn)品表面變得粗糙，顏色變紅，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種微細(xì)合金鋼丸的制備方法，它能提高產(chǎn)品收率和合金鋼丸表面的結(jié)晶完整性及表面強(qiáng)度和使用壽命。本發(fā)明的思路:
通過調(diào)整離心盤的轉(zhuǎn)速來改變微細(xì)合金鋼丸成品的粒度；向造丸裝置內(nèi)通入氮?dú)?，以置換裝置中的空氣；讓循環(huán)冷卻水中含有一定濃度的氨。所述的微細(xì)合金鋼丸制備方法，通過改變離心盤的轉(zhuǎn)速，調(diào)整微細(xì)合金鋼丸的產(chǎn)品粒度，離心盤的轉(zhuǎn)速范圍為1500轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分，相應(yīng)地微細(xì)合金鋼丸的粒度范圍為 0.1mm 1.0mnin本發(fā)明通過以下方案予以實(shí)現(xiàn):本發(fā)明一種微細(xì)合金鋼丸的制備方法，它包括以下步驟:將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉，得合金鋼熔融液，開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使造丸裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量按體積比小于
0.1%，并保持連續(xù)通入氮?dú)?，其氮?dú)饬髁繛?.5mVh 10m3/h ；

向水池中加水使液位達(dá)到1/2，并向其中加入按重量比濃度為17%的濃氨水，使循環(huán)冷卻水和淋水中氨的濃度為0.1% 10%，造丸裝置中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分，通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液，經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸。所述氮?dú)饬髁繛閘m3/h 5m3/h,優(yōu)選的,所述氮?dú)饬髁繛?m3/h。所述循環(huán)冷卻水和淋水中氨的濃度為1% 5%。所述循環(huán)冷卻水和淋水中氨的濃度為2%。所述離心盤轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分，所述離心盤轉(zhuǎn)速控制在900轉(zhuǎn)/分。所述造丸裝置是離心法造丸裝置….
將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉，得合金鋼熔融液，開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使造丸裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量低于0.08% (體積)，并保持連續(xù)通入氮?dú)獾牧魉贋?m3/h，向水池中加水到1/2的液位，并向其中加入濃度17% (重量)的濃氨水，使水中的氨含量為1.0% (重量)，造丸裝置中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在900轉(zhuǎn)，通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液。經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的突出效果:(I)生產(chǎn)過程中充入氮?dú)獾哪康木褪菫榱烁淖冊焱柩b置中的氣氛和環(huán)境，減少其中氧氣的含量，從而減少產(chǎn)品的氧化率。(2)在循環(huán)水中加入氨，利用氨的揮發(fā)性，使裝置內(nèi)的氮?dú)鈿夥罩性黾恿艘欢康陌睔?，由于氨氣是一個典型的還原性氣體，因此造成了裝置內(nèi)的還原氣氛。在裝置內(nèi)即使有少量的氧存在，也會在飛行中的熔融液滴或合金鋼丸的高溫表面被氣相中的氨所反應(yīng)，保護(hù)了產(chǎn)品不被氧化，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品收率，微細(xì)合金鋼丸的產(chǎn)品率由傳統(tǒng)的40%提高到80% 95%。(3)在合金鋼熔融液滴和合金鋼丸飛行和成型過程中，在其高溫表面形成的還原性微環(huán)境，避免了氧氣對合金鋼表面結(jié)晶過程的影響，保證了合金鋼丸表面的結(jié)晶完整性，提高了產(chǎn)品的表面強(qiáng)度和使用壽命。(4)合金鋼丸成型后會落入水池的冷卻水中，不可避免地會在水池中停留一段時間再進(jìn)行后續(xù)處理。冷卻水中氨的存在，提高了冷卻水的PH值，構(gòu)成了冷卻水的堿性環(huán)境。在堿性環(huán)境中合金鋼丸表面氧化腐蝕反應(yīng)的傾向大大減小，保證了產(chǎn)品的光亮度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；免去了后續(xù)的產(chǎn)品表面增亮處理工序，降低了產(chǎn)品的成本。(5)與水流噴射造丸法相比，本發(fā)明提供的方法和裝置具有的優(yōu)點(diǎn)包括:微細(xì)合金鋼丸粒度分布范圍窄、氣孔率低、外形圓整、粘結(jié)現(xiàn)象少；鋼水出丸率高，產(chǎn)品球形度高，不需再經(jīng)選圓工序以清除異形鋼丸。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉，得合金鋼熔融液。開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量達(dá)到0.1%(體積)，并保持連續(xù)通入氮?dú)獾牧魉贋閘m3/h。向水池中加水到規(guī)定的液位，并向其中加入17% (重量)的濃氨水，使水中的氨含量為0.5% (重量).造丸機(jī)中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在700轉(zhuǎn)。將合金鋼熔融液加入到熔融液中間包，并通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液。經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸產(chǎn)品。經(jīng)上述過程生產(chǎn)出的微細(xì)合金鋼丸平均粒度為0.8_，在后續(xù)的熱處理工序中進(jìn)行一次回火處理，產(chǎn)品經(jīng)檢測平均強(qiáng)度達(dá)到HRC49.0，符合作為金屬磨料的標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例2將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉，得合金鋼熔融液。開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)猓寡b置內(nèi)氣體中的氧氣含量達(dá)到0.08% (體積)，并保持連續(xù)通入氮?dú)獾牧魉贋?m3/h。向水池中加水到規(guī)定的液位，并向其中加入17%(重量)的濃氨水，使水中的氨含量為1.0% (重量).造丸機(jī)中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在900轉(zhuǎn)。將合金鋼熔融液加入到熔融液中間包，并通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液。經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中。經(jīng)上述過程生產(chǎn)出的微細(xì)合金鋼丸平均粒度為0.6mm,在后續(xù)的熱處理工序中進(jìn)行一次回火處理，產(chǎn)品經(jīng)檢測平均強(qiáng)度達(dá)到HRC48.5，符合作為金屬磨料的標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例3將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉。開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量達(dá)到0.06% (體積)，并保持連續(xù)通入氮?dú)獾牧魉贋?m3/h。向水池中加水到規(guī)定的液位，并向其中加入17% (重量)的濃氨水，使水中的氨含量為2.0% (重量).造丸機(jī)中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在1100轉(zhuǎn)/分。將合金鋼熔融液加入到熔融液中間包，并通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液。經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸產(chǎn)品。經(jīng)上述過程生產(chǎn)出的微細(xì)合金鋼丸平均粒度為0.3mm，在后續(xù)的熱處理工序中進(jìn)行一次回火處理，產(chǎn)品經(jīng)檢測平均強(qiáng)度達(dá)到HRC48.5，符合作為金屬磨料的標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例4將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉。開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量等于0.05% (體積)，并保持連續(xù)通入氮?dú)獾牧魉贋?m3/h。向水池中加水到規(guī)定的液位，并向其中加入17% (重量)的濃氨水，使水中的氨含量為3.0% (重量).造丸機(jī)中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在1300轉(zhuǎn)/分。將合金鋼熔融液加入到熔融液中間包，并通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液。經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸產(chǎn)品。經(jīng)上述過程生產(chǎn)出的微細(xì)合金鋼丸平均粒度為0.2mm，在后續(xù)的熱處理工序中進(jìn)行一次回火處理，產(chǎn)品經(jīng)檢測平均強(qiáng)度達(dá)到HRC48.5，符合作為金屬磨料的標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1.一種微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是，它包括以下步驟: 將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉，得合金鋼熔融液，開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使造丸裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量按體積比小于0.1%，并保持連續(xù)通入氮?dú)?，其氮?dú)饬髁繛?.5m3/h 10m3/h ； 向水池中加水使液位達(dá)到1/2，并向其中加入按重量比濃度為17%的濃氨水，使循環(huán)冷卻水和淋水中氨的濃度為0.1% 10%，造丸裝置中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分，通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液，經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸。
2.如權(quán)利要求1所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述氮?dú)饬髁繛閘m3/h 5m3/h。
3.如權(quán)利要求2所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述氮?dú)饬髁繛?m3/h。
4.如權(quán)利要求1所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述循環(huán)冷卻水和淋水中氨的濃度為1% 5%。
5.如權(quán)利要求4所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述循環(huán)冷卻水和淋水中氨的濃度為2%。
6.如權(quán)利要求1所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述離心盤轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分。
7.如權(quán)利要求6所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述離心盤轉(zhuǎn)速控制在900轉(zhuǎn)/分。
8.如權(quán)利要求1所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 所述造丸裝置是離心法造丸裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的微細(xì)合金鋼丸的制備方法，其特征是， 將合金鋼丸制備原材料加入中頻熔煉爐內(nèi)進(jìn)行融化冶煉，得合金鋼熔融液，開啟氮?dú)怃撈块y門，向造丸裝置中通入氮?dú)?，使造丸裝置內(nèi)氣體中的氧氣含量低于0.08% (體積)，并保持連續(xù)通入氮?dú)獾牧魉贋?m3/h，向水池中加水到1/2的液位，并向其中加入濃度17%(重量)的濃氨水，使水中的氨含量為1.0% (重量)，造丸裝置中的離心盤轉(zhuǎn)速控制在900轉(zhuǎn)，通過熔融液中間包向離心盤連續(xù)加入合金鋼熔融液。經(jīng)離心盤甩出后，合金鋼熔融液在飛行過程中冷卻，并依靠表面張力成為球形，然后落入水池中，得微細(xì)合金鋼丸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微細(xì)合金鋼丸的制備方法，它通過調(diào)整離心盤的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對合金鋼丸粒度的調(diào)整；通過密閉整個裝置，并向裝置內(nèi)通入氮?dú)?，以改變離心造丸機(jī)內(nèi)的氣體環(huán)境，減少氧氣含量和高溫熔融液滴在冷卻過程中的氧化；通過向水池冷卻水中加入氨，改變冷卻水的酸堿度，減少成品在水中的氧化，同時通過氨的揮發(fā)，造成了裝置內(nèi)還原氣體環(huán)境，進(jìn)一步減少氧化，提高了成品率和合金鋼丸表面的結(jié)晶完整性及表面強(qiáng)度和使用壽命。
文檔編號B22F9/10GK103111626SQ20131006119
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者胡永其, 孟令光 申請人:連云港倍特超微粉有限公司