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球磨機鋼球標準、球磨機鋼球分類和球磨機鋼球的生產工藝
發布時間：2015-08-01 17:52 瀏覽量：5554 來源：金鵬礦機
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球磨機鋼球是筒形球磨機中用來粉磨礦塊的一種研磨介質，廣泛應用于鐵礦和有色金屬礦山選礦廠、水泥廠、火力發電廠、耐火材料廠、鋼鐵廠、磷肥廠等粉磨行業。球磨機鋼球在此粉磨礦塊的同時，自身也不斷磨損變小，直至失效，因此消耗極大。
目前，我國年消耗鋼球約400萬噸，主要是鑄造鐵球、鍛造鋼球。
一、規格
通常使用的球磨鋼球直徑為Φ20mm~Φ125mm，超大型球磨機使用的最大鋼球直徑為Φ130mm~Φ150mm。
二、球磨鋼球生產工藝
主要有：鑄造鐵球、鍛造鋼球、軋制鋼球
工藝優點 | 工藝缺點 | |
鑄造鐵球 | 設備簡單，投資少。生產技術和操作容易掌握；對多規格、小批量的訂單，安排生產容易、靈活。 | 鑄造缺陷多（氣孔、砂眼、夾雜、表面、裂紋等）；密度低、比重小；金屬晶粒粗大，沖擊韌性差（一般為3~7J/cm2）；能耗高，金屬收得率低；Φ40mm以下的小球鑄造難度很大。 |
鍛造鋼球 | 投資少、上馬快，原料既可以用熱軋圓鋼，也可用熱軋鋼坯，坯料長度不限，生產易于組織。 | 生產質量難以穩定控制；人工下料，單重不一；易造成鋼球表面折疊；加熱缺陷，氧化脫碳，晶粒變粗，甚至過熱、過燒，熱處理質量不穩定；終鍛溫差大，淬火熱處理質量不穩定；產品的硬度、淬透性和沖擊韌性不能保證穩定；效率低、成本高。 |
軋制鋼球 | 生產效率高、產量大，適于大型現代勞化鋼球廠；軋球生產機械化、自動化程度高；質量穩定，鋼球硬度高，內外硬度差小，沖擊韌性高，比重大。 | 建廠投資大；工藝技術含量高；多規格、小批量訂購有一定難度，不適合小批量頻繁換產品規格。 |
三、熱軋球磨鋼球產品優勢
?成形好，幾何公差小，質量穩定。
?磨損率低，使用壽命長，是現有鑄造鐵球、鍛造鋼球的2~5倍，且價格相當。
?鋼球硬度可達60~67HRC，內外硬度均衡，硬度差＜5HRC。
?沖擊韌性高達12~35J/cm3。
?比重大（7.8~7.85J/cm3）。
鋼球的制造工藝也是決定其使用壽命的關鍵因素。如果鋼球表面或內部制造中存在缺陷，如縮孔、裂紋、穿晶等，不僅會降低鋼球性能，甚至會造成鋼球破碎。因此，在鋼球生產中必須制定合理的鍛造、鑄造和熱處理工藝。例如對高鉻鑄鐵球，應采用立澆和合理使用外冷鐵，并嚴格控制澆鑄溫度等措施，這樣可使鋼球在鑄造有良好的凝固順序和補縮條件，進而得到致密的內部組織，并減弱晶粒粗大的現象。鋼球的熱處理工藝則決定了其力學性能的實現和碳化物的分布形態。由于在鋼球的成分中都含有一定量的鉻和其它合金元素，因此如何使這些合金元素形成硬質點碳化物的作用充分發揮出來，也是制定熱處理工藝時考慮的一個因素。總之，制定合理的生產工藝和嚴格的質量檢驗手段，是保證鋼球達到使用性能的先決條件。
1、鍛造鋼球：低碳合金鋼球、中碳合金鋼球、高錳鋼球、稀土鉻鉬合金鋼球；
鋼球常用的材料有：低碳合金、高錳鋼、高鉻鑄鐵、高碳高錳合金鋼。
低碳合金鋼球有較好的韌性且價格低廉，在同種工況下，其使用壽命比低鉻鑄球提升1倍以上；
高錳鋼韌性好，工藝性好，價格低，其主要特點是在較大的沖擊或接觸應力的作用下，表面層將迅速產生加工硬化，其加工硬化指數比其它材料高5—7倍，耐磨性得到較大的提高；
高鉻鑄鐵是一種具有優良抗磨性能的耐磨材料，但韌性較低，易發生脆性破碎且價格昂貴。
高碳高錳合金鋼主要為含鉻、鉬等種元素的合金結構鋼，硬度高、韌性好，其基體組織有馬氏體，貝氏體或貝氏體+馬氏體復合組織。鋼球硬度為HRC60左右，沖擊韌性≥15 J/CM2，在同等工作條件下，其使用壽命至少比高錳鋼球提高I倍以上。
2、鍛造鋼球化學成分及機械性能
鑄造鋼球： 中低鉻鑄球耐磨性能差、破碎率高，雖廉價，但綜合性價比不高，在此不推薦。高硌鑄球硬度優良，是一種優質的耐磨材料，在水泥業干式球磨機中得到了廣泛應用，但高鉻鑄球韌性較差，在直徑大于3米的球磨機中容易發生破碎，而且價格較高。
鑄造鋼球材質的影響：一般來說，硬度越大的鋼球其耐磨性也愈大。要提高鋼球的耐磨性，就要增加其硬度，但隨著硬度的提高，鋼球的抗沖擊韌性就會降低，同時鋼球的硬度還要兼顧襯板的材質和硬度，不可過高（砸壞襯板），也不宜過低（不耐磨）。因此，如何兼顧鋼球適宜的硬度和良好的抗沖擊韌性是提高鋼球耐磨性的關鍵。
1、 裝飾球 不經過熱處理（材質不限）
2、 碳結鋼球 （45#鋼）
C | Si | Mn | P | S | 硬度（HRC） |
0.42-0.5 | 0.17-0.37 | 0.5-0.8 | ≤0.035 | ≤0.035 | ≥40 |
3、 低合金鋼球 螺紋鋼系列（20MnSi、Q235）
C | Si | Mn | P | S | 硬度（HRC） |
0.14-0.22 | 0.12-0.30 | 0.3-0.6 | ≤0.04 | ≤0.04 | ≥40 |
4、 合金鋼球（60Mn）
C | Si | Mn | P | S | 硬度（HRC） |
0.57-0.65 | 0.17-0.37 | 0.7-1.0 | ≤0.035 | ≤0.035 | ≥55 |
5、 彈簧鋼 （60Si2Mn）
C | Si | Mn | P | S | 硬度（HRC） |
0.56-0.64 | 1.5-2.0 | 0.7-1.0 | ≤0.04 | ≤0.04 | ≥56 |
6、 高耐磨合金鋼球（75MnCr）
C | Si | Mn | P | S | Cr | 硬度（HRC） |
0.72-0.85 | 0.2-0.4 | 0.6-1.2 | ≤0.035 | ≤0.035 | 0.4-0.6 | 表面≥58
|
7、 鍛造鋼球機械性能
類型 | 機械性能 | 金相組織 | 破碎率 | 沖擊值 Akj/cm2 | |
HRC | 落球次數 | ||||
鍛造 | ≥10000 | M+A+C | ＜1% | ≥12 | |
2、鑄造鋼球：低鉻鑄球、中鉻鑄球、高鉻鑄球。
鑄造鋼球化學成分及機械性能
1、 化學成分
化學成分 | |||||||
類型 | C | Si | Mn | P | S | Cr | 硬度（HRC） |
低鉻鋼球 | 2.2-3.5 | ≤1.2 | ≤1.5 | ≤0.1 | ≤0.1 | 0.8-3.5 | ≥46 |
中鉻鋼球 | 2.0-3.5 | ≤1.2 | ≤1.8 | ≤0.1 | ≤0.1 | 4.0-9.0 | ≥48 |
高鉻鋼球 | 1.6-3.3 | ≤1.0 | ≤2.5 | ≤0.1 | ≤0.1 | 10-18 | ≥58 |
2、 機械性能 金相組織 破碎率 沖擊值
類型 | 機械性能 | 金相組織 | 破碎率 | 沖擊值 Akj/cm2 | |
HRC | 落球次數 | ||||
低鉻鋼球 | ≥46 | 12000 | P+C | ＜1% | ≥3 |
中鉻鋼球 | ≥48 | 12000 | P+C | ＜1% | ≥3 |
高鉻鋼球 | ≥58 | 15000 | M+C | ＜1% | ≥3 |
金相組織 (M-馬氏體; A-奧氏體;B-貝氏體;P-珠光體;C-炭化物;F-鐵素體)
1.鍛造鋼球：表面質量好，抗沖擊性好，韌性強，耐磨性好，不易破碎和失圓。就是將金屬加熱溫度達700—1300℃，利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得
具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。此外，鍛造鋼球要耐磨必須選用最耐磨的材料，比如國標的60Mn、65Mn，或有些公司自主研發的高效耐磨合金鋼材料，并且建議采用國家特大型鋼廠生產的鋼材，同樣是一種材料，在不同的鋼廠生產出來的質量也是不等的，而鍛件的質量好壞80%取決于材料的好壞，比如采用高錳鋼，抗沖擊性好，韌性強，耐磨性好，不易破碎。鍛造鋼球因為價格便宜，經濟耐用等特點深受廣大用戶青睞，例如國際礦業巨頭力拓、必和必拓、安格魯黃金等均使用鍛造鋼球。
但球磨機鋼球的調質熱處理是關鍵，調質熱處理后不僅要求整體韌性達到12焦耳/CM2，而且要求有相當的塑性和耐磨性，但一般的鑄造工藝只能達到3-5焦耳，導致破碎率較高，即使是高鉻鑄球，所以在工況強度較大時，建議使用鍛件。
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