[發(fā)明專利]貝氏體基研磨介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210408825.1
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114850365A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曦;代文彬;陳學剛;祁永峰;王書曉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國恩菲工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21K1/02;B02C17/10;B02C17/20;C22C33/06;C22C38/34;C22C38/38;C22C38/04;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/22;C22C38/32;C21D9/36;C21D6/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 曹素云;董永輝

本發(fā)明公開了一種貝氏體基研磨介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。其中方法包括：熔煉并調(diào)整鋼液成分，得到鋼水；其中，采用Nb?Ti復合微合金化設(shè)計成分體系；將所述鋼水鍛造成型，經(jīng)冷卻得到鋼球；對所述鋼球進行低溫回火熱處理，得到高強高韌的貝氏體基研磨介質(zhì)。本發(fā)明通過合金化設(shè)計和鍛造控冷及低溫回火熱處理同步優(yōu)化金相組織，可提升鍛球的強韌性匹配，延長鍛球使用壽命、降低噸耗，提升磨礦經(jīng)濟效益，從而解決了現(xiàn)有球磨機研磨介質(zhì)用鍛球的強韌性匹配不佳和生產(chǎn)環(huán)節(jié)熱處理工藝復雜、能耗高等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磨礦介質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種貝氏體基研磨介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

磨礦分級是選礦工藝中不可或缺的一環(huán)，對選礦工藝技術(shù)指標起到關(guān)鍵作用，磨礦效率的高低與選礦經(jīng)濟效益更是息息相關(guān)。球磨機是磨礦工序中廣泛使用的高細磨機械之一，作為磨礦介質(zhì)的鋼球是球磨機運動必不可少的搭檔，是磨礦作業(yè)的實施者和能量的傳遞者，對工藝指標、最終磨礦細度等起著至關(guān)重要的作用。鋼球作為磨礦主要消耗件，損耗費用可達磨礦成本的40％～50％。隨著礦業(yè)經(jīng)濟的繁榮，礦石處理量急劇增長，鋼球介質(zhì)等消耗品的成本控制成為了影響單個礦體開發(fā)利潤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

鋼球不同的制造工藝決定了其質(zhì)量的不同，鋼球的質(zhì)量好壞既影響生產(chǎn)率的高低，也影響球耗的高低，進而影響磨礦成本的大小。研磨介質(zhì)鋼球按制備工藝可分為：模具澆注成型的鑄造磨球，軋輥斜軋成形的軋制磨球，鍛模鍛打成形的鍛造磨球。

其中，鑄造磨球最常見的是鉻系合金鑄造磨球，因其淬透性差一般不進行熱處理，常以鑄態(tài)使用，內(nèi)部組織為網(wǎng)狀分布的(Cr,Fe)₃C型共晶碳化物+二次碳化物+珠光體或共晶碳化物+二次碳化物+回火馬氏體+殘余奧氏體，而網(wǎng)狀碳化物的存在會使鉻系鑄鐵磨球韌性較差，用于破碎高硬度、高強度的礦物時，易出現(xiàn)表層剝落、破碎等現(xiàn)象，不能滿足較高工況條件下磨球應(yīng)同時具有高耐磨性及沖擊韌性的要求。

相比鑄造成型，鍛造成型和軋制成型具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)環(huán)境好等優(yōu)點；尤其是鍛造成型，其可通過控制鍛造比來提升鋼球性能，相比軋制成型，鍛造成型具有較高的形變量。鍛造鋼球的表面質(zhì)量好、取材方便、制備工藝簡單、比高鉻鑄球價格低。其中，中高碳低合金鋼鍛球具有較深的淬硬層、較高的硬度、較好的沖擊韌性、較低的破碎率、能適應(yīng)球磨機的大型化發(fā)展需求的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。

但是，目前能夠應(yīng)用于礦山行業(yè)的耐磨鍛球，硬度和沖擊韌性兩種性能之間往往存在矛盾。整體高硬度的條件下很難保證高的沖擊韌性，主流產(chǎn)品中，整體硬度能夠達到60HRC以上的，沖擊韌性基本都低于20J/cm²，無法完全滿足使用需求。因此，提升鍛造磨球的強韌性匹配，從而提高其使用壽命，具有非常重要的社會價值和經(jīng)濟意義。

現(xiàn)有的球磨機研磨介質(zhì)用鍛球的制備均存在一定的缺陷。例如，中國專利CN111733365 B提出“一種高硬高韌耐磨鍛球的生產(chǎn)方法”，其采用鍛后調(diào)質(zhì)、二次淬回火的工藝，雖然經(jīng)多次調(diào)質(zhì)可一定程度上改善鍛球的強韌性匹配，但熱處理環(huán)節(jié)多、能耗高。中國申請CN 113061692 A提出“一種大型半自磨機礦用耐磨鋼球鍛后正火預處理工藝”，雖然鍛后僅需正火，但其組織為珠光體，這種塊狀鐵素體基體+滲碳體片層的結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，不利于強韌性匹配的進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種貝氏體基研磨介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，以解決了現(xiàn)有球磨機研磨介質(zhì)用鍛球的強韌性匹配不佳和生產(chǎn)環(huán)節(jié)熱處理工藝復雜、能耗高等問題。本發(fā)明貝氏體基研磨介質(zhì)具有高強高韌性能。本發(fā)明的上述目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供的一種貝氏體基研磨介質(zhì)的制備方法，包括：熔煉并調(diào)整鋼液成分，得到鋼水；其中，采用Nb-Ti復合微合金化設(shè)計成分體系；將所述鋼水鍛造成型，經(jīng)冷卻得到鋼球；對所述鋼球進行低溫回火熱處理，得到貝氏體基研磨介質(zhì)。

可選地，回火溫度為200℃～240℃，回火時間為1h～3h，