專利名稱：低貝鑄鋼丸及其表面強化裝置的制作方法
技術領域：
低貝鑄鋼丸，屬于金屬磨料制造技術領域，具體涉及一種適用于工件表面清理和 強化的低貝鑄鋼丸及其表面強化裝置。
背景技術：
目前，國內外使用的鑄鋼丸產品主要有低碳和高碳兩大類。高碳鑄鋼丸因含碳量 高(0. 8-1. 2wt. % C)，經離心或霧化成丸后冷卻到室溫形成高碳片狀馬氏體組織，并產生 大量裂紋，雖經再次加熱淬火和回火處理，裂紋仍會存在，因而脆性大，不耐沖擊，在表面拋 丸、噴砂清理和噴丸強化過程中容易破碎，耗損量大。低碳鑄鋼丸含碳量低(小于0. 2wt. % C)，韌性高，但硬度低，不耐磨，而且由于熔點高，鋼液流動性差，收縮大，造成鋼丸疏松和空 心缺陷多，盡管100%替代法測定的ERVIN循環壽命比高碳鋼丸高，但在鋼件清理時由于硬 度低，清理效率低，清理時間長，清理相同量的鋼件實際所消耗的低碳鋼丸并沒有減少，有 時反而會增加。低碳鋼丸雖經二次淬火和低溫回火處理，其硬度仍然很低，無法滿足對鋼 材、鑄件、鍛件、熱處理件的表面拋丸、噴丸清理和強化的要求。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種表面硬度高，不易破 碎，耐磨性好的低貝鑄鋼丸。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該低貝鑄鋼丸，其特征在于其質量 百分組成為c :0. 10 0. 20%,Si 0. 17 0. 37%,Mn :0. 35 0. 65%,Cr :0. 7 1. 10%, S彡0. 035%, P彡0. 0；35%，其余為!^e和不可避免的雜質。優選的，質量百分組成為C:0.19 %, Si :0. 17 %, Mn :0. 65 %, Cr :0. 83 %, S彡0. 030%, P彡0. 025%，其余為!^e和不可避免的雜質。本發明中，在傳統鑄鋼丸成分中加入了合金元素Cr，使其在基體組織中形成了硬 度更高，彌散效果更好的氧化鉻，進一步起到了細化晶粒，提高淬透性，增加鋼丸硬度和強 度，以及提高耐磨性的作用。該低貝鑄鋼丸采用如下工藝步驟制備1)將原料稱量配料并在中頻電爐或電弧爐中熔煉為鋼液；2)將步驟1)得到的鋼液倒入中間包采用鋁脫氧；3)采用離心霧化或水沖擊霧化法，將步驟2、脫氧后的鋼液變為液滴，液滴在鋼液 表面張力的作用下變為球形，落入冷卻水池中凝固成鑄態鑄鋼丸；4)從冷卻水池中撈出鑄態鑄鋼丸烘干和篩分；5)將烘干和篩分后的鑄態鑄鋼丸在860-930°C加熱，保溫30_40分鐘后在水中冷 卻進行淬火處理，制得由板條馬氏體和貝氏體組成的復相組織鑄鋼丸；6)將淬火后的鑄鋼丸在150_480°C溫度下保溫30_60分鐘進行回火處理；7)將回火后的鑄鋼丸以1 1. 5t/時的進料速度加入表面強化裝置內，加工強化3-5分鐘；8)將強化處理后的鑄鋼丸包裝。一種低貝鑄鋼丸的表面強化裝置，其特征在于包括電機、傳動裝置、主機和支撐 主機的支撐裝置，所述主機為一向右下方傾斜的中空圓筒，中心設有中心軸，中心軸上套裝 有葉片，主機上方左端設有進料口、右端設有吸塵口，右端下方設有出料口。所述主機向右下方傾斜角度為1 2. 5°。主機與水平面之間有1 2. 5°的傾 斜度的目的在于使金屬磨料在強化裝置內自動流向出料口，通過調整傾斜度，可以調整金 屬磨料強化的時間。所述主機橫向長度為1. 0 1. 5m，直徑為500 700mm。所述支撐裝置為安裝在主機兩側的左、右軸承座，中心軸左右兩端分別裝入左、右 軸承座的軸承孔內，左、右軸承座的底面下方分別設有高度調節支架。左、右軸承為調心軸 承。所述葉片轉速為1000 1500轉/分。 所述傳動裝置為鏈條或皮帶傳動。表面強化裝置的工作原理及工作過程如下啟動電機，電機通過傳動裝置帶動主機內的葉片旋轉，待轉動平穩后將本發明成 品低貝鑄鋼丸以1 1. 5t/時的進料速度加入進料口中，經過旋轉的葉片打擊，使鋼丸之 間、鋼丸與內襯之間撞擊、摩擦產生加工硬化而強化，低貝鑄鋼丸在主機內滾動強化2 5 分鐘后，從出料口流出。同時由于撞擊和摩擦使鋼丸表面的氧化皮去除并從吸塵口用吸塵 器吸出。主機與水平面之間有1 2. 5度的傾斜度的目的是使鋼丸在強化裝置內自動流向 出料口，通過調整傾斜度，可以調整鋼丸強化的時間。主機外殼設計為對開結構的目的是為 了便于在其內側安裝內襯。與現有技術相比，本發明低貝鑄鋼丸所具有的有益效果是使低貝鋼丸在保持高 韌性的同時，硬度提高約3-5HRC，處理后的低貝鋼丸具有硬度高、韌性好、耐磨損等優點，特 別適用于鋼材、鑄件、鍛件、熱處理件的表面拋丸、噴丸清理和強化的要求。此外，鋼丸被強 化的同時，表面氧化皮也被去除了，使經強化的鋼丸更清潔，有利于提高鋼丸清理鋼件時鋼 件的表面清潔度。
圖1是本發明表面強化裝置結構示意圖。圖2是圖IA-A截面剖視示意圖。其中1、電動機，2、左軸承座，3進料口，4、主機，5、主機外殼，6、葉片，7、內襯材 料，8、出料口，9、吸塵口，10、左軸承座，11、中心軸12、高度調節支架。圖1 2是本發明表面強化裝置的最佳實施例，下面結合附圖1 2對本發明做 進一步說明
具體實施例方式實施例11)將質量百分比為:C :0. 19%,Si :0. 17%,Mn :0. 65%,Cr 0. 83%,S ^ 0. 030%,P^o. 025%，其余為!^e的鑄鋼丸原料稱量配料并在電弧爐中熔煉為鋼水；2)將步驟1)得到的鋼水倒入中間包，采用加入0. 015Wt%鋁脫氧；3)用離心成型法將步驟2)鋼水變為水液滴，液滴在鋼液表面張力的作用下變為 球形，落入冷卻丸水池中形成半成品鑄態低貝的鑄鋼丸；4)從水池中撈出半成品鑄態低貝鑄鋼丸，經烘干爐烘干，含水量小于0. 2fft% ；5)將烘干后的鋼丸進行篩分，獲得不同規格的粗料半成品；6)將烘干的半成品鑄態低貝鋼丸在900°C加熱，保溫30分鐘后，在水中冷卻進行 淬火，淬火后將低貝鋼丸在300°C加熱，保溫60分鐘進行回火得到回火板條馬氏體+貝氏體 的鋼丸檢測硬度為44. 6HRC ；7)將低貝鋼丸用磨料強化裝置強化，用吹風機吹去雜質或吸塵器吸去雜質，5分 鐘，產品1/3直徑處硬度達到50HRC，得到外硬里韌的低貝強化鋼丸。用Almen試片測試規 格為S550的鋼丸，強化后試片弧高值為0. 33mm。用100%替代法測得ERVIN壽命值為3680 次。此種鋼丸即耐沖擊又有韌性，可用于鑄件、鍛件、熱處理件等的表面強化、拋丸等。8)精篩包裝制得成品。對比例1 將質量百分比為C:0. 19%, Si :0. 17%, Mn :0. 65%, S ^ 0. 030%, P ^ 0. 025%, 其余為Fe的原料稱量配料并在電弧爐中熔煉為鋼水后按實施例1工藝步驟1) 5)制 作成鑄鋼丸，經檢測，未添加Cr元素，且沒有經過磨料強化裝置強化加工的鑄鋼丸硬度為 HRC35 39。用Almen試片測試規格為S550的鋼丸，試片弧高值為0. 25mm。用100%替代 法測得ERVIN壽命值為3250次。實施例21)將質量百分比為:C :0. 15%, Si :0. 31%, Mn :0. 51%, S :0. 028%, P :0. 019%, Cr :0. 88%，其余為Fe的原料稱量配料并在電弧爐中熔煉為鋼水；2)將步驟1)得到的鋼水倒入中間包，采用加入0. 015Wt%鋁脫氧；3)用離心成型法將步驟2)鋼水變為水液滴，液滴在鋼液表面張力的作用下變為 球形，落入冷卻丸水池中形成半成品鑄態低貝的鑄鋼丸；4)從水池中撈出半成品鑄態低貝鑄鋼丸，經烘干爐烘干，含水量小于0. 2fft% ；5)將烘干后的鋼丸進行篩分，獲得不同規格的粗料半成品；6)將烘干后的鋼丸在880°C加熱，保溫30-40分鐘后，在水中冷卻進行淬火，淬火 后將鋼丸在260-280°C回火保溫60分鐘得到低貝鋼丸，檢測硬度為41HRC ；7)將低貝鋼丸用磨料強化裝置強化5分鐘，吸塵器吸出雜質，加工后產品1/3直徑 處的硬度達到45HRC。制得耐破碎、耐沖擊、又有韌性的低貝鋼丸。用Almen試片測試規格 為S550的鋼丸，試片弧高值為0. 31mm，用100%替代法測得ERVIN壽命值為3890次。可用 于鑄件、鍛件、熱處理件等的表面強化、拋丸等。8)精篩包裝制得成品。實施例31)將質量百分比為:C :0. 17%, Si :0. 20%, Mn :0. 55%, S :0. 019%, P :0. 023%, Cr :0. 75%，其余為Fe的原料稱量配料并在電弧爐中熔煉為鋼水；2)將步驟1)得到的鋼水倒入中間包，采用加入0. 015Wt%鋁脫氧；
3)用離心成型法將步驟2)鋼水變為水液滴，液滴在鋼液表面張力的作用下變為 球形，落入冷卻丸水池中形成半成品鑄態低貝的鑄鋼丸；4)從水池中撈出半成品鑄態低貝鑄鋼丸，經烘干爐烘干，含水量小于0. 2fft% ；5)將烘干后的鋼丸進行篩分，獲得不同規格的粗料半成品；6)將烘干后的鋼丸在880°C加熱，保溫30-40分鐘后，在水中冷卻進行淬火，淬火 后將鋼丸在280-300°C回火保溫60分鐘得到低貝鋼丸，檢測硬度為43. 8HRC ；7)將低貝鋼丸用磨料強化裝置強化5分鐘，吸塵器吸出雜質，加工后產品1/3直 徑處的硬度達到49HRC。用Almen試片測試規格為S550的鋼丸，試片弧高值為0. 32mm，用 100%替代法測得ERVIN壽命值為3750次。制得耐破碎、耐沖擊、又有韌性的低貝鋼丸。可 用于鑄件、鍛件、熱處理件等的表面強化、拋丸等。8)精篩包裝制得成品。實施例41)將質量百分比為:C :0. 13%, Si :0. 15%, Mn :0. 65%, S :0. 022%, P :0. 021%, Cr :0. 79%，其余為Fe的原料稱量配料并在電弧爐中熔煉為鋼水；2)將步驟1)得到的鋼水倒入中間包，采用加入0. 015Wt%鋁脫氧；3)用離心成型法將步驟2)鋼水變為水液滴，液滴在鋼液表面張力的作用下變為 球形，落入冷卻丸水池中形成半成品鑄態低貝的鑄鋼丸；4)從水池中撈出半成品鑄態低貝鑄鋼丸，經烘干爐烘干，含水量小于0. 2fft% ；5)將烘干后的鋼丸進行篩分，獲得不同規格的粗料半成品；6)將烘干后的鋼丸在880°C加熱，保溫30-40分鐘后，在水中冷卻進行淬火，淬火 后將鋼丸在160-180°C回火保溫60分鐘得到低貝鋼丸，檢測硬度為39. 8HRC ；7)將低貝鋼丸用磨料強化裝置強化5分鐘，吸塵器吸出雜質，加工后產品1/3直 徑處的硬度達到43HRC。用Almen試片測試規格為S550的鋼丸，試片弧高值為0. 30mm，用 100%替代法測得ERVIN壽命值為4130次。制得耐破碎、耐沖擊、又有韌性的低貝鋼丸。可 用于鑄件、鍛件、熱處理件等的表面強化、拋丸等。8)精篩包裝制得成品。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種低貝鑄鋼丸，其特征在于其質量百分組成為c:0. 10 0.20%，Si 0. 17 0. 37%,Mn 0. 35 0. 65%,Cr :0. 7 1. 10%,S ^ 0. 035%,P 彡 0. 035%，其余為 Fe 和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的低貝鑄鋼丸，其特征在于其質量百分組成為C:0. 19%, Si 0.17%,Mn 0. 65%,Cr :0. 83%,S ^ 0. 030%,P ( 0. 025%，其余為 Fe 和不可避免的雜質。
3.根據權利要求1或2所述的低貝鑄鋼丸，其特征在于采用如下工藝步驟制備1)將原料稱量配料并在中頻電爐或電弧爐中熔煉為鋼液；2)將步驟1)得到的鋼液倒入中間包采用鋁脫氧；3)采用離心霧化或水沖擊霧化法，將步驟幻脫氧后的鋼液變為液滴，液滴在鋼液表面 張力的作用下變為球形，落入冷卻水池中凝固成鑄態鑄鋼丸；4)從冷卻水池中撈出鑄態鑄鋼丸烘干和篩分；5)將烘干和篩分后的鑄態鑄鋼丸在860-930°C加熱，保溫30-40分鐘后在水中冷卻進 行淬火處理，制得由板條馬氏體和貝氏體組成的復相組織鑄鋼丸；6)將淬火后的鑄鋼丸在150-480°C溫度下保溫30-60分鐘進行回火處理；7)將回火后的鑄鋼丸以1 1.5t/時的進料速度加入表面強化裝置內，加工強化3-5 分鐘；8)將強化處理后的鑄鋼丸包裝。
4.一種低貝鑄鋼丸的表面強化裝置，其特征在于包括電機(1)、傳動裝置、主機(4)和 支撐主機的支撐裝置，所述主機(4)為一向右下方傾斜的中空圓筒，中心設有中心軸 (11)，中心軸(11)上套裝有葉片(6)，主機(4)上方左端設有進料口(3)、右端設有吸塵口 (9)，右端下方設有出料口 (S)0
5.根據權利要求4所述的表面強化裝置，其特征在于所述主機向右下方傾斜角 度為1 2. 5°。
6.根據權利要求4所述的表面強化裝置，其特征在于所述主機(4)橫向長度為1.0 1.5m，直徑為 500 700mm。
7.根據權利要求4所述的表面強化裝置，其特征在于所述支撐裝置為安裝在主機(4) 兩側的左、右軸承座(2、10)，中心軸(11)左右兩端分別裝入左、右軸承座O、10)的軸承孔 內，左、右軸承座O、10)的底面下方分別設有高度調節支架(12)。
8.根據權利要求4所述的表面強化裝置，其特征在于所述葉片(6)轉速為1000 1500轉/分。
全文摘要
低貝鑄鋼丸及其表面強化裝置，屬于金屬磨料制造技術領域，具體涉及一種適用于工件表面清理和強化的低貝鑄鋼丸及其表面強化裝置。其特征在于其質量百分組成為C0.10～0.20％，Si0.17～0.37％，Mn0.35～0.65％，Cr0.7～1.10％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余為Fe和不可避免的雜質。將回火后的鑄鋼丸以1～1.5t/時的進料速度加入表面強化裝置內，加工強化3-5分鐘，使低貝鋼丸在保持高韌性的同時，硬度提高約3-5HRC，處理后的低貝鋼丸具有硬度高、韌性好、耐磨損等優點，特別適用于鋼材、鑄件、鍛件、熱處理件的表面拋丸、噴丸清理和強化的要求。
文檔編號C21D1/18GK102121084SQ20101060282
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者殷鳳仕, 趙松喬, 韓慶吉, 韓超 申請人:淄博大亞金屬科技股份有限公司