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球磨機(jī)鋼球標(biāo)準(zhǔn)、球磨機(jī)鋼球分類和球磨機(jī)鋼球的生產(chǎn)工藝
發(fā)布時間：2015-08-01 17:52 瀏覽量：5777 來源：金鵬礦機(jī)
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球磨機(jī)鋼球是筒形球磨機(jī)中用來粉磨礦塊的一種研磨介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于鐵礦和有色金屬礦山選礦廠、水泥廠、火力發(fā)電廠、耐火材料廠、鋼鐵廠、磷肥廠等粉磨行業(yè)。球磨機(jī)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(guī)格
通常使用的球磨鋼球直徑為Φ20mm~Φ125mm，超大型球磨機(jī)使用的最大鋼球直徑為Φ130mm~Φ150mm。
二、球磨鋼球生產(chǎn)工藝
主要有：鑄造鐵球、鍛造鋼球、軋制鋼球
工藝優(yōu)點(diǎn) | 工藝缺點(diǎn) | |
鑄造鐵球 | 設(shè)備簡單，投資少。生產(chǎn)技術(shù)和操作容易掌握；對多規(guī)格、小批量的訂單，安排生產(chǎn)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(chǎn)易于組織。 | 生產(chǎn)質(zhì)量難以穩(wěn)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(zhì)量不穩(wěn)定；終鍛溫差大，淬火熱處理質(zhì)量不穩(wěn)定；產(chǎn)品的硬度、淬透性和沖擊韌性不能保證穩(wěn)定；效率低、成本高。 |
軋制鋼球 | 生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大，適于大型現(xiàn)代勞化鋼球廠；軋球生產(chǎn)機(jī)械化、自動化程度高；質(zhì)量穩(wěn)定，鋼球硬度高，內(nèi)外硬度差小，沖擊韌性高，比重大。 | 建廠投資大；工藝技術(shù)含量高；多規(guī)格、小批量訂購有一定難度，不適合小批量頻繁換產(chǎn)品規(guī)格。 |
三、熱軋球磨鋼球產(chǎn)品優(yōu)勢
?成形好，幾何公差小，質(zhì)量穩(wěn)定。
?磨損率低，使用壽命長，是現(xiàn)有鑄造鐵球、鍛造鋼球的2~5倍，且價格相當(dāng)。
?鋼球硬度可達(dá)60~67HRC，內(nèi)外硬度均衡，硬度差＜5HRC。
?沖擊韌性高達(dá)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(guān)鍵因素。如果鋼球表面或內(nèi)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?xí)斐射撉蚱扑?。因此，在鋼球生產(chǎn)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(yīng)采用立澆和合理使用外冷鐵，并嚴(yán)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(bǔ)縮條件，進(jìn)而得到致密的內(nèi)部組織，并減弱晶粒粗大的現(xiàn)象。鋼球的熱處理工藝則決定了其力學(xué)性能的實(shí)現(xiàn)和碳化物的分布形態(tài)。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(zhì)點(diǎn)碳化物的作用充分發(fā)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(chǎn)工藝和嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)手段，是保證鋼球達(dá)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(diǎn)是在較大的沖擊或接觸應(yīng)力的作用下，表面層將迅速產(chǎn)生加工硬化，其加工硬化指數(shù)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(yōu)良抗磨性能的耐磨材料，但韌性較低，易發(fā)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(jié)構(gòu)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(fù)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(xué)成分及機(jī)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(yōu)良，是一種優(yōu)質(zhì)的耐磨材料，在水泥業(yè)干式球磨機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用，但高鉻鑄球韌性較差，在直徑大于3米的球磨機(jī)中容易發(fā)生破碎，而且價格較高。
鑄造鋼球材質(zhì)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(zhì)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(guān)鍵。
1、 裝飾球 不經(jīng)過熱處理（材質(zhì)不限）
2、 碳結(jié)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(jī)械性能
類型 | 機(jī)械性能 | 金相組織 | 破碎率 | 沖擊值 Akj/cm2 | |
HRC | 落球次數(shù) | ||||
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(xué)成分及機(jī)械性能
1、 化學(xué)成分
化學(xué)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(jī)械性能 金相組織 破碎率 沖擊值
類型 | 機(jī)械性能 | 金相組織 | 破碎率 | 沖擊值 Akj/cm2 | |
HRC | 落球次數(shù) | ||||
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(zhì)量好，抗沖擊性好，韌性強(qiáng)，耐磨性好，不易破碎和失圓。就是將金屬加熱溫度達(dá)700—1300℃，利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得
具有一定機(jī)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(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)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(biāo)的60Mn、65Mn，或有些公司自主研發(fā)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(chǎn)的鋼材，同樣是一種材料，在不同的鋼廠生產(chǎn)出來的質(zhì)量也是不等的，而鍛件的質(zhì)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(qiáng)，耐磨性好，不易破碎。鍛造鋼球因?yàn)閮r格便宜，經(jīng)濟(jì)耐用等特點(diǎn)深受廣大用戶青睞，例如國際礦業(yè)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(jī)鋼球的調(diào)質(zhì)熱處理是關(guān)鍵，調(diào)質(zhì)熱處理后不僅要求整體韌性達(dá)到12焦耳/CM2，而且要求有相當(dāng)?shù)乃苄院湍湍バ?，但一般的鑄造工藝只能達(dá)到3-5焦耳，導(dǎo)致破碎率較高，即使是高鉻鑄球，所以在工況強(qiáng)度較大時，建議使用鍛件。
