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10
2020
-
09
新成份YFB变质剂与稀土硅在耐磨球中的应用效果对比试验
作者:
新成份 YFB 变质剂与轻稀土硅铁合金在铬系耐磨球中的应用效果对比实验
刘燕平、杨 清、朱福生、钟伟昌
（龙南龙钇重稀土科技股份有限公司，江西赣州 341401） 摘要：本文研究了新成分 YFB 变质剂对磨球的金相组织、夹杂物形态数量和力学性能的影响，并在相同条件下和稀土硅 铁合金在磨球中的作用进行比较，经多次对比实验，新成份 YFB 变质剂变质效果优于轻稀土硅铁合金，成本较稀土硅铁合金 更低，能细化基体晶粒和碳化物，而且能起到除气、消除夹渣物的作用。
关键词：新成份 YFB 变质剂、磨球、细化碳化物
1. 实验背景
耐磨球是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，一种是以铬为主要合金元素的 白口铸铁简称铬合金铸铁，以铬合金铸铁为材料的铸造磨球称为铬合金铸铁磨球，另一种是以球墨铸 铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球，其中通过热处理获得的基体组织主要是贝氏体的球墨铸铁磨 球简称贝氏体球铁磨球。本文试验对象为铬系耐磨球。耐磨球广泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力 发电、烟气脱硫、磁性材料、化工、水煤浆、球团矿、矿渣、超细粉、粉煤灰、碳酸钙、石英砂等行 业球磨机。据统计 2013 年全国磨球消耗已经超过 200 万 t,冶金矿山消耗的磨球占各行业磨球消耗总 量的 70%，其中水泥建材行业中磨球消耗占主要工序消耗的 45%[1]。 我公司经过长期的市场调研，发现全国大多数的磨球生产企业都会添加轻稀土硅铁合金进行净化 铁水、变质处理，进而提高磨球的使用寿命。研究表明,稀土对高铬铸铁中碳化物的数量、形态及奥氏 体枝晶间距无明显影响,但可使其中的夹杂物组成、形态得以改善,夹杂减少[2]。单一的稀土硅铁合金 虽然能起到部分作用，但是仍然存在不少问题，比如夹渣、气孔并没有得到有效的控制，还有采用自 动生产线的厂家，还常发生浇口结瘤堵塞浇口现象。为我司经过多次对比实验，认为我司开发的新成 份 YFB 变质剂变质效果优于轻稀土硅，而且成本较稀土硅铁合金更低，使用方便，且不会增加浇口结 瘤堵塞浇口现象的发生，而且能起到除气、消除夹渣物的作用。经过多年的推广，已在全国各大磨球 生产企业批量使用，取得了非常好的经济效益。 我公司充分利用钇基重稀土的独特优势开发了 YFB 系钇基重稀土复合变质剂[3]，此次试验在这基 础上进行了进一步的优化，在保证效果的前提下进一步降低了生产成本，使大多数耐磨件生产厂家都 能用得好、用得起。
2. 实验方法
试验磨球成份见表 1
2.1 试验过程
采用 50kg 中频感应炉熔炼，先加生铁、废钢入炉熔化，待其熔清后加入锰铁、铬铁，熔化后升温至 1460℃扒渣，然后再造渣，再次扒渣升温到 1490℃加入铝线脱氧，扒渣后出炉。 选取Φ80mm 的磨球作为试验样，采用铁模覆砂工艺生产，在 1400-1420℃浇注，用石墨坩埚为浇注包， 一模浇注 4 个球，变质剂及稀土硅的加入量均为 0.2%。变质剂（稀土硅铁）均加在包的底部，并适当覆盖 铁屑或打渣剂，然后出铁水，铁水不能直冲到变质剂（稀土硅铁）。变质处理完后马上进行扒渣处理，然 后挡渣快速浇注于铁模内，冷却后即可开箱清理。 中铬磨球清理出来进行热处理，工艺为：油淬+回火。低铬磨球未进行热处理。热处理后试样用电火 花线切割机在每个球的中心取 4 根 10×10×55mm 的冲击试样，以备检测试样的金相组织及力学性能。
2.2 试样制取
2.2.1 磨球化学成份
据目前市场上较常用到的磨球，选择如下两种低、高铬磨球成份进行实验，如下表：
2.3 试验数据
2.3.1 金相组织
2.3.1.1 低铬球
2.3.1.2 高铬球
2.3.2 夹渣物
2.3.2.1 低铬球
2.3.2.2 高铬球
2.4 实验结论
2.4.1 从金相组织上看，添加新成份 YFB 变质剂后基体晶粒相比较添加轻稀土硅要细 1 级左右；夹渣物明显减少，如图 3 和图 4.
2.4.2 碳化形态分析：图 1-1 和图 1-2 都是典型的连续网碳化物和蜂房状莱氏体，马氏体呈针片状，尺寸 均较大；图 2-1 碳化物形态呈断连续状或团状，有部分孤立块碳化物；碳化尺寸相比图 2-2 要细小，说明变质剂对碳化形态有细化作用。
2.4.3 从力学性能上看，加新成份 YFB 变质剂相比较添加轻稀土硅冲击性能稍有提高，硬度没有什么变化，此应归结于夹渣物的减少和碳化物的细化。
2.4.4 从成本上分析，新成份 YFB 的售价比轻稀土硅便宜，节约成本，经济效益显著，提高企业的竞争力。
3、厂家应用
3.1 安徽宁国某厂，金属型铸造生产Ø80mm 磨球,其使用新成份 YFB 变质剂应用数据见表 3.
3.2 湖北某厂全自动金属型铸造生产Ø80mm 磨球，其使用新成份 YFB 变质剂应用数据见表 4.
参考文献
[1]周平安，水泥工业耐磨材料技术现状及发展趋势[J],中国水泥网，2010/04/21。
[2]叶以富，磨球的研究与现状[J],铸造，1996.9,41-43。
[3]杨 清等，钇基重稀土复合变质剂在高铬耐磨白口铁中的应用研究[J],铸造技术，2006.No.8,829-833。
作者简介：刘燕平（1978- ），江西赣州人，工作单位：龙南龙钇重稀土科技股份有限公司，职务：部长， 职称：铸造工程师，通迅地址：江西省赣州市蓉江新区高坑高坪小区左侧二楼 龙钇（赣州）稀土公司、龙南龙钇重稀土科技股份有限公司，邮编： 341401，电话/传真：0797-6581977，E-mail：15979826582@163.com
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