铸造磨段的生产应用研究

陕西华县金堆城钼业集团有限公司 （714102） 李亚峰 刘利安

1.问题的提出

我公司机电修配厂自1988年研制开发生产磨球以来，先后研制生产了低合金磨球、复相球墨铸铁磨球及高铬托氏体磨球，每类磨球的生产应用都为公司带来了巨大的经济效益。但随着公司降低成本压力的逐年增大，以及国内外新技术、新工艺的不断出现，致使磨球生产的不足逐年暴露，明显存在以下几个不利于生产发展的问题。

（1）模具费用相对较高，我厂每年模具消耗费用高达70多万元。

（2）模具使用过程中的反复热疲劳点蚀，致使磨球的外观质量难于保证。

（3）磨球作为磨矿介质，其磨矿机率属点接触，不仅磨矿效率低，且易造成矿石的过磨，影响选矿效果。

（4）生产效率相对较低，一模仅4～8球。

综上所述，采用铸造磨段生产工艺取代现行磨球生产工艺，对简化生产工艺，提高磨矿、选矿效果，降低生产成本，促进企业发展，实现磨矿介质的升级换代，都将具有特别重要的现实意义，是我公司磨矿介质的一次技术性革命。

2.生产过程控制

（1）成分优化试验 为最大限度地发挥铬系高合金白口铸铁的耐磨性，需要结合磨损工况的腐蚀环境和磨球的受力状况，对铬系高合金白口铸铁磨球的组织及性能提出要求，并根据工况条件和磨损环境来选择合适的基体组织和碳化物类型，使冲击韧度和硬度等力学性能指标均达到合理的匹配，从而大幅提高耐磨性，延长磨段的使用寿命。经大量生产试验统计数据分析，最佳优化成分为：wC＝2.5%～2.8%、wSi＝0.8%～1.2%、wMn＝0.8%～1.0%、wCr＝3.5%～4.5%、wS＜0.04%、wP＜0.04%、wRE＝0.15%～0.2%。

（2）熔炼工艺控制 为确保熔炼过程中，实现最大限度的的温度起伏、浓度起伏及成分起伏，得到高质量的铁液，采用750kg中频感应电炉熔炼，对出炉温度、浇注温度进行深入研究，通过生产试验、数据分析，优化出最合理的出炉温度为1450～1500℃，浇注温度控制在1350～1380℃。

（3）铸造磨段形状确定 先后对柱形、纺锤形及胶囊形进行了试验室模拟，经试验效果对比，最终选用胶囊形作为规模生产的磨段形状。

（4）造型工艺确定 考虑炉子产能及生产效率，经反复对比优化，最终确定为模板造型。

（5）热处理工艺 以100℃/h分别升温至250℃、300℃、350℃及400℃不同温度段进行保温3～5h，然后随炉缓慢冷却，对试样进行金相组织、力学性能分析，经优化确定热处理工艺规范为：以100℃/h升温至350℃进行保温3～5h，然后随炉缓慢冷却。

3.试验结果及分析

低铬合金白口铸铁材料的硬度是由组织中碳化物的类型、数量，以及基体的类型共同决定的。不同热处理状态的试样与铸态试样在宏观硬度上表现出的明显差异主要是试样的基体组织变化引起的，当基体组织不同时，低铬白口铸铁的宏观硬度有较大的差异。

经不同温度热处理的试样，其硬度、冲击韧度、金相组织见附表。

从附表可看出，经以100℃/h升温至350℃进行保温3～5h，然后随炉缓慢冷却处理的磨段，其硬度、冲击韧度及金相组织均达到了较理想的匹配，最终确定为磨段规模化生产技术方案。

不同热处理态磨段性能对比表

4.工业性试验

（1）试验方法 将φ40mm磨球与磨段各生产1t，于2011年5月投入华光公司选铁车间再磨机同机进行历时一个月的工业性试验。

（2）试验结果 ①磨球/段磨耗对比。经回收磨球、磨段称重数据统计：磨球磨耗为每吨矿0.68kg，磨段磨耗为每吨矿0.66kg。 ②磨矿效率对比。用户生产统计数据表明，磨球磨矿效率为88%，磨段为97%。

综上可看出，无论是耐磨性，还是磨矿效率，磨段均优于磨球。