浅谈热轧球磨钢球和铸造球的区别

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摘要：近几年，国内市场上正在逐步推出新型球磨钢球——热轧球磨钢球，它可广泛应用于矿山选矿厂、火电厂、水泥厂、耐火材料厂等需要使用研磨机的行业。热轧球磨钢球其品质好、性价比高、生产制造工艺节能环保，目前已被国外大型矿业公司大量使用，并已逐步替代传统铸造球。对热轧球磨钢球的研究，有助于环保节能，提高工艺水平，同时提高企业的经济效益。

关键词：热轧球磨钢球 铸造球 节能环保

作者涉足热轧钢球行业近六年，主要从事生产技术和客户使用的技术指导，通过和客户接触发现，目前国内大多数钢球使用企业对热轧球磨钢球还很陌生，了解甚少更谈不上正确使用，没法分享到这种新型球磨钢球能给我们使用企业在降低生产成本和减轻工人劳动强度方面带来的好处。为此本人特对热轧球磨钢球和铸造球的基本区别作一介绍，以帮助国内相关企业增进对热轧球磨钢球的认识。

1.热轧球磨钢球的特点

热轧钢球是一种全新的轧制工艺技术，是球磨钢球制造业的工艺技术突破，正在逐渐替代铸造球，热轧钢球具有以下特点：

1.1.热轧钢球具有钢的诸多优点，它通过专用设备轧制成形再经热处理后成为高质量的球磨钢球；

1.2.生产效率高、产能大，轧球生产机械化、自动化程度极高，没有人工操作的生产环节，用人少，人为因素干扰小；

1.3.能耗低、无污染、劳动强度低、生产成本较低；

1.4.内在质量稳定，金相组织致密、晶粒细，不易变形、耐磨性能好，冲击韧性高达18-28 J/C㎡，破碎率小于0.5%；

1.5.成形好、圆整度偏差小，外观质量好；

1.6.比重大，大于7.85g/cm3。[1]

1.7.钢球硬度高，可达62～65HRC，且内外硬度均匀，硬度差小；磨损率低，使用寿命长，是现有普通铸造钢球、锻造钢球的2倍左右，且价格相当。

2.热轧钢球工艺

热轧钢球是按锻（轧）钢球黑色冶金行业标准（YB/T 091-2005）专业生产而成的各种规格的热轧球磨钢球。钢球直径范围为Φ20-Φ150mm，轧制球磨钢球材料采用的是含有特定配制比例的相关化学元素的热轧圆钢棒，其直径与钢球公称直径相近。热轧钢球主要生产工艺流程如下：

2.1.钢厂定尺圆钢棒料经检验后，按所需长度切割成热轧钢球棒料；

2.2.切好的钢球棒料先通过连续式加热炉中被加热到合适的温度；

2.3.红热态的棒料被送入钢球轧机后，在2个带有特殊螺旋形孔型的轧辊之间旋转前进，并被连续地轧制成钢球。每台钢球轧机每分钟可轧成60-360个钢球；

2.4.轧制成型后的红热态钢球立刻进入本厂特殊设计的在线热处理设备进行淬火--回火热处理，使钢球获得很高而且均匀的硬度；

2.5.冷却后经检验合格的产品送往成品仓库，进行包装后发往客户。

3.热轧球和铸造球的区别

3.1.热轧球和铸造球使用的材料不同：

热轧钢球——原材料为低合金高碳特钢，使用的是正规特钢厂生产的成品圆钢，同时要求特钢厂采用16倍以上体积的方钢坯热轧挤压生产而成；

浇铸钢球——原材料使用的主要是收集来的废钢料，加配一定比例的合金元素熔铸而成。

以上原材料的不同决定了热轧球和铸造球具有以下四个方面的不同性能：

3.2.形成钢球硬度的原理不同。

热轧球是通过特有的淬火工艺使热态钢球急速冷却，促使金属微观组织中的奥氏体转快速变为具有相当耐磨硬度的马氏体组织，所以它是通过淬火产生的硬度，其硬度可达到63～65HRC。

铸造球主要是依靠掺加一定量的合金元素铬（Cr）来使钢球产生一定的硬度和耐磨性，Cr的含量越高，球的硬度和耐磨性越好，但钢球的成本也越高；目前国内高铬球含Cr量一般为8～12%，硬度为55～59HRC；最新推出的一种高合金铸球含Cr量最高达18%，还添加有少量钨（W）和钼（Mo）等稀有金属，硬度为60～62HRC，耐磨性较好，但生产成本较高，吨销售价格达到14000元以上。

3.3.密度大小不同。

热轧球由于使用的是方钢坯热轧挤压生产而成的圆钢为生产原料，同时热轧球生产过程中又要通过轧辊成型挤压，所以热轧球的密度一般要大于7.85 g/cm3以上。

铸造球由于采用的是传统型砂浇铸工艺，所以钢球内部和表面难免会产生气孔和夹砂，还存在浇铸废边等情况，所以密度一般在7.75 g/cm3以下。

3.4.质量的均匀性不同。

由于热轧球采用的是成品圆钢，质量统一，而且圆钢进天燃气

加热炉轧机淬火机回火炉冷却球台包装，整个生产过程实现了自动化流水线的大生产作业模式，温度、速度等工艺参数有电脑跟踪控制，有利于确保生产质量的稳定均匀。

铸球所用废钢料本身存在材质不均的情况，同时每炉配料比例和浇铸速度受人为因素的影响较大，且生产环节连续性又较难确保，故产品质量很难稳定。

3.5.冲击韧性、抗破碎能力不同。

热轧球由于密度高，冲击韧性≥7J/C㎡（直径100mm以上大球≥18J/C㎡），6m高落球试验疲劳寿命≥10000次（行业标准为3.5m高落球试验疲劳寿命≥8000次），所以破碎率很低。

铸造球由于存在气孔和夹砂等制造缺陷，一般冲击韧性≤4（J/C㎡），抗破碎能力较差，没法进行落球试验，所以破碎率会较高。

近来随着磨机直径的大型化，对研磨钢球的冲击韧性和抗破碎能力要求越来越高，尤其是直径8米以上的磨机设备铸造球已无法适应其工况要求。

综述，热轧球和铸造球是不同概念的两种球，前者不光性能优越，而且劳动生产率高、生产工艺环保节能，能够实施自动化流水线规模化的生产作业模式，而铸造球合金资源消耗量大、污染多、能耗高、生产效率低。热轧球最终取代铸造球是钢球制造业实现节能减排和产业升级的必然，同时使用热轧钢球也是相关企业实现降本节资的一个有效举措。

参考文献：

[1] A.H.Ue二，：oB，B.C.C，二p，o：机器制造中的横轧1997

[2] 胡正寰《斜轧成形》 北京钢铁学院2007

[3] 日本钢铁学会《编轧制理论及其应用》2006

[4] 上海科技情报研究所钢的塑性《钢铁》1997.133