一种高强韧矿用耐磨钢球的制作方法与流程

1.本发明属于耐磨球制作技术领域，具体涉及一种高强韧矿用耐磨钢球的制作方法。


背景技术：

2.随着国内外半自磨机的大型化和使用量增多，大直径耐磨钢球的需求量也逐渐加大，以往大直径耐磨钢球的成型工艺主要是中频感应加热，空气锤锻打或者压力机挤压成型，但是这种加热和成型工艺存在一些问题。采用中频感应加热：因圆钢自身形状特性，快速加热过程造成圆钢内外温度不均匀，从而使圆钢奥氏体化不均匀，使得产品质量均一性差，质量不稳定；采用空气锤锻打：工序环境温度高，劳动强度大，生产效率低，单台机器每小时产量约为1吨，不能保证产品质量的均一性和稳定性；而采用压力机挤压则不满足钢球成型压缩比，造成钢球致密性差，晶粒得不到细化，从而影响钢球产品质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种高强韧矿用耐磨钢球的制作方法，以克服上述技术问题。
4.一种高强韧矿用耐磨钢球的制作方法，包括以下步骤，制作圆钢，对圆钢进行天然气步进炉加热，利用送料设备将加热的圆钢送入热剪机的辊道上，采用红外激光智能测距装置按照设定的长度对圆钢进行均匀分配，按照红外激光智能测距装置的分配信息，启动热剪机对圆钢进行分段，得到钢坯；
5.利用机械手夹取钢坯至数控全液压模锻锤、且测温装置对钢坯进行测温，并将测量的钢坯温度t传给数控全液压模锻锤，数控全液压模锻锤根据钢坯温度t计算钢坯的击打能量e和击打次数m对钢坯进行击打，即可制得所述高强韧矿用耐磨钢球。
6.进一步地，所述击打能量e按以下公式进行计算：e＝(1 μ/3
·
r1/l)
·k·
θ
·
s，其中μ为摩擦系数，r1为设定的钢球标准直径，k为数控全液压模锻锤的运行速度对变形抗力的影响系数，θ为所测量的钢坯温度下钢坯的强度极限，s为钢坯与数控全液压模锻锤的接触面积。
7.进一步地，所述变形温度钢坯下的强度极限θ的计算公式为θ＝6000/t，其中t为钢坯温度；所述接触面积s＝πr
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/4，其中r2为钢坯的直径。
8.进一步地，所述钢坯温度t处于1100-1200℃时，所述击打次数为2次；所述钢坯温度t处于1000-1100℃时，击打次数为3次。
9.进一步地，所述圆钢的中含有的化学元素成分及质量百分比如下：c：0.5～0.7wt.％、si：1.6～2.0wt.％、mn：0.65～0.95wt.％、cr：0.7～0.95wt.％，余量为fe和不可避免的杂质。
10.进一步地，所述天然气步进炉的加热温度为1000-1200℃、加热时间为50min、保温时间为30min。
11.进一步地，所述高强韧矿用耐磨钢球制备完成后进行视觉检测，具体过程为：在数控全液压模锻锤出口处设有视觉检测设备，对高强韧矿用耐磨钢球进行实时检测，合格的高强韧矿用耐磨钢球进行热处理，不合格的高强韧矿耐磨钢球采用空气锤精修、直至检测合格后进行热处理。
12.进一步地，所述视觉检测设备根据钢球圆度进行合格判定，所述钢球圆度按照以下公式进行计算：
13.钢球圆度(％)＝(径向直径偏差-轴向直径偏差)/r1，其中，径向直径偏差＝经数控全液压模锻锤锻锤后的钢球径向直径-r1，轴向直径偏差＝经数控全液压模锻锤锻锤后的钢球轴向直径-r1，r1为设定的钢球标准直径。
14.有益效果：
15.本发明通过红外测温装置、机械手、数控全液压模锻锤、视觉检测设备将圆钢完成钢球的制备，其次通过数控全液压模锻锤对工艺参数进行精准控制，以此保证制备钢球的圆度，以此提高钢球的生产效率，最高可达5-7吨/小时。
具体实施方式
16.在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
17.本发明所述的一种高强韧矿用耐磨钢球的制作方法，包括以下步骤，制作圆钢，对圆钢进行天然气步进炉加热，利用送料设备将加热的圆钢送入热剪机的辊道上，采用红外激光智能测距装置按照设定的长度对圆钢进行均匀分配，按照红外激光智能测距装置的分配信息，启动热剪机对圆钢进行分段，得到钢坯；其中，所述圆钢的中含有的化学元素成分及质量百分比如下：c：0.5～0.7wt.％、si：1.6～2.0wt.％、mn：0.65～0.95wt.％、cr：0.7～0.95wt.％，余量为fe和不可避免的杂质。
18.利用机械手夹取钢坯至数控全液压模锻锤、且测温装置对钢坯进行测温，并将测量的钢坯温度t传给数控全液压模锻锤，数控全液压模锻锤根据钢坯温度t计算钢坯的击打能量e和击打次数m对钢坯进行击打，所述击打能量e按以下公式进行计算：e＝(1 μ/3
·
r1/l)
·k·
θ
·
s，其中μ为摩擦系数，r1为设定的钢球标准直径，k为数控全液压模锻锤的运行速度对变形抗力的影响系数，θ为所测量的钢坯温度下钢坯的强度极限，s为钢坯与数控全液压模锻锤的接触面积，所述变形温度钢坯下的强度极限θ的计算公式为θ＝6000/t，其中t为钢坯温度，所述强度极限θ的单位为kg/mm2，其含义为：本技术的圆钢材料在温度1000摄氏度时的强度极限为6kg每平方毫米，；所述接触面积s＝πr
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/4，其中r2为钢坯的直径，即可制得所述高强韧矿用耐磨钢球；所述高强韧矿用耐磨钢球制备完成后还需进行视觉检测，具体过程为：在数控全液压模锻锤出口处设有视觉检测设备，对高强韧矿用耐磨钢球进行实时检测，合格的高强韧矿用耐磨钢球进行热处理，不合格的高强韧矿耐磨钢球采用空气锤精修、直至检测合格后进行热处理。所述视觉检测设备根据钢球圆度进行合格判定，所述钢球圆度按照以下公式进行计算：钢球圆度(％)＝(径向直径偏差-轴向直径偏差)/r1，其中，径向直径偏差＝经数控全液压模锻锤锻锤后的钢球径向直径-r1，轴向直径偏差＝经数
控全液压模锻锤锻锤后的钢球轴向直径-r1，r1为设定的钢球标准直径。
19.在所述中，圆度检测的合格标准如下表所示。
20.标准直径r1(mm)30-6070-90100-130150-175180-200允许偏差
±
2-2～ 3-3～ 4
±4±
5圆度％≤2≤3≤4≤3≤4
21.实施例1：
22.(1)需要锻打的钢球的标准直径r1为120mm，将直径r2为80mm、长度为3081mm的圆钢经过天然气步进炉加热，加热温度为1150℃，加热时间为50min，保温时间为30min；
23.(2)对温度为1150℃的圆钢进行红外激光智能测距均匀分段，每段长度l为181mm，然后利用热剪机进行剪切，剪切次数为16次；
24.(3)机械手夹取之前，利用红外测温装置对剪取的钢坯进行测温，测得钢坯温度t为1102℃，然后将温度传给数控全液压模锻锤，通过公式e＝(1 μ/3
·
r1/l)
·k·
θ
·
s，其中μ为摩擦系数，在本实施例中μ＝0.4；k为设备运行速度对变形抗力的影响系数，在本实施例中k＝2.0；θ为变形温度下材料的强度极限，本材料θ＝6000/t＝5.445；s为钢坯与模锻锤的接触面积s＝πr
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/4＝π
·
802/4＝5024，代入公式以确定击打能量为58kj，钢坯温度t处于1100-1200℃，故打击次数为2次；
25.(4)机械手夹取钢坯至数控全液压模锻锤模具中并扶正，第一次击打后机械手撤出，再次击打；(5)采用视觉检测设备对成型后的钢球进行圆度检测，结果为0.25％，合格。
26.实施例2：
27.(1)本实施例锻打的钢球的标准直径r1为120mm，将直径r2为80mm，长度为3062mm的圆钢经过天然气步进炉加热，加热温度为1150℃，加热时间为50min，保温时间为30min；
28.(2)对温度为1150℃的圆钢进行红外激光智能测距均匀分段，每段长度l为180mm，然后利用热剪机进行剪切，剪切次数为16次；
29.(3)机械手夹取之前，利用红外测温装置对剪取的钢坯进行测温，测得钢坯温度t为1062℃，然后将温度传给数控全液压模锻锤，通过公式e＝(1 μ
30./3
·
r1/l)
·k·
θ
·
s，其中μ为摩擦系数，在本实施例中μ＝0.4；k为设备运行速度对变形抗力的影响系数，在本实施例中k＝2.0；θ为变形温度下材料的强度极限，本材料θ＝6000/t＝5.650；s为钢坯与模锻锤的接触面积s＝πr
22
/4＝π
·
802/4＝5024，代入公式以确定击打能量为60kj，钢坯温度t处于1000-1100℃，故打击次数为3次；
31.(4)机械手夹取钢坯至数控全液压模锻锤模具中并扶正，第一次击打后机械手撤出，再次击打，再撤出，再击打；采用视觉检测设备对成型后的钢球进行圆度检测，结果为0.58％，合格。
32.实施例1-2具体数据如下表：
[0033][0034]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在
本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。