球磨机是许多工业领域(如冶金、煤炭、建材、化工、电力等)中粉碎固体物料的主要设备,钢球和钢棒是两种主要的粉磨介质。据统计,全世界每年钢球消耗量在3000-5000万吨。以下我们选取几个主要国家和地区来了解国外钢球的应用状况。
1. 日本
在日本,主要使用4种类型的钢球。
锻造或轧制中碳钢球、经淬火、回火热处理后使用,这种钢球及普通白口铸铁球不含或只含有少量合金元素,因此球表层和心部有较大硬度差(HRC 5~15),钢球因磨损而变小后,磨损速度加快,但韧性增加,不会产生裂纹和剥落。
中、低铬铸球和高铬铸球含合金元素多,淬透性好,表面和心部硬度差很小,磨损速度均匀,耐磨性好,但容易产生表面剥离和裂纹。
高铬球的耐磨性和韧性均比低铬球好,高铬球一般用于大、中型水泥磨机和原料磨机,低铬球一般用于粉煤磨机。
日本钢球的主要成分和性能列于下表中。
表 1
磨球种类 | 化学成分(%) | 硬度HRC | 金相组织 | |||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | |||
锻造钢球 | 0.6~0.7 | 0.3~0.5 | 0.5~0.8 | - | - | - | 45~52 | M |
白口铸铁球 | 2.3~2.8 | <1.0 | <1.0 | 2~3 | 0.3 | - | 45~52 | M+K |
低中铬铸球 | 2.0~3.0 | <1.0 | <1.0 | 5~6 | - | 1.0 | 56~59 | M+K |
高铬铸球 | 2.0~3.0 | <1.0 | <1.0 | 15~20 | 0.5~1.0 | - | 62~67 | M+K |
2. 美国和加拿大
美国、加拿大使用的钢球也主要分为4种类型。
其中,镍硬铸铁球的金相组织为M+K,呈网状结构,耐磨性好,韧性差,成本高(Ni含量高);
中碳低合金钢球表面硬度高,当球径较大时,使用中、后期磨损速度加快,生产实践中通常选用60mm以下的球;
高碳低合金钢球经920℃淬火、230℃回火后,金相组织为M+K,耐磨性比中碳低合金钢球好;
高碳高合金钢球由于合金元素含量高,淬透性好,心部和表面硬度几乎一样,耐磨性均匀,使用中多为70mm以上的钢球。
美国、加拿大钢球的主要成分和性能列于下表。
表 2
磨球种类 | 化学成分(%) | 表面硬度HV | 金相组织 | |||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | |||
镍硬铸铁球 | 2.5~3.6 | 0.3~2.0 | 0.3~0.8 | 0.9~1.0 | ~0.75 | 3.4 | 525~642 | M+K |
中碳低合金钢球 | 0.5 | 0.3~1.0 | 0.7~1.0 | 1.0~1.5 | 0.2~0.4 | - | 720 | M |
高碳低合金钢球 | 0.8~1.0 | 0.3 | 0.7~1.0 | 0.5~1.0 | 0.1~0.4 | - | 760 | M+K |
高碳高合金钢球 | 1.0~1.3 1.3~2.0 | 0.3 0.3 | 0.5~0.8 0.5~0.8 | 4.0~6.0 7.0~1.3 | 0.3~0.5 0.5~0.7 | - - | 642~720 642~780 | M+K M+K |
3. 德国
德国钢球的主要成分和性能列于下表。
不同规格的高铬球,Cr的含量不同,对于60mm以下的高铬球,Cr的含量在13%左右,硬度HRC63左右;
70mm以上的高铬球,Cr的含量在18%左右,硬度HRC65左右,含Cr量高,淬透性好,心部和表面硬度差小。
不同规格的低合金钢球,合金元素含量也有区别,这种球韧性好,不开裂,但耐磨性远不如高铬球好。
表 3
磨球种类 | 化学成分% | 硬度HRC | 金相组织 | ||||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Cu | P | Ni | S | |||
高铬铸球(Φ25) | 2.73 | 0.34 | 1.43 | 13.3 | 0.195 | 0.28 | 0.032 | - | 0.02 | 63.5 | M+K |
低合金钢球(Φ50) | 0.16 | 0.95 | 1.16 | 1.59 | 0.40 | 0.10 | 0.032 | 0.11 | 0.07 | - | M |
低合金钢球(Φ70) | 0.24 | 0.91 | 1.16 | 1.59 | 0.07 | 0.12 | 0.08 | 0.15 | 0.03 | - | M |
高铬铸球(Φ120) | 2.31 | 0.60 | 0.69 | 18.13 | 0.03 | - | 0.036 | 0.10 | 0.03 | 65 | M+K |
4. 其他国家
表 4
国家 | 材料l | 化学成分(%) | 硬度HRC | 金相组织 | |||||
C | Si | Mn | Cr | P | S | ||||
丹麦 | 高碳钢 T8 | 0.86 | 0.06 | 0.35 | - | 0.02 | 0.01 | 65 | M+K+Ar少 |
罗马尼亚 | 轴承钢(Φ70) | 0.95 | 0.30 | 0.35 | 1.5 | 0.03 | 0.02 | - | M+K+Ar少 |
轴承钢(Φ80) | 1.03 | 0.25 | 0.30 | 1.62 | 0.02 | 0.02 | - | M+K+Ar少 | |
比利时 | 高锰钢 | 1.7~2.1 | 0.4~0.8 | 0.5~1.0 | 12.0 | 0.20 | 0.40 | ≥56 | M+K+Ar少 |
高铬钢 | 2.0~2.5 | 0.4~0.8 | 0.5~1.0 | 17.0 | 0.20 | 0.40 | ≥60 | M+K+Ar少 | |
高铬铁 | 2.0~3.5 | 0.4~0.8 | 0.5~1.0 | 12.0 | 0.20 | 0.40 | ≥63 | M+K+Ar少 |