技术领域
[0001] 本
发明属于球形钢材加工技术领域，更具体地说，它涉及一种耐磨钢球钢的制备工艺及其清洗设备。
背景技术
[0002] 随着经济的发展和人们生活
水平的不断提升，耐磨钢球是一种用于
球磨机中的粉碎介质，在
粉碎磨机中的物料中受到相关领域人员的密切关注。在建材、
冶金、矿山、陶瓷以及电
力等行业使用的耐磨钢球分为
铸造钢球和锻轧钢球两大类。其中，铸造钢球主要有第
铬钢球、高铬钢球和铬钢钢球等。
[0003] 一般来说，铸球又称为耐“热”球，适合干磨，在选矿中尤其是半自磨机或100 mm以上的球，铸球容易碎裂，
耐磨性能和硬度均较差。使用寿命短，需要定期更换，增大了生产的成本。
[0004] 另外，还有用火车轱辘下料锻打而成，这种钢球成本低，但钢球心部硬度低，易
破碎，耐磨性能差。因此需要提出一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
[0005] 针对
现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种耐磨钢球钢的制备工艺，提高了钢球的耐磨系数和耐
腐蚀强度，延长了钢球的使用寿命。
[0006] 为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：一种耐磨钢球钢的制备工艺，包括以下操作步骤，
[0007] 步骤S1、转炉：将
高炉铁水，以及其他干燥处理后的原材料
硅铁、硅锰、高
碳铬铁、低氮碳粉以及废钢经熔融还原后按照配比依次投入到转炉中进行
冶炼，加热
温度≥1250℃，出钢
温度控制在1630-1650℃，得到
钢水；
[0008] 步骤S2、LF精炼：将转炉中炼得的钢水转移到钢包中，在还原气氛和氩气搅拌下，同时利用白渣在LF炉中进行LF精炼处理；
[0009] 步骤S3、VD精炼：将步骤S2的钢包进入VD炉后，VD炉底部进行吹氩气处理，其中氩气的流量为100-200 L/min，压力为0.3-0.4 MPa，接着合盖后进行
真空脱气处理，真空保持20 min以上，真空脱气后在VD炉中进行精炼处理；
[0010] 步骤S4、
连铸：在氩气的保护下，将精炼后的钢水不断地通过水冷结晶器，浇注后得到
铸坯；
[0011] 步骤S5、将步骤S4中得到的铸坯进入拉矫机进行疏松铸坯表层和板形矫直处理；
[0012] 步骤S6、铸坯经过检查、称重和测长处理后投入加热炉中进行加
热处理，然后将其在孔型斜
轧机上
轧制成钢球；
[0013] 步骤S7、首先将步骤S6中得到的钢球放置在
超声波清洗机内进行超声处理，接着再将钢球进行筛选，将表面没有
缺陷的钢球再进行淬火和回火处理，淬火温度为830-860
℃，随后冷却待用；
[0014] 步骤S8、水洗：步骤S7制得的钢球放置在清洗设备中，并将草木灰按比例添加到所述清洗设备中进行水洗处理，去除钢球表面多余的油脂；
[0015] 步骤S9、
酸洗：步骤S8得到的钢球放置在酸洗池中，接着采用
硝酸和氟化物作为酸洗液进行酸洗处理，然后用去离子水冲洗三次，脱水待用；
[0016] 步骤S10、将步骤S9中经
过酸洗处理后的钢球采用10%
质量分数NaOH和4%质量分数KMnO4的混合溶液中浸泡5-60 min，温度控制在70-82℃，以除去酸洗残渣，然后用去离子水冲洗三次后干燥待用；
[0017] 步骤S11、收集、称重和检查处理后打包入库。
[0018] 通过采用上述技术方案，在步骤S1中，将高炉铁水、废钢以及和铁
合金等会其他原材料依次加入到转炉中进行冶炼，在不借助外加
能源的
基础下，仅靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程，节约能源和降低成本。同时在转
炉的过程中能够有效脱去大量的硫，即通过增加
钙和镁离子，使其与硫结合生产硫化物，从而别炉渣
吸附、去除即可达到
脱硫的作用。
[0019] 在步骤S2中，将脱硫后的钢水进行LF精炼，利用白渣机进行精炼，因为白渣在LF炉内具有很强的还原性，可以降低钢中
氧、硫及夹杂物含量，由此通过白渣对氧化物的吸附作用从而达到脱氧脱硫的目的。
[0020] 在步骤S3中，VD炉即真空脱气炉（真空脱气炉是在真空下吹氧、
脱碳、真空除气、真空下合金成分微调）完成脱气、搅拌等任务，可以对钢水进行真空脱气处理以及真空合金成分微调。
[0021] 在步骤S4中，将成分微调后的钢水在
连铸机上进行浇注制得铸坯，接着在步骤S5中将铸坯在拉矫机上进行矫直处理，同时还能疏松铸坯表层的氧化物，为后期的酸洗和轧
制做好的准备。
[0022] 接着在步骤S6中采用孔型斜轧机进行轧制后得到的钢球，不仅生产效率高，而且还能质量好，在孔型斜轧机的
挤压过程中，使得钢球中各种夹杂物在高温下具有一点的塑
性，能够沿着
变形方向伸长呈
纤维状分布的组织，有进一步提高了上述钢球的机械性能，使得金属组织致密，晶粒细化。
[0023] 在步骤S7中进行淬火和回火处理，有效提高了钢球的硬度和耐磨性能。由于钢球在生产加工时在钢球的表面会附着有大量的油脂、钢沫和泥沙等污物，通过在步骤S8中进
行水洗处理，可以有效的去除钢球表面的油脂，有利于提高后期酸洗效果。
[0024] 接着在步骤S9中通过酸洗液进行酸洗，有利于提高铸坯的耐腐蚀强度；然后在步骤S10中添加
碱液可以中和上面多余的酸液，提高了其抗腐蚀性能。
[0025] 接着再在步骤S11中进行收集称重后即可打包入库得到成品的耐磨钢球。
[0026] 本发明进一步设置为：步骤S7中，首先将钢球放置在
超声波清洗机内进行超声处理。
[0027] 由于钢球在轧制和铸造的过程中，钢球的表面会形成大量的铁锈进而影响后期酸洗效果，而通过采用上述技术方案，在超声波的作用下，能够使得清洗
溶剂流动而产生数以万计的直径为50-500μm的微小气泡，上述微小气泡在
空化作用（即指超声波作用于清洗溶剂时，清洗溶剂中每个气泡的破裂瞬间会产生能力极大的冲击波，该冲击波相当于瞬间产
生几百度的高温和高达上千个
大气压）下能够清洗或冲刷掉钢球内外表面的作用。
[0028] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的二在于提供一种耐磨钢球的其清洗设备，不仅能够很好去除钢球表面的油污，而且还能进一步去除钢球表面的其他污垢，清洁能力较高。
[0029] 为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：一种耐磨钢球钢的制备工艺，包括清洗箱，所述清洗箱内转动连接有搅拌桨，所述搅拌桨上方设有驱动搅拌桨转动的
电机，其下端伸入到清洗池内，所述清洗箱上设有进料口，其内安装有上端开口的清洗池，所述清洗池的外壁上设有与所述清洗箱滑移连接的
支架，所述支架的下端固定连接于清洗池，其上端穿过所述清洗箱并突出在清洗箱外。
[0030] 通过采用上述技术方案，操作者将待水洗的钢球从进料口处放入到清洗池内，并其使钢球全部浸没在清洗溶液（水和草木灰的混合溶液）中，启动电机，搅拌桨转动推动钢球运动，此时位于钢球上的油污能够与草木灰（K2CO3）在水溶液中反应并生成具有肥皂相似作用的
表面活性剂。不仅能够很好去除钢球表面的油污，而且还能进一步去除钢球表面的
其他污垢，清洁能力较高。
[0031] 本发明进一步设置为：所述清洗箱的
侧壁上开设有出料口，所述清洗池下端开设有开孔，所述开孔的外壁上设有用于开合所述开孔的钢丝网板，所述钢丝网板的一端铰接
在出料口的下端内壁上，其另一端转动连接在清洗池的下端；所述清洗池的下端设有
转轴，所述钢丝网板在靠近清洗箱的一端上开设有供所述转轴插接的腰形孔，所述钢丝网板能够
绕着转轴向下翻转以打开所述开孔。
[0032] 通过采用上述技术方案，清洗完成后，操作者只需将向上拉动支架，使得清洗池竖直向上移动，此时钢丝网板的一端随着清洗池向上移动，由于另一端铰接在出料口的下端内壁上，因此钢丝网板的上端能够绕着转轴向下转动，同时转轴也能沿着腰形孔的长度方
向移动，使得钢丝网板从清洗池到出料口方向倾斜向下，由此钢球能够沿着上述倾斜的钢
丝网板向下移动并从出料口排出，即可将上述钢球从清洗箱内取出；而不需要将从进料口
处逐一取出，使得操作者在取钢球时更加的方便、省力和快捷。
[0033] 本发明进一步设置为：所述支架的上端设有
手柄，所述手柄的下端抵触在清洗池的上端面时，所述钢丝网板水平密闭所述开孔，同时清洗池的侧壁密封所述出料口。
[0034] 通过采用上述技术方案，当清洗时，清洗池的侧壁密封了出料口，由此能够减少清洗溶液从上述出料口处流出而影响钢球的清洗效果。与此同时，手柄的下端抵接在清洗池的上端面时，钢丝网板水平盖合在清洗池的下端开孔处；由此钢球能够稳
定位于在清洗池
内，而不会从清洗池内掉落到清洗箱内影响后期取拿，由此使得操作者在取钢球时更加的
方便和快捷。
[0035] 本发明进一步设置为：所述清洗箱的下端设有
排水管，排水管上安装有排水
阀门。
[0036] 通过采用上述技术方案，操作者在取出钢球前，打开排水阀门，清洗溶液可从排水管内排出，接着再向上提支架以打开出料口，使钢球沿着钢丝网板斜面向下移动并从出料口排出，此时减少了清洗溶液随着钢球一起从出料口排出的机率；使得清洗液能够被重复
利用，提高了清洗溶液的
回收利用率。
[0037] 本发明进一步设置为：所述清洗箱的上端铰接有用于开合所述进料口的盖体。
[0038] 通过采用上述技术方案，减少了搅拌过程中清洗溶液从进料口飞溅到清洗箱外的现象，减少了不必要的损耗，节约了成本。
[0039] 本发明进一步设置为：所述盖体上设有U型把手。
[0040] 通过采用上述技术方案，在盖体上安装U型把手，十分方便。
[0041] 本发明进一步设置为：所述清洗箱上方设有喷淋装置。
[0042] 通过采用上述技术方案，在完成清洁后，操作者打开喷淋装置对钢球进行冲洗以洗刷附着在钢球表面的污渍和草木灰，提高了清洗箱的清洁功能。
[0043] 本发明进一步设置为：所述清洗箱包括内
箱体和外箱体，所述内箱体与外箱体之前安装有电热丝。
[0044] 通过采用上述技术方案，通过电热丝加热清洗液，提高了油污等污渍在清洗溶液中的
溶解度，提高了清洗的效率和速度。
[0045] 综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0046] 1、本发明通过采用轧制的方式制得的钢球不仅生产效率高，而且钢球质量较高；
[0047] 2、进一步对钢球表面进行清洗、酸洗以及中和处理，有效提高了球钢的耐磨性能和机械强度，延长了球钢的使用寿命；
[0048] 3、通过采用上述清洗设备，不仅能够很好去除钢球表面的油污，而且还能进一步去除钢球表面的其他污垢，清洁能力较高。
附图说明
[0050] 图2为非清洗状态下本实施例中清洗箱的立体图；
[0051] 图3为非清洗状态下本实施例中清洗箱的剖视图；
[0052] 图4为清洗状态下本实施例中去除内箱体、外箱体以及电热丝之后的立体图；
[0053] 图5为图4中A的放大图，主要用于体现腰形孔和转轴之间的
位置和连接关系；
[0054] 图6为清洗状态下本实施例中清洗箱另一
角度的立体图；
[0055] 图7为清洗状态下本实施例中清洗箱的剖视图，主要用于体现在清洗状态下，清洗池的侧壁密封出料口、钢丝网板封闭清洗池的下端开口的情形。
[0056] 附图说明：1、清洗箱；2、搅拌桨；3、电机；4、清洗池；5、支架；6、进料口；7、出料口；8、开孔；9、钢丝网板；10、转轴；11、腰形孔；12、手柄；13、排水管；14、排水阀门；15、盖体；16、U型把手；17、喷淋装置；18、内箱体；19、外箱体；20、电热丝。
具体实施方式
[0057] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0058] 其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0059] 一种耐磨钢球钢的制备工艺，如图1所示，包括以下操作步骤：
[0060] 步骤S1、转炉：将高炉铁水，以及其他干燥处理后的原材料硅铁、硅锰、高碳铬铁、低氮碳粉以及废钢经熔融还原后按照配比依次投入到转炉中进行冶炼，加热温度≥1250℃，出钢温度控制在1630-1650℃，得到钢水；
[0061] 步骤S2、LF精炼：将转炉中炼得的钢水转移到钢包中，在还原气氛和氩气搅拌下，同时利用白渣在LF炉中进行LF精炼处理；
[0062] 步骤S3、VD精炼：将步骤S2的钢包进入VD炉后，VD炉底部进行吹氩气处理，其中氩气的流量为100-200 L/min，压力为0.3-0.4 MPa，接着合盖后进行真空脱气处理，真空保持20 min以上，真空脱气后在VD炉中进行精炼处理；
[0063] 步骤S4、连铸：在氩气的保护下，将精炼后的钢水不断地通过水冷结晶器，浇注后得到铸坯；
[0064] 步骤S5、将步骤S4中得到的铸坯进入拉矫机进行疏松铸坯表层和板形矫直处理；
[0065] 步骤S6、铸坯经过检查、称重和测长处理后投入加热炉中进行加热处理，然后将其在孔型斜轧机上轧制成型；其轧制方法具体分为三个步骤：首先将加热后的连铸坯在初轧机进行初轧制处理，其开轧的温度为1050-1100℃；接着将轧制后的连铸坯经过飞剪进行切头或尾处理后，在在孔型斜轧机上进行连续轧制成钢球坯；随后再经过精轧机进行精轧处
理，其精轧机入口温度为940-960℃，冷却后得到钢球；
[0066] 步骤S7、将步骤S6中得到的钢球进行筛选后进行淬火和回火处理，淬火温度为830-860℃，随后冷却待用；
[0067] 步骤S8、水洗：步骤S7制得的钢球放置在清洗设备中，并将草木灰按比例添加到所述清洗设备中进行水洗处理，去除钢球表面多余的油脂；
[0068] 步骤S9、酸洗：步骤S8得到的钢球放置在酸洗池中，接着采用硝酸和氟化物作为酸洗液进行酸洗处理，然后用去离子水冲洗三次，脱水待用；
[0069] 步骤S10、将步骤S9中经过酸洗处理后的钢球采用10%（质量分数）NaOH和4%（质量分数）KMnO4的混合溶液中浸泡5-60 min，温度控制在70-82℃，以除去酸洗残渣，然后用去离子水冲洗三次后干燥待用；
[0070] 步骤S11、收集、称重和检查处理后打包入库。
[0071] 本实施例的原理说明：本实施例的一种耐磨钢球的清洗设备分为清洗状态和非清洗状态两种情况。其中，在清洗状态下，手柄12的下端抵触在清洗池4的上端面上，而钢丝网板9水平设置并密闭了清洗池4的下端开孔8；同时清洗池4的侧壁密封了清洗箱1的出料口7
（见图7）。
[0072] 在非清洗状态下，需要手动向上拉动手柄12，使得支架5上移，并带动清洗池4沿支架5的长度方向向上移动，清洗池4的上移开启了出料口7。与此同时，清洗池4也进一步带动钢丝网板9的一端上移；另外，由于钢丝网板9的另一端铰接在出料口7的下端内壁上，因此钢丝网板9从水平状态变成了倾斜状态，并且上述钢丝网板9从清洗池4到出料口7向下倾斜。由此清洗池4内的钢球能够沿着钢丝网板9从出料口7排出（见图3）。
[0073] 一种清洗设备，用于轧制后钢球的清洗，以去除钢球表面的油污和油渍，如图2和图3所示，包括清洗箱1，清洗箱1上设有进料口6，其内安装有上端开口的清洗池4，同时在清洗箱1内转动连接有一根搅拌桨2，其中搅拌桨2上方设有电机3，电机3固定安装在清洗箱1
的上端外壁上，电机3驱动搅拌桨2转动。而搅拌桨2的下端伸入到清洗池4内，清洗池4的外壁上设有与清洗箱1上下滑移连接的支架5，支架5呈倒“U”字形状，在支架5的下端
焊接在清洗池4的外壁上，其上端穿过清洗箱1并突出在清洗箱1外。
[0074] 如图2和图3所示，为了减少了不必要的损耗，在清洗箱1的上端铰接有用于开合进料口6的盖体15，该盖体15呈半月形状。操作者通过盖合上述进料口6即可减少了搅拌过程
中清洗溶液从进料口6飞溅到清洗箱1外的现象，节约了成本。为了方便操作者关闭或打开
上述进料口6，盖体15上安装有U型把手16，方便了操作者开合上述盖体15。
[0075] 如图2和图3所示，为了提高清洗箱1的清洁功能，在清洗箱1上方设有喷淋装置17，操作者打开喷淋装置17对钢球进行冲洗以洗刷附着在钢球表面的污渍和草木灰，提高了清洗箱1的清洁功能。
[0076] 如图2和图3所示，为了方便操作者提取钢球，在清洗箱1的侧壁上开设有一个矩状的出料口7；结合图4所示，清洗池4由四
块连续的竖直钢板围合而成，同时在清洗池4的下端面开设有四方形的开孔8，此时位于清洗池4内的钢球能够从上述开孔8处排出到清洗池4
外。如图3和图4所示，在开孔8的外壁上安装有一块用于开合上述开孔8的钢丝网板9，其中钢丝网板9的一端铰接在出料口7的下端内壁上，其另一端转动连接在清洗池4的下端。其
中，清洗池4的下端安装有一根转轴10，同时钢丝网板9在靠近清洗箱1的一端上开设有供转轴10插接和滑移的腰形孔11，由此钢丝网板9能够绕着转轴10向下翻转，同时转轴10也能沿着腰形孔11的长度方向倾斜向上滑动，此时钢丝网板9能够向下倾斜并使开孔8能够在提升
清洗池4的过程中被打开。而钢球在其自身重力的作用下沿着钢丝网板9的斜面下移并从出
料口7排出，由此即可将钢球排出。
[0077] 如图4所示，为了保持清洗池4内液面的高度，在支架5的上端安装有一个手柄12，上述手柄12位于支架5上端，当手柄12的下端抵触在清洗池4的上端面时，清洗池4的侧壁密封住了出料口7，由此能够减少清洗溶液从上述出料口7处流出而影响钢球的清洗效果。与
此同时，如图4和图7所示，钢丝网板9水平密闭住了上述开孔8，由此钢球能够稳定的放在清洗池4内，而不会从清洗池4内掉落到清洗箱1内影响后期取拿，由此使得操作者在取钢球时更加的方便和快捷。
[0078] 如图6和图7所示，为了提高清洗溶液的回收利用率，清洗箱1的下端设有排水管13，排水管13上安装有排水阀门14。操作者打开排水阀门14，清洗溶液可从排水管13内排
出，接着再向上提支架5以打开出料口7，使钢球沿着钢丝网板9斜面向下移动并从出料口7
排出，此时减少了清洗溶液随着钢球一起从出料口7排出的机率；使得清洗液能够被重复利用。
[0079] 如图7所示，为了提高清洗的效率和速度，清洗箱1包括内箱体18和外箱体19，在内箱体18和外箱体19之间具有保温空腔，在内箱体18与外箱体19之间安装有电热丝20，上述电热丝20位于清洗箱1底部。通过加热清洗液，提高了油污等污渍在清洗溶液中的溶解度，提高了清洗的效率和速度。
[0080] 工作原理：
[0081] 清洗时，首先操作者手握U把手向上翻转盖体15，此时盖体15绕着盖体15与清洗箱1之间的铰接点向上翻转，进料口6被打开，接着操作者将待清洗的钢球依次放入到清洗池4内，接着从进料口6处添加如清洗溶液（水和草木灰的混合物），随后盖合进料口6；同时启动电机3，电机3带动搅拌桨2转动，使得清洗溶液与钢球充分
接触，清洗20-30分钟后操作者打开排水阀门14，清洗溶液从排水管13流出，同时打开喷淋装置17，对钢球进行冲洗，冲洗2-3遍后静置沥干。
[0082] 然后操作者手握手柄12，向上提起支架5，支架5带动清洗池4沿竖直方向上移，此时钢丝网板9的一端随着清洗池4向上移动，由于另一端铰接在出料口7的下端内壁上，因此钢丝网板9的上端能够绕着转轴10向下转动，同时转轴10也能沿着腰形孔11的长度方向移
动，使得钢丝网板9从清洗池4到出料口7方向倾斜向下，由此钢球能够沿着上述倾斜的钢丝网板9向下滚动并从出料口7排出，即可将上述钢球从清洗箱1内取出，完成了整个钢球的清洗过程。
[0083] 具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本
说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的
修改，但只要在本发
明的
权利要求范围内都受到
专利法的保护。
