本发明涉及金属热处理技术领域，尤其是一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法。
背景技术：
传统淬火介质分为两种水和淬火油，小型的锻件或铸钢件，如30号钢、30mn2，因低碳、低合金，淬火处理使用（盐）水，不会产生裂纹，厚大、高碳锻件或铸钢件淬火都选用油淬热处理，对于高铬铸铁磨球（属于含铬高达12-22%的铸铁圆球，简称铸球），常规热处理也采用油淬方式。
在国内知名的铸球之乡安徽宁国，以自动化一体的铸球生产线替代了原有手工铸球，使铸球生产走向批量化，相对应的铸球热处理设施也自成独立体系，主要由加热炉、导轨、装球筐、淬油池、交换塔等组成，热处理窑内总装入量是24吊篮，每出一吊篮就自动推入下一篮，铸球热处理使用专用的淬火油，每次处理0.3吨左右，每小时淬火1吨左右，由一人专门负责热处理，并且是为了节约成本24小时不停，淬火温度在930℃，回火温度在280℃低温回火，回火时间在5小时。油温超出燃点就会着火，为此，油池内增设自动降温循环系统，当温控元件检测到油温高于90℃时，会自动启动冷却循环设施降温，同时为控制油温在90℃以下，每次还需要限制淬油处理的入球量。
为高铬铸球提高硬度，去采购现有成套设备需要耗费约50万元，一般企业都会慎重考量产值与成本的占比，潜在的火灾因素给企业生产带来安全风险，增加环境监察的力度，随时存在关转并停的可能性，对选择油淬铸球的企业更为谨慎。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题，是采用不同于传统油淬的水淬模式，既能提高φ60mm及以下高铬铸铁磨球整体硬度，还无需购买高铬铸球专用配套热处理设备，消除淬火池着火的可能性，降低消防安全风险。
为实现上述目标，本发明所述的一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，包括以下步骤：
a、球化处理
在加热窑将高铬铸铁磨球加热，加热至940℃±10℃，940℃±10℃温度下保持7小时，高铬铸铁磨球出加热窑后空冷处理，冷却到550℃再次入窑加热到840℃；
b、淬火前期准备
高铬铸铁磨球进行水淬，高铬铸铁磨球与水按1:2.5-3.5的体积比混合，每次铸球淬火前检测水温在25度以下；
c、水淬冷却
铸球入水池前的温度在750℃以上，高铬铸铁磨球进入淬火池，铸球不得裸露在水面以上，水淬期间控制水温在50-65℃，铸球水淬最终温度为150℃；
d、回火处理
铸球水淬结束，进入加热窑回火，回火阶段温度升至420℃，温度升至420℃后停止加热逐步降低至220℃。
所述步骤a在加热窑将高铬铸铁磨球置于厚壁耐热球斗中加热，壁厚40mm以上，承受950℃以上的高温烘烤。
所述薄壁淬火斗，薄壁采用q235钢板焊接而成，底面与四周设置多个均布的漏水孔。
所述步骤d中铸球水淬结束，空冷在0.5-4小时后再进入加热窑回火处理。
所述步骤c中铸球入水池前的温度在750℃以上，通过厚壁耐热球斗将高铬铸铁磨球倒入淬火池，高温厚壁耐热球斗不得进入淬火池，避免高温厚壁耐热球斗大量热能释放入水体。
还包括如下步骤：
e、自然空冷
回火后停止加热随窑温度冷却到200℃，拉出窑外倾倒在空旷地面空冷至室温装袋。
所述步骤c中水淬期间通过通入冷空气控制水温在50-65℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）采用本发明进行φ60mm及以下高铬铸铁磨球水淬，生产规模大小调节方便，投资小见效快，适于最初新建厂场地施工；
（2）采用本发明进行φ60mm及以下高铬铸铁磨球水淬，方法简单，操作简便，安全隐患小，节能成本低；
（3）采用本发明实现两段球斗分割，厚壁球斗不淬火能延长使用时间，淬火球斗不入窑可降低制作要求，节省工装投入；
（4）采用本发明水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球，比油淬容易达到55-60hrc硬度值。
采用本发明水淬φ60及以下高铬铸铁磨球，操作安全可靠，在确保淬火水温25℃以下，淬火后（含铸球）水温65℃以下，几台窑可连续处理，不受安全因素的限制。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明厚壁铸球斗的示意图；
图2为本发明水淬球斗的示意图；
图3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，包括以下步骤：
a、球化处理
在加热窑将高铬铸铁磨球加热，加热至940℃±10℃，940℃±10℃温度下保持7小时，高铬铸铁磨球出加热窑后空冷处理，冷却到550℃再次入窑加热到840℃；
本工艺的核心技术在于前段的高铬铸球球化处理，本案根据热处理窑加热特性，选择合适的升温速度及保温时间，确保铸球“烧透”，里外温度达到工艺要求后，将窑内铸球先进行一次空冷处理，是保证后段正火水淬铸球不开裂的基础。冷却到550℃左右再次入窑加热到840℃，出窑水淬。在铸球倾倒过程出现黑色球，则意味着没烧透，水淬后黑色球会出现脆裂，甚至直接裂成两半，这是水淬高铬铸球关键点。
b、淬火前期准备
高铬铸铁磨球进行水淬，高铬铸铁磨球与水按1:2.5-3.5的体积比混合，每次铸球淬火前检测水温在25度以下；
c、水淬冷却
铸球入水池前的温度在750℃以上，高铬铸铁磨球进入淬火池，铸球不得裸露在水面以上，水淬期间控制水温在50-65℃，铸球水淬最终温度为150℃；
d、回火处理
铸球水淬结束，进入加热窑回火，回火阶段温度升至420℃，温度升至420℃后停止加热逐步降低至220℃。
所述步骤a在加热窑将高铬铸铁磨球置于厚壁耐热球斗中加热，壁厚40mm以上，承受950℃以上的高温烘烤。配合天车起吊装球斗在高温重载的条件下，完成铸球的转运。
所述薄壁淬火斗，薄壁采用q235钢板焊接而成，底面与四周设置多个均布的漏水孔。实现球斗内外水流的自然流动，其形状可根据淬水池的设计随型制作。
所述步骤d中铸球水淬结束，空冷在0.5-4小时后再进入加热窑回火处理。
所述步骤c中铸球入水池前的温度在750℃以上，通过厚壁耐热球斗将高铬铸铁磨球倒入淬火池，高温厚壁耐热球斗不得进入淬火池，避免高温厚壁耐热球斗大量热能释放入水体。
还包括如下步骤：
e、自然空冷
回火后停止加热随窑温度冷却到200℃，拉出窑外倾倒在空旷地面空冷至室温装袋。
使用时，以∮60铬合金铸铁磨球，材质zqcr12，净单重1.5吨/斗为例，说明使用该方法水淬高铬铸铁磨球的过程。
1、基础准备：最高温大于950℃的加热窑，具有主副钩的3吨以上天车，防渗漏且带冷却却系统的蓄水池（或防泥沙的高温潜水泵），耐热铸件的厚壁耐热球斗，可快速漏水带喇叭口的薄壁淬火斗；
2、核算装球量：依据现有淬水池的体积，核算出一斗球的装入量，均匀装入厚壁球斗里，入窑；
3、热处理窑的装入量：根据淬水池水温调节的效率，决定该窑最大装球量，宜采用多斗少装铸球的形式；
4、铸球球化处理：940℃前的升温、保温，可自行根据热处理窑特性设定，确保斗内每个铸球“烧透”，不能出现“黑色”或“暗红色”铸球，待工艺设定的940℃保温7小时结束，即刻快速出窑将每个球斗吊下窑车体，在几个常温球斗来回翻转，降至550℃后，再次装入厚壁球斗入窑，继续加热；
5、淬水池水温的保证措施：把淬水池按量放水，有冷却系统的可开启空气泵，往水里吹冷气，确保水温≦25℃；没有冷却设施的，可采用防泥沙的高温潜水泵，进行置换淬水池里的热水，降低水温；
6、水淬处理前准备：把淬水球斗事先放入淬水池固定好，吊耳设置便于天车起吊；带主副钩的天车把钢丝绳（铁链）挂好；开启空气泵的电路检查好；
7、水淬处理：用双钩头的天车将窑上温度达标的球斗吊下，在规定时间内实现铸球翻到在淬火池带喇叭口的球斗里，再使用天车起吊水池球斗，上下微动，以铸球不露水面为界。开启水冷搅拌淬火池中水，起到均匀化铸球的作用，吊离淬水池，将水淬后的铸球倒入钢板焊接而成的球斗，等待回火；
8、铸球检验：任意挑选几个斗里的铸球，打磨掉氧化皮露出金属基体，检测硬度在55-65hrc之间为合格；
9、回火处理：根据铸球实际硬度，在250-450℃之间选择合适的回火温度。
1.一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于包括以下步骤：
a、球化处理
在加热窑将高铬铸铁磨球加热，加热至940℃±10℃，940℃±10℃温度下保持7小时，高铬铸铁磨球出加热窑后空冷处理，冷却到550℃再次入窑加热到840℃；
b、淬火前期准备
高铬铸铁磨球进行水淬，高铬铸铁磨球与水按1:2.5-3.5的体积比混合，每次铸球淬火前检测水温在25度以下；
c、水淬冷却
铸球入水池前的温度在750℃以上，高铬铸铁磨球进入淬火池，铸球不得裸露在水面以上，水淬期间控制水温在50-65℃，铸球水淬最终温度为150℃；
d、回火处理
铸球水淬结束，进入加热窑回火，回火阶段温度升至420℃，温度升至420℃后停止加热逐步降低至220℃。
2.根据权利要求1所述一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于所述步骤a在加热窑将高铬铸铁磨球置于厚壁耐热球斗中加热，壁厚40mm以上，承受950℃以上的高温烘烤。
3.根据权利要求1所述一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于所述薄壁淬火斗，薄壁采用q235钢板焊接而成，底面与四周设置多个均布的漏水孔。
4.根据权利要求1所述一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于所述步骤d中铸球水淬结束，空冷在0.5-4小时后再进入加热窑回火处理。
5.根据权利要求2所述一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于所述步骤c中铸球入水池前的温度在750℃以上，通过厚壁耐热球斗将高铬铸铁磨球倒入淬火池，高温厚壁耐热球斗不得进入淬火池，避免高温厚壁耐热球斗大量热能释放入水体。
6.根据权利要求1所述一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于还包括如下步骤：
e、自然空冷
回火后停止加热随窑温度冷却到200℃，拉出窑外倾倒在空旷地面空冷至室温装袋。
7.根据权利要求1所述一种水淬φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法，其特征在于所述步骤c中水淬期间通过通入冷空气控制水温在50-65℃。
技术总结