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新材料在球磨分級(jí)生產(chǎn)線制造中的應(yīng)用

來源:山東埃爾派粉體科技有限公司發(fā)布日期:2021-01-28

摘要

介紹球磨分級(jí)生產(chǎn)線襯板的選擇,采用了馬氏體鋼強(qiáng)化處理新工藝。既保證了馬氏體鋼的硬度和耐磨性,又提高了一定的韌性的強(qiáng)度,在球磨分級(jí)生產(chǎn)線襯板上應(yīng)用 較好。

關(guān)鍵詞:球磨分級(jí)生產(chǎn)線;襯板;材質(zhì);壽命

1、概述

隨著礦山生產(chǎn)的不斷發(fā)展,要求進(jìn)一步提高球磨分級(jí)生產(chǎn)線的使用壽命及降低成本。特別是由于礦山機(jī)械設(shè)備的工況條件較差,許多耐磨件的磨損十分嚴(yán)重。例如:電鏟鏟齒、電鏟斗、球磨分級(jí)生產(chǎn)線襯板等,都是大宗的易損件?,F(xiàn)今,礦山用的易損備件,一般大都是高錳鋼材質(zhì)。眾所周知,世界上沒有 的耐磨材料,而應(yīng)該根據(jù)工況條件選用材質(zhì)。高錳鋼是在較大的沖擊載荷的投機(jī)倒把下,才能加工硬化,起到耐磨作用,如果不是在一定的沖壓條件下滑動(dòng)磨擦,就不會(huì)有加工硬化 ,起不到耐磨作用。因此,在耐磨材料選材方面,應(yīng)根據(jù)工況條件,選用材料和工藝。

幾年來,礦機(jī)廠通過研究試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)30CrMnSi鑄鋼具有較好的綜合機(jī)械性能,同時(shí)還有操作工藝簡(jiǎn)單,淬火測(cè)試低等特點(diǎn)。于是研究出30CrMnSiMoTiRe新材料在選廠進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn),ZG30CrMnSiMoTiRe球磨分級(jí)生產(chǎn)線端襯板,比高錳鋼球磨分級(jí)生產(chǎn)線端襯板的使用壽命提高了30%。因此本文將介紹這種新材料在球磨分級(jí)生產(chǎn)線制造業(yè)中的應(yīng)用。

2、化學(xué)成份的分析與設(shè)計(jì)

在礦山機(jī)械的緊急措施中,要求代替高錳鋼的合金鑄鋼,具有高錳鋼硬化后的硬度和較好的韌性。從鋼的金相組織對(duì)耐磨性的影響考慮,與針狀馬氏體相比,板條馬氏體具有較高的韌性和耐磨性。

根據(jù)合金化原理和我國(guó)的資源情況,研究中的合金鑄鋼化學(xué)成分設(shè)計(jì)見表1。

(1)鋼中的合金元素及其作用

①碳:馬氏體的硬度取決于鋼中的含碳量。若含碳量大于0.3%時(shí),水淬后,鋼中有針狀馬氏體出現(xiàn),盡管淬火后硬度增高,但韌性下降。對(duì)于選用的新鋼種試驗(yàn)易產(chǎn)生淬火裂紋;當(dāng)含碳小于0.3%時(shí),得到的組織是板條馬氏體,具有較好的沖擊韌性,淬火水冷后仍可得到較理想的硬度,所以,將含碳量控制在0.28-0.31%之間。

②鉻:鉻在鋼中可提高淬透性和強(qiáng)度、硬度、耐磨性而不使鋼變脆,并有二次硬化作用,其 含量在1.0~1.5之間。

③錳:錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,它能強(qiáng)化鐵素體和增加鋼的淬透性,但當(dāng)錳含量大于1.5時(shí),會(huì)降低鋼的韌性故限制在1.0%-1.3%之間。

④硅:硅能浴于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和屈服強(qiáng)度,更重要的能提高臨界點(diǎn)和回火穩(wěn)定性。 為了不降低鋼的韌性,將含量控制在1.5%以下。

⑤鉬:鉬在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性,防止回火脆性,為了不降低鋼的韌性,將鉬含量控制在0.35%以下。

⑥鈦:鋼中加入少量的鈦,能固定碳和氮,可細(xì)化晶粒,提高塑性和韌性,但會(huì)形成過多TiN夾雜,對(duì)韌性不利,故將鋼中鈦含量控制在0.12%以下。

⑦稀土:稀土是我國(guó)富有元素,它十分活潑,幾乎與所有元素起作用,有工業(yè)“味精”美稱??蓛艋撘?,消除或降低鋼液中有害元素危害磨損抗力,可提高沖擊韌性和抗斷裂韌性。Re在鋼液中能將鋼中H2,N2氣和非金屬夾雜物的變質(zhì) ,使夾雜物性質(zhì),形狀和分頁得到細(xì)化和改善。Re元素易富集于自然界,消除降低S、P雜質(zhì)在晶界偏聚,提高鋼的塑性與韌性。Re在鋼中有一定固溶度(0.02%-0.05%),與Fe形成置換式固溶體,引起球形對(duì)稱畸變,起到固溶化作用。

(2)試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分和工藝流程

所選的耐磨件是球磨分級(jí)生產(chǎn)線端襯板。采用砂型鑄造成形,并澆鑄出幾組試樣,從中截取性能試驗(yàn)試樣。試驗(yàn)用鋼的實(shí)際化學(xué)成分列于表2。

由鑄態(tài)鋼的金相組織照片可以看出,主要是由粗大的珠光體和網(wǎng)狀鐵素體組成,硬度為HB246,將鑄態(tài)鋼(圖1)退火,可使晶粒細(xì)化、組織均勻,退火后的硬度為HB193。試樣毛坯退火后,加工成各種試樣,按試驗(yàn)件淬火要求進(jìn)行熱處理后加工、備用。

3、鋼的工藝性能測(cè)定

(1)臨界點(diǎn)

用膨脹儀測(cè)定了鋼的臨界點(diǎn),奧氏體化溫度900度,測(cè)得的臨界點(diǎn)列于表3。

(2)加熱溫度對(duì)奧氏體晶粒度和硬度的影響

根據(jù)測(cè)定的Ac3臨界轉(zhuǎn)變溫度,選擇了8個(gè)不同的奧氏體化溫度對(duì)15*15*15的試樣加熱,保溫后水淬。奧氏體晶粒度的顯示,采用過飽和的苦味酸水溶液,加少許洗凈劑和新幾爾滅的浸蝕劑,在70度下熱浸。按YB27-64評(píng)級(jí)圖評(píng)級(jí)。數(shù)據(jù)列于表4。

從表4的數(shù)據(jù)可以看出,30CrMnSiMoTiRe鋼在1000度下加熱,仍可保持極細(xì)的奧氏體晶粒度。這是由于鋼中存在著彌散分布的TiN所致。在880~900度下加熱,均可獲得高硬度細(xì)晶粒。在這個(gè)溫度下淬火,可獲得硬度在HRC50以上的細(xì)小板條馬氏體組織,使鋼具有硬度高,韌性好的特點(diǎn)。

(3) 30CrMNSiMoTiRe鋼的淬透性

采用GB225-63結(jié)構(gòu)鋼的端淬法,測(cè)得淬透性曲線。

根據(jù)鋼的含量,定出半馬氏體的硬度為HRC42,計(jì)算出鋼在水中的淬透直徑(見表5)。

4、鋼的機(jī)械性能

為了研究回火溫度對(duì)鋼的機(jī)械性能影響,我們采用950度水淬后在不同溫度下回火其機(jī)械性能測(cè)定結(jié)果見表5,表中數(shù)據(jù)均為3次試驗(yàn)的平衡值。

從表6中可以看出,低于350度回火,硬度降低緩慢,金相組織為回火馬氏體組織?;鼗饻囟瘸^350度,硬度降低迅速,組織為回火索氏體。

從表6中Ak值看出350度左右回火,出現(xiàn)回火脆性韌性急劇下降。因此可見在250度回火機(jī)械性能 。所以30CrMnSiTiRe鋼最合適的熱處理工藝就是900度淬火后在230~250度進(jìn)行低溫回火,得到回火板條馬氏體組織。

5、30CrMnSiTiRe鋼的耐磨性分析

圖2是幾種材料在DM-I型動(dòng)載磨損試驗(yàn)機(jī)上不同載荷下的耐磨性,糜爛為150目的剛玉砂布。

從圖2可以看出,在不同載荷下30CrMnSiTiRe鋼的耐磨性,好于或接近于Mn13鋼的耐磨性。因此,在適當(dāng)工況條件下,便宜的30CrMnSiMoTiRe鋼可代替高錳鋼,可用于制造礦山機(jī)械中的耐磨件如球磨分級(jí)生產(chǎn)線襯板,特別是粉碎設(shè)備所承受的是較低的沖擊載荷,選用具有板條馬氏體組織的鑄鋼件較為適宜。

6、結(jié)論

ZG30CrMnSiMoTiRe是制造球磨分級(jí)生產(chǎn)線襯板的理想材料。其耐磨性和強(qiáng)度都高于高錳鋼,但塑性韌性較高錳鋼要低,不能用在沖擊,較為理想。推廣應(yīng)用新型ZG30CrMnMoTiRe耐磨鋼新材料,新工藝有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

ALPA的球磨分級(jí)生產(chǎn)線,球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)配合得當(dāng),能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、效率很高,產(chǎn)量大、運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

球磨分級(jí)生產(chǎn)線中的球磨機(jī)

安全按德國(guó)礦物加工要求設(shè)計(jì);優(yōu)化了球磨機(jī)的長(zhǎng)徑比;篦板式磨尾出料,出料順暢,無漲磨現(xiàn)象,筒體無須冷卻;襯板和研磨介質(zhì),按德國(guó)材質(zhì)要求制作;研磨介質(zhì),按產(chǎn)品要求合理配比,高填充率,高效率;優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)器和研磨能耗的匹配,節(jié)省能耗;和分級(jí)機(jī)形成封閉系統(tǒng),負(fù)壓運(yùn)輸,無粉塵。

球磨分級(jí)生產(chǎn)線中的分級(jí)機(jī)

選用埃爾派公司的HTS(FW)多轉(zhuǎn)子分級(jí)機(jī);確保更佳的頂點(diǎn)切割;可調(diào)節(jié)沖洗氣流,提高分級(jí)效率;物料直接進(jìn)入分級(jí)區(qū)不被分級(jí)后粗粉混染;優(yōu)化轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)達(dá)到低能耗;可通過分級(jí)機(jī)的不同排列調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度分布,滿足不同產(chǎn)品的技術(shù)要求。

球磨分級(jí)生產(chǎn)線中的定量系統(tǒng)

球磨機(jī)的給料采用定量系統(tǒng),即使物料的密度發(fā)生變化,也可以穩(wěn)定給料;分級(jí)機(jī)的給料采用定量系統(tǒng),并與球磨機(jī)的出料互鎖,確保系統(tǒng)運(yùn)行和產(chǎn)品粒度的穩(wěn)定性;高精度計(jì)量泵,根據(jù)產(chǎn)品細(xì)度要求,以準(zhǔn)確的時(shí)間和劑量將研磨助劑噴入磨機(jī)內(nèi);氣流調(diào)節(jié)閥帶有氣流測(cè)量系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)分級(jí)氣流的流量和流速準(zhǔn)確控制。

按礦物量身訂制

球磨機(jī)的選配根據(jù)礦物的硬度、可磨性、加工粒度和產(chǎn)量采用非標(biāo)設(shè)計(jì),襯板形狀和球(段)級(jí)配根據(jù)多年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)量身訂制,提高球磨機(jī)的研磨效率,降低產(chǎn)品能耗。

按細(xì)度選機(jī)型

分級(jí)機(jī)的選配可根據(jù)產(chǎn)品的不同細(xì)度選擇不同的機(jī)型,F(xiàn)W系列分級(jí)機(jī)可適應(yīng)于D97:3~20微米產(chǎn)品的分級(jí),F(xiàn)L系列分級(jí)機(jī)可適應(yīng)于D97: 8~45微米產(chǎn)品的分級(jí),每臺(tái)分級(jí)機(jī)都具有很寬的產(chǎn)品調(diào)節(jié)范圍,市場(chǎng)適應(yīng)范圍廣。

產(chǎn)品粒度控制靈活

當(dāng)一條生產(chǎn)線同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)品種時(shí),我們可對(duì)多臺(tái)分級(jí)機(jī)串聯(lián)使用,通過粗細(xì)分級(jí)機(jī)的優(yōu)化組合,確保產(chǎn)品的能耗低,粒度分布調(diào)整方便, 球磨機(jī)的過磨現(xiàn)象低。

 

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