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如何在水泥建筑當中應用金屬耐磨材料材料

論文編號: 所屬欄目:工業設計 發布日期:2020年06月01日 論文作者:博士 論文網

  金屬耐磨材料在現代工業發展中有著重要的地位,本文以水泥企業為例,研究了金屬耐磨材料在水泥企業的具體應用。

  《》(原《金屬熱處理學報》)是1980年創刊的全國性學術期刊,歷經半年刊、季刊、雙月刊和月刊,是我國材料科學領域的重要學術性期刊。2001年榮獲新聞出版總署頒發的“中國期刊方陣—雙效期刊“。2015年獲中國科學精品科技期刊工程第四期資助。

  本文從金屬耐磨材料的概述、水泥企業常用的耐磨材料以及根據磨損原理具體的選用金屬耐磨材料,對金屬耐磨材料進行了研究、分析,對其他選用金屬耐磨材料給予一定的參考和借鑒。

  一、金屬耐磨材料的概述

  材料的耐磨性不僅決定于材料的硬度Hm,而且更主要的是決定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。當Hm/Ha比值超過一定值后,磨損量便會迅速降低。

  當Hm/Ha≤0.5-0.8時為硬磨料磨損,此時增加材料的硬度對材料的耐磨性增加不大。

  當Hm/Ha>0.5-0.8時為軟磨料磨損,此時增加材料的硬度,便會迅速地提高材料的耐磨性。

  金屬耐磨材料一般都指的是耐磨鋼,能抵抗磨料磨損的鋼。這類鋼還沒有成為一個完全獨立的鋼種,其中公認的耐磨鋼是高錳鋼。

  二、水泥企業主要使用的耐磨鋼

  在水泥工業中大多以磨料磨損為主要磨損方式。耐磨材料主要用于磨機襯板、隔倉板、篦板,球、段,破碎機錘頭、板錘、反擊板、顎板,立磨輥、盤等。從材質上可分為以下三大類:

  1.高錳鋼系列

  該材質在八十年代前的一百余年中始終占據耐磨材料的主導地位,優點:韌性極好,在強沖擊條件下產生加工硬化;缺點:易塑性變形,不耐磨。已從非強沖擊條件下應用的易損件(磨機襯板類)中退出,但是在強沖擊負荷下應用的易損件中,仍保持不可替代的優勢。

  普通高錳鋼以及為了提高屈服強度添加各種合金元素的合金高錳鋼,在大型破碎機錘頭、板錘、反擊板、篦板、顎式破碎機顎板及圓錐破碎機內外錐等易損件中,占主導地位。超高錳鋼僅限用于大型破碎機錘頭和板錘。中錳鋼也有部分應用。

  2.合金鋼系列

  低碳中合金、中碳低合金、中碳中合金、低碳高合金等各種合金鋼,由于其化學成分、熱處理工藝可在很大范圍內變化,最終產品的機械性能指標差距很大,硬度HRC40-60,沖擊韌性ak10-100J/cm2,因此可根據易損件的應用工況條件,分析其主要磨損機制,優化和選擇合金鋼的化學成分和綜合機械性能,達到最經濟合理的選用。

  中碳低合金鋼的優點是:合金量少,生產成本較低,依靠水淬或油淬提高硬度,滿足易損件的耐磨壽命。

  中碳中合金鋼的優點是:中等的合金含量使其基體組織得到固溶強化且有彌散碳化物,熱處理工藝簡單且穩定,綜合機械性能較佳。與中碳低合金鋼相比,即使硬度相同,耐磨性明顯增高,但生產成本偏高。

  低碳高合金鋼的優點是:低碳、高合金的化學成分配合恰當的熱處理工藝,可獲得非常高的韌性和較高的硬度,對受沖擊負荷較大、結構復雜的易損件具有絕對的優勢,缺點是生產成本高。

  3.抗磨白口鑄鐵系列

  該系列有高鉻鑄鐵、中鉻鑄鐵、低鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵及高鉻鑄鋼等品種。總體優點:硬度高,耐磨性好。缺點:韌性不足。

  高鉻鑄鐵(Cr14-30%)的耐磨性最好,應用范圍最廣,如中小型磨機襯板,球和段,小型破碎機錘頭和板錘,立磨輥和盤等。大型磨機前配置了輥壓機后,高鉻鑄鐵即可揚長避短,充分發揮其優異的耐磨性,襯板使用壽命可達8年以上。

  低鉻鑄鐵(Cr1.5-3%)的硬度、韌性均大大低于高鉻鑄鐵,主要應用于球、段以及細磨倉襯板,優點是生產成本低,缺點是應用范圍窄,綜合性能和抗磨指標一般。

  中鉻鑄鐵(Cr8-14%)僅用于鑄球,降低鉻含量,既可以降低生產成本,也可滿足球的破碎率指標,市場中仍稱之為高鉻球。

  三、水泥企業常用耐磨材料具體選用(本文以磨機為例)

  1.粗磨倉襯板磨損機理及耐磨材料的選擇

  粗磨倉入磨料度為15mm-25mm,研磨體平均球徑φ75mm左右,最大球徑φ90mm-lOOmm。磨機回轉時,球和物料以較大的沖擊力鑿削襯板;球在下落的滑動或滾動中擠壓物料,物料尖角切削襯板,因此粗磨倉襯板磨損機理是以高應力沖擊鑿削磨損為主,擠壓切削為輔。

  粗磨倉襯板要求材料有足夠韌性,受切削磨損要求材料具有高硬度。根據磨損原理,材料硬度(Hm)應為物料硬度(Ha)的0.8倍以上,即Hm/Ha≥0.8,水泥熟料硬度為HV500-550,相當于HRC49-54。所以襯板材料硬度應在HRC50以上才耐磨。由于受高應力沖擊鑿削,沖擊韌性ak≥10J/cm2才能不開裂,才滿足使用要求。因此粗磨倉襯板應選擇中碳中鉻合金鋼及其類似合金鋼材料,硬度HRC48-55,沖擊韌性akl5-20J/cm2,使用壽命可達2-3年。對于單螺孔襯板及溝槽襯板可參照相關標準選擇高鉻鑄鐵,使用壽命可達4-6年。對于φ3m以上的大型磨機襯板,應選擇高韌性高鉻鑄鐵,硬度HRC58-62,沖擊韌性ak8-12J/cm2,使用壽命可達 6-10年。


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