高抗磨合金衬板在大型水泥磨机上的应用

  仪器信息网 ·  2009-05-20 21:40  ·  35007 次点击
现代化水泥工业中的大型管磨机一般多采用磨耗低、破损率小的高硬度合金研磨体。在与普通高锰钢衬板配副使用过程中,常常表现出衬板材料耐磨性差,在环境温度较高时产生塑性流变,易破损,最终导致其使用寿命降低。同时,由于普通高锰钢材料耐温度变化的能力较差,用其制成的衬板不能长期在250℃及以上的温度里使用。否则,高锰钢中的奥氏体基体组织极易析出碳化物,导致材料局部脆化,受研磨体连续冲击时产生破损。
普通高锰钢材料由于含有较多的奥氏体组织,其韧性虽为其他材料所不能比拟,但因初始硬度较低,抵抗硬质磨料磨损能力较差。为了扬长避短,进一步提高材料的机械性能,现已引入合金化变质处理的概念。在铸造熔炼过程中加入适量的Cr、V、Ni、Mo、W、B、Ti、Re等元素,可以使材料基本保持良好冲击韧性的同时,获得呈弥散化分布的高硬度高抗磨合金碳化物组织,借以提高其耐磨、耐蚀、耐温及使用寿命。
GHJMn高抗磨合金锰钢铸造及热处理工艺与普通高锰钢的生产工艺基本相同:采用自控升温的工业电炉熔炼,砂模浇铸成型。再进入自动控温的工业电阻炉在1050℃~1100℃下处理。处理后的试件再经过一定的时效处理。以下对其性能及抗磨损机理进行详细分析。
水泥磨机粗磨仓(一仓)衬板的磨损失效形式主要是受研磨体小能量多冲击荷载下产生的磨料磨损机制。其具体表现为衬板工作表面因受球体冲击和切向滑动加剧、疲劳磨损而造成剥落、撕裂或形成犁沟(环形槽沟),并出现不规则的凿削坑。衬板的表面积越大,所受攻击力越强,越易加剧冲蚀磨损。铸造过程中材料的杂质含量过高、试件内部结构疏松多孔及热处理方式选择不当等,同样会引起衬板在使用中产生严重蚀损。
水泥粉磨过程的工艺特点是物料易磨性差、粉磨温度高、衬板及研磨体磨耗量大、破损率高。普通高锰钢材料在较高温度环境下使用,易产生塑性流变,导致衬板之间延展、挤压变形严重,出现碎裂、破损现象而缩短其使用寿命。即使在较低温度环境下使用,由于普通高锰钢衬板初始硬度较低,当受到硬质磨料产生的切削应力和交变应力作用时,衬板工作表层因得不到充分的加工硬化而产生微观切削,伴随着材料疲劳剥落的同时,导致磨损加剧,最终降低其使用寿命。
水泥磨机细磨仓内所使用的高硬度合金研磨体的平均尺寸一般较小(≤20mm)。粉磨设备大型化后,筒式磨机的工作转速随直径的增大而降低,磨内研磨体被提升、抛落的高度受到一定的限制,对物料的作用力方式多以研磨为主,最外层研磨体与衬板之间产生切向滑动现象比较严重。在此条件下,细磨仓内衬板随磨料磨损和塑性变形两种失效机制及在较高粉磨温度下低应力划伤磨损的叠加效应,导致衬板的使用寿命明显缩短,尤其是初始硬度低的衬板材料,这一缺陷更为突出。
鉴于水泥磨机细磨仓衬板的磨损机制与粗磨仓(一仓)不同,故在选择衬板时,应选用高硬度合金抗磨材料,可有效抵抗磨料磨损低应力划伤磨损,延长衬板的使用寿命,达到稳定提高粉磨效率的目的。高抗磨合金锰钢材质同时具备高硬度(抗磨损)和高韧度(抗破损)性能,在使用过程中保留了生产两次加工硬化的机械特性。所以,GHJMn在细磨仓内使用寿命可以达到10年。
由于GHJMn高抗磨合金衬板的磨损量极低,可以在较长时间内保持其工作表面形状,从而能够使磨机保持较高而稳定的粉磨效率和较低的粉磨电耗。虽然价格比普通高锰钢高出1.4倍,但在相同情况下,使用寿命是普通高锰钢的3倍以上,因此其综合磨耗成本仍明显低于普通高锰钢材料。同时,由于GHJMn材料具有优良的机械性能,磨耗量低,且破损率极低,运行稳定,使用中减少了停机更换衬板时间和工人的劳动强度,并且可使磨机在较长的时间内保持较高而稳定的粉磨效率,在提高设备运转率的同时,可稳定增产,降低生产成本。

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