水泥工业中破碎设备的磨损与耐磨材料
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水泥机械设备耐磨件材质的选用(内部资料)长春铭成合金钢有限公司2008-1-21在水泥的生产过程中需应用大量的耐磨材料,近几年其应用范围已突破传统的铸造耐磨材料,非铸造类的耐磨材料得到更广泛的应用。
就作者的研究、应用和了解的有限认识,作一介绍。
一、铸造耐磨材料用于磨机衬板、隔仓板、篦板,破碎机锤头、板锤、反击板、颚板,立磨辊、盘等易损件的耐磨材料仍为铸造类的耐磨材料。
第一代耐磨材料------高锰钢。
优点:韧性极好,在强冲击条件下产生加工硬化。
缺点:易塑性变形,不耐磨。
目前,高锰钢、合金高锰钢及超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破内外锥等易损件,第二代耐磨材料------镍硬铸铁。
优点:硬度高,耐磨性好。
缺点:脆性较大,应用范围小。
目前,仅有部分立磨辊采用镍硬铸铁,其它应用很少。
第三代耐磨材料------高铬铸铁和各类合金钢。
高铬铸铁优点:硬度高,耐磨性好,韧性比镍硬铸铁大幅度提高。
缺点:在高冲击条件下,韧性仍嫌不足。
合金钢优点:可通过调整含碳量、加入不同含量的合金元素及相应的热处理工艺,获得宽范围的硬度与韧性相匹配的综合机械性能,应用范围更广。
1. 高锰钢系列耐磨材料在大型破碎设备中高冲击力的工况条件下,大多采用标准型高锰钢,同时发展了合金高锰钢、中锰钢(6~8%Mn)和超高锰钢(16.0~19.0 %Mn)。
1.1 美国材料试验协会奥氏体锰钢铸件标准 ASTM A128/A128M-93表1 美国奥氏体锰钢铸件化学成分(%)1.2 日本高锰钢铸件标准 JIS G5131-1991表2 日本高锰钢铸件化学成分(%)1.3 中国标准《高锰钢铸件》GB/T5680-1998表3 中国高锰钢化学成分(%)1.4 超高锰钢为保证厚大铸件的中心部位全为奥氏体,锰含量提高到18%,同时加入Cr、Mo、Ni等元素,提高屈服强度和初始硬度,从而具有足够的韧性及优异的加工硬化能力,主要用于制作90kg以上大锤头。
提高破碎机锤头的耐磨性【中国水泥网】作者: 单位: 【2008-11-17】锤头是破碎机的关键部件之一,其质量的好坏,一直是水泥厂家非常关心的问题,既要求有较高的硬度以及耐磨损性能,又要求有较高的韧性以及承受冲击性能,它的安全性、可靠性、耐磨性和使用寿命都直接影响着水泥厂的安全生产周期和生产成本,以及工人的劳动强度,所以水泥厂都非常重视破碎机锤头的安全运行质量。
为了保证其使用性能选择了ZG65Mn材料。
水泥厂碎石用的ZG65Mn锤头,由于其表面硬度不足、耐磨性差,只有五、六个班便要换一次,成为严重制约碎石效率和经济效益的一个因素。
应企业要求,我们对ZG65Mn锤头工作情况进行观察分析,发现锤头的破损无一例外是由于表面硬度不足和严重磨损造成,经测试,锤头表面硬度约22HRC,确实太低。
为提高其表面硬度和耐磨性,我们采用了水冷淬火处理的新工艺。
从理论上来讲,65Mn弹簧钢应采用油冷淬火,并应及时进行回火,若采用水冷淬火,则易产生开裂。
但是,从另一方面看,ZG65Mn 碎石锤头体积大、储热量多,降低了冷却速度,使油冷淬火实际上仅相当于正火。
试验也证明,油冷淬火硬度只有26HRC左右,比空冷提高不了多少。
鉴于此,我们大胆突破理论禁限,选择了水冷淬火,并达到了预期的效果。
1、水冷淬火处理的新工艺我们对热处理工艺进行了研究,通过综合分析热处理工艺对其组织的影响,确定出了最佳的热处理工艺。
我们选择了利用铸造余热进行水冷淬火的热处理新工艺,工件出炉后迅速入水进行水淬,水淬采用大容积水池,流动水处理,即在水池下方用高压水泵使冷水自下而上喷出,在水池上方让热水溢出,水池内的水温严格控制在20℃~40之间。
最后,取出工件进行空冷。
测得淬火ZG65Mn锤头表面硬度在45HRC以上,经热处理的ZG65Mn锤头,工作寿命增加十几倍,解决了锤头在高冲击下,锤柄易断裂,或锤头不耐磨的现状。
使破碎机效率大为改善。
这不仅降低了锤头的消耗,而且大幅度提高了工作效率。
随着新工艺、新装备的发展应用,如:立磨辊、盘,辊压机辊面,V型及其它各种选粉机风管、导风叶、撒料盘,风机叶轮、壳体,螺旋输送机叶片,溜槽,料仓等,铸造耐磨材料的应用受到限制,非铸造耐磨材料如:耐磨钢板、复合钢板、硬面堆焊、耐磨陶瓷片、耐磨陶瓷涂料、超高分子量聚乙烯板、环纳复合板等得到更广泛的应用。
6.1 耐磨钢板耐磨钢板以瑞典钢铁奥克隆德有限公司(SSAB)生产的HARDOX为代表。
耐磨钢板在许多不适宜采用铸造耐磨材料时体现出其优越性:硬度高,最高硬度已达HB600;韧性好,HARDOX600冲击韧性可达24J,比同等硬度的铸造合金高很多;可焊接;可机加工、弯曲与剪切,弯曲性能好,20mm厚的HARDOX500钢板可弯曲半径为80mm,有利于卷制半径较小的工件。
表6-1HARDOX耐磨钢板主要性能注:R-弯曲半径,t-钢板厚度。
但是,耐磨钢板的缺陷是不能用于>200℃的场合,因晶粒长大导致硬度下降。
6.2 硬面堆焊耐磨复合钢板复合钢板是在基板表面上堆焊一层过共晶高铬合金耐磨层而构成的复合耐磨材料。
软基板与硬面层的复合,带来诸多优点:硬度高,耐磨性优异;可焊接,其硬面磨损后可反复堆焊多次,基板可与其它构件焊接;可冷弯成型;可切割,因硬面层中含有大量碳化物,故火焰无法切割,只能用等离子、激光束或高压水枪切割。
表6-2复合钢板的主要化学成分及性能注:最小弯曲半径为硬面层朝内的数值。
若硬面层朝外,弯曲半径×2。
复合钢板与HADOX钢板两者各有特长,从耐磨性比较,前者硬面层中含有硬度达HV1600的M7C3型碳化物,即使硬度相同,耐磨性远优于后者;从耐热性比较,前者在500℃下硬度基本不下降,耐热性优于后者;从工艺性比较,后者优于前者。
表6-3复合钢板和耐磨钢板技术经济指标对比6.3 硬面堆焊技术目前国内的硬面堆焊技术发展很快,除复合钢板外,在立磨辊、盘上的应用取得突破性进展,与铸造辊、盘相比,具有较大优势:可在各种金属材料(碳钢、铸铁、高铬铸铁、镍硬铸铁、高锰钢等)表面堆焊;对磨损后的高铬铸铁或镍硬铸铁立磨辊、盘进行在线或离线修复堆焊(离线修复的质量优于在线修复),可反复堆焊数次;修复一次的费用约相当于进口磨辊的1/3,国产磨辊的1/2;用碳钢铸造磨辊、盘的基体,预留尺寸后表面堆焊成成品,与整体铸造的磨辊、盘相比,售价略低,耐磨性更优。
破碎机衬板磨损标准
破碎机衬板的磨损标准主要取决于衬板的材质和厚度。
一般来说,衬板的磨损率与其材质和工作环境有关。
以下是一些常见的破碎机衬板磨损标准:
1. 铸铁衬板:铸铁衬板的耐磨性较好,但其磨损率与工作环境和使用寿命有关。
通常,铸铁衬板的磨损率在5%~10%之间时,就需要更换新的衬板。
2. 锰钢衬板:锰钢衬板的耐磨性较好,但其磨损率与工作环境和使用寿命有关。
通常,锰钢衬板的磨损率在5%~10%之间时,就需要更换新的衬板。
3. 耐磨陶瓷衬板:耐磨陶瓷衬板的耐磨性非常好,使用寿命长。
通常,耐磨陶瓷衬板的磨损率在%~%之间时,就需要更换新的衬板。
总的来说,破碎机衬板的磨损标准并不是绝对的,需要根据实际情况进行判断和调整。
当衬板磨损严重时,应及时更换新的衬板,以保证破碎机的正常运转和生产效率。
技术水泥工业球磨机耐磨材料的优化与使用(下)水泥生产过程中物料粉磨用球磨机仍占有较大比例。
球磨机耐磨材料的使用主要存在以下问题:研磨材料混用;研磨体与衬板、篦板等不匹配;研磨体补加不准确、不及时;除铁工序不全;破球及变形球不及时拣出等。
水泥企业对球磨机耐磨材料进行优化、合理使用、降低消耗,是节能降耗、降低生产成本的有效措施。
球磨系统各环节耐磨材料磨损机理分析1 磨机粗磨仓衬板水泥磨、生料磨、煤磨等粗磨仓的入磨物料粒度为15 mm~25 mm,研磨体平均球径为75 mm左右,最大的球径为Φ90~100。
粗磨仓的研磨体在抛落过程中,球和物料对衬板有较大的冲击凿削作用,在下落的滑动或滚动中对物料进行挤压,使物料尖角切削衬板。
因此衬板的磨损主要是高应力冲击凿削磨损,在材料选择上要求材料要有足够的韧性,受切削磨损要有足够高的硬度。
根据磨损原理,衬板材料的硬度(Hm)应为物料硬度(Ha)的0.8~1.2倍,水泥熟料硬度HRC49~54,所以衬板硬度应在HRC50以上。
选择中碳铬钼合金钢材料,硬度HRC48~55,冲击韧性ak15~20 J/cm2,使用寿命2~3年。
对于Φ3 m以上大型磨机衬板,应选择高韧性高铬铸铁,硬度HRC58~62,冲击韧性ak8~12 J/cm2,使用寿命6~10年。
不宜选择高锰钢。
对粗磨仓而言,因高锰钢的屈服强度低,易产生塑性变形,尺寸长的衬板易发生凸起变形,钢球的冲击也不能产生加工硬化,因此不耐磨。
2 细磨仓衬板物料经过粗磨仓破碎及粗磨后进入到细磨仓,尖角变钝,细磨仓里的球或段直径仅为Φ15~60,冲击力小,以应力切削磨损为主。
细磨仓衬板可选择硬度高、韧性低的耐磨材料,中碳合金钢,高、中、低铬铸铁,抗磨球墨铸铁等材料硬度HRC≥50,冲击韧性ak4~6 J/cm2,均可使用。
磨机衬板不宜选择高锰钢,对粗磨仓而言,因高锰钢的屈服强度低,易产生塑性变形,尺寸长的衬板易发生凸起变形,磨球的冲击也不能产生加工硬化,因此不耐磨。
浅谈水泥机械耐磨材料的选择1、机械磨损的类型在水泥生产中,机械磨损可分为三种类型,即磨粒磨损(占71.4%)、粘着磨损(占21.4)和其他磨损(占7.9%)。
1.1磨粒磨损该磨损是指相互运动的工作表面,由于相对运动而产生的不断损失的现象,这种磨损存在于所有相对运动的工作表面,因此,这种磨损在机械磨损中占有很大的比重。
在磨粒磨损中,因工况条件的不同及被磨材料所受的作用力的不同又可分为凿削磨损、高应力冲击磨损和低应力挫伤磨损三种情况。
凿削磨损在水泥生产中多见于锤式、反击式破碎机的锤头和反击板及鄂式破碎机的鄂板,低应力挫伤磨损在水泥生产中多见于常用的输送设备,如螺旋输送机的中间轴、型斗式提升机上、下托轮和链环等及气力输送设备的输送管道等;高应力冲击磨损在水泥生产中多见于水泥磨中的钢球、衬板等。
1.2粘着磨损该磨损是指在高速重载荷下相对运动的工作表面,因瞬间温度过高而产生的粘连现象,粘连处继续发生相对运动时,工作表面即被撕裂,在工作表面相对运动方向形成明显的伤痕。
这种磨损在水泥生产中多见于大型磨机的传动齿轮工作表面,尤其以高速段齿轮传动更易发生。
1.3其他磨损该磨损是指除上述两种典型磨损以外的磨损现象,如高温状态工作的机械设备因高温而产生的氧化烧损或因强度低而产生塑性变形等造成损失,氧化烧损多见于水泥窑等高温下工作的设备。
2、不同磨损类型下,抗磨材料应具备的综合机械性能。
在水泥生产中,磨粒磨损占有绝对的比重,因而本文仅对这类磨损进行探讨,其他两种类型的磨损不作叙述。
2.1凿削磨损这种工作状况下的金属材料在受到连续大冲击力的作用下,工作表面局部产生塑性变形,进而形成龟裂,成为磨削剥离。
当新的工作表面继续受到大冲击力作用时又重复出现剥离现象,材料很快会大量地被磨损掉。
要使金属材料能抗拒大冲击力而不发生龟裂和剥离,首先,应提高材料的强度,同时要使材料在巨大冲击力作用下不发生断裂,又要有一定的冲击韧性,为使工作表面减少龟裂剥离及表现出抗磨损性能,材料表面要有足够的硬度,但这种硬度不是越高越好,若材料硬度太高,在巨大冲击力的作用下,材料很容易发生脆性断裂,因而,在加工过程中要做到工作表面具有较高硬度而基体又要有较好的冲击韧性。
附录1翻译原文破碎粉磨设备的磨损与耐磨材料的发展摘要:从磨损失效分析入手,对破碎粉磨系统中易损件的结构形状、相互匹配关系、耐磨材料生产工艺、质量控制与使用性能等进行评述,并列举了国内外典型耐磨材质的化学成分覆机械性能,同时阐述了破碎粉磨材料的发展。
1、引言冶金矿山、建材、火电、化工、煤炭等工业部门,需要各种破碎粉磨设备。
这些设备的易损件受研磨体、衬扳、物料的磨损,每年消耗大量金属。
以水泥工业为饲,1994年水泥全国产量4.05亿吨。
球磨机衬板类、破碎机类损耗金属约为300~350g/t水泥;研磨介质(球、段)为500g/t水泥,这样1994年仅水泥工业就消耗衬板类金属12万t,研磨体2o多万t。
据有关资料统计,黑色、有色矿山消耗金属更多,全国消耗破碎机、球磨机衬扳金属约5o万t,研磨介质金属约130万t,总价值达80亿元。
材料的消耗必然反映到能源消耗上,因此降低金属材料消耗也是节约能源的一个重要方面,具有明显的经济效益和社会效益。
同时因更换易损件而被迫停车的时间在水泥行业约占总停车时间的50 ~55 ,占因磨损而增加设备维修工作量的6o ~65 ,因此随着破碎粉磨设备工艺技术的飞速发展,随着设备日趋大型化研制和使用,新型耐磨材料越来越为人们所重视。
2、破碎粉磨设备的磨损破碎粉磨设备的磨损可分为内部因素和外部因素。
内部因素包括材料的冶金质量、化学成分、金相组织和机械性能I外部因素包括物料的硬度和韧性,粒度和棱角锐度等等。
易损件是否耐用取决于材料的抗冲击磨损能力,抗疲劳磨损能力,抗显微切削和犁削的能力。
下面对几种破碎粉磨设备主要易损件的磨损进行简要分析。
2.1 颚式破碎机齿板颚式破碎机齿板的磨损属于凿削式磨损。
以江苏常熟采石场使用PZ250~500型颚式破碎机齿扳为例,齿扳材质是经水韧处理的标准高锰钢。
在扫描电镜下观察齿扳磨面可以看出,齿扳表面被挤压成凹凸部分材料,随后又被磨料推挤形成压舌磨面,在磨面上可以看到很多磨料尖角短程滑动造成的磨痕,并可看到齿板表面有微裂纹,见图1。
有关水泥机械耐磨材料的优化措施[摘要]机械磨损是水泥生产中导致金属材料损耗的重要原因。
为了能够在最大程度上降低金属材料的耗损,需要对金属材料的磨损形式进行研究并掌握其综合机械性能,实现加工的合理化和选择的科学化,最终达成水泥机械耐磨材料的优化。
笔者在本文中就优化选择水泥机械耐磨材料的相关问题进行了分析和探讨。
[关键词]水泥生产;机械耐磨材料;优化选择中图分类号:tq 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)07-0061-011.前言我们知道,水泥生产中存在着各种各样的机械磨损情况,由此而消耗的金属材料数量巨大,不仅浪费了大量的金属材料,增加了生产成本,还在提高了水泥生产的社会成本和环境成本。
相关统计结果显示,我国每年因为水泥生产而直接浪费的钢材大约在二百万吨左右。
合理选择耐磨材料能够在很大程度上降低水泥生产的金属材料损耗,既有效节约了钢材资源,又提高了水泥生产企业的经济效益。
2.水泥生产中机械磨损原因导致水泥生产中机械磨损的原因较多,但是依据导致机械磨损的不同原因将机械磨损划分为三种类型,即粘着磨损、磨粒磨损以及其他原因导致的磨损,其中磨粒磨损是最为常见的磨损原因。
具体而言:第一,粘着磨损。
高温粘连是导致粘着磨损的主要原因之一。
水泥生产中存在着较多高速而且荷载较重的工作状态,其中处于相对运动下的工作表面有时会因为温度瞬间升高而出现粘连问题,工作表面的高速重载荷工作加上高温粘连会撕裂工作表面,导致工作表面的严重损伤。
在生产实际中,大型磨机的传动齿轮工作表面常常会出现粘着磨损问题,特别是在高速段齿轮传动表面,更加容易出现粘着磨损问题。
第二,磨粒磨损。
磨粒磨损在水泥生产当中非常常见,存在于所有的处于工作状态下的相对运动的工作表面当中。
处于相对运动状态下工作表面会处于持续损失状态中,经过较长的工作时间之后,便会出现严重的磨损状态。
水泥生产过程中存在着很多不同的工况,并且被磨材料的受力状态也有差异,所以我们通常将磨粒磨损划分为三种具体的磨损情况,即低应力挫伤磨损、高应力冲击磨损以及凿削磨损。
浅谈水泥机械耐磨材料的选择中图分类号:tq 文献标识码:a 文章编号:1007-0745(2011)10-0119-011、机械磨损的类型在水泥生产中,机械磨损可分为三种类型,即磨粒磨损(占71.4%)、粘着磨损(占21.4)和其他磨损(占7.9%)。
1.1磨粒磨损该磨损是指相互运动的工作表面,由于相对运动而产生的不断损失的现象,这种磨损存在于所有相对运动的工作表面,因此,这种磨损在机械磨损中占有很大的比重。
在磨粒磨损中,因工况条件的不同及被磨材料所受的作用力的不同又可分为凿削磨损、高应力冲击磨损和低应力挫伤磨损三种情况。
凿削磨损在水泥生产中多见于锤式、反击式破碎机的锤头和反击板及鄂式破碎机的鄂板,低应力挫伤磨损在水泥生产中多见于常用的输送设备,如螺旋输送机的中间轴、型斗式提升机上、下托轮和链环等及气力输送设备的输送管道等;高应力冲击磨损在水泥生产中多见于水泥磨中的钢球、衬板等。
1.2粘着磨损该磨损是指在高速重载荷下相对运动的工作表面,因瞬间温度过高而产生的粘连现象,粘连处继续发生相对运动时,工作表面即被撕裂,在工作表面相对运动方向形成明显的伤痕。
这种磨损在水泥生产中多见于大型磨机的传动齿轮工作表面,尤其以高速段齿轮传动更易发生。
1.3其他磨损该磨损是指除上述两种典型磨损以外的磨损现象,如高温状态工作的机械设备因高温而产生的氧化烧损或因强度低而产生塑性变形等造成损失,氧化烧损多见于水泥窑等高温下工作的设备。
2、不同磨损类型下,抗磨材料应具备的综合机械性能。
在水泥生产中,磨粒磨损占有绝对的比重,因而本文仅对这类磨损进行探讨,其他两种类型的磨损不作叙述。
2.1凿削磨损这种工作状况下的金属材料在受到连续大冲击力的作用下,工作表面局部产生塑性变形,进而形成龟裂,成为磨削剥离。
当新的工作表面继续受到大冲击力作用时又重复出现剥离现象,材料很快会大量地被磨损掉。
要使金属材料能抗拒大冲击力而不发生龟裂和剥离,首先,应提高材料的强度,同时要使材料在巨大冲击力作用下不发生断裂,又要有一定的冲击韧性,为使工作表面减少龟裂剥离及表现出抗磨损性能,材料表面要有足够的硬度,但这种硬度不是越高越好,若材料硬度太高,在巨大冲击力的作用下,材料很容易发生脆性断裂,因而,在加工过程中要做到工作表面具有较高硬度而基体又要有较好的冲击韧性。
水泥原料立磨设备问题分析及解决方案磨机轰鸣,粉尘弥漫,在这片工业的乐章中,水泥原料立磨设备扮演着至关重要的角色。
然而,岁月的痕迹和技术的局限,让这些问题逐渐浮现,成了我们不得不面对的难题。
今天,就让我们深入分析这些问题,并提出针对性的解决方案。
一、问题分析1.设备磨损严重立磨设备在长期运行过程中,物料与磨盘、磨辊的摩擦,使得设备磨损严重。
尤其是磨盘和磨辊,磨损速度较快,影响了设备的稳定性和生产效率。
2.粉尘污染问题水泥原料立磨设备在运行过程中,物料破碎产生的粉尘,容易造成环境污染。
这不仅影响了员工的健康,也对周边环境造成了影响。
3.设备故障率高由于磨损、污染等因素,立磨设备的故障率较高,影响了生产的连续性和稳定性。
4.能耗问题立磨设备在运行过程中,能耗较高,尤其是磨盘和磨辊的驱动系统,能耗占比较大。
这不仅增加了生产成本,也对环境保护不利。
二、解决方案1.优化设备设计针对设备磨损严重的问题,我们可以从设备设计入手,采用耐磨材料,提高磨盘和磨辊的耐磨性能。
同时,优化磨盘和磨辊的结构,减少磨损。
2.改进生产工艺为了解决粉尘污染问题,我们可以改进生产工艺,采用封闭式生产,减少物料破碎过程中产生的粉尘。
同时,加强通风和除尘设备的使用,降低粉尘浓度。
哎哟,这个解决方案听起来不错。
不过,设备故障率高的问题怎么解决呢?3.强化设备维护针对设备故障率高的问题,我们需要加强设备的日常维护和保养。
定期检查设备,发现磨损严重的部件及时更换,避免因磨损导致的故障。
同时,提高员工的操作技能,减少误操作。
4.降低能耗(1)优化设备驱动系统,提高电机效率。
(2)采用变频调速技术,实现电机转速的精确控制。
(3)加强设备散热,降低设备运行温度,减少能耗。
5.创新技术应用当然,我们还可以探索新的技术应用,如:(1)采用先进的磨盘和磨辊材料,提高耐磨性能。
(2)引入智能控制系统,实现设备的自动优化运行。
(3)开展设备故障预测研究,提前发现并解决潜在问题。
水泥工业用耐磨材料的选择与应用作者:合肥水泥研究设计院鲁幼勤在水泥的生产过程中需应用大量的耐磨材料,近几年其应用范围已突破传统的铸造耐磨材料,非铸造类的耐磨材料得到更广泛的应用。
就作者的研究、应用和了解的有限认识,作一介绍。
一、铸造耐磨材料用于磨机衬板、隔仓板、篦板,破碎机锤头、板锤、反击板、颚板,立磨辊、盘等易损件的耐磨材料仍为铸造类的耐磨材料。
第一代耐磨材料------高锰钢。
优点:韧性极好,在强冲击条件下产生加工硬化。
缺点:易塑性变形,不耐磨。
目前,高锰钢、合金高锰钢及超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破内外锥等易损件。
第二代耐磨材料------镍硬铸铁。
优点:硬度高,耐磨性好。
缺点:脆性较大,应用范围小。
目前,仅有部分立磨辊采用镍硬铸铁,其它应用很少。
第三代耐磨材料------高铬铸铁和各类合金钢。
高铬铸铁优点:硬度高,耐磨性好,韧性比镍硬铸铁大幅度提高。
缺点:在高冲击条件下,韧性仍嫌不足。
合金钢优点:可通过调整含碳量、加入不同含量的合金元素及相应的热处理工艺,获得宽范围的硬度与韧性相匹配的综合机械性能,应用范围更广。
1. 高锰钢系列耐磨材料在大型破碎设备中高冲击力的工况条件下,大多采用标准型高锰钢,同时发展了合金高锰钢、中锰钢(6~8%Mn)和超高锰钢(16.0~19.0 %Mn)。
1.1 美国材料试验协会奥氏体锰钢铸件标准 ASTM A128/A128M-93表1 美国奥氏体锰钢铸件化学成分(%)1.2 日本高锰钢铸件标准 JIS G5131-1991表2 日本高锰钢铸件化学成分(%)1.3 中国标准《高锰钢铸件》GB/T5680-1998表3 中国高锰钢化学成分(%)1.4 超高锰钢为保证厚大铸件的中心部位全为奥氏体,锰含量提高到18%,同时加入Cr、Mo、Ni 等元素,提高屈服强度和初始硬度,从而具有足够的韧性及优异的加工硬化能力,主要用于制作90kg以上大锤头。
—“Ruukki罗奇中国杯”中国水泥工业耐磨技术征文—水泥工业生产中耐磨材料选择、应用与防磨邹伟斌中国建材工业经济研究会水泥专业委员会邹捷南京工业大学粉体科学与工程研究所题要:本文总结了近年来水泥工业生产过程中选择应用高性能耐磨材料所取得的显著效果,列出了部分应用案例,提出了防磨部位优化设计及正确选材的建议,探讨了相关设备防磨机理与具体技术措施。
关键词:水泥工业耐磨材料选择应用防磨设计使用寿命1.前言近年来,随着材料科学的不断发展与进步,多种性能优良的金属或非金属耐磨材料相继问世,为水泥工业抗磨技术及材料的应用创造了良好的先决条件;水泥生产过程中,选择使用高性价比的耐磨材料,可大幅度降低制造成本,显著提高设备运转率,为企业增效。
2.水泥工业生产中耐磨材料选择应用与防磨设计水泥制造过程是一项系统工程,离不开生产设备,设备运行则伴随不同机制的磨损;易磨损部位则必须实施有效地防磨措施,同时优化设计防磨部位,才能有效延长使用寿命,使设备保持较高而稳定的运转效率。
2.1辊压机辊面材料众所周知,辊压机作为高压料床(流动料床)粉磨设备,其最大特点是挤压力高(>150Mpa),粉磨效率高,是管磨机的3-4倍,预处理物料通过量大,能够与不同的动、静态分级和选粉设备及管磨机共同配置组成联合粉磨系统或终粉磨系统(不配置管磨机)。
辊压机对物料挤压过程中,一次施加压力大,由于被挤压物料的化学成分、磨蚀性、显微硬度等理化性能指标不同,辊面使用寿命亦不同,一般视辊面磨损程度6000-8000h就需要进行堆焊。
当辊压机所处的工作环境较差,维护保养滞后,辊面的使用寿命也会大大降低。
辊压机辊面磨损,不仅造成工作辊缝变化,同时,辊面磨损或剥落严重出现凹槽以后(主要是辊面中间部分),辊面花纹磨损后辊面光滑,对物料的牵制、啮合能力明显削弱,挤压粉碎效果大打折扣。
与花纹完整的平整辊面相比,严重磨损或剥落后的辊面对物料施加的挤压力不均匀、局部漏料、出机料饼中粗颗粒(甚至未经挤压)增多,影响后续管磨机潜在粉磨能力的发挥的同时还会加剧分级设备磨损,损坏后的辊面对物料的牵制能力降低、辊面剥落及凹槽处填充的物料逃逸挤压、边缘漏料加剧,挤压效果显著下降,导致联合(预、半终)粉磨系统生产能力明显降低、粉磨电耗增加。
水泥厂设备磨损处理两例何雪梅【期刊名称】《水泥工程》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P30-31)【作者】何雪梅【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TQ172.6由于水泥厂熟料、矿渣、石灰石、砂岩及高硅生料等具有较强的磨蚀性,时常造成设备壳体或配件损坏,影响设备的使用性能,或造成粉尘飞扬,形成环境污染或影响设备的产质量,增加生产成本。
本文介绍两例水泥厂设备磨损处理措施,供参考。
1.1 问题分析某水泥厂烘干机经过技术改造后,烘干机的台时产量由25t/h上升到35t/h,进入除尘器的烟尘浓度大幅上升,对电除尘器进风口的气流导向板和分布板易被腐蚀和磨损加剧,影响正常除尘。
为此,该厂在电除尘器前增设了一台DXS-17型旋风除尘器,但使用6个月时就出现进风口处刚玉砂耐磨层磨完,钢板壳体磨损漏风现象。
修补后不久,DXS-17型旋风除尘器的锥体被磨损,多处出现漏风和漏料现象,不仅使得电除尘器出口粉尘浓度大幅上升,而且影响烘干机的通风。
其主要问题是:(1)DXS-17型旋风除尘器钢板材料选择不合理。
为了降低成本,除尘设备厂在设备制造时采用厚度为4mm的钢板制作,尤其是内筒部位,其磨损最快。
一旦内筒磨损后,DXS-17型旋风除尘器的除尘效率大幅度下降,加剧电除尘器的负荷,使得电除尘器出口粉尘浓度增加。
(2)非标部分制造不合理。
因受到现场条件的限制,入DXS-17型旋风除尘器的除尘管道存在弯头,这样含尘烟气对DXS-17型旋风除尘器进风口外侧冲刷和磨损加剧,而DXS-17型旋风除尘器的刚玉砂是均匀分布的,因此,DXS-17型旋风除尘器进风口的外侧最先被磨坏,实践也证明如此。
如果在DXS-17型旋风除尘器进口弯管处设置导流板,使得进DXS-17型旋风除尘器烟气均匀,会减轻对旋风除尘器进口处的磨损,延长使用寿命。
(3)在DXS-17型旋风除尘器损坏后,出现漏料和扬尘现象,经常使得分格轮下料器被矿渣颗粒覆盖,设备故障增多。
耐磨材料在粉碎设备中的应用耐磨材料在粉碎设备中的应用耐磨材料是一种具有高强度和耐磨性能的材料,广泛应用于各种工业领域。
在粉碎设备中,耐磨材料的应用可以显著提高设备的使用寿命和工作效率,同时减少维修和更换零件的频率,降低生产成本。
首先,耐磨材料可以用于制造粉碎设备的主要零部件,如破碎机的破碎齿板和锤头。
由于破碎过程中材料的高速冲击和摩擦,这些零部件容易受到严重的磨损。
然而,使用耐磨材料制造的破碎齿板和锤头具有出色的抗磨性能,可以在长时间的使用中保持良好的工作状态,大大延长了设备的使用寿命。
其次,耐磨材料还可以用于制造粉碎设备的内衬。
内衬是设备内部与被粉碎物料直接接触的部分,受到物料的冲击和磨擦。
如果内衬材料不耐磨,经常需要更换,增加了维护和停机时间。
而使用耐磨材料制造的内衬具有更好的耐磨性能,可以有效减少磨损,延长内衬的使用寿命,提高设备的工作效率。
此外,耐磨材料还可以用于制造粉碎设备的输送系统。
输送系统是将被粉碎物料从一个工作区域输送到另一个工作区域的关键部分。
然而,由于物料的摩擦和冲击,输送管道和输送带容易受到磨损。
使用耐磨材料制造的输送管道和输送带具有更好的耐磨性能,可以减少磨损和堵塞,提高物料的输送效率,降低维护成本。
最后,耐磨材料还可以应用于粉碎设备的配件和附件。
例如,使用耐磨材料制造的筛网和筛板具有更高的耐磨性能,可以防止被粉碎物料的细小颗粒堵塞筛孔,保持设备的正常工作状态。
此外,使用耐磨材料制造的刀片和叶片可以有效地粉碎坚硬的物料,提高设备的破碎效率。
总的来说,耐磨材料在粉碎设备中的应用可以显著提高设备的使用寿命和工作效率,降低生产成本。
通过使用耐磨材料制造粉碎设备的关键零部件、内衬、输送系统和配件,可以减少磨损和维护频率,延长设备的使用寿命,提高生产效率,降低生产成本。
因此,在选择和使用粉碎设备时,应优先考虑使用耐磨材料,以获取更好的经济效益。
水泥行业机械设备的维修与维护随着水泥生产线设备大型化、现代化程度的提高,设备故障所带来的意外停机停产如不能在第一时间内有效解决,将严重影响企业的正常安全生产。
本文通过一系列的维修案例,论述了高分子复合修复材料技术在水泥设备维修中的应用,为设备维修管理工作提供了一种全新的工作思路,是对传统维修观念的突破。
高分子复合修复材料是以高分子聚合物、金属或陶瓷超细粉末、纤维等为基料,在固化剂、固化促进剂的作用下复合而成的材料。
各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料。
具备极强的粘接力、机械性能、和耐化学腐蚀等性能,因而广泛应用于金属设备的机械磨损、划伤、凹坑、裂缝、渗漏、铸造砂眼等的修复以及各种化学储罐、反应罐、管道的化学防腐保护及修复。
高分子复合修复材料在水泥企业设备的维修维护方面得到了广泛应用,很大程度上改善了上述现象,例如:立磨磨辊磨损的修复、立磨减速机渗漏油的治理、煤粉转子秤局部磨损的修复、煤粉转子秤出料口的整体保护、风机轴承位磨损的修复、破碎机主轴磨损的修复、篦冷机摇臂轴的修复等等,为企业带来了全新的维修技术,在为企业节省检修费用的同时,为企业维修维护水平的提高奠定了基础,提高了企业工人的维修维护技能。
一、应用焦点(部分)二、应用案例(部分)设备图片设备图片设备图片6、篦冷机维修应用7、提升机维修应用设备图片三、优势高分子复合修复材产是一种快速有效的工艺维修技术,是设备维护的有效手段,是值得大力提倡和推广应用的现代设备维修技术之一。
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水泥工业中破碎设备的磨损与耐磨材料
一.概述:
冶金矿山、建材、火电、化工、煤炭等工业部门,需要各种破碎粉磨设备。
这些设备的易损件受研磨体、衬板、物料的磨损,每年消耗大量金属。
以1994年为例,我们水泥系统全国水泥年产4.05亿吨。
球磨机蓖板、破碎机类损耗金属约为300-350g/t水泥;研磨介质(球、段)为500g/t水泥,这样全年消耗衬板、破碎机类金属约12万吨,研磨体20多万吨,数量十分惊人。
如何降低金属材料的消耗,减少设备因更换易损件而被迫停车的时间,提高工厂的经济效益,迫使人们越来越重视探讨研究适应各自工况的耐磨材料以及选购高质量的耐磨备件。
二.破碎设备的磨损与选材
水泥工业中所使用的破碎设备主要有颚式破碎机、反击式破碎机和锤式破碎机。
由于锤式破碎机与反击式破碎机锤头与板锤磨损机理相似,下面我们仅以颚式破碎机和锤式破碎机为例加以阐述。
1.颚式破碎机齿板
1> 颚式破碎机齿板磨损失效的主要原因:
经电镜观察分析认为:
(1)物料相对齿板短程滑动,切削齿板形成磨屑。
(2) 物料反复挤压引起齿板材料多次变形,导致金属材料疲劳脱落。
颚式破碎机齿板的磨损属于凿削式磨损。
2> 选材原则:
(1)齿板材料应选择硬度高的材质以抵抗挤压,显微切削失效;
(2)选择韧性足够的材质以抵抗凿削撞击疲劳失效;
由于颚式破碎机的大小规格不同,进料粒度不同,对齿板的挤压,撞击力不同,选材不尽相同。
一般情况下,大中型“鄂破”挤压力大,除考虑材料的抗挤压和抗滑动切削外,还应考虑受撞击时的冲击力和弯曲应力。
因此大型齿板应选择韧性高、综合性能好的材质,一般仍以选择奥氏体高锰钢锤头为主或合金高锰钢。
相反,小型“鄂破”齿板可选择硬度较高,韧性适当的材料,以提高其抵抗挤压,抵抗显微切削的能力。
小型齿板一般可选择中碳多元合金钢,或选用合金中锰钢均较合适。
2.锤式破碎机锤头
不同规格的锤式破碎机,锤头形状大小也各不相同。
一般认为:90—125 ㎏为大型
25—<90 ㎏为中型
<25 ㎏为小型
由于锤头大小不同,使用工况条件不同,它的磨损失效也各不相同。
举例分析:
I 12 ㎏以下锤头
1> 磨损失效的主要原因:
(1)由于小锤头受冲击小,物料小能量冲击锤头,金属表面产生塑性变形和微裂纹,在反
复性变形情况下裂纹扩展,金属受挤压形成碎片脱落,导致冲击磨损;
(2)物料刺入材料表面,在一定法向力与切向力作用下,对材料表层金属产生显微切削、冲刷,使金属表面磨损。
2> 选材原则:
应选择有一定韧性,以硬度提高为主的材料。
由于冲击力小,不能充分发挥高锰钢的加工硬化作用,因此高锰钢作为小锤头的材质,其耐磨性很不理想。
此种情况下,推荐使用淬火锻锤、高铬合金锤头、锻造中低碳低合金淬火锤也有较好的表现。
II 50kg 级锤头
1> 磨损失效的主要原因;
(1)由于50㎏级锤头冲击力大,一般情况下,锤头的磨损以冲击、凿削为主;
(2)伴随冲刷显微切削磨损。
2> 选材原则:
(1)保证材料良好的韧性,确保安全;
(2)根据物料工况,选择能使其加工硬化得到发挥的材料。
这里锤头,通常选用高锰钢。
(3)物料工况条件不同,同样是50㎏级高锰钢锤头,使用寿命也相差很大。
有资料介绍,陕西延河水泥机械厂生产的12p50kg级高锰钢锤头,在永登水泥厂使用2-3个月即失效,在辉县水泥厂可用8-11个月。
原因分析
永登水泥厂辉县水泥厂
电镜观察主要为切削犁沟,有冲击坑存
在主要是冲击坑,有少量切削沟槽
磨损失效原因以切削机理为主,伴随有撞击
磨损以冲撞磨损为主,伴随切削磨损
分析该厂石灰石物料中含泥量大,
粒度小,使冲击负荷减小,高
锰钢加工硬化不明显。
同时物
料中常常带有高硬度的硅石
板岩,对高锰钢奥氏体像硬质
合金刀一样切削,留下许多切
削沟槽,所以磨损快。
辉县水泥厂石灰石块度大,且均匀、冲击力大,石灰石与锤头磨损面撞击时形成许多撞击坑;另一方面,由于较大冲击力使高锰钢得以被加工硬化,增大了变形抗力,因此表现出较高的抗磨损能力。
对策:
像永登水泥厂这种物料工况,锤头是以切削磨损为主,铸件的硬度将对耐磨性起主导作用。
要解决这一问题,可选用超强高锰钢,在保证韧性安全的前提下,大幅度提高其屈服强度,
提高其初始硬度(HB260-300),同时提高其加工硬化速率,可得到比较满意的效果。
从上述实例,我们可以清楚地看出,同是50㎏级锤头,不同工况,使用情况也差别很大,因此我们应该根据工况实际条件,认真分析,选取符合工况需要的材质,才能得到满意的效果。
目前,这类锤头根据破碎物料工况的不同,可相应选用高锰钢、合金高锰钢或超强高锰钢。
我厂生产的这一类别的锤头在三门峡水泥厂、广东嘉华水泥厂、七里岗水泥厂,特别是郑州金龙水泥厂都取得了良好的效果。
这一方面表明我厂产品质量良好,另一方面也说明供需双方的良好合作、选材成功。
III.大型破碎机90kg和125kg锤头
1> 磨损失效的主要原因:
由于破碎机进料粒度大(1100×1100),破碎比大(进出比1100×1100/《25),转速高,所以锤头受撞击力大,该类锤头是以撞击为主的磨损机制。
2> 选材原则:
应以冲击韧性为主兼顾硬度,强度等综合性能。
可选用合金高锰钢,超高锰钢和超强高锰钢。
三.国内、外破碎机类耐磨材料发展简介:
1.大、中型破碎机:
国内、外大中型颚式破碎机动定颚板与侧护板、锤式破碎机锤头、反击式破碎机板锤与反击板等,目前一般仍以奥氏体高锰钢为主。
近年来发展了一些添加合金的改进型高锰钢、超高锰钢、超强高锰钢。
1> 西欧、美国等国研究使用加2%Cr,加0.5-1.0%Mo的合金高锰钢,以克服普遍高锰钢屈服强度低,使用中易产生塑性流变的特点,使其屈服强度从350N/m㎡提高到440/m㎡以上,并相应提高了起始硬度,使耐磨性也有一定的提高。
2>我国冶金和建材部门在高锰钢标准中也增加了Mn13Cr2这一钢种。
3>近年来国内外研究成功超高锰钢。
该钢种将Mn含量增加到16%-18%,同时加入合金元素合金化,其目的是使厚大铸件水韧处理时中心也能得到全奥氏体组织,并经过增加及改进热处理工艺,使超高锰钢达到固溶强化,晶细强化,沉淀强化的目的,以提高屈服强度、初始硬度和加工硬化速率,冀东水泥厂MB70/90型90kg锤头采用超高锰钢磨耗仅为0.6g/t石灰石。
4> 国内研究成功超强高锰钢
超强高锰钢是在原高锰钢的基础上,少量增加锰含量,并加入多种合金元素强化,通过适当的热处理,提高钢的屈服强度,初始硬度和加工硬化速率,从而达到提高耐磨性的目的,江苏中国水泥厂Φ1600mm×1600mm锤式破碎机50㎏锤头原用高锰钢,每套只能使用三个月,后采用超强高锰钢后,使用寿命超过8个月。
永登水泥厂50kg级高锰钢锤头,一套仅用2-3个月,改用超高高锰钢后寿命提高一倍以上。
5>中、大型破碎机锤头也有采用高铬铸铁复合锤头和低合金锻造锤头的,但在有的工况使用不是很理想。
冀东水泥厂1983年从德国引进MB70/90型锤式破碎机,90㎏锤头是用双合金铸造的,头部用高铬铸铁,锤柄用低合金钢,使用中锤头剥落,结合处断裂较多,影响正常生产,威胁整机的安全,后换用超高锰钢锤头,问题得到了解决,且磨耗仅为0.66g/t石灰石,优于原双金属锤头0.74g/t石灰石。
郑州金龙水泥厂购买北京重型机器厂引进技术生产的PCD-1812型锤式破碎机,47kg锤头是采用低合金锻锤,由于担心材料韧性不够会发生断裂,硬度不敢选得过高,使用时间只有8个月即整套锻锤报废,破石18万吨,后换成洛阳致力公司特钢厂合金高锰钢锤头后,使用寿命增至12个月,破石27万吨。
2.小型破碎机,由于该类破碎机易损耐磨件受冲击力较小,可根据工况,选用高铬铸钢、高铬铸铁及其复合产品,也可选用中碳合金钢。
1>12kg以下锤头采用高铬铸铁复合锤头,寿命成几倍提高。
2>12kg以下的锤头选用淬火锻锤,效果也十分理想,物价比高。
3>Φ1100mm×100mm反击破碎机板锤、400mm×600mm颚式破碎机齿板选用中碳多元合金钢,使用寿命比高锰钢也有明显的提高。
3.中型破碎机
中型破碎机易损件的磨损机理介于大型和小型之间,不同物料工况,磨损机理可能类似大型,也可能类似小型,或二者均有。
正因如此,不同工况下破碎机易损件的磨损相差十分悬殊。
这就要求我们认真调查、分析、研究,选取符合工况需要的材质。
这方面国内外专家作了大量的工作,解决了很多的实际问题,江苏中国水泥厂和永登水泥厂就是成功的例证。
我们和郑州金龙水泥厂的合作也取得了很好的效益。
洛阳市致力实业有限公司特钢厂。