Mehaaniline kulumine hõlmab paljusid aspekte, mille hulgas abrasiivne kulumine moodustab üle 50% kogu tööstuslikust kulumisest. Sellised riigid nagu Saksamaa ja Ühendkuningriik kannavad abrasiivse kulumise tõttu igal aastal miljardeid dollareid kahjusid ning Austraalias kaotab kaevandustööstus abrasiivse kulumise tõttu igal aastal 2% oma mineraalsete toodete müügitulust. Märkimisväärne osa sellest abrasiivsest kulumisest toimub kuulveski vooderdistes. Selle probleemi lahendamiseks on kaks peamist lähenemisviisi: esiteks materjalide kulumiskindluse parandamine; ja teiseks kulumiskeskkonna parandamine protsessi optimeerimise kaudu. See uurimus keskendub peamiselt materiaalsele aspektile.
Kuulveskites kasutatav traditsiooniline materjal ZGMn13:
ZGMn13 on kõrge-mangaanisisaldusega teras, mille leiutas Hadfield 1882. aastal. Selle valmistamiseks lisatakse terasele ligikaudu 13% Mn, kasutades Mn omadust, et nihutada terase S-kõvera "nina" paremale ning Ms- ja Mf-jooni langetada. Täielikult austeniitne struktuur saadakse pikaajalisel hoidmisel 1000{13}}1050 kraadi juures, millele järgneb sundjahutus. Sellel täielikult austeniitsel struktuuril on kõvastusomadused. Seda kasutatakse kuulveski vooderdusena, et saavutada töökõvenemine lihvimiskuulikeste ja abrasiivsete materjalide mõjul vooderdisele. Kuid kuulveski töötamise ajal viiakse jahvatuskuulid ja abrasiivsed materjalid silindri pöörlemisel kõrgele punktile ja langevad seejärel kaskaadina. Kõrguselt kukkuvad lihvimiskuulid ja abrasiivsed materjalid mõjutavad ainult otseselt lihvimiskuule ja abrasiivseid materjale materjalikuhja põhjas ning kaudselt voodrit läbi kogunenud lihvpallide ja abrasiivsete materjalide kihi. Selle tulemuseks on väiksem löögi intensiivsus ja vähem oluline töö kõvenemine. Praktilised kogemused näitavad, et elektrijaamade söetehastes on austeniitse kõrg-mangaanterase töö-karedus vahemikus HB230 kuni 250 ja maagitöötlemistehastes ei ületa see HB300, mis on palju madalam kui kõrge -kõrge -mangaanterase{20}{20}mangaanterase kõvadus. Seetõttu on mangaanisisaldusega terase kasutamine kuulveski vooderdiste valmistamiseks sobimatu, kuna see ei kasuta kõrge mangaanisisaldusega terase kulumiskindlaid omadusi.
Voodrimaterjalide arengustaatus
Arvestades ZGMn13 materjali sobimatut kasutamist kuulveski vooderdis, on metallurgid kogu maailmas alates 1960. aastatest uurinud uusi vooderdusmaterjale, saavutades palju tulemusi.
(1) ZGMn13 uued arengud
Teadlased on täiustanud ZGMn13, lisades selliseid elemente nagu Cr, Mo ja V, et moodustada stabiilseid, hajutatud granuleeritud ja saarekujulisi kõrge- kõvadusega sulamikarbiide, nagu (FeCr)3C ja VC. See takistab austeniiditerade kasvu veekarastustöötlemisel, mille tulemuseks on austeniitse struktuur hajutatud karbiidist kõvade punktidega, parandades seeläbi materjali töökõvenemisvõimet ja kõvenevat toimet.
Ameerika Ühendriigid toodavad tavalist valukõrge{0}}mangaani terast, milles on 1,5%–2,5% Cr (klass C) ja tavalist valukõrge -mangaani terast, mille sisaldus on 0,9%–1,2% või 1,8%–2,1% Mo (klassid E-1 ja E-2).
Jaapan toodab standardset valatud kõrg-mangaanterast 1,5%–2,5% Cr-ga (klass SCMnH11) ja tavalist valatud kõrg-mangaanterast 2,0%–3,0% Cr ja 0,4%–0,7% V-ga (klass SCMnH12). Sise-Mongoolia valamise ja sepistamise uurimisinstituut on välja töötanud kõrge{11}}mangaanisisaldusega kroom{11}}terase, milles on 1,5–2,5% Cr, ja töödeldud sulaterast haruldaste muldmetallide elementidega. Kõrge-mangaanisisaldusega kroom-terase pinnakiht (0,01 mm) võib pärast kuulveskis töökarastamist jõuda kõvaduseni HB390, mis on 1,5 korda suurem kui tavalisel kõrgmangaanterasel, ja selle kasutusiga on 1,5–2 korda pikem kui tavalisel kõrgmangaanterasel{2.2.
(2) Legeeritud valge malm
① 15Cr-3Mo valge malm ja selle arendus. Kõrge-mangaanisisaldusega terasvooderdiste kõige tüüpilisem alternatiivne materjal on martensiitvalge malm, mis sisaldab 15% Cr + 3% Mo. See materjal koosneb katkendlikest eutektilistest raud-kroomkarbiididest (Cr, Fe)7C3 ja kroom-rikaste sekundaarsete karbiidikarbiididega, mis on jaotunud sekundaarsetes karbiidikarbiidides. ligikaudu 40% kuni 50% kogumahust. Nendel kroomkarbiididel on väga kõrge kõvadus, kõik üle HV1200-1800, mis on piisav tavaliste abrasiivide kulumiskindluseks. Kuid martensiitmaatriksi kõvadus on umbes HRC50, mis on pehmem kui mõned abrasiivid ja kulub, mis võib karbiidid paigast nihutada. Seetõttu kasutatakse karbiidide silmapaistvat kulumiskindlust ainult osaliselt. Harbini tehnoloogiainstituut on samuti teinud ulatuslikku tööd 15Cr-3Mo kõrge-kroomvalge malmi jõudluse parandamiseks. Nad kasutasid 15Cr-3Mo malmi pihustustöötluseks K, Na, Mg ja Ca sooli ja sulameid, kõrvaldades karbiidide algse võrgujaotuse ja muutes need ussilaadseteks või tükkideks, vähendades samas ka karbiidide suurust. See parandas oluliselt materjali sitkust ja kulumiskindlust. Uuringud on näidanud, et erinevate modifitseerivate elementidega töödeldud 15Cr-3Mo kõrge kroomisisaldusega valgemalmi kulumismäär on madalam kui töötlemata materjalil. Täpsemalt oli kaaliummodifitseeritud 15Cr-3Mo kõrge kroomisisaldusega valgemalmi keskmine kulumismäär 63,2% madalam kui töötlemata materjalil ja optimaalse lahuse kulumismäär oli 74,4% madalam kui töötlemata materjalil.
② Cu{0}}sisaldav sulam valge malm. See sulam valge malm, mille on edukalt välja töötanud Shandong Xinwen Tool Factory, toodetakse 1,0% Cu ja 0,9% haruldaste muldmetallide ferrosiliitsiumi sulami lisamisega modifitseerimiseks ja enne valamist nakatamiseks, millele järgneb 950-kraadine normaliseerimine ja 600-kraadine karastamine, mille tulemuseks on hajutatud, peened ja ühtlaselt jaotunud karbiidid. Masinatestimine näitas, et L1,83 m × 6,4 m tsemendiveskis oli haruldast muldmetallist Cu-sisaldava sulamist valge malmvoodri suhteline kulumiskindlus 2,4 korda suurem kui kõrge -mangaanterasest vooderdis. (3) Keskmise ja madala legeeritud terased
Kuigi mangaanisisaldusega terasest või legeeritud valgest malmist valgest malmist kuulveski vooderdised, millele on lisatud legeerelemente, on märkimisväärselt parema kulumiskindlusega võrreldes tavaliste kõrge-mangaanisisaldusega terasest vooderdistega, on need materjalid suures koguses väärismetallide (nt Cr, Ni ja Mo) tõttu kallimad ning võivad tootmisel praguneda ja isegi puruneda. Nendel põhjustel hakkasid Hiina metallurgid ja valukojad, arvestades minu riigi eritingimusi, uurima keskmise ja madala legeeritud terase kasutamist kuulveski vooderdistes ning on saavutanud julgustavaid tulemusi.
① Cr-, Mo-, Cu-keskmise{0}}süsinik--sulami kulumiskindel-teras. Shenyangi Tehnikaülikooli poolt välja töötatud keskmise -süsinikusisaldusega madala-kulumiskindel-teras, mis sisaldab Cr, Mo ja Cu ning mida on töödeldud haruldaste muldmetallide elementidega, saavutas pärast 950-kraadise õhuga karastamise ja 25-kraadise karastamise kõvaduse üle HRC50 ja löögiväärtuse 25-60 J/cm². Selle maatriks on karastatud martensiit ja skaneeriv elektronmikroskoopia avastas latikujulise martensiidi kimpude struktuuri. Suure-suurendusega ülekandeelektronmikroskoopia korral näitas struktuur selgelt dislokatsioonimartensiidi ja väikese koguse kaksikmartensiidi segu ning martensiitliistude vahel oli jaotunud katkendlik õhuke kile,{18}}nagu säilinud austeniit. Selline austeniidi kuju ja jaotus parandas terase löögikindlust ja suhtelist kulumiskindlust. Selle terase kulumiskindlus erinevate löögienergiate korral näitas silmatorkavat kontrasti suure mangaanisisaldusega terasega.
Löögienergia suurenemisega paranes märkimisväärselt suure{0}}mangaanterase löögikulumiskindlus, samas kui äsja väljatöötatud Cr-, Mo-, Cu-terase kulumiskindlus vähenes. Kuid kõigis võrdluskatsetes valitud löögienergia tingimustes oli uue terase kulumiskindlus kõrgem kui kõrge -mangaanisisaldusega terasel. Hebei provintsis Qian'ani rauakaevanduses L1,83m × 3m kuulveskis kasutatud sellest materjalist valmistatud voodri eluiga oli 10-12 kuud, ZGMn13 vooderdiste eluiga aga vaid 3-5 kuud.
② Cr-Mo-V-Ti keskmine-süsinik, mitme elemendiga- legeerteras. Hefei Tsemendi Uurimis- ja Projekteerimisinstituudi poolt välja töötatud keskmisest -süsinikusest mitmekomponentsest legeerterasest, mis sisaldab Cr, Mo ja jälgi V, Ti ja Nb, saadakse pärast haruldaste muldmetallide (RE) töötlemist ja spetsiifilist kuumtöötlemist karastatud martensiit + väike kogus madalamat beiniidimaatriksit koos dispergeeritud karbiidi kõvade faasidega. Katsed näitavad, et seda tüüpi vooderdis on kõrge kõvadus, hea abrasiivne kulumiskindlus ning kõrge löögi- ja paindetugevus ning nende eluiga on kolm korda suurem kui tavalisel kõrgmangaanterasel. Seda on kasutatud jahvatusveskites Huaihai tsemenditehases (L4,2 m × 12 m), Kunmingi tsemenditehases (L3,5 m × 11 m) ja Sichuan Dukou tsemenditehases (L2,2 m × 13 m), kusjuures keskmine kulumismäär on 3,16 g/t esimeses kambris ja 1,5 g/t teises kambris. samas kui kõrge{20}mangaanterasest vooderdiste keskmine kulumismäär on 13 g/t tsemendi kohta.
③ Kõrge -süsinikusisaldusega keskmise-kroomiga legeeritud teras. Tsemendikuuliveskites on edukalt rakendatud teist kõrge -süsiniku keskmise-kroomiga legeerterasest vooderdust, mis sisaldab 4,5–5,5% Cr ja 0,3–0,7% Mo ning mida on töödeldud RE-inokulatsiooniga, mille on samuti välja töötanud Hefei Tsemendiuuringute ja Disaini Instituut.
④ Cr-Ti keskmine-mangaanteras. Keskmine -mangaanteras, mis sisaldab 5,5%–8,0% Mn, 1,5%–2,0% Cr, 0,05%–0,1% Ti ja mida on töödeldud 0,02%–0,05% RE-ga, andis läbi 0,3 ± 0,0-kraadise mangaanikarguse juures ühe austeniitstruktuuri peenemate teradega kui tavaline teras. Sellest materjalist valmistatud vooderdised on saavutanud häid tulemusi kuulveskites Tonghua terasetehase Banshigou rauakaevanduses ja Tonghua vasekaevanduses. Magnetiidimaagi jahvatamisel on selle suhteline kulumiskindlus 1,64 korda suurem kui kõrge{18}}mangaanterasel; ja 1,48 korda kõrgem{20}mangaanisisaldusega terasest vasemaagi jahvatamisel. Selle materjali kulumiskindluse paranemise peamiseks põhjuseks on selle parem töökõvenemine kuulveskites võrreldes tavalise kõrgmangaanisisaldusega terasega.
⑤ Cr-Mo mitmefaasiline-madal-legeerteras. Uuritud mitmefaasilist madala -sulamist kulumiskindlat- terasvooderdust, mis sisaldas 3% Cr ja 0,4% Mo, töödeldi isotermilise karastamise kuumtöötlusega, et saada beiniidi + martensiidi + säilinud austeniidi mikrostruktuur. Sellel materjalil on kõrge sitkus ja kõvadus, mille tulemuseks on suurepärane vastupidavus löökidele, väsimusele, deformatsioonile ja kulumisele. Välirakendused on näidanud, et selle vooderdise kasutusiga on 1–2 korda pikem kui tavalisel kõrge{14}}mangaanisisaldusega terasel.
