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          总结球磨机铬钼合金钢衬板的性能与应用

          球磨机衬板用来保护筒体▓█▄■,避免筒体受到研磨体和物料的直接冲击和研磨,因此衬板材料应具有良好的冲击韧性、较高的硬度及耐磨性。目前我国大多数金属矿山仍采用铸造高锰钢衬板▄■▓,高锰钢衬板在较大的冲击应力作用下产生加工硬化,表面硬度急剧增加,形成高硬度的耐磨层,而其内部奥氏体却保持原有的冲击韧性▄▓,因此可以满足球磨机衬板的要求。但在实际生产中,大多数工况下高锰钢的加工硬化作用较小,潜在的良好耐磨性无法充分发挥▓█。

          球磨机

          从球磨机的工作原理可知,衬板主要受到的是高频率的中低冲击功,主要失效形式是小能量多次冲击下的磨料磨损;因此█■▄,研究新型耐磨衬板,提高衬板的耐磨性,不仅能节约能源,减少金属消耗███,满足巨大的市场需求,而且对提高球磨机生产效率及产品质量也具有极为重要的意义。我们设计了一种铬钼合金钢衬板,并对其进行了磨料磨损性能分析▓▓,对球磨机衬板优化及现场使用情况总结,为球磨机衬板用耐磨材料的研制提供基础资料。

          球磨机衬板

          1、硬度及冲击韧性

          热处理后▄■▄,铬钼合金钢平均硬度为HRC54.2,高于传统高锰钢,冲击韧性为32.8J/㎡,具有良好的力学性能■■■。由铬钼合金钢微观形貌可知,它是由马氏体+残余奥氏体组成的,马氏体有较高的硬度,基体上弥散着颗粒状微小碳化物▄■▄■,增加了合金钢的硬度;而残余奥氏体含量为45.8%,使得该合金钢具有较好的冲击韧性。

          2▓▄▓▄、淬透性分析

          淬透性试验采用端淬法,冷却后沿着轴线方向每5mm测量一次洛氏硬度,得到该铬钼合金钢的淬透性变化过程数据。随着至水冷端距离的增大▄▓,该铬钼合金钢的硬度逐渐降低▓█▄■,但是硬度差较大为6.5HRC,降幅为11%。当对硬度要求为50HRC以上时,距表面距离仍然有70mm▄■▓,即只要厚度不超过140mm的衬板,该铬钼合金钢均具有良好的淬透性。铬钼合金钢中含有较高的Mo,对提高材料的淬透性有一定的促进作用▄▓;合金钢中Cr、Mn、Si多元素的合理搭配也能提高其淬透性。

          3▓█、磨料磨损性能检测

          (1)磨损量与耐磨性

          经过对铬钼合金钢、高锰钢的磨损量及耐磨性比较得出结论,铬钼合金钢具有良好的耐磨性█■▄,是高锰钢的3.75 。

          (2)磨损面分析

          铬钼合金钢磨面上的擦痕浅且窄,可以看到微小的碳化物颗粒███,它极大地提高了铬钼合金钢的耐磨性,少量碳化物已脱落,在磨面上留下了凹坑;基体马氏体的位错密度较高▓▓,具有较高的硬度,在微小碳化物脱落后仍能有效地抵抗磨损。高锰钢磨损面上的擦痕、犁沟深且宽▄■▄。在磨料磨损条件下铬钼合金钢和高锰钢的失效形式主要是显微切削,铬钼合金钢显微切削程度比较轻,有部分碳化物脱落;高锰钢显微组织中没有坚硬的碳化物■■■,在磨料磨损条件下很难产生冲击硬化,使得显微切削程度严重。故试验设计的铬钼合金钢耐磨性优于高锰钢,其原因如下▄■▄■:

          ①铬钼合金钢基体上分布着大量微小的碳化物颗粒(粒径1µm),晶界上碳化物的存在使晶粒长大过程受到阻碍,细化了晶粒▓▄▓▄。

          ②微小颗粒状碳化物的能谱显示,碳化物含有Mo、V、Mn▄▓、Cr等合金元素▓█▄■。Mo、Cr能形成碳化物,在钢中弥散分布,起到沉淀强化的作用▄■▓;V可以形成VC颗粒,有研究表明,VC颗粒的细微结构具有大量纳米级微粒子,可以有效提高合金的耐磨性▄▓,因而弥散分布的碳化物硬质相更加提高了合金钢的耐磨性。

          ③当载荷反复作用时,微小碳化物与基体处容易产生应力集中,导致碳化物颗粒的脱落▓█,使磨损加剧,但是合金钢中有大量细小的马氏体+残余奥氏体,使基体能够保持良好的韧性和耐磨性。

          球磨机设备

          4█■▄、应用 分析

          按照试验设计的铬钼合金钢经过热处理工艺生产矿用球磨机衬板,目前在某选矿公司的φ5.8m×5.8m球磨机上应用,取得了良好的应用 。原来使用高锰钢衬板(Mn13███)的使用寿命为4~6 ,每年消耗衬板超过2000t。自从使用铬钼合金钢衬板以来,已安全生产了近11 ▓▓,目前仍在使用中。可见铬钼合金钢大大增加了衬板的使用寿命,减少了停机检修次数,降低了生产综合成本▄■▄。

          实际工况下球磨机衬板80%~90%的磨损都是在中低应力作用下产生的,高应力状态下的磨损只占5%左右,因此本试验设计的铬钼合金钢具有良好的力学性能和耐磨性,可作为球磨机衬板材料使用■■■。

          球磨机

          最终得出结论,铬钼合金钢通过适当的热处理工艺后,得到一种马氏体+残余奥氏体+颗粒状微小合金碳化物的组织,硬度达到54.2HRC▄■▄■,冲击韧性达32.8J/cm2,具有良好的力学性能。具有良好的淬透性,可以满足单件厚度不超过140mm衬板的淬透性需求▓▄▓▄。抗磨料磨损性能为高锰钢的3.75 ,具有良好的抗磨料磨损性能。在非大冲击、大应力作用下▄▓,可以代替高锰钢作为良好的球磨机衬板材料使用▓█▄■。

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