水泥工業(yè)用耐磨材料的選擇與應(yīng)用

1、.水泥工業(yè)用耐磨材料的選擇與應(yīng)用作者：合肥水泥研究設(shè)計(jì)院魯幼勤在水泥的生產(chǎn)過程中需應(yīng)用大量的耐磨材料， 近幾年其應(yīng)用范圍已突破傳統(tǒng)的鑄造耐磨材料，非鑄造類的耐磨材料得到更廣泛的應(yīng)用。就作者的研究、應(yīng)用和了解的有限認(rèn)識，作一介紹。一、鑄造耐磨材料用于磨機(jī)襯板、隔倉板、篦板，破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、顎板，立磨輥、盤等易損件的耐磨材料仍為鑄造類的耐磨材料。第一代耐磨材料 -高錳鋼。優(yōu)點(diǎn)：韌性極好，在強(qiáng)沖擊條件下產(chǎn)生加工硬化。缺點(diǎn)：易塑性變形，不耐磨。目前，高錳鋼、合金高錳鋼及超高錳鋼僅限用于大型破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、篦板、顎式破碎機(jī)顎板及圓錐破內(nèi)外錐等易損件。第二代耐磨材料 -鎳硬鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：

2、硬度高，耐磨性好。缺點(diǎn)：脆性較大，應(yīng)用范圍小。目前，僅有部分立磨輥采用鎳硬鑄鐵，其它應(yīng)用很少。第三代耐磨材料 -高鉻鑄鐵和各類合金鋼。 高鉻鑄鐵優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性好，韌性比鎳硬鑄鐵大幅度提高。缺點(diǎn)：在高沖擊條件下，韌性仍嫌不足。合金鋼優(yōu)點(diǎn)：可通過調(diào)整含碳量、加入不同含量的合金元素及相應(yīng)的熱處理工藝，獲得寬范圍的硬度與韌性相匹配的綜合機(jī)械性能，應(yīng)用范圍更廣。1. 高錳鋼系列耐磨材料在大型破碎設(shè)備中高沖擊力的工況條件下，大多采用標(biāo)準(zhǔn)型高錳鋼，同時(shí)發(fā)展了合金高錳鋼、中錳鋼（ 68%Mn）和超高錳鋼（ 16.019.0 %Mn）。1.1美國材料試驗(yàn)協(xié)會奧氏體錳鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)ASTM A128/A128M

3、-93表 1 美國奧氏體錳鋼鑄件化學(xué)成分（%）牌 號CMnCrMoNiSiPA1.05-1.35>11.0-<1.00<0.07B0.9-1.3511.5-14.0-<1.00<0.07C1.05-1.3511.5-14.01.5-2.5-<1.00<0.07'.D0.7-1.311.5-14.0-3.0-4.0<1.00<0.07E1.05-1.4511.5-14.0-1.8-2.1-<1.00<0.07F1.05-1.356.0-8.0-0.9-1.2-<1.00<0.071.2日本高錳鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)JIS

4、G5131-1991表 2 日本高錳鋼鑄件化學(xué)成分(%)牌號CSiMnPSCrVSCMnH10.90-1.3-11.00-14.0<0.10<0.05-0000SCMnH20.90-1.2<0.8011.00-14.0<0.07<0.04-0000SCMnH30.90-1.20.30-0.811.00-14.0<0.05<0.03-00005SCMnH10.90-1.3<0.8011.00-14.0<0.07<0.041.50-2.5-100000SCMnH20.90-1.3<0.8011.00-14.0<0.07<

5、0.042.00-3.00.40-0.715000001.3中國標(biāo)準(zhǔn)高錳鋼鑄件GB/T5680-1998表 3中國高錳鋼 化學(xué)成分 (%)牌號CSiMnCrMoSPZGMn13-1 1.00-1.450.3-1.011.0-14.0/0.0400.090ZGMn13-2 0.90-1.350.3-1.011.0-14.0/0.0400.070ZGMn13-3 0.95-1.350.3-0.811.0-14.0/0.0350.070ZGMn13-4 0.90-1.300.3-0.811.0-14.01.5-2.5/0.0400.070ZGMn13-5 0.75-1.300.3-1.011.0-1

6、4.0/0.9-1.20.0400.070'.1.4超高錳鋼為保證厚大鑄件的中心部位全為奧氏體，錳含量提高到 18%，同時(shí)加入 Cr、Mo、Ni等元素，提高屈服強(qiáng)度和初始硬度，從而具有足夠的韌性及優(yōu)異的加工硬化能力，主要用于制作 90kg 以上大錘頭。成分性能見表4。表 4超高錳鋼化學(xué)成分及機(jī)械性能化學(xué)成份（）機(jī)械性能金相CMnCrMoSi硬度沖擊韌性組織0.9-1.216-192-30.2-0.5<0.8HB240176J/cm2全奧氏體2. 鎳硬鑄鐵美國、日本等國在 1930 年前后開始使用鎳硬鑄鐵，目前已發(fā)展到鎳硬 4#，鉻含量由 2%提高到 9%，鎳含量由 4%提高到 6

7、%，金相組織中的碳化物由 Fe3C 型變?yōu)?M7C3 型，使韌性等力學(xué)性能顯著提高，鑄態(tài)厚截面也可獲得馬氏體組織，硬度在 HRC62以上，并具有一定的韌性，其特點(diǎn)是幾噸重的大型磨輥，可以不經(jīng)熱處理，鑄態(tài)使用，用于立式磨的磨盤和磨輥。鎳硬鑄鐵的成分性能見 表 5。表 5 國際鎳公司鎳硬鑄鐵牌號、成分和性能化 學(xué) 成分 （%）機(jī)械性能牌號wbkCSiMnNiCrMoHRC(Mpa)(Mpa)30Ni-Hard3.0-0.3-0.3-3.3-1.5-砂 53/61500-600230-35028/410.41#3.60.50.74.82.6金 54/64560-850350-42035/55Ni-H

8、ard<2.90.3-0.3-3.3-1.4-砂 52/59560-680320-39035/480.42#0.50.75.02.4金 55/62680-870420-53048/76'.Ni-Hard1.0-0.4-0.4-4.0-1.4-砂 53/61500-600230-35028/410.43#1.60.70.74.81.8金 54/64560-850350-42035/55Ni-Hard2.6-1.8-0.4-5.0-8.0-砂 53/63620-750500-60035/420.44#3.22.00.66.59.0金 56/64680-870/48/76注：砂砂型鑄造

9、，金金屬模鑄造。3. 高鉻鑄鐵美國 Climax 鉬公司率先對含鉻 1030%的合金白口鐵進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高鉻鑄鐵有很多優(yōu)點(diǎn)。第一：在含鉻 12%時(shí)可以形成 Cr7C3 型碳化物，顯微硬度 HV13001800，比普通白口鐵中 Fe3 C型碳化物的顯微硬度（ HV8001100）高很多，因此耐磨性好；第二：碳化物形狀變?yōu)閿嗑W(wǎng)狀、菊花狀，因此比網(wǎng)狀碳化物韌性高；此外，高鉻鑄鐵的基體可以通過不同的熱處理工藝來獲得從全部奧氏體到全部馬氏體的各種基體，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，滿足不同工況條件的需要。3.1美國高鉻鑄鐵成分性能表 6美國高鉻鑄鐵牌號、成分和性能牌號化學(xué)成分（%）硬度 (HRC)CCrMoCuNi

10、SiMn鑄態(tài)淬火12Cr2.0-3.511-14<1.5<1.20.5-1.0<1.0<1.0496015-3 3.2-3.614-162.5-3.0<1.20.5-1.00.3-0.80.7-1.051-5662-67高碳15-3 2.8-3.214-162.5-3.0<1.20.5-0.80.6-0.90.6-1.050-5460-65中碳15-3 2.4-2.814-162.4-2.8<1.20.5-0.80.3-0.80.5-0.844-4858-63低碳15-2-12.8-3.514-161.9-2.20.5-1.20.6-0.90.4-0.

11、80.6-0.950-5560-67'.20-2-12.6-2.918-211.4-2.00.5-1.20.6-0.90.4-0.90.6-0.950-5460-6726Cr2.2-2.824-280.3-1.0<0.83.0<1.0<1.048-50>563.2中國抗磨白口鑄鐵件成分性能1999 年我國把低、中、高鉻鑄鐵及鎳硬鑄鐵合并制定了抗磨白口鑄鐵件標(biāo)準(zhǔn)GB/T8263-1999。表 7抗磨白口鑄鐵件 牌號、成分牌 號CSiMnCrMoNiCuSPKmTBNi4Cr2-DT 2.4-3.01.5-3.03.3-5/0.82.01.00.150.15KmTB

12、Ni4Cr2-GT 3.0-3.61.5-3.03.3-5/0.82.01.00.150.15KmTBCr9 Ni52.5-3.67.0-11.04.5-7/2.02.01.00.150.15KmTBCr22.1-3.61.5-3.01.01.22.01.01.20.100.15KmTBCr82.1-3.27.0-11.01.02.22.01.51.20.060.10KmTBCr122.0-3.3 11.0-14.02.51.52.03.01.20.060.10KmTBCr15Mo2.0-3.3 14.0-18.02.51.22.03.01.20.060.10KmTBCr20Mo2.0-3.3

13、 18.0-23.02.51.22.03.01.20.060.10KmTBCr262.0-3.3 23.0-30.02.51.22.03.02.00.060.10'.注： DT、GT分別表示低碳、高碳。 Cr15Mo和 Cr20Mo硬度 58，其余硬度 56。建材行業(yè) 1998 年制定了標(biāo)準(zhǔn)高鉻鑄鐵襯板技術(shù)條件JC/T6911998，見表 8。表 8高鉻鑄鐵襯板 牌號、成分牌CSiMnCrMoNiCuSP號CBCr1 2.0-3.<1. 0.5-2.12.0-18.0.5-2.<1.0-1.2<0.0<0.1500005060CBCr2 2.0-3.<1.

14、 0.5-2.18.0-23.0.5-2.<1. 0.8-1.<0.0<0.10000055260注： CBCr15硬度 52，沖擊韌性 5J/cm2； CBCr20硬度 48，沖擊韌性 7J/cm2。4. 耐磨合金鋼上世紀(jì) 80 年代以來，我國科研工作者根據(jù)高錳鋼韌性富余硬度過低、高鉻鑄鐵硬度很高韌性不足的狀況，借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國資源，研發(fā)出多種耐磨合金鋼，具有較高的韌性及硬度，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，應(yīng)用范圍更廣。按含碳量和合金含量分為下列3 類：4.1低碳低合金鋼由于含碳量及合金含量均不高，熱處理通常采用水淬，可獲得足夠高的韌性和較高的硬度，在較強(qiáng)烈沖擊磨損條件下代替高錳

15、鋼。化學(xué)成分如表 9，力學(xué)性能如 表 10。4.2中碳低合金鋼水淬低碳低合金鋼有良好的韌性、較低的成本，但由于碳含量低， 淬火后的硬度難以進(jìn)一步提高 ，耐磨性不足，且水淬工藝控制不好的話，鑄件容易開裂。為此，增加碳含量，提高其硬度并適當(dāng)犧牲韌性，通過變質(zhì)處理、采用油淬或空淬的方法提高鋼的綜合性能，滿足低、中沖擊高耐磨性工況條件的要求。化學(xué)成分如 表 11，力學(xué)性能如表12。4.3中碳中合金鋼'.由于中碳低合金鋼的合金含量不高，淬透性差，油淬工藝復(fù)雜、成本高，因此又研制了適當(dāng)提高合金含量、 采用風(fēng)淬的中碳中合金鋼。 具有代表性的是合肥水泥研究設(shè)計(jì)院 89 年鑒定的中碳多元合金鋼，熱處理采

16、用風(fēng)淬，金相組織為馬氏體 +彌散碳化物，力學(xué)性能為：硬度 HRC4255，沖擊韌性 1550J/cm2，綜合機(jī)械性能優(yōu)異，在大型磨機(jī)襯板、隔倉板、篦板及顎板上應(yīng)用，使用壽命是高錳鋼的23 倍?；瘜W(xué)成分如 表 13，力學(xué)性能如表 14。表 9低碳低合金鋼的化學(xué)成分（ %）牌號CSiMnCrNiMoCuBRe0.25-0.8-1.0-0.005-0.10-ZG30Mn2SiReB/0.351.11.60.0070.150.27-0.8-1.0-0.8-0.005-0.10-ZG30CrMn2SiReB/0.331.11.51.20.0070.150.30-0.8-0.8-0.8-1.0-0.2-0

17、.5-0.10-ZG33CrMnSiNiMoCuRe/0.361.21.31.31.20.51.50.20表 10低碳低合金鋼的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度沖擊韌性延伸率硬度牌號b (MPa)0.2 (MPa)ak (J/cm 2) 5 (%)HRCZG30Mn2SiReB>1550>1300>30/45-52ZG30CrMn2SiReB0-138055-652.8-3.248-50ZG33CrMnSiNiMoCuRe6-122643-472.1-3.547-51表 11中碳低合金鋼的化學(xué)成分牌號CSiMnCrNi MoCuVBRe0.30-0.8-1.0-1.5-0.5-0.1

18、-0.2-ZG37SiMnCr2MoV/0.003-0.004/0.40'.1.41.62.51.00.50.40.38-1.5-0.8-1.8-0.1-0.10-ZG42Cr2MnSi2MoRe/0.481.81.02.20.30.150.45-0.6-1.3-1.5-0.5-0.10-ZG48SiMn2Cr2CuRe/0.501.21.82.51.00.15表 12中碳低合金鋼的力學(xué)性能牌號抗拉強(qiáng)度 b (MPa)沖擊韌性 a k (J/cm 2)硬度 HRCZG37SiMnCr2MoV182863.0-46.051-53ZG42Cr2MnSi2MoRe174721.6-35.75

19、1-55ZG48SiMn2Cr2CuRe1140-117011.0-19.054-59表 13中碳多元合金鋼的化學(xué)成分元素CCrMoSiMnNiCuTiVRe含量0.25-0.653.5-6.50.3-1.00.4-1.00.4-1.21.00.3-0.6微量微量微量表 14 不同含碳量的中碳多元合金鋼的金相組織和力學(xué)性能牌 號金相組織 （ MPa）（ MPa）2HRC0.2a （J/cm ）bkZG30Cr5MoM+B+Ar 1240 8005042ZG40Cr5MoM+ Ar 1500 900 3546ZG50Cr5MoM+ Ar+K 1300 2550ZG60Cr5MoM+ Ar+K 1

20、200 1555注： M-馬氏體， B-貝氏體， Ar- 殘余奧氏體， K- 碳化物綜觀國內(nèi)金屬耐磨材料現(xiàn)狀，品種系列已基本齊全，其中以耐磨合金鋼、高鉻鑄鐵的發(fā)展最為迅速，可以滿足各種生產(chǎn)規(guī)模水泥生產(chǎn)線的需求。'.5. 典型易損件耐磨材料的選擇5.1錘式破碎機(jī)錘頭5.1.1磨損機(jī)理當(dāng)物料與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭撞擊時(shí)，物料尖角壓入錘面，形成撞擊坑，其沖擊力全部轉(zhuǎn)為對錘面的壓應(yīng)力，此時(shí)錘頭屬于沖擊鑿削磨損。當(dāng)物料以一定角度撞擊錘頭或錘頭與篦板相互搓磨時(shí)，沖擊力分解為平行錘面的切向應(yīng)力，對錘頭表面進(jìn)行切削，形成一道道切削溝槽，則為切削沖刷磨損。5.1.2影響錘頭使用壽命的因素錘頭的磨損情況與諸多因

21、素有關(guān)，如：物料性質(zhì)（入機(jī)粒度、種類、硬度、水分、溫度等）、錘頭線速度、篦板篦縫的大小等，會有相當(dāng)大的差異。合理選材十分重要。5.1.3錘頭材料的選擇大型破碎機(jī)、進(jìn)料粒度 400 mm、單重 50-125 kg 以上的大錘頭， 因?yàn)槭軟_擊力大，應(yīng)該使用安全為前提，主要選擇高韌性的超高錳合金鋼，也可選用合金化高錳鋼。中小型破碎機(jī)、入料粒度 200mm、單重 50kg 以下的錘頭，受沖擊力相對較小，普通高錳鋼加工硬化能力不能充分發(fā)揮，因而不耐磨，應(yīng)該選擇含碳量為上限的合金高錳鋼或中低碳合金鋼。小型破碎機(jī)、入料粒度 50mm、單重 15kg 以下的錘頭，受沖擊力更小，不適宜選用高錳鋼，可選擇中碳中合

22、金鋼，更適宜選用復(fù)合鑄造錘頭。錘頭頂部采用高鉻鑄鐵，錘柄用 35#鋼或低合金鋼，兩種材料分別發(fā)揮各自的特點(diǎn)。入料粒度 100mm的細(xì)碎機(jī)錘頭，受沖擊力適中，應(yīng)選用高韌性超高鉻鑄鐵，硬度 >HRC60，沖擊韌性 >ak8J/cm2，使用壽命可比高錳鋼提高 35 倍。'.破碎旋窯熟料或高硬度礦物的細(xì)碎機(jī)，高韌性超高鉻鑄鐵的硬度不能無限度提高，應(yīng)選擇硬質(zhì)合金與超高鉻鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼組合的“三合一”組合錘頭。鈷基硬質(zhì)合金的硬度高達(dá) HRC70以上，抵抗高硬度物料的磨損效果最好，使整體錘頭的使用壽命大幅度提高。例如：產(chǎn)量 100t/h 的 PCX100型細(xì)碎機(jī)中一付組合錘頭可破碎熟料 1

23、5 萬噸。5.2單段錘破大錘頭用于破碎 5001500mm大塊石料的單段錘式破碎機(jī)，錘頭單重 80-220kg 。因承受的沖擊力太大，錘頭材質(zhì)有如下 5 種選擇。就作者的經(jīng)驗(yàn)，因石灰石的性質(zhì)差異太大，目前尚不能確認(rèn)哪種方案最好，只能通過對比使用后合理選擇。5.2.1合金高錳鋼：在ZGMn13中加入 Cr、 Mo等合金。5.2.2超高錳鋼：含 Mn16%以上，并加入 Cr、Mo等合金。5.2.3 表面堆焊：高錳鋼錘頭工作面堆焊 TM55(Mn系) 、ZD3(Cr 系) 等，表面堆焊層硬度HRC56-62。5.2.4雙金屬鑄造： Magotteaux 公司頭部高鉻鑄鐵柄部鉻鉬合金鋼（頭部：3.4%

24、C，16%Cr， HRC61。柄部： 0.2%C，1.9%Cr）。5.2.5合金高錳鋼頭部鑲鑄硬質(zhì)合金塊。5.3立磨輥5.3.1中小型磨輥： 高鉻鑄鐵整體鑄造， HRC62 64。鎳硬鑄鐵整體鑄造， HRC58 64。5.3.2大型磨輥：上述兩種材質(zhì)分塊鑄造。5.3.3表面堆焊：碳鋼堆焊新輥和舊輥修復(fù)。5.3.4雙金屬復(fù)合磨輥 -DUOCAST ?(塑性鑄鐵高鉻鑄鐵鑲嵌塊) 。Magotteaux 公司在塑性鑄鐵（ HB320）上，以機(jī)械方式鑲嵌燕尾槽的高鉻鑄鐵塊（ FMU18，Cr 16%，HRC 64）。其優(yōu)點(diǎn)：同樣材質(zhì)的高鉻鑄鐵鑲嵌塊比整體鑄造的磨輥硬度高，耐磨性更好。塑性鑄鐵對立磨運(yùn)行

25、中產(chǎn)生的各種應(yīng)力的擴(kuò)散有非常好的阻礙作用。即使金屬異物使鑲嵌塊產(chǎn)生裂紋，也難以向內(nèi)部擴(kuò)展。設(shè)備運(yùn)行更可靠。耐磨壽命比 Nihard 提高 50%以上。鑲嵌塊之間的塑性鑄鐵磨損快，形成小凹槽，增加了對物料的咬合力，可提高粉磨效率。'.5.3.5金屬基陶瓷復(fù)合材料磨輥-X-win ? 。Magotteaux 公司將陶瓷顆粒均勻地分布在高鉻鑄鐵的蜂巢狀結(jié)構(gòu)中。 其優(yōu)點(diǎn)：陶瓷的硬度 Hv2100，遠(yuǎn)高于其它材料的硬度 ( 石英 Hv1800，Nihard 和高鉻鑄鐵 Hv<900，熟料 Hv600)，因此具有優(yōu)異的耐磨性。 磨輥使用壽命比 Nihard 和高鉻鑄鐵提高 1 倍以上。 X-

26、win 應(yīng)用于立磨盤，使用壽命提高 1-3 倍。 X-win 應(yīng)用于熟料破碎機(jī)，使用壽命比合金錘頭提高 1-1.8 倍。5.4磨機(jī)粗磨倉襯板5.4.1磨損機(jī)理通常粗磨倉入磨粒度為15-25 mm，研磨體平均球徑75mm左右，最大球徑?90mm。磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，球和物料以較大的沖擊力鑿削襯板；球在下落的滑動(dòng)或滾動(dòng)中擠壓物料，物料尖角切削襯板，因此粗磨倉襯板磨損機(jī)理是以高應(yīng)力沖擊鑿削磨損為主，擠壓切削磨損為輔。5.4.2材料的選擇粗磨倉襯板受高應(yīng)力沖擊要求材料有足夠韌性，受切削磨損要求材料有高硬度。根據(jù)磨損原理，材料硬度 (Hm)應(yīng)達(dá)到物料硬度 (Ha) 的 0.8-1.2 倍，即 Hm/ Ha=0.

27、8-1.2 ，水泥熟料硬度為 HV500-550，相當(dāng)于 HRC49-53。所以襯板材料硬度應(yīng)在 HRC50以上才耐磨，同時(shí)要求沖擊韌性 >ak10J/ cm2 才能不開裂，滿足安全使用要求。因此粗磨倉襯板應(yīng)選擇中碳多元合金鋼及類似合金鋼材料，硬度 >HRC48，沖擊韌性 >ak15J/ cm2 ，使用壽命可達(dá) 2-3 年。如果磨前有細(xì)碎機(jī)或輥壓機(jī)作預(yù)粉磨，并采用單螺孔的溝槽襯板結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇高鉻鑄鐵，使用壽命可達(dá) 8 年以上。5.5磨頭端襯板'.5.5.1磨損機(jī)理磨頭端襯板在粗磨倉進(jìn)料端，物料粒度大，平均球徑大，受磨球和物料的側(cè)沖擊力大，磨損機(jī)理以高應(yīng)力沖擊鑿削磨損和

28、切削沖刷并重。特別是中間部位磨損最大。5.5.2材料的選擇磨頭端襯板應(yīng)選擇韌性高、 耐沖擊、硬度高的抗切削材料， 應(yīng)選擇中碳多元合金鋼，使用壽命可比高錳鋼提高一倍。<?3 米磨機(jī)的單塊磨頭端襯板，應(yīng)在磨損最大部位加厚。 >?3 米的大型磨機(jī)磨頭端襯板，應(yīng)在徑向上分24 圈，減小單塊磨頭襯板的尺寸，可選擇高鉻鑄鐵類耐磨材料，使用壽命可比高錳鋼提高3-4 倍。5.5.3磨頭襯板最大磨損半徑Rmax的確定Rmax=Kr Ri/ Cos 式中： Kr 系數(shù)Ri 磨機(jī)有效半徑Cos 磨頭襯板的錐角Kr 與磨機(jī)比轉(zhuǎn)速和填充率有關(guān)，按表15 選擇。表 1570%75%80%85%25%0.725

29、0.7710.8010.82530%0.6350.7000.7460.77735%/0.6180.6830.72640%/0.5080.6060.669'.5.5.4防止磨損措施磨損區(qū)局部加厚a 平面形局部加厚（如圖 1.1 ）。在磨頭襯板最大磨損區(qū)域處等厚度地加厚某一個(gè)寬度。b 圓弧形局部加厚（如圖1.2 ）在磨頭襯板最大磨損區(qū)域用圓弧來加厚此處。c 三角形局部加厚（如圖1.3 ）在磨頭襯板最大磨損區(qū)域用三角形來加厚此處。'.設(shè)置徑向凸棱在磨頭襯板上設(shè)置適當(dāng)寬度和厚度的徑向凸棱， 它一方面可以減小磨頭襯板與研磨體和被粉磨物料之間的相對運(yùn)動(dòng)， 從而提高磨頭襯板的使用壽命并能保證

30、其磨損比較均勻；另一方面，徑向凸棱還有增加摩擦系數(shù)，使鋼球提升得更高以及使鋼球進(jìn)行合理分級的作用。凸棱可設(shè)置在中間或邊緣。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，凸棱的高度建議在20mm左右。同時(shí)采用局部加厚與設(shè)置凸棱效果更好，如下圖。5.6磨機(jī)隔倉板5.6.1磨損機(jī)理粗磨倉的鋼球?qū)Ω魝}板進(jìn)行側(cè)沖擊鑿削磨損，物料對隔倉板篦縫進(jìn)行擠壓沖刷磨損。對于 <?3 米磨機(jī)的單層隔倉板，為懸臂梁式安裝，受力情況惡劣，因此材料韌性要好，沖擊韌性 >ak25J/ cm2 ，硬度 HRC45-50。對于雙層隔倉板的篦板，特別是在徑向上分 24 圈的單塊小尺寸隔倉篦板，受力情況在為改善，對材料韌性的要求減小。5.6.2材料的

31、選擇隔倉板不適宜選用高錳鋼，因?yàn)橐桩a(chǎn)生塑性變形，堵塞篦縫，且加工硬化不足，壽命短。應(yīng)選擇中碳多元合金鋼及類似合金鋼材料，使用壽命可比高錳鋼提高1-2 倍。雙層隔倉篦板還可選擇高鉻鑄鐵類耐磨材料，使用壽命可比高錳鋼提高3-4 倍。'.二、非鑄造耐磨材料隨著新工藝、新裝備的發(fā)展應(yīng)用，如：立磨輥、盤，輥壓機(jī)輥面， V 型及其它各種選粉機(jī)風(fēng)管、導(dǎo)風(fēng)葉、撒料盤，風(fēng)機(jī)葉輪、殼體，螺旋輸送機(jī)葉片，溜槽，料倉等，鑄造耐磨材料的應(yīng)用受到限制，非鑄造耐磨材料如：耐磨鋼板、復(fù)合鋼板、硬面堆焊、表面熱處理、耐磨陶瓷片、耐磨陶瓷涂料、超高分子量聚乙烯板、環(huán)納復(fù)合板等得到更廣泛的應(yīng)用。1. HARDOX焊達(dá)耐磨鋼

32、板HARDOX焊達(dá)耐磨鋼板由瑞典鋼鐵奧克隆德有限公司（ SSAB）獨(dú)家生產(chǎn)，年產(chǎn)量 50 萬噸，占世界總量的 50%。目前有 6 個(gè)品種，更高硬度的 H700即將推出。1.1硬度高。在不適宜采用鑄造耐磨材料時(shí)體現(xiàn)其耐磨性。見表16。品種HiTufH400H450H500H550H600硬度HB370HB400HB450HB500HB550HB600碳當(dāng)0.54-0.660.33-0.730.38-0.720.47-0.740.70-0.720.73-0.85量板厚40-1203-1303-804-8010-504-801.2可焊接。相當(dāng)于含碳量0.35 0.80 的碳素結(jié)構(gòu)鋼。1.3沖擊韌性高

33、。硬度最高的H600可達(dá) 24J，比同等硬度的鑄造耐磨材料韌性高很多。1.4彎曲性能好。 20mm厚的 HARDOX500鋼板可彎曲半徑為 80mm。有利于加工半徑較小的工件。見表 17。H400H450H500H550H600韌性 (J)5042322824彎曲半徑 R/鋼板厚度2.53.54.0/t1.5不能用于 200的場合。因晶粒長大導(dǎo)致硬度下降較大。2. 硬面堆焊耐磨鋼板（復(fù)合鋼板）'.復(fù)合鋼板是在基板表面上堆焊一層高鉻合金而成。硬面層表面密布許多小裂紋，其作用是釋放焊接應(yīng)力，同時(shí)為彎曲成型提供可能。特點(diǎn)：2.1硬度高，耐磨性優(yōu)異。硬面層中含有硬度達(dá) HV1600的 M7C3

34、型碳化物構(gòu)成，宏觀硬度達(dá) HRC5862。2.2可焊接。其硬面磨損后可反復(fù)堆焊多次，也可與其它構(gòu)件焊接。2.3可彎曲。硬面層向內(nèi)彎曲，彎曲半徑 R板厚× 15。硬面層也可向外彎曲，但彎曲半徑再加大 1 倍，防止表面碳化物剝落。2.4可切割。因硬面層中含有大量碳化物，故火焰無法切割，只能用等離子、激光或高壓水槍切割。為防止碳化物剝落，應(yīng)從基板面進(jìn)行切割。2.5復(fù)合鋼板的主要化學(xué)成分及性能見表18?；瘜W(xué)成分 (%)硬度厚度最小彎曲型號CrCHVHRC半徑基板 +硬面6+6150UP-X750315.0 750 61.58+615010+830012+103506+6150UP-X7002

35、94.9 700 59.58+615010+830012+10350UP-X650214.0 650 57.56+4150注：最小彎曲半徑為硬面層朝內(nèi)的數(shù)值。若硬面層朝外，彎曲半徑×2。2.6耐磨鋼板與 HADOX鋼板性能對比兩者各有特長， 僅從耐磨性比較， 前者遠(yuǎn)優(yōu)于后者； 從工藝性比較， 后者優(yōu)于前者。如何選用，視具體工況決定。對比數(shù)據(jù)見表19。'.性能相對耐磨性磨耗量 g參考價(jià)格硬度UP-X70014.80.02630 元/kgHRC60HADOX5001.30.28720 元/kgHRC51性能耐熱性最薄板厚抗沖擊性可彎曲半徑UP-X700<500 5+3mm中

36、等板厚× 15HADOX500<2004mm優(yōu)良板厚× 4注：相對耐磨性：按ASTMG65標(biāo)準(zhǔn)測試。磨耗量：亞州水泥公司提供的測試結(jié)果。3. 硬面堆焊技術(shù)在立磨輥、盤的應(yīng)用目前國內(nèi)的硬面堆焊技術(shù)發(fā)展很快，除復(fù)合鋼板外，在立磨輥、盤上的應(yīng)用取得突破性進(jìn)展，與鑄造輥、盤相比，具有較大優(yōu)勢。3.1國內(nèi)可提供在線或離線的硬面堆焊服務(wù)的公司蘇州優(yōu)霹耐磨復(fù)合材料公司 ( 由日本 Kurimoto 公司授權(quán)的臺灣上慶栗本鋼鐵公司國內(nèi)公司 ) ，其復(fù)合鋼板品牌為 UP-PLATE。昆山惠豐耐磨工業(yè)有限公司（臺灣上慶栗本鋼鐵公司的子公司）除生產(chǎn)復(fù)合鋼板外，主要承接立磨輥、盤的堆焊，稱為

37、 UP-welding 。北京嘉克新興科技有限公司主要承接立磨輥、盤的堆焊，也生產(chǎn)復(fù)合鋼板。鄭州機(jī)械研究所提供輥壓機(jī)輥、立磨輥、錘頭、風(fēng)機(jī)等易損件的堆焊。德國法奧迪磨損技術(shù)漢斯?瓦博士有限公司中國代表處和鄭州機(jī)械研究所提供各種硬面堆焊的焊絲和焊條。此外，中國農(nóng)機(jī)科研院中包公司也生產(chǎn)復(fù)合鋼板。3.2硬面堆焊技術(shù)用于立磨輥、盤的優(yōu)點(diǎn) 可在各種金屬材料（碳鋼、鑄鐵、高鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵、高錳鋼等）表面堆焊。 對磨損后的高鉻鑄鐵或鎳硬鑄鐵立磨輥、盤進(jìn)行在線或離線修復(fù)堆焊（離線修復(fù)的質(zhì)量優(yōu)于在線修復(fù)）?？煞磸?fù)堆焊數(shù)次。 用碳鋼或高錳鋼鑄造磨輥、盤的基體，預(yù)留尺寸后表面堆焊，直接提供新品。與整體鑄造的磨輥、

38、盤相比，售價(jià)略低，耐磨性更優(yōu)。 修復(fù)一次的費(fèi)用約相當(dāng)于進(jìn)口磨輥的1/3 ，國產(chǎn)磨輥的 1/2 。'.3.3硬面堆焊技術(shù)修復(fù)立磨輥的應(yīng)用效果嘉新京陽水泥公司MPS5000B生料立磨，一套磨輥3 只，由單重 1 噸 12 塊組成。使用 PFEIFFER公司 Nihard 磨輥 4 套 (125 萬元 / 套) ，使用壽命均為 1 年。改用 Magotteaux公司高鉻鑄鐵磨輥，使用壽命近 2 年。 2006 年 2 月采用 UP-welding 技術(shù)修復(fù)磨輥 (40 萬元 ) 。據(jù)磨損量推算，使用壽命可達(dá) 4 年。年節(jié)省 100 萬元。輥面磨損小，還可提高立磨的臺產(chǎn)、降低電耗。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表

39、20。磨損初期磨損中期磨損后期過度磨損期磨損量<39mm40-79mm80-99mm>100mm臺產(chǎn) (t/h)450440420410'.電耗 (kWh/t)5.91-6.106.08-6.206.38-6.506.55-6.754. 沖刷磨損條件下耐磨材料的選擇氣固兩相流沖刷磨損條件下，耐磨材料的選擇與沖蝕角有關(guān)。小沖蝕角時(shí)，以切削為主，應(yīng)提高材料的硬度，此時(shí)選擇陶瓷類材料最合適；大沖蝕角時(shí)，應(yīng)提高材料的韌性或變形能力，吸收其沖擊功，此時(shí)選擇高硬度金屬材料或橡膠為宜。見右圖。因此，選粉機(jī)殼體、風(fēng)機(jī)葉輪、管道彎頭等，其中高濃度含塵氣流的沖刷磨損工況下，宜選擇使用耐磨陶瓷片

40、或耐磨陶瓷涂料。4.1耐磨陶瓷片以 Al 2O3 為主要原料，稀有金屬氧化物為溶劑，經(jīng)1700焙燒成為 95 Al 2O3 剛玉陶瓷。硬度高，耐磨性極好。HRA85-90（HRC67-73，莫氏硬度 8.5 ），耐磨性達(dá)碳鋼的203倍以上。重量輕，設(shè)備負(fù)荷小。剛玉陶瓷密度3.6g/cm 。表面光滑，摩擦系數(shù)非常小。Al 2O3 是兩性材料，耐酸、堿化學(xué)腐蝕；熔點(diǎn)高達(dá) 2000，抗高溫性能好（但粘接劑在高溫下會老化， AD-504A膠 110，無機(jī)硅膠 350）。陶瓷片可制成燕尾槽式條塊互卡互壓，加強(qiáng)與設(shè)備的粘接強(qiáng)度。'.4.2耐磨陶瓷涂料在使用溫度高、工件形狀復(fù)雜等不適宜采用耐磨陶瓷片

41、的情況下，應(yīng)選擇耐磨陶瓷涂料。丹麥 DENSIT公司最早研制出耐磨陶瓷涂料 ( 僅涂料售價(jià) 4.5 萬元 / 噸 ) ，現(xiàn)國內(nèi)已有多家生產(chǎn) ( 包含施工費(fèi) 2.8 萬元 / 噸) 。4.2.1耐磨陶瓷涂料的組成耐磨陶瓷涂料由骨料和結(jié)合系統(tǒng)組成。骨料的硬度和密度決定涂料的耐磨性。骨料有高鋁釩土熟料 ( 主要含剛玉和莫來石， 莫氏硬度 8) 、剛玉和碳化硅 ( 莫氏硬度均為 9) ，僅次于鉆石 ( 莫氏硬度 10 ) 。其耐磨性非常優(yōu)異。骨料由粗、中、細(xì)顆粒組成，堆積密度愈大強(qiáng)度愈高。通常加入 <5m的 Al 2O3 和 SiO2 復(fù)合超細(xì)粉，填充孔隙，使涂料更密實(shí)、強(qiáng)度更高、更耐磨。結(jié)合系

42、統(tǒng)通常選擇高標(biāo)號的高鋁水泥和純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑。涂料的耐壓強(qiáng)度90-130MPa，抗折強(qiáng)度 10-20MPa。采用有機(jī)樹脂結(jié)合劑， 強(qiáng)度更高，耐壓強(qiáng)度 160-180MPa，抗折強(qiáng)度 35-40MPa。涂料中加入 5%鋼纖維，當(dāng)涂料產(chǎn)生裂紋時(shí)，可阻礙裂紋的擴(kuò)展，提高了涂料抗變形和斷裂的能力。為充分發(fā)揮結(jié)合劑和超細(xì)粉的作用，必須加入微量的減水劑，以保證其充分水化和分散，增加強(qiáng)度。4.2.2陶瓷涂料的施工一般磨損條件下施工厚度20mm，工件表面清除銹、漆、油脂，焊接鋼絲網(wǎng)，焊點(diǎn)間距 200-300mm，涂料干粉 6-7%水，攪拌均勻后涂抹。在常溫下養(yǎng)護(hù) 3-7 天即可達(dá)到所需的強(qiáng)度和硬度。磨損嚴(yán)重部位，施工厚度 30-40mm，先在工件表面焊接隔離鋼筋（ 6- 10mm），再按上述方法施工。