1、高鉻合金鑄鐵(鋼)襯板
1.1高鉻合金鑄鐵襯板的特性與標(biāo)準(zhǔn)
高鉻合金鑄鐵一般是指含鉻量在12%～30%，含碳量在2.4%～3.6%的合金白口鐵<2>。它的顯著特點(diǎn)是M7C3型共晶碳化物顯微硬度HV1300～1800，呈斷網(wǎng)狀，孤立狀彌散分布于馬氏體(金屬基體中最硬的組織)基體上，減少了對(duì)基體的割裂作用。因此，高鉻合金襯板具有高強(qiáng)度，強(qiáng)韌性和高耐磨性，其性能代表了目前金屬耐磨材料的最高水平。在國(guó)外已大量應(yīng)用于水泥大型球磨機(jī)上，一般使用壽命(一倉(cāng))在6～8年，二，三倉(cāng)在12年以上，表現(xiàn)了良好的耐磨性。我國(guó)從上世紀(jì)70年代中后期，開始研究并推廣應(yīng)用高鉻鑄鐵襯板，并于1998年制定了國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T691―1998《高鉻鑄鐵襯板技術(shù)條件》，2007年又對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和完善。
在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)沖擊載荷較大的工況，一般采用低碳高鉻鑄鐵(鋼)襯板;對(duì)沖擊載荷較小的工況，采用高碳的高鉻鑄鐵襯板，以便充分發(fā)揮材料的耐磨性能。如2.4%～2.65%C的Cr15襯板可用于尷4.2m以下磨機(jī)(一倉(cāng));2.65%～2.85%C的Cr20?Cr26襯板可用于尷4.2m以上磨機(jī);磨前有預(yù)粉系統(tǒng)如"輥壓機(jī)+水泥磨"時(shí)，平均球徑≤尷60mm，C含量可以再高些，可保證使用壽命(一倉(cāng))8～10年，二，三倉(cāng)使用時(shí)間更長(zhǎng)。磨頭板可選用中(低)碳高鉻鑄鐵材料;出料篦板可選用中，高碳高鉻鑄鐵材料;分塊組合成的隔倉(cāng)板可選用低碳高鉻鑄鐵材料。
1.2高鉻合金襯板的實(shí)際應(yīng)用與節(jié)能優(yōu)勢(shì)
原唐山水泥機(jī)械廠，駐馬店三山實(shí)業(yè)有限公司，合肥水泥研究院耐磨耐熱材料廠，河北鼎基鋼鐵鑄件制造有限公司，廣州有色金屬研究院耐磨材料廠，無(wú)錫東方抗磨材料有限公司等國(guó)內(nèi)具有代表性的生產(chǎn)廠家制造的高鉻鑄鐵襯板，均表現(xiàn)了優(yōu)異的耐磨性。比如，駐馬店三山實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的高鉻鑄鐵類襯板有Cr13，Cr15，Cr20，Cr26，用于不同規(guī)格型號(hào)尷1.83m，尷2.2m，尷3m，尷3.5m，尷3.8m，尷4.2m，尷5m，尷5.4m等磨機(jī)上200多臺(tái)(套)。其中Cr15襯板用于原河南省偃師縣水泥廠尷2.2m×6.5m磨機(jī)上一倉(cāng)，連續(xù)使用達(dá)13年之久。
用于河南鄭州順寶水泥股份有限公司尷3m×9m磨機(jī)上一倉(cāng)，連續(xù)使用達(dá)7年之久。2003年5月用于大宇水泥(山東)有限公司特大型磨機(jī)尷5.4m×15.5m上的Cr26襯板，磨頭板，已連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)6年以上，據(jù)客戶反映其磨頭板使用壽命已超過原進(jìn)口磨頭板的2倍以上，預(yù)計(jì)仍能使用2年左右;
大量的應(yīng)用事實(shí)表明，高鉻合金襯板應(yīng)用于水泥工業(yè)磨機(jī)上是安全的，且耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)能增效十分顯著。特別是在新型干法水泥生產(chǎn)線上，隨著預(yù)破碎，預(yù)粉碎，預(yù)粉磨等磨前預(yù)粉技術(shù)水平的提高，一次采購(gòu)，多年不需更換，既降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高粉磨效率，高鉻合金襯板良好的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)更加突出。如Cr15襯板目前市場(chǎng)價(jià)格約15000元/噸(使用壽命6年以上)，低合金鋼襯板目前市場(chǎng)價(jià)格約8500元/噸，二者使用壽命，價(jià)格相比(以尷4.2m×13m磨機(jī)襯板96噸計(jì)算)，使用高鉻合金襯板約節(jié)約采購(gòu)成本168萬(wàn)元，如果考慮節(jié)省安裝費(fèi)用和螺栓成本等，節(jié)能降耗空間更大。
1.3高鉻合金襯板在鑄造生產(chǎn)和使用中的技術(shù)關(guān)鍵
(1)提高高鉻鑄鐵襯板的沖擊韌性生產(chǎn)企業(yè)在選用高鉻鑄鐵材料制備襯板時(shí)，在優(yōu)先考慮其耐磨性的同時(shí)，還應(yīng)該特別重視其強(qiáng)度和強(qiáng)韌性的配合，只有高強(qiáng)度，強(qiáng)韌性，高耐磨性的有機(jī)匹配，高鉻鑄鐵的優(yōu)良性能才能充分發(fā)揮出來(lái)。
有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)<5-8>，提高高鉻鑄鐵的性能，首先應(yīng)提高高鉻鑄鐵的斷裂韌性KIC值。當(dāng)Cr>13%時(shí)能夠使高鉻鑄鐵M7C3型共晶碳化物斷網(wǎng)，呈孤立狀。當(dāng)共晶碳化物不變，且Cr/C比在6.6～7.1時(shí)，高鉻鑄鐵的斷裂韌性KIC值最高，亦即此時(shí)抗裂紋擴(kuò)展能力最強(qiáng)。高溫淬火或適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，亦能改善M7C3型共晶碳化物的形貌，分布，大小，細(xì)化碳化物，提高強(qiáng)度，增加韌性。改變高鉻鑄鐵共晶碳化物形態(tài)，數(shù)量，大小及分布并提高其強(qiáng)韌性的最簡(jiǎn)單而且經(jīng)濟(jì)有效的方法是對(duì)鐵液進(jìn)行變質(zhì)處理，控制其凝固，更重要的是細(xì)化共晶碳化物，減少其對(duì)基體的割裂作用，細(xì)化基體，改善韌性。
(2)高鉻鑄鐵襯板的安全使用
?、贁嗔咽歉咩t合金襯板磨料磨損主要失效形式。引起斷裂的主要原因是鑄造缺陷如鑄件疏松，縮孔，氣孔，夾雜等，因此生產(chǎn)企業(yè)必須從嚴(yán)控制鑄造缺陷的發(fā)生。
②高鉻鑄鐵襯板宜小而厚，單螺栓孔或無(wú)螺栓孔，不允許塊大而薄或雙螺栓孔襯板的使用。
③高鉻襯板在安裝時(shí)，凡有螺栓孔的襯板，螺栓固定要緊實(shí)牢固。安裝面與筒體面應(yīng)為面接觸，最好選用橡膠墊作墊層，嚴(yán)禁無(wú)任何鋪墊而直接安裝和使用高鉻襯板。安裝完畢進(jìn)行初(試)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，磨機(jī)內(nèi)必須填充一定量的物料方可運(yùn)行，嚴(yán)禁空磨運(yùn)轉(zhuǎn)。
1.4高鉻鑄鐵材料的優(yōu)化及發(fā)展方向
研究單位和生產(chǎn)企業(yè)展開了以節(jié)約貴重金屬材料為主要方向的實(shí)驗(yàn)與研究，如：在化學(xué)成分的配伍上以少量多元的合金化及變質(zhì)處理技術(shù)的研究與應(yīng)用;開展了以錳代鉬的試驗(yàn)研究;對(duì)淬透性極強(qiáng)的硼合金的加入量，加入方法及加入時(shí)間的探討等。在熱處理淬火介質(zhì)方面，除空冷淬火外，還發(fā)展了油淬高鉻鑄鐵襯板和溶劑淬火高鉻鑄鐵襯板，并積累了大量實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，取得了積極成效。這些工作為我國(guó)水泥工業(yè)大量應(yīng)用高鉻合金襯板創(chuàng)造了條件，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，為進(jìn)一步降低金屬材料的消耗，優(yōu)化和降低成本提供了一條有益途徑，將成為未來(lái)行業(yè)的一個(gè)主要節(jié)能研究發(fā)展方向。
2、中碳中鉻合金鋼襯板[nextpage]
中碳中鉻合金鋼襯板于上世紀(jì)80年代末90年代初，由合肥水泥研究院，西安交大等研制并率先在建材水泥，火電能源行業(yè)推廣應(yīng)用<9，10>，耐磨性僅次于高鉻鑄鐵而優(yōu)于高錳鋼和中，低合金鋼。中碳中鉻合金鋼襯板的Cr含量為>3.8%~5.0%.Cr有較強(qiáng)的碳化物形成能力，當(dāng)Cr>4%時(shí)鋼中就會(huì)出現(xiàn)高硬度M7C3型共晶碳化物。同時(shí)，與鐵形成連續(xù)固溶體，在奧氏體中的溶解度很大，故能強(qiáng)化基體，提高基體的強(qiáng)度，硬度而不降低韌性。經(jīng)高溫940~980℃空冷淬火+260~380℃回火后，基體組織形成回火馬氏體和部分殘余奧氏體，即高強(qiáng)度馬氏體基體上彌散分布著一定量的高硬度M7C3型共晶碳化物，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度，較高耐磨性和良好韌性的匹配，一般使用壽命在4年以上。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于鉻合金含量相對(duì)較高，在回火時(shí)能阻止或減緩碳化物的析出與集聚，使碳化物保持較大的分散度，亦有利于提高強(qiáng)度和硬度，即抗回火穩(wěn)定性能好，并具有一定的抗高溫氧化能力和抗腐蝕能力，使其應(yīng)用范圍更寬。
另外，在合金鋼類襯板中，油淬低合金鋼襯板ZG42Cr2MnSi2Mo在實(shí)際應(yīng)用中，也表現(xiàn)非凡，堪與中碳中鉻合金鋼襯板相媲美。但總體來(lái)講，該材料由于鉻合金元素含量偏低而無(wú)法形成M7C3型碳化物硬質(zhì)相，在耐磨性方面與中碳中鉻合金鋼襯板相比，還是稍遜一籌。
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