摘要

介紹球磨分級生產(chǎn)線襯板的選擇，采用了馬氏體鋼強(qiáng)化處理新工藝。既保證了馬氏體鋼的硬度和耐磨性，又提高了一定的韌性的強(qiáng)度，在球磨分級生產(chǎn)線襯板上應(yīng)用 較好。

關(guān)鍵詞：球磨分級生產(chǎn)線；襯板；材質(zhì)；壽命

1、概述

隨著礦山生產(chǎn)的不斷發(fā)展，要求進(jìn)一步提高球磨分級生產(chǎn)線的使用壽命及降低成本。特別是由于礦山機(jī)械設(shè)備的工況條件較差，許多耐磨件的磨損十分嚴(yán)重。例如：電鏟鏟齒、電鏟斗、球磨分級生產(chǎn)線襯板等，都是大宗的易損件。現(xiàn)今，礦山用的易損備件，一般大都是高錳鋼材質(zhì)。眾所周知，世界上沒有 的耐磨材料，而應(yīng)該根據(jù)工況條件選用材質(zhì)。高錳鋼是在較大的沖擊載荷的投機(jī)倒把下，才能加工硬化，起到耐磨作用，如果不是在一定的沖壓條件下滑動磨擦，就不會有加工硬化 ，起不到耐磨作用。因此，在耐磨材料選材方面，應(yīng)根據(jù)工況條件，選用材料和工藝。

幾年來，礦機(jī)廠通過研究試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)30CrMnSi鑄鋼具有較好的綜合機(jī)械性能，同時(shí)還有操作工藝簡單，淬火測試低等特點(diǎn)。于是研究出30CrMnSiMoTiRe新材料在選廠進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，ZG30CrMnSiMoTiRe球磨分級生產(chǎn)線端襯板，比高錳鋼球磨分級生產(chǎn)線端襯板的使用壽命提高了30%。因此本文將介紹這種新材料在球磨分級生產(chǎn)線制造業(yè)中的應(yīng)用。

2、化學(xué)成份的分析與設(shè)計(jì)

在礦山機(jī)械的緊急措施中，要求代替高錳鋼的合金鑄鋼，具有高錳鋼硬化后的硬度和較好的韌性。從鋼的金相組織對耐磨性的影響考慮，與針狀馬氏體相比，板條馬氏體具有較高的韌性和耐磨性。

根據(jù)合金化原理和我國的資源情況，研究中的合金鑄鋼化學(xué)成分設(shè)計(jì)見表1。

(1)鋼中的合金元素及其作用

①碳：馬氏體的硬度取決于鋼中的含碳量。若含碳量大于0.3%時(shí)，水淬后，鋼中有針狀馬氏體出現(xiàn)，盡管淬火后硬度增高，但韌性下降。對于選用的新鋼種試驗(yàn)易產(chǎn)生淬火裂紋；當(dāng)含碳小于0.3%時(shí)，得到的組織是板條馬氏體，具有較好的沖擊韌性，淬火水冷后仍可得到較理想的硬度，所以，將含碳量控制在0.28-0.31%之間。

②鉻：鉻在鋼中可提高淬透性和強(qiáng)度、硬度、耐磨性而不使鋼變脆，并有二次硬化作用，其 含量在1.0～1.5之間。

③錳：錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，它能強(qiáng)化鐵素體和增加鋼的淬透性，但當(dāng)錳含量大于1.5時(shí)，會降低鋼的韌性故限制在1.0%-1.3%之間。

④硅：硅能浴于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和屈服強(qiáng)度，更重要的能提高臨界點(diǎn)和回火穩(wěn)定性。 為了不降低鋼的韌性，將含量控制在1.5%以下。

⑤鉬：鉬在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性，防止回火脆性，為了不降低鋼的韌性，將鉬含量控制在0.35%以下。

⑥鈦：鋼中加入少量的鈦，能固定碳和氮，可細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性，但會形成過多TiN夾雜，對韌性不利，故將鋼中鈦含量控制在0.12%以下。

⑦稀土：稀土是我國富有元素，它十分活潑，幾乎與所有元素起作用，有工業(yè)“味精”美稱。可凈化鋼液，消除或降低鋼液中有害元素危害磨損抗力，可提高沖擊韌性和抗斷裂韌性。Re在鋼液中能將鋼中H2，N2氣和非金屬夾雜物的變質(zhì) ，使夾雜物性質(zhì)，形狀和分頁得到細(xì)化和改善。Re元素易富集于自然界，消除降低S、P雜質(zhì)在晶界偏聚，提高鋼的塑性與韌性。Re在鋼中有一定固溶度（0.02%-0.05%），與Fe形成置換式固溶體，引起球形對稱畸變，起到固溶化作用。

(2)試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分和工藝流程

所選的耐磨件是球磨分級生產(chǎn)線端襯板。采用砂型鑄造成形，并澆鑄出幾組試樣，從中截取性能試驗(yàn)試樣。試驗(yàn)用鋼的實(shí)際化學(xué)成分列于表2。

由鑄態(tài)鋼的金相組織照片可以看出，主要是由粗大的珠光體和網(wǎng)狀鐵素體組成，硬度為HB246，將鑄態(tài)鋼(圖1)退火，可使晶粒細(xì)化、組織均勻，退火后的硬度為HB193。試樣毛坯退火后，加工成各種試樣，按試驗(yàn)件淬火要求進(jìn)行熱處理后加工、備用。

3、鋼的工藝性能測定

(1)臨界點(diǎn)

用膨脹儀測定了鋼的臨界點(diǎn)，奧氏體化溫度900度，測得的臨界點(diǎn)列于表3。

(2)加熱溫度對奧氏體晶粒度和硬度的影響

根據(jù)測定的Ac3臨界轉(zhuǎn)變溫度，選擇了8個(gè)不同的奧氏體化溫度對15*15*15的試樣加熱，保溫后水淬。奧氏體晶粒度的顯示，采用過飽和的苦味酸水溶液，加少許洗凈劑和新幾爾滅的浸蝕劑，在70度下熱浸。按YB27-64評級圖評級。數(shù)據(jù)列于表4。

從表4的數(shù)據(jù)可以看出，30CrMnSiMoTiRe鋼在1000度下加熱，仍可保持極細(xì)的奧氏體晶粒度。這是由于鋼中存在著彌散分布的TiN所致。在880～900度下加熱，均可獲得高硬度細(xì)晶粒。在這個(gè)溫度下淬火，可獲得硬度在HRC50以上的細(xì)小板條馬氏體組織，使鋼具有硬度高，韌性好的特點(diǎn)。

(3) 30CrMNSiMoTiRe鋼的淬透性

采用GB225-63結(jié)構(gòu)鋼的端淬法，測得淬透性曲線。

根據(jù)鋼的含量，定出半馬氏體的硬度為HRC42，計(jì)算出鋼在水中的淬透直徑(見表5)。

4、鋼的機(jī)械性能

為了研究回火溫度對鋼的機(jī)械性能影響，我們采用950度水淬后在不同溫度下回火其機(jī)械性能測定結(jié)果見表5，表中數(shù)據(jù)均為3次試驗(yàn)的平衡值。

從表6中可以看出，低于350度回火，硬度降低緩慢，金相組織為回火馬氏體組織。回火溫度超過350度，硬度降低迅速，組織為回火索氏體。

從表6中Ak值看出350度左右回火，出現(xiàn)回火脆性韌性急劇下降。因此可見在250度回火機(jī)械性能 。所以30CrMnSiTiRe鋼最合適的熱處理工藝就是900度淬火后在230～250度進(jìn)行低溫回火，得到回火板條馬氏體組織。

5、30CrMnSiTiRe鋼的耐磨性分析

圖2是幾種材料在DM-I型動載磨損試驗(yàn)機(jī)上不同載荷下的耐磨性，糜爛為150目的剛玉砂布。

從圖2可以看出，在不同載荷下30CrMnSiTiRe鋼的耐磨性，好于或接近于Mn13鋼的耐磨性。因此，在適當(dāng)工況條件下，便宜的30CrMnSiMoTiRe鋼可代替高錳鋼，可用于制造礦山機(jī)械中的耐磨件如球磨分級生產(chǎn)線襯板，特別是粉碎設(shè)備所承受的是較低的沖擊載荷，選用具有板條馬氏體組織的鑄鋼件較為適宜。

6、結(jié)論

ZG30CrMnSiMoTiRe是制造球磨分級生產(chǎn)線襯板的理想材料。其耐磨性和強(qiáng)度都高于高錳鋼，但塑性韌性較高錳鋼要低，不能用在沖擊，較為理想。推廣應(yīng)用新型ZG30CrMnMoTiRe耐磨鋼新材料，新工藝有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

ALPA的球磨分級生產(chǎn)線，球磨機(jī)、分級機(jī)配合得當(dāng)，能夠優(yōu)勢互補(bǔ)、效率很高，產(chǎn)量大、運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

球磨分級生產(chǎn)線中的球磨機(jī)

安全按德國礦物加工要求設(shè)計(jì)；優(yōu)化了球磨機(jī)的長徑比；篦板式磨尾出料，出料順暢，無漲磨現(xiàn)象，筒體無須冷卻；襯板和研磨介質(zhì)，按德國材質(zhì)要求制作；研磨介質(zhì)，按產(chǎn)品要求合理配比，高填充率，高效率；優(yōu)化了驅(qū)動器和研磨能耗的匹配，節(jié)省能耗；和分級機(jī)形成封閉系統(tǒng)，負(fù)壓運(yùn)輸，無粉塵。

球磨分級生產(chǎn)線中的分級機(jī)

選用埃爾派公司的HTS(FW)多轉(zhuǎn)子分級機(jī)；確保更佳的頂點(diǎn)切割；可調(diào)節(jié)沖洗氣流，提高分級效率；物料直接進(jìn)入分級區(qū)不被分級后粗粉混染；優(yōu)化轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)達(dá)到低能耗；可通過分級機(jī)的不同排列調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度分布，滿足不同產(chǎn)品的技術(shù)要求。

球磨分級生產(chǎn)線中的定量系統(tǒng)

球磨機(jī)的給料采用定量系統(tǒng)，即使物料的密度發(fā)生變化，也可以穩(wěn)定給料；分級機(jī)的給料采用定量系統(tǒng)，并與球磨機(jī)的出料互鎖，確保系統(tǒng)運(yùn)行和產(chǎn)品粒度的穩(wěn)定性；高精度計(jì)量泵，根據(jù)產(chǎn)品細(xì)度要求，以準(zhǔn)確的時(shí)間和劑量將研磨助劑噴入磨機(jī)內(nèi)；氣流調(diào)節(jié)閥帶有氣流測量系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)分級氣流的流量和流速準(zhǔn)確控制。

按礦物量身訂制

球磨機(jī)的選配根據(jù)礦物的硬度、可磨性、加工粒度和產(chǎn)量采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，襯板形狀和球（段）級配根據(jù)多年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)量身訂制，提高球磨機(jī)的研磨效率，降低產(chǎn)品能耗。

按細(xì)度選機(jī)型

分級機(jī)的選配可根據(jù)產(chǎn)品的不同細(xì)度選擇不同的機(jī)型，F(xiàn)W系列分級機(jī)可適應(yīng)于D97：3～20微米產(chǎn)品的分級，F(xiàn)L系列分級機(jī)可適應(yīng)于D97： 8～45微米產(chǎn)品的分級，每臺分級機(jī)都具有很寬的產(chǎn)品調(diào)節(jié)范圍，市場適應(yīng)范圍廣。

產(chǎn)品粒度控制靈活

當(dāng)一條生產(chǎn)線同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)品種時(shí)，我們可對多臺分級機(jī)串聯(lián)使用，通過粗細(xì)分級機(jī)的優(yōu)化組合，確保產(chǎn)品的能耗低，粒度分布調(diào)整方便， 球磨機(jī)的過磨現(xiàn)象低。