耐磨高铬铸铁衬板的研制与应用
汪大春
摘要 介绍一种新型高韧性高铬铸铁衬板的成分及作用, 试制工艺; 该耐磨衬板装机试用结果表明, 其耐磨性是高锰钢衬板的2. 6倍。
关键词 耐磨衬板 高铬铸铁 成分 应用
中图分类号 TB304 文献标识码 B
为适应神府、东胜煤炭外运的需要, 国家决定建设西煤东运第二条大通道。黄骅港即为这条大通道的出海口, 也是集矿、电、路、港、航一体化开发, 产、运、销一条龙经营的神华系统工程的重要组成部分。黄骅港主要负责装卸煤炭, 衬板消耗量大, 每年消耗高达几百吨。衬板之类的易损件在装煤时承受煤炭的冲击, 因此其材料应具良好的抗磨性能和一定的冲击韧性。目前我国港口设备使用的衬板等易损件一般都采用高锰钢(ZGMn13) 材料, ZGMn13的冲击韧性很高, 但原始硬度不够, 受冲击时材料表面不能充分产生冲击硬化效应, 表面达不到高硬度, 同时高锰钢的屈服极限较低(约为350MPa) , 在使用中, 尤其是使用前期易发生塑性变形。另外漏斗衬板与各种煤炭研磨介质之间还存在一个硬度匹配问题, 研磨介质硬度一般应高于衬板硬度3HRC 左右较宜, 高锰钢在高冲击负荷下, 上述不足常常导致衬板的韧性有余而耐磨性不够, 磨损失效快, 而且变形严重, 衬板寿命短。
目前很多厂矿和港口使用的低铬铸铁、高铬铸铁衬板, 其硬度大大高于高锰钢。国内外对高铬铸铁的磨损机制、断裂机制、断裂韧性、裂纹扩展机理进行了一系列的研究, 结果表明高铬铸铁可通过调整碳化物的大小和形态、二次碳化物数量和弥散度以及基体组织(马氏体、奥氏体、索氏体) , 来调整其性能, 满足使用要求。黄骅港和大连通源环保有限责任公司合作研制了一种抗磨高铬铸铁(KmTBCr20NiWRe) 衬板, 并且在使用中已经尝到了甜头, 受到公司物资采购部门的认可。
一、抗磨高铬铸铁的成分及作用
1. 碳和铬
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着含C 量提高, 碳化物增多; 随着Cr C 比值的增加, 共晶碳化物的形貌经历了由连续网状 片状 杆状连续程度减小的过程, 共晶碳化物晶体类型经历了M 3C M3C+M7C3 M7C3的变化过程。有资料指出:当共晶碳化物不变, 且Cr C 为6. 6~7. 1时, 高铬铸铁的抗裂纹扩展能力最强。根据这些原理, 宜将含C 量定为3. 1%~3. 6%, 含Cr 量为20%~25%。基体中的Cr 还可以提高材料的淬透性。
2. 镍
其作用是增加高铬铸铁的淬透性, 抑制奥氏体基体向珠光体的转变, 促进马氏体基体的形成。
渣。
(7) 浇注温度控制在1360~1400! 。2. 造型制芯
造型工艺采用有机酯水玻璃砂工艺。配料:∀下箱砂与芯砂:原砂(40 70目) 100%、水玻璃5%(占原砂重) 、有机酯12%(占水玻璃重) 、EZK 型溃散剂2. 5%(占原砂重) 。#上箱砂:原砂100%、水玻璃4. 5%(占原砂重) 、有机酯12%(占水玻璃重) , 不加溃散剂。
混砂工艺:原砂加溃散剂混1min 加有机酯混2~3min 加水玻璃混1~2min 出砂, 型砂可使用时间25~30mi n 。
脱模时间:0. 5~1. 5h 。
3. 钨
其作用是细化晶粒, 提高硬度, 增加耐磨性。
4. 高效稀土复合变质剂
其作用是脱氧和去硫, 从而抑制夹杂物在晶界的偏聚, 改善晶界状况; 另外, 由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上, 使碳化物的生长受到抑制, 从而使其变得均匀、孤立, 而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物, 阻止晶粒长大, 从而细化晶粒。稀土复合变质剂不仅改善材料的显微组织, 而且可使材料硬度特别是冲击韧性明显提高。高效稀土复合变质剂的加入量取0. 2%~0. 5%为宜。
5. 高铬铸铁的组织和性能
高铬铸铁的组织为索氏体+共晶碳化物及条状块状棒状碳化物; 平均硬度为49HRC 。经过 正火空冷+回火空冷 的热处理后, 平均硬度为60. 5HRC, 金相组织为马氏体+共晶碳化物+条状块状棒状碳化物。
二、衬板铸件试制工艺
1. 熔炼
熔炼在500kg 酸性中频电炉中进行。
(1) 先往酸性中频电炉中加入废钢和生铁进行熔清, 再加入铬铁、钨铁、镍, 调整铁水成分。
(2) 在出铁前5~10min 内先后加入锰铁和硅铁。
(3) 在出铁前2min 左右加入0. 05%纯铝脱氧。
(4) 铁水出炉温度控制在1460~1500! 。
(5) 在包内冲入1. 4kg 高效稀土复合变质剂进行孕育处理。(6) 往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖, 并镇静5min 左右, 扒
设备管理与维修 2005∃11
自动液压拉紧装置在胶带机上的应用
葛 鹏 文成伟
摘要 介绍了胶带自动液压拉紧装置的工作原理和安装使用。武钢工业港E502、E602胶带机的张紧系统不能发挥应有作用, 影响设备正常运行, 在采用胶带自动液压拉紧装置后, 解决了问题。
关键词 皮带机 张紧系统 液压系统
中图分类号 TH222 文献标识码 B
一、概述
武钢工业港E502、E602两条大型胶带输送机, 规格相同, 平行布置, 机长都在1550m 左右, 均采用GX2500钢丝绳芯胶带, 4台电机驱动, 生产能力1200t h, 是武钢工业港原料输送大动脉, 它们运行正常与否直接影响工业港的生产和效益。
E502、E602胶带机始建于1986年, 1989年先后建成投产。在当时, 这两条胶带机的投资和规模皆位居国内前列, 技术比较先进。美中不足之处是它们的张紧系统(图1) 不能起到应有作用, 并由此引发胶带机启动、停止时损伤胶带, 重载启动困难、运行时容易跑偏、打滑等问题, 成为制约设备发挥最大功效的瓶
颈。
二、问题分析
胶带输送机三种状态的特性分析:(1) 启动时, 胶带松边突然松弛, 胶带会伸长, 此伸长量须补偿, 否则启动极不平稳, 对胶带损伤很大。(2) 正常工作时, 胶带必须保持足够张紧力, 否则运行中容易跑偏、打滑。(3) 停机时, 与启动相反, 胶带会缩短, 此缩短量也需要得到补偿, 否则, 胶带处于过度张紧状态, 使用寿命会降低。
如图1所示的E502、E602胶带机张紧系统(电动绞车自动拉紧装置) 在设计上考虑到了上述三种特性。其工作原理为:由拉力计监控拉紧力并向电控箱发送信号, 电控箱指令电动绞车收或放钢丝绳, 以补偿胶带机启动、停止时胶带长度的变化量, 并保证胶带机正常工作时有足够的拉紧力。应该说, 这个设计思路是很正确的。但在实际应用中, 电动绞车仅由一制动轮D =200mm 的电磁抱闸进行制动, 往往出现抱闸调得过紧, 则绞车启动时打不开; 调得稍松, 则应该锁死时电动绞车锁不死的问题。此外, 胶带机启动和停止时, 电动绞车张紧系统的反应不够灵敏, 胶带抖动、打滑现象难以杜绝。总之, 这种张紧系统未能发挥应有作用。为保证生产, 岗位人员只好收紧钢丝绳后将电
图1 电动绞车自动拉紧装置示意图
动绞车断电锁死, 并在两联滑轮和张紧小车之间用两个葫芦配
涂料采用醇基锆英粉涂料, 要求搅拌充分, 均匀刷涂两次, 加温快干。冒口采用漂珠保温套。试生产的铸件表面质量好, 无铸造缺陷。
3 热处理工艺
铸件清理后, 进行热处理, 在台车式电阻炉内进行, 热处理工艺为正火空冷+回火空冷。铸件热处理后硬度平均为60. 5HRC, 冲击韧性高达8J cm 2(10mm %10mm %55mm 无缺口试样) 。
三、装机试用
衬板装机运行试验在装船一部S R(堆取料机) -T8机房-SL3(装船机) 生产能力为6000t h 的流程中进行。煤炭莫氏硬度3~5。高铬铸铁衬板与高锰钢(ZGMn13) 衬板同时间隔安装。在使用2400h 、装煤120万t 后, 两者对比数据见表1, 结果为高铬铸铁衬板的耐磨性是高锰钢的2. 6倍。停机检查, 未见衬板有裂纹。这表明, 这种高铬铸铁衬板的韧性达到黄骅港运输煤炭的使用要求。
衬板材料Z GMn13高铬铸铁
表1 两种材料衬板的耐磨性对比
原始质量 使用后质
kg 326319
量 kg 277. 3300. 5
质量减小量 kg 48. 718. 5
磨损率 %14. 945. 79
耐磨性12. 6
四、结束语
新型高韧性高铬铸铁衬板不含价格昂贵的钼、铜, 采用了适合我国资源特点的高效稀土复合变质剂和铬, 其硬度达到60HRC 以上, 冲击韧性和耐磨性均达到满意的效果。
W05. 11-11
作者通联:黄骅港务公司装船一部 河北神华 061110
E mail:andylauyer@163. com
&编辑 王 其∋
设备管理与维修 2005∃11
耐磨高铬铸铁衬板的研制与应用
汪大春
摘要 介绍一种新型高韧性高铬铸铁衬板的成分及作用, 试制工艺; 该耐磨衬板装机试用结果表明, 其耐磨性是高锰钢衬板的2. 6倍。
关键词 耐磨衬板 高铬铸铁 成分 应用
中图分类号 TB304 文献标识码 B
为适应神府、东胜煤炭外运的需要, 国家决定建设西煤东运第二条大通道。黄骅港即为这条大通道的出海口, 也是集矿、电、路、港、航一体化开发, 产、运、销一条龙经营的神华系统工程的重要组成部分。黄骅港主要负责装卸煤炭, 衬板消耗量大, 每年消耗高达几百吨。衬板之类的易损件在装煤时承受煤炭的冲击, 因此其材料应具良好的抗磨性能和一定的冲击韧性。目前我国港口设备使用的衬板等易损件一般都采用高锰钢(ZGMn13) 材料, ZGMn13的冲击韧性很高, 但原始硬度不够, 受冲击时材料表面不能充分产生冲击硬化效应, 表面达不到高硬度, 同时高锰钢的屈服极限较低(约为350MPa) , 在使用中, 尤其是使用前期易发生塑性变形。另外漏斗衬板与各种煤炭研磨介质之间还存在一个硬度匹配问题, 研磨介质硬度一般应高于衬板硬度3HRC 左右较宜, 高锰钢在高冲击负荷下, 上述不足常常导致衬板的韧性有余而耐磨性不够, 磨损失效快, 而且变形严重, 衬板寿命短。
目前很多厂矿和港口使用的低铬铸铁、高铬铸铁衬板, 其硬度大大高于高锰钢。国内外对高铬铸铁的磨损机制、断裂机制、断裂韧性、裂纹扩展机理进行了一系列的研究, 结果表明高铬铸铁可通过调整碳化物的大小和形态、二次碳化物数量和弥散度以及基体组织(马氏体、奥氏体、索氏体) , 来调整其性能, 满足使用要求。黄骅港和大连通源环保有限责任公司合作研制了一种抗磨高铬铸铁(KmTBCr20NiWRe) 衬板, 并且在使用中已经尝到了甜头, 受到公司物资采购部门的认可。
一、抗磨高铬铸铁的成分及作用
1. 碳和铬
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着含C 量提高, 碳化物增多; 随着Cr C 比值的增加, 共晶碳化物的形貌经历了由连续网状 片状 杆状连续程度减小的过程, 共晶碳化物晶体类型经历了M 3C M3C+M7C3 M7C3的变化过程。有资料指出:当共晶碳化物不变, 且Cr C 为6. 6~7. 1时, 高铬铸铁的抗裂纹扩展能力最强。根据这些原理, 宜将含C 量定为3. 1%~3. 6%, 含Cr 量为20%~25%。基体中的Cr 还可以提高材料的淬透性。
2. 镍
其作用是增加高铬铸铁的淬透性, 抑制奥氏体基体向珠光体的转变, 促进马氏体基体的形成。
渣。
(7) 浇注温度控制在1360~1400! 。2. 造型制芯
造型工艺采用有机酯水玻璃砂工艺。配料:∀下箱砂与芯砂:原砂(40 70目) 100%、水玻璃5%(占原砂重) 、有机酯12%(占水玻璃重) 、EZK 型溃散剂2. 5%(占原砂重) 。#上箱砂:原砂100%、水玻璃4. 5%(占原砂重) 、有机酯12%(占水玻璃重) , 不加溃散剂。
混砂工艺:原砂加溃散剂混1min 加有机酯混2~3min 加水玻璃混1~2min 出砂, 型砂可使用时间25~30mi n 。
脱模时间:0. 5~1. 5h 。
3. 钨
其作用是细化晶粒, 提高硬度, 增加耐磨性。
4. 高效稀土复合变质剂
其作用是脱氧和去硫, 从而抑制夹杂物在晶界的偏聚, 改善晶界状况; 另外, 由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上, 使碳化物的生长受到抑制, 从而使其变得均匀、孤立, 而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物, 阻止晶粒长大, 从而细化晶粒。稀土复合变质剂不仅改善材料的显微组织, 而且可使材料硬度特别是冲击韧性明显提高。高效稀土复合变质剂的加入量取0. 2%~0. 5%为宜。
5. 高铬铸铁的组织和性能
高铬铸铁的组织为索氏体+共晶碳化物及条状块状棒状碳化物; 平均硬度为49HRC 。经过 正火空冷+回火空冷 的热处理后, 平均硬度为60. 5HRC, 金相组织为马氏体+共晶碳化物+条状块状棒状碳化物。
二、衬板铸件试制工艺
1. 熔炼
熔炼在500kg 酸性中频电炉中进行。
(1) 先往酸性中频电炉中加入废钢和生铁进行熔清, 再加入铬铁、钨铁、镍, 调整铁水成分。
(2) 在出铁前5~10min 内先后加入锰铁和硅铁。
(3) 在出铁前2min 左右加入0. 05%纯铝脱氧。
(4) 铁水出炉温度控制在1460~1500! 。
(5) 在包内冲入1. 4kg 高效稀土复合变质剂进行孕育处理。(6) 往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖, 并镇静5min 左右, 扒
设备管理与维修 2005∃11
自动液压拉紧装置在胶带机上的应用
葛 鹏 文成伟
摘要 介绍了胶带自动液压拉紧装置的工作原理和安装使用。武钢工业港E502、E602胶带机的张紧系统不能发挥应有作用, 影响设备正常运行, 在采用胶带自动液压拉紧装置后, 解决了问题。
关键词 皮带机 张紧系统 液压系统
中图分类号 TH222 文献标识码 B
一、概述
武钢工业港E502、E602两条大型胶带输送机, 规格相同, 平行布置, 机长都在1550m 左右, 均采用GX2500钢丝绳芯胶带, 4台电机驱动, 生产能力1200t h, 是武钢工业港原料输送大动脉, 它们运行正常与否直接影响工业港的生产和效益。
E502、E602胶带机始建于1986年, 1989年先后建成投产。在当时, 这两条胶带机的投资和规模皆位居国内前列, 技术比较先进。美中不足之处是它们的张紧系统(图1) 不能起到应有作用, 并由此引发胶带机启动、停止时损伤胶带, 重载启动困难、运行时容易跑偏、打滑等问题, 成为制约设备发挥最大功效的瓶
颈。
二、问题分析
胶带输送机三种状态的特性分析:(1) 启动时, 胶带松边突然松弛, 胶带会伸长, 此伸长量须补偿, 否则启动极不平稳, 对胶带损伤很大。(2) 正常工作时, 胶带必须保持足够张紧力, 否则运行中容易跑偏、打滑。(3) 停机时, 与启动相反, 胶带会缩短, 此缩短量也需要得到补偿, 否则, 胶带处于过度张紧状态, 使用寿命会降低。
如图1所示的E502、E602胶带机张紧系统(电动绞车自动拉紧装置) 在设计上考虑到了上述三种特性。其工作原理为:由拉力计监控拉紧力并向电控箱发送信号, 电控箱指令电动绞车收或放钢丝绳, 以补偿胶带机启动、停止时胶带长度的变化量, 并保证胶带机正常工作时有足够的拉紧力。应该说, 这个设计思路是很正确的。但在实际应用中, 电动绞车仅由一制动轮D =200mm 的电磁抱闸进行制动, 往往出现抱闸调得过紧, 则绞车启动时打不开; 调得稍松, 则应该锁死时电动绞车锁不死的问题。此外, 胶带机启动和停止时, 电动绞车张紧系统的反应不够灵敏, 胶带抖动、打滑现象难以杜绝。总之, 这种张紧系统未能发挥应有作用。为保证生产, 岗位人员只好收紧钢丝绳后将电
图1 电动绞车自动拉紧装置示意图
动绞车断电锁死, 并在两联滑轮和张紧小车之间用两个葫芦配
涂料采用醇基锆英粉涂料, 要求搅拌充分, 均匀刷涂两次, 加温快干。冒口采用漂珠保温套。试生产的铸件表面质量好, 无铸造缺陷。
3 热处理工艺
铸件清理后, 进行热处理, 在台车式电阻炉内进行, 热处理工艺为正火空冷+回火空冷。铸件热处理后硬度平均为60. 5HRC, 冲击韧性高达8J cm 2(10mm %10mm %55mm 无缺口试样) 。
三、装机试用
衬板装机运行试验在装船一部S R(堆取料机) -T8机房-SL3(装船机) 生产能力为6000t h 的流程中进行。煤炭莫氏硬度3~5。高铬铸铁衬板与高锰钢(ZGMn13) 衬板同时间隔安装。在使用2400h 、装煤120万t 后, 两者对比数据见表1, 结果为高铬铸铁衬板的耐磨性是高锰钢的2. 6倍。停机检查, 未见衬板有裂纹。这表明, 这种高铬铸铁衬板的韧性达到黄骅港运输煤炭的使用要求。
衬板材料Z GMn13高铬铸铁
表1 两种材料衬板的耐磨性对比
原始质量 使用后质
kg 326319
量 kg 277. 3300. 5
质量减小量 kg 48. 718. 5
磨损率 %14. 945. 79
耐磨性12. 6
四、结束语
新型高韧性高铬铸铁衬板不含价格昂贵的钼、铜, 采用了适合我国资源特点的高效稀土复合变质剂和铬, 其硬度达到60HRC 以上, 冲击韧性和耐磨性均达到满意的效果。
W05. 11-11
作者通联:黄骅港务公司装船一部 河北神华 061110
E mail:andylauyer@163. com
&编辑 王 其∋
设备管理与维修 2005∃11