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威爾朗科技?
水泥機械耐磨材料的選擇
    在水泥工業生產中,由于各種機械磨損,大量的鋼材被消耗掉。據統計,我國水泥產量約10億噸/年,每年水泥工業消耗鋼材在200萬噸左右。其中機械磨損消耗鋼材占90%以上,即180萬噸左右。因此,合理選擇耐磨材料,對于減少磨損、降低鋼材消耗、節約能源促進可持續發展,具有十分重要的意義。同時,也是提高企業經濟效益的重要途徑。
    一、機械磨損的類型
    在水泥生產中,機械磨損可分為二種類型,即磨粒磨損(占71.4% )、粘著磨損(占21.4%)和其他磨損(占7.9%)。
    1.磨粒磨損。該磨損是指相互運動的工作表面,由于相對運動而產生的不斷損失的現象,這種磨損存在于所有相對運動的工作表面,因此,這種磨損在機械磨損中占有很大的比重。在磨粒磨損中,因工況條件的不同及被磨材料所受的作用力的不同又可分為鑿削磨損、高應力沖擊磨損和低應力挫傷磨損三種情況。鑿削磨損在水泥生產中多見于錘式、反擊式破碎機的錘頭和反擊板及鄂式破碎機的顎板;低應力挫傷磨損在水泥生產中多見于常用的輸送設備,如螺旋輸送機的中間軸、HL型斗式提升機上、下托輪和鏈環等及氣力輸送設備的輸送管道等;高應力沖擊磨損在水泥生產中多見于水泥磨中的鋼球、襯板等。
    2.粘著磨損。該磨損是指在高速重載荷下相對運動的工作表面,因瞬間溫度過高而產生的粘連現象,粘連處繼續發生相對運動時,工作表面即被撕裂,在工作表面相對運動方向形成明顯的傷痕。這種磨損在水泥生產中多見于大型磨機的傳動齒輪工作表面,尤其以高速段齒輪傳動更易發生。
    3.其他磨損。該磨損是指除上述兩種典型磨損以外磨損現象,如高溫狀態工作的機械設備因高溫而產生的氧化燒損或因強度低而產生塑性變形等造成損失,氧化燒損多見于水泥窯等高溫下工作的設備。
    二、不同磨損類型下,抗磨材料應具備的綜合機械性能
    在水泥生產中,磨粒磨損占有絕對的比重,因而本文僅對這類磨損進行探討,其他兩種類型的磨損不作敘述。
    1.鑿削磨損。這種工作狀況下的金屬材料在受到連續大沖擊力的作用下,工作表面局部產生塑性變形,進而形成龜裂,成為磨削剝離。當新的工作表面繼續受到大沖擊力作用時又重復出現剝離現象,材料很快會大量地被磨損掉。要使金屬材料能抗拒大沖擊力而不發生龜裂和剝離,首先應提高材料的強度,同時要使材料在巨大沖擊力作用下不發生斷裂,又要有一定的沖擊韌性,為使工作表面減少龜裂剝離及表現出抗磨損性能,材料表面要有足夠的硬度,但這種硬不是越高越好,若材料硬度太高,在巨大沖擊力的作用下,材料很容易發生脆性斷裂,因而,在加工過程中要做到工作表面具有較高硬度而基體又要有較好的沖擊韌性。要綜合選擇材料的機械性能,才能具備較好的耐磨性。建議選擇抗拉強度大于750MPa,表面硬度應大于HB450-550,沖擊韌性ak >25J/cm2以上。
    2.高應力沖擊磨損這種工作狀況下的金屬材料表面受到的沖擊力較鑿削磨損工作狀態的沖擊力要小一些,只是局部狀地受到沖擊的作用,表面發生微小裂紋,一般不產生剝離。由于是分布不均的局部受沖擊力作用,因而金屬材料加工過程中應以提高強度和表面硬度為主,兼顧塑性。建議選擇抗拉強度大于750MPa,表面硬度應大于HRC50-62,沖擊韌性ak>12-20J/cm2。
    3.低應力挫傷磨損。這種工作狀況下工作的金屬材料與鑿削磨損和高應力沖擊磨損不同,其工作表面基本上不受或受到很小的沖擊載荷作用,工作表面的磨損是一種漸進的過程,通常經磨損后的工作表面十分光滑,只是幾何尺寸發生變化,這種磨損在絕大多數的工作場合下只要能夠有適當的潤滑方式保證,其磨損就會大大地減少,但對于如HL型斗式提升機鏈環這種不能進行潤滑的工作表面,由于其磨損時的介質不同,磨損的劇烈程度也不同,這里只推薦不能采取潤滑工作狀況下工作的金屬材料機械性能的選擇,這種磨損類型下工作的金屬材料的強度應在設計時從幾何尺寸和結構加以滿足,在加工過程中主要應以提高材料的表面硬度為主,沖擊韌性做適當的兼顧即可,建議選擇表面硬度大于HRC56-62,最好采用低碳鋼或低碳合金鋼經表面滲碳淬火加回火獲取表面硬度,這樣既滿足抗磨損要求,又能兼顧材料的韌性要求。
    三、結語
    水泥生產中,各種磨損造成的金屬材料的消耗是不可避免的,只要我們能認真地分析磨損類型和破壞形式,在全面了解金屬材料的綜合機械性能的前提下,做到有針對性地合理選擇和加工,就能使消耗降到最小,從而使企業獲得最大的經濟效益和社會效益,就能實現低投入高產出,實現人類社會的可持續發展。
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