Niedriglegierter Stahlkugelmühlenauskleidungen Design

Die Hauptfunktion der Kugelmühlenauskleidung besteht darin, die Mühle zu schützen und die konvexe Spitze der Auskleidung zu verwenden, um die Kugel zum Mahlen und Zerkleinern des Materials zu spielen. Daher ist der Hauptversagensmodus des Liners abrasiver Verschleiß unter dem wiederholten Aufprall kleiner Energie. Unter den Bedingungen des abrasiven Verschleißes wirkt sich die Verschleißfestigkeit direkt auf die Lebensdauer von Teilen aus. Daher ist die Erforschung der Verschleißfestigkeit auch ein wichtiges technisches Problem. Dieses Projekt ist für das Versagen der Auskleidung unter abrasiven Verschleißbedingungen vorgesehen. Ziel ist es, die umfassende Leistung von verschleißfestem Material aus niedriglegiertem Stahl unter diesen Bedingungen zu verbessern.

Niedriger legierter Stahl Kugelmühlenauskleidungen Materialanalyse

Verschleißfeste niedriglegierte Stahlmaterialien enthalten üblicherweise Legierungselemente wie Silizium, Mangan, Chrom, Molybdän, Nickel usw. Der starke Einfluss dieser Legierungselemente auf die Matrixstruktur und die Härtbarkeit des Materials kann voll zum Tragen kommen, was möglich ist machen das Material eine bessere Verschleißfestigkeit.

Kohlenstoff: Kohlenstoff ist ein wichtiges Element, das die Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit von Stahlguss beeinflusst. Wenn der Kohlenstoffgehalt zu hoch ist, ist die Härte des nach der Wärmebehandlung gebildeten Martensits mit hohem Kohlenstoffgehalt hoch, aber die Zähigkeit ist gering, und während der Wärmebehandlung können sich leicht Risse bilden. Wenn der Kohlenstoffgehalt zu niedrig ist, sind die Härtbarkeit und Härte des Gussstücks schlecht und die Verschleißfestigkeit ist schlecht. In Anbetracht der Kombination von Härte und Zähigkeit wurden in diesem Material zwei unterschiedliche Kohlenstoffgehalte (Massenanteil, derselbe unten) angenommen, die 0.30% - 0.35% bzw. 0.40% - 0.45% betrugen. Die Auswirkungen von zwei Kohlenstoffgehalten auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften von niedriglegiertem Stahl wurden untersucht.

Chrom: Chrom ist eines der Grundelemente verschleißfester Materialien. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Härtbarkeit von Stahl zu verbessern, die Matrix durch Lösung zu stärken, die Oxidationsbeständigkeit von Stahl zu verbessern und seine Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Chrom und Eisen bilden eine kontinuierliche feste Lösung und bilden mit Kohlenstoff eine Vielzahl von Verbindungen. Das komplexe Chromcarbid hat einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften von Stahl, insbesondere auf die Verbesserung der Verschleißfestigkeit. Cr und Fe bilden die intermetallische Verbindung FeCr. Chrom kann die Härtbarkeit von Stahl erheblich erhöhen, erhöht jedoch auch tendenziell die Sprödigkeit von Stahl. Chrom verbessert die Sprödigkeit des Stahls und verringert den Martensitpunkt ms des Stahls. Wenn Chrom zu reinem Eisen und Stahl gegeben wird, können die Festigkeit und Härte bei einem bestimmten Chromgehalt verbessert werden. In Anbetracht der Wirkung von Chrom auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften von Stahl beträgt der Chromgehalt 1.0% bis 1.4%. Die Wirkung von Chrom auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften von Stahl wird experimentell beobachtet.

Nickel: Nickel und Kohlenstoff bilden keine Karbide. Sie sind die Hauptlegierungselemente zur Bildung und Stabilisierung von Austenit. In dieser Hinsicht ist die Rolle nach Kohlenstoff und Stickstoff an zweiter Stelle. Nickel und Eisen liegen in der α-Phase und der γ-Phase von Stahl in Form gegenseitiger Löslichkeit vor, wodurch sie stärker werden. Durch Verfeinern der Korngröße der α-Phase werden die Tieftemperatureigenschaften, insbesondere die Zähigkeit von Stahl, verbessert. Nickel kann die Härtbarkeit von Stahl verbessern, indem es die kritische Umwandlungstemperatur und die Diffusionsrate von Elementen in Stahl verringert. Einige physikalische Eigenschaften von Stahl und Legierungen können bei hohem Nickelgehalt erheblich verbessert werden. Die Wirkung von Nickel auf Zähigkeit, Plastizität und andere Prozesseigenschaften von Stahl ist geringer als die anderer Legierungselemente. Da Nickel ein seltenes Element und ein wichtiges strategisches Material ist, wird der Nickelgehalt auf der Grundlage der oben genannten Faktoren auf 0.4% festgelegt.

Molybdän: Molybdän gehört zum Element der geschlossenen γ-Phasenregion. Molybdän liegt in der festen Lösungsphase und der Carbidphase in Stahl vor. Wenn in der Carbidphase der Gehalt an Mo niedrig ist, bildet es mit Eisen und Kohlenstoff zusammengesetzten Zementit; Wenn der Gehalt hoch ist, bildet es sein eigenes spezielles Karbid. Die Wirkung von Molybdän in Stahl kann zusammengefasst werden als Verbesserung der Härtbarkeit, Verbesserung der Wärmefestigkeit, Verhinderung der Sprödigkeit des Temperaments, Erhöhung der Remanenz und Koerzitivkraft, Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Legierung in einigen Medien und Verhinderung der Lochkorrosionsneigung. Molybdän hat eine feste lösungsverstärkende Wirkung auf Ferrit und verbessert die Stabilität von Carbiden, so dass es sich günstig auf die Festigkeit von Stahl auswirkt. Die Wirkung von Molybdän auf die Temperversprödung von Stahl ist ziemlich kompliziert. Als einzelnes Legierungselement erhöht Mo die Sprödigkeit von Stahl, aber wenn es mit anderen Elementen wie Chrom und Mangan koexistiert, verringert oder unterdrückt Molybdän die Sprödigkeit, die durch andere Elemente verursacht wird. Da der unterschiedliche Gehalt an Molybdän unterschiedliche Auswirkungen auf die Eigenschaften von Stahl haben kann, haben wir beschlossen, den Gehalt an Molybdän im Experiment als 0.25% - 0.35% und 0.45% - 0.60% zu wählen.

Mangan: Mangan ist ein gutes Desoxidationsmittel und entschwefelt. Mangan und Eisen bilden eine feste Lösung, die die Härte und Festigkeit von Ferrit und Austenit in Stahl verbessert. Gleichzeitig ist es ein karbidbildendes Element, das in Zementit eintritt, um einige Eisenatome zu ersetzen. Mangan kann Perlit raffinieren und die Festigkeit von Perlitstahl indirekt verbessern, indem es die kritische Umwandlungstemperatur senkt. Mangan kann auch die AR1-Temperatur und die Austenit-Zersetzungsrate von Stahl signifikant senken. Mangan hat einen signifikanten Effekt auf die Verbesserung der Festigkeit von Perlitstählen mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt. Mangan hat jedoch als Legierungselement seine Nachteile. Wenn der Gehalt an Mn höher ist, neigt die Korngröße des Stahls dazu, vergröbert zu werden, und die Empfindlichkeit der Sprödigkeit des Temperaments wird erhöht. Es ist leicht, weiße Flecken in Stahl zu erzeugen, da nach dem Schmelzen, Gießen und Schmieden nicht richtig gekühlt wird. In Anbetracht der Auswirkungen von Mangan auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften von Stahl beträgt der Mangangehalt 1.1% bis 1.4%.

Silizium: Silizium ist eines der häufigsten Elemente von Stahl. Als Legierungselement sollte der Siliziumgehalt in Stahl nicht weniger als 0.40% betragen. Silizium bildet in Stahl kein Carbid, sondern liegt in Ferrit oder Austenit in Form einer festen Lösung vor. Es verbessert die Festigkeit der festen Lösung in Stahl, und seine Verformungshärtungsrate bei Kaltumformung ist nach Phosphor sehr hoch, verringert jedoch auch die Zähigkeit und Plastizität von Stahl in gewissem Maße. Wenn der Siliziumgehalt mehr als 3% beträgt, werden die Plastizität, Zähigkeit und Duktilität des Stahls erheblich verringert. Silizium kann die Elastizitätsgrenze, die Streckgrenze, das Streckverhältnis, die Dauerfestigkeit und das Ermüdungsverhältnis von Stahl verbessern. Silizium kann die Glüh-, Normalisierungs- und Abschrecktemperaturen von Stahl erhöhen, die Diffusionsrate von Kohlenstoff in Ferrit verringern und die Anlaufstabilität von Stahl erhöhen. In Anbetracht der Auswirkungen von Silizium auf die Eigenschaften und die Mikrostruktur von Stahl beträgt der Gehaltsbereich von Silizium 1.1% bis 1.4%.

Seltene Erden: Es gibt zwei Hauptfunktionen von Seltenen Erden in Stahl, eine ist die Reinigung und die andere ist das Legieren. Re kann die Mikrostruktur im Gusszustand verbessern, die Korngröße verfeinern, geschmolzenen Stahl reinigen, nichtmetallische Einschlüsse modifizieren, ihre Morphologie und Verteilung verbessern und eine Rolle beim Mikrolegieren spielen. Verbessern Sie die Zähigkeit und die Gusseigenschaften (Heißrissbeständigkeit und Fließfähigkeit) und verbessern Sie die Festigkeit. Aufgrund der Unsicherheit bei der Zugabe von Methode und Menge kann sich der Seltenerdgehalt jedoch zu stark auf die Eigenschaften von Stahl auswirken, wenn er zu hoch ist. Daher wird der Gehalt an Seltenen Erden in diesem Material zu 0.04% - 0.06% bestimmt.

Boron: Die herausragende Funktion von Bor in Stahl besteht darin, dass die Härtbarkeit von Stahl durch eine geringe Menge Bor (0.001%) erhöht werden kann. Wenn der Borgehalt mehr als 0.007% beträgt, führt dies zu einer heißen Versprödung von Stahl. Daher wird der Borgehalt in diesem Material zu 0.003% bestimmt.

Die Hauptelemente der experimentellen Materialien wurden gemäß der obigen Analyse ausgewählt. Der Kohlenstoffgehalt der Proben Nr. 1 und Nr. 2 beträgt 0.30% bis 0.35% und der Gehalt an Molybdän beträgt 0.25% bis 0.35%; Der Kohlenstoffgehalt der Proben Nr. 3 und Nr. 4 beträgt 0.40% bis 0.45% und der Molybdängehalt beträgt 0.45% bis 0.60%.

 

Gussverfahren für niedriglegierte Stahlkugelmühlenauskleidungen

In diesem Experiment wird ein 50 kW Mittelfrequenz-Induktionsofen zum Schmelzen verwendet. Um die Oxidation der Ofenladung zu verringern, sollte das Rühren von geschmolzenem Metall so weit wie möglich vermieden werden. In der späteren Phase des Schmelzens sollte der Zufuhrblock nicht zu groß sein und auf eine bestimmte Temperatur getrocknet werden, um ein Spritzen an der Ofenmündung zu verhindern. Die Fütterungssequenz besteht aus Stahlschrott, Roheisen → Nickelplatte, Ferrochrom, Ferromolybdän → Ferrosilicium, Ferromangan → Seltenerdferrosilicium und schließlich Zugabe von Aluminium zur Desoxidation.

Nach 2-3 min Trockenmischen wurde der Formsand 4-6 min mit Wasser und Glas gemischt. Nachdem die Form hergestellt ist, wird die Form durch Blasen von Kohlendioxid gehärtet (der Blasdruck beträgt 0.15 bis 0.25 MPa, die Blaszeit beträgt 1 bis 2 Minuten). Vor dem Gießen werden die Sandform und die Legierung im Ofen vorgewärmt und trocken gehalten. Die Vorheiztemperatur beträgt ca. 100 ° C.

 

Wärmebehandlung von niedriglegierten Stahlkugelmühlenauskleidungen

Die Eigenschaften von Gusswerkstoffen müssen ordnungsgemäß wärmebehandelt werden. Unter den tatsächlichen Arbeitsbedingungen sollte die Martensitstruktur mit hoher Härte, hoher Festigkeit und guter Zähigkeit erhalten werden, und der Wärmebehandlungsprozess des Abschreckens und Temperns wird angewendet. Der unterkühlte Austenit aus verschleißfestem Stahl mit geringer Legierung ist relativ stabil, und die Abkühlrate von Öl in der Niedertemperaturzone ist viel geringer als die von Wasser, so dass Öl das am besten geeignete Abschreckmedium ist. Das Tempern dient dazu, die durch das Abschrecken verursachte Restspannung zu verringern oder zu beseitigen, die Plastizität und Zähigkeit des Materials zu verbessern, seine Sprödigkeit zu verringern und die geeignete Kombination aus Plastizität, Zähigkeit und Härte zu erhalten. Daher werden die Abschrecktemperaturen von 850, 880, 910 und 930 ° C für 1 h ausgewählt. Die Anlasstemperatur beträgt 200, 230, 260 und 290 ° C und die Haltezeit 2 h.

 

Leistungsprüfung von niedriglegierten Stahlkugelmühlenauskleidungen

Die Härte der Proben wurde mit dem Rockwell-Härteprüfer hr-150 gemessen, und die Mikrostruktur wurde mit einem metallographischen Olympus BH-2-Mikroskop beobachtet.

Tab.1 Härte der Proben im gegossenen Zustand (HRC)
Stichprobe	Erster Punkt	Zweiter Punkt	Dritter Punkt	Durchschnittl.
#1	31	36	35	34
#2	31	35.5	37	34.5
#3	38	39	40	39
#4	39	38.5	41	39.5

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Härtewerte der Proben Nr. 1 und Nr. 2 nahezu gleich sind, aber mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt nimmt die Härte der Proben Nr. 3 und Nr. 4 offensichtlich zu.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass bei jeder Abschrecktemperaturkurve mit zunehmender Anlasstemperatur der Härtewert der Probe Nr. 1 grundsätzlich einen Abwärtstrend zeigt, der Abnahmebereich jedoch nicht sehr groß ist und der Abwärtstrend ist relativ sanft; Auf der Schlagzähigkeitskurve nimmt der Wert mit zunehmender Abschrecktemperatur ab, aber mit zunehmender Anlasstemperatur steigt sein Wert an. Mit zunehmender Anlasstemperatur nehmen der Kohlenstoffgehalt, der Gehalt an Legierungselementen, die Versetzungsdichte und die Zwillingszahl in der Martensitmatrix ab, so dass auch das Ausmaß der Verfestigung abnimmt und die Härte abnimmt. Mit zunehmender Anlasstemperatur wird die Matrix umkristallisiert und der Carbidpunkt vergröbert und sphäroidisiert. Da die Hartmetall-Sphäroidisierung die Versetzungsschlupfstrecke verringert und die Schlupfstrecke kürzer macht, kann die Versetzung sie nicht schneiden, so dass die Zähigkeit einen Aufwärtstrend zeigt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Mikrostruktur der Proben Nr. 1 und Nr. 3 Perlit ist

3 zeigt die metallographische Struktur der Probe nach dem Abschrecken bei 910 ° C und dem Tempern bei 230 ° C. Es ist ersichtlich, dass die Mikrostruktur und die Matrix der beiden Arten von Proben Lattenmartensit sind. Die Mikrostruktur der Probe ist gleichmäßig und die Korngröße ist fein.

Tab.2 Ergebnisse des Trageexperiments nach der Wärmebehandlung
Stichprobe	Zuerst Gewicht verlieren w / g	Abnehmen w / g	Durchschn. Abnehmen w / g	Härte (HRC)	Verschleißfestigkeit
#1	0.04013	0.03705	0.03859	50	25.91345
#2	0.03874	0.03615	0.03744	51.3	26.7094
#3	0.03091	0.03461	0.03276	53.6	30.52503
#4	0.03288	0.0245	0.02869	55.5	34.85535

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass mit zunehmender Härte die Verschleißfestigkeit der Proben Nr. 1 bis Nr. 4 wiederum zunimmt. Daraus kann geschlossen werden, dass der Verschleißverlust von Materialien in direktem Zusammenhang mit der Härte von Materialien steht. Je höher die Härte ist, desto geringer ist der Gewichtsverlust, desto besser ist die Verschleißfestigkeit der Materialien. Zusätzlich tragen die dispergierten Carbide in der Matrix auch zur Verschleißfestigkeit der Materialien bei, aber der Effekt ist aufgrund der wenigen ausgefällten Carbide geringer als der der Härte.

 

Die Ergebnisse

• Die in diesem Artikel untersuchten niedriglegierten Stahlkugelmühlenauskleidungen weisen eine hohe Härtbarkeit und eine hohe Anlassstabilität auf.
• Nach dem Abschrecken bei 850-930 ° C und dem Tempern bei 200-290 ° C wird fein getemperter Lattenmartensit erhalten, wodurch der Stahl eine hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
• Je höher die Härte, desto geringer der Gewichtsverlust, desto besser die Verschleißfestigkeit.

 

Über den Autor:

China Mill Liner HerstellerQiming Machinery ist führend in der Entwicklung, Herstellung und Lieferung von Mühlenauskleidungen für die mineralverarbeitende Industrie und die Steinbruchindustrie. Es bietet Kunden komplette Verschleißschutzlösungen für Mühlen, die die Leistung, die Verfügbarkeit der Geräte und die Wartungskosten senken. Die Mühlenauskleidungen werden auch getestet, um dem Säuregehalt verschiedener Elemente standzuhalten, die beim Mahlen vorhanden sein können. Eine längere Fräslebensdauer Ihrer Maschine bedeutet weniger Ausgaben und mehr Gewinn oder Einnahmen für Ihr Unternehmen.