Design delle fodere per mulini a sfere in acciaio a bassa lega
La funzione principale del rivestimento del mulino a palle è proteggere il mulino e utilizzare il picco convesso del rivestimento per giocare la palla per macinare e schiacciare il materiale. Pertanto, la principale modalità di guasto del rivestimento è l'usura abrasiva sotto l'impatto ripetuto di una piccola energia. In condizioni di usura abrasiva, la resistenza all'usura influisce direttamente sulla durata delle parti, quindi anche la ricerca sulla resistenza all'usura è un importante problema tecnico. Questo progetto è stato proposto per il cedimento del rivestimento in condizioni di usura abrasiva e lo scopo è quello di migliorare le prestazioni globali del materiale resistente all'usura in acciaio bassolegato in questa condizione.
Acciaio legato basso Fodere del mulino a palle Analisi dei materiali
I materiali in acciaio bassolegato resistenti all'usura di solito contengono elementi di lega come silicio, manganese, cromo, molibdeno, nichel, ecc. La forte influenza di questi elementi di lega sulla struttura della matrice e sulla temprabilità del materiale può essere messa in gioco rendere il materiale ha una migliore resistenza all'usura.
Carbonio: Il carbonio è un elemento importante che influenza la forza, la durezza, la tenacità, la temprabilità e la resistenza all'usura dell'acciaio fuso. Se il contenuto di carbonio è troppo alto, la durezza della martensite ad alto tenore di carbonio formata dopo il trattamento termico è alta, ma la tenacità è bassa e le crepe sono facili da formare durante il trattamento termico; se il contenuto di carbonio è troppo basso, la temprabilità e la durezza della fusione sono scarse e la resistenza all'usura è scarsa. Considerando la combinazione di durezza e tenacità, in questo materiale sono stati adottati due diversi contenuti di carbonio (frazione di massa, la stessa sotto), che era rispettivamente 0.30% - 0.35% e 0.40% - 0.45%. Sono stati studiati gli effetti di due contenuti di carbonio sulla microstruttura e le proprietà dell'acciaio debolmente legato.
Cromo: Il cromo è uno degli elementi base dei materiali resistenti all'usura. La sua funzione principale è migliorare la temprabilità dell'acciaio, rafforzare la matrice per soluzione, migliorare la resistenza all'ossidazione dell'acciaio e aumentare la sua resistenza alla corrosione. Il cromo e il ferro formano una soluzione solida continua e formano una varietà di composti con il carbonio. Il complesso carburo di cromo ha un effetto significativo sulle proprietà dell'acciaio, in particolare sul miglioramento della resistenza all'usura. Cr e Fe formano il composto intermetallico FeCr. Il cromo può aumentare in modo significativo la temprabilità dell'acciaio, ma tende anche ad aumentare la fragilità da tempra dell'acciaio. Il cromo migliora la fragilità da tempra dell'acciaio e riduce la punta martensitica ms dell'acciaio. Quando il cromo viene aggiunto al ferro e all'acciaio puri, la resistenza e la durezza possono essere migliorate a un determinato contenuto di cromo. Considerando l'effetto del cromo sulla microstruttura e sulle proprietà dell'acciaio, il contenuto di cromo è dell'1.0% ~ 1.4%. L'effetto del cromo sulla microstruttura e sulle proprietà dell'acciaio è osservato sperimentalmente.
nickel: Il nichel e il carbonio non formano carburi. Sono i principali elementi di lega per formare e stabilizzare l'austenite. Sotto questo aspetto, il ruolo è secondo solo al carbonio e all'azoto. Il nichel e il ferro esistono nella fase α e nella fase γ dell'acciaio sotto forma di solubilità reciproca, che li rende rafforzati. Affinando la granulometria della fase α, vengono migliorate le proprietà a bassa temperatura, in particolare la tenacità dell'acciaio. Il nichel può migliorare la temprabilità dell'acciaio riducendo la temperatura critica di trasformazione e la velocità di diffusione degli elementi in acciaio. Alcune proprietà fisiche dell'acciaio e della lega possono essere notevolmente migliorate quando il contenuto di nichel è elevato. L'effetto del nichel sulla tenacità, plasticità e altre proprietà di processo dell'acciaio è inferiore a quello di altri elementi in lega. Inoltre, poiché il nichel è un elemento raro e un importante materiale strategico, il contenuto di nichel è fissato allo 0.4% in base ai fattori di cui sopra.
Molibdeno: Il molibdeno appartiene all'elemento della regione della fase γ chiusa. Il molibdeno esiste nella fase di soluzione solida e la fase di carburo nell'acciaio. Nella fase carburo, quando il contenuto di Mo è basso, forma cementite composita con ferro e carbonio; quando il contenuto è alto, forma il proprio metallo duro speciale. L'effetto del molibdeno nell'acciaio può essere riassunto come miglioramento della temprabilità, miglioramento della resistenza termica, prevenzione della fragilità da tempra, aumento della rimanenza e coercitività, miglioramento della resistenza alla corrosione della lega in alcuni mezzi e prevenzione della tendenza alla corrosione per vaiolatura. Il molibdeno ha un effetto di rafforzamento della soluzione solida sulla ferrite e migliora la stabilità dei carburi, quindi ha un effetto favorevole sulla resistenza dell'acciaio. L'effetto del molibdeno sull'infragilimento per tempra dell'acciaio è piuttosto complicato. Essendo un singolo elemento di lega, il Mo aumenta la fragilità da tempra dell'acciaio, ma quando coesiste con altri elementi, come cromo e manganese, il molibdeno riduce o sopprime la fragilità da tempra causata da altri elementi. Poiché il diverso contenuto di molibdeno può avere effetti diversi sulle proprietà dell'acciaio, abbiamo deciso di selezionare il contenuto di molibdeno nell'esperimento come 0.25% - 0.35% e 0.45% - 0.60%.
Manganese: Il manganese è un buon disossidante e desolforato. Manganese e ferro formano una soluzione solida, che migliora la durezza e la resistenza della ferrite e dell'austenite nell'acciaio; allo stesso tempo, è un elemento formatore di carburo, che entra nella cementite per sostituire alcuni atomi di ferro. Il manganese può raffinare la perlite e migliorare indirettamente la resistenza dell'acciaio perlite riducendo la temperatura critica di trasformazione. Il manganese può anche ridurre significativamente la temperatura AR1 e il tasso di decomposizione dell'austenite dell'acciaio. Il manganese ha un effetto significativo sul miglioramento della resistenza degli acciai perliti a basso e medio tenore di carbonio. Tuttavia, come elemento di lega, il manganese ha i suoi svantaggi. Quando il contenuto di Mn è più alto, la granulometria dell'acciaio tende a ingrossarsi e la sensibilità alla fragilità da tempra è aumentata. È facile produrre macchie bianche nell'acciaio a causa di un raffreddamento improprio dopo la fusione, la colata e la forgiatura. Considerando gli effetti del manganese sulla microstruttura e sulle proprietà dell'acciaio, il contenuto di manganese è dell'1.1% ~ 1.4%.
Silicio: Il silicio è uno degli elementi comuni dell'acciaio. In quanto elemento di lega, il contenuto di silicio nell'acciaio non deve essere inferiore allo 0.40%. Il silicio non forma carburo nell'acciaio, ma esiste in ferrite o austenite sotto forma di soluzione solida. Migliora la resistenza della soluzione solida in acciaio e la sua velocità di indurimento per deformazione a freddo è molto elevata, seconda solo al fosforo, ma riduce anche la tenacità e la plasticità dell'acciaio in una certa misura. Se il contenuto di silicio è superiore al 3%, la plasticità, la tenacità e la duttilità dell'acciaio saranno notevolmente ridotte. Il silicio può migliorare il limite elastico, il limite di snervamento, il rapporto di snervamento, la resistenza alla fatica e il rapporto di fatica dell'acciaio. Il silicio può aumentare le temperature di ricottura, normalizzazione e tempra dell'acciaio, ridurre la velocità di diffusione del carbonio nella ferrite e aumentare la stabilità alla tempra dell'acciaio. Considerando gli effetti del silicio sulle proprietà e sulla microstruttura dell'acciaio, l'intervallo di contenuto di silicio è 1.1% ~ 1.4%.
Terra rara: Ci sono due funzioni principali delle terre rare nell'acciaio, una è la purificazione e l'altra è la lega. Ri può migliorare la microstruttura come colata, affinare la granulometria, purificare l'acciaio fuso, modificare le inclusioni non metalliche, migliorare la loro morfologia e distribuzione e svolgere un ruolo nella microalligazione. Migliora la tenacità e le proprietà di fusione (resistenza alla rottura a caldo e fluidità), migliora la resistenza. Tuttavia, a causa dell'incertezza di aggiungere metodo e quantità, se il contenuto di terre rare è eccessivo, potrebbe avere un effetto negativo sulle proprietà dell'acciaio. Pertanto, il contenuto di terre rare in questo materiale è compreso tra 0.04% e 0.06%.
boro: L'eccezionale funzione del boro nell'acciaio è che la temprabilità dell'acciaio può essere aumentata di una piccola quantità di boro (0.001%). Quando il contenuto di boro è superiore allo 0.007%, porterà all'infragilimento a caldo dell'acciaio. Pertanto, il contenuto di boro in questo materiale è determinato allo 0.003%.
Gli elementi principali dei materiali sperimentali sono stati selezionati in base all'analisi di cui sopra. Il contenuto di carbonio del campione # 1 e # 2 è 0.30% - 0.35% e il contenuto di molibdeno è 0.25% - 0.35%; il contenuto di carbonio del campione n. 3 e n. 4 è 0.40% - 0.45% e il contenuto di molibdeno è 0.45% - 0.60%.
Processo di colata delle fodere del mulino a sfere in acciaio a bassa lega
In questo esperimento, per la fusione viene utilizzato un forno a induzione a media frequenza da 50 kW. Al fine di ridurre l'ossidazione della carica del forno, si dovrebbe evitare il più possibile l'agitazione del metallo fuso. Nella fase successiva della fusione, il blocco di alimentazione non dovrebbe essere troppo grande e dovrebbe essere asciugato a una certa temperatura per evitare schizzi alla bocca del forno. La sequenza di alimentazione è rottami di acciaio, ghisa → piastra di nichel, ferrocromo, ferromolibdeno → ferrosilicio, ferromanganese → ferrosilicio delle terre rare e infine l'aggiunta di alluminio per la disossidazione.
Dopo la miscelazione a secco per 2-3 minuti, la sabbia di stampaggio è stata miscelata con acqua e vetro per 4-6 minuti. Dopo che lo stampo è stato realizzato, lo stampo viene indurito soffiando anidride carbonica (la pressione di soffiaggio è 0.15-0.25 MPa, il tempo di soffiaggio è 1-2 min). Prima della colata, lo stampo in sabbia e la lega vengono preriscaldati nel forno e mantenuti asciutti. La temperatura di preriscaldamento è di circa 100 ℃.
Trattamento termico delle fodere del mulino a sfere in acciaio bassolegato
Le proprietà dei materiali come colato devono essere adeguatamente trattate termicamente. Nelle condizioni di lavoro effettive, è necessario ottenere la struttura martensitica con elevata durezza, elevata resistenza e buona tenacità e viene adottato il processo di trattamento termico di tempra e rinvenimento. L'austenite sottoraffreddata di acciaio a bassa lega resistente all'usura è relativamente stabile e la velocità di raffreddamento dell'olio nella zona a bassa temperatura è molto inferiore a quella dell'acqua, quindi l'olio è il mezzo di tempra più adatto. Il rinvenimento serve a ridurre o eliminare lo stress residuo causato dalla tempra, migliorare la plasticità e la tenacità del materiale, ridurne la fragilità e ottenere la combinazione appropriata di plasticità, tenacità e durezza. Pertanto, le temperature di tempra di 850, 880, 910 e 930 ℃ vengono selezionate per 1 h. La temperatura di rinvenimento è di 200, 230, 260 e 290 ℃ e il tempo di mantenimento è di 2 ore.
Test delle prestazioni delle fodere per mulini a sfere in acciaio bassolegato
La durezza dei campioni è stata misurata dal tester di durezza Rockwell hr-150 e la microstruttura è stata osservata da un microscopio metallografico Olympus BH-2.
Tab.1 Durezza dei campioni come colata (HRC) | ||||
Campione | Primo punto | Secondo punto | Terzo punto | Prezzo medio. |
#1 | 31 | 36 | 35 | 34 |
#2 | 31 | 35.5 | 37 | 34.5 |
#3 | 38 | 39 | 40 | 39 |
#4 | 39 | 38.5 | 41 | 39.5 |
Si può vedere dalla Tabella 1 che i valori di durezza dei campioni # 1 e # 2 sono quasi gli stessi, ma con l'aumento del contenuto di carbonio, la durezza dei campioni # 3 e # 4 aumenta ovviamente.
Si può vedere dalla Fig.1 che, su ciascuna curva della temperatura di tempra, con l'aumento della temperatura di rinvenimento, il valore di durezza del campione n. 1 mostra fondamentalmente una tendenza al ribasso, ma l'intervallo di diminuzione non è molto ampio e la tendenza al ribasso è relativamente gentile; sulla curva di tenacità, all'aumentare della temperatura di tempra, il valore diminuisce, ma all'aumentare della temperatura di rinvenimento, il suo valore aumenta. Con l'aumento della temperatura di rinvenimento, il contenuto di carbonio, il contenuto di elementi di lega, la densità di dislocazione e il numero di gemellaggi nella matrice martensitica diminuiscono, quindi anche la quantità di rinforzo diminuisce, quindi la durezza diminuisce. Con l'aumento della temperatura di rinvenimento, la ricristallizzazione della matrice e la punta del carburo si ingrossano e si sferoidizzano. Poiché la sferoidizzazione del carburo riduce la distanza di scorrimento della dislocazione e accorcia la distanza di scorrimento, la dislocazione non può tagliarli, quindi la tenacità mostra una tendenza al rialzo.
Si può vedere dalla Fig.2 che la microstruttura dei campioni # 1 e # 3 è perlite。
La Figura 3 mostra la struttura metallografica del campione dopo tempra a 910 ℃ e rinvenimento a 230 ℃. Si può vedere che la microstruttura e la matrice dei due tipi di campioni sono assicella martensitica. La microstruttura del campione è uniforme e la granulometria è fine.
Tab.2 Risultati dell'esperimento di utilizzo dopo il trattamento termico | |||||
Campione | Prima perdere peso w / g | Perdere peso w / g | Media Perdere peso w / g | Durezza (HRC) | Resistenza all'usura |
#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 |
Si può vedere dalla Tabella 2 che con l'aumento della durezza, la resistenza all'usura dei campioni # 1 - # 4 aumenta a sua volta. Pertanto, si può concludere che la perdita per usura dei materiali è direttamente correlata alla durezza dei materiali. Maggiore è la durezza, minore è la perdita di peso, migliore è la resistenza all'usura dei materiali. Inoltre, anche i carburi dispersi nella matrice contribuiscono alla resistenza all'usura dei materiali, ma l'effetto è inferiore a quello della durezza a causa dei pochi carburi precipitati.
Risultati
- I rivestimenti per mulini a sfere in acciaio bassolegato studiati in questa carta hanno un'elevata temprabilità e un'elevata stabilità al rinvenimento.
- Dopo tempra a 850-930 ℃ e rinvenimento a 200-290 ℃, si ottiene martensite di assicella finemente temperata, che rende l'acciaio ad alta resistenza, elevata tenacità e alta resistenza all'usura.
- Maggiore è la durezza, minore è la perdita di peso, migliore è la resistenza all'usura.
Circa l'autore:
China Mill Liner produttore, Qiming Machinery è leader nella progettazione, produzione e fornitura di rivestimenti per mulini per le industrie di lavorazione dei minerali e di estrazione. Offre ai clienti soluzioni complete di rivestimento antiusura per le cartiere che aumentano le prestazioni, la disponibilità delle attrezzature e riducono i costi di manutenzione. Le sue fodere di macinazione sono anche testate per resistere al livello di acidità di diversi elementi che possono essere presenti nel processo di macinazione. Una vita di fresatura più lunga per la vostra macchina significa minori spese e maggiori profitti o entrate per la vostra azienda.