Låglegerat stålkulkvarn Liners Design

Huvudfunktionen för kulkvarnsfodret är att skydda kvarnen och använda fodrets konvexa topp för att spela kulan för att slipa och krossa materialet. Därför är fodrets huvudsakliga felläge slipande slitage under upprepad påverkan av liten energi. Under förutsättning av nötande slitage påverkar slitstyrka direkt livslängden på delar, så forskningen om slitstyrka är också ett viktigt tekniskt problem. Detta projekt läggs fram för att foder inte fungerar under slitande slitförhållanden och syftet är att förbättra den omfattande prestandan hos slitstarkt material i låglegerat stål under detta tillstånd.

Låglegerat stål Ball Mill Liners Materialanalys

Slitbeständiga låglegerade stålmaterial innehåller vanligtvis legeringselement såsom kisel, mangan, krom, molybden, nickel etc. Den starka inverkan av dessa legeringselement på matrisstrukturen och härdbarheten hos materialet kan bringas i fullt spel, vilket kan gör att materialet har bättre slitstyrka.

Kol: Kol är ett viktigt element som påverkar styrkan, hårdheten, segheten, härdbarheten och slitstyrkan hos gjutstål. Om kolhalten är för hög är hårdheten hos den höga kolmartensiten som bildas efter värmebehandlingen hög, men segheten är låg och sprickor är lätta att bilda under värmebehandlingen; om kolhalten är för låg är gjutningens härdbarhet och hårdhet dålig och slitstyrkan dålig. Med tanke på kombinationen av hårdhet och seghet antogs två olika kolinnehåll (massfraktion, samma nedan) i detta material, vilket var 0.30% - 0.35% respektive 0.40% - 0.45%. Effekterna av två kolinnehåll på mikrostrukturen och egenskaperna hos låglegerat stål studerades.

Krom: Krom är ett av grundelementen i slitstarka material. Dess huvudfunktion är att förbättra stålets härdbarhet, stärka matrisen genom lösning, förbättra oxidationsbeständigheten hos stål och öka dess korrosionsbeständighet. Krom och järn bildar kontinuerlig fast lösning och bildar en mängd olika föreningar med kol. Den komplexa karbiden av krom har en signifikant effekt på stålets egenskaper, särskilt förbättringen av slitstyrka. Cr och Fe bildar intermetallisk förening FeCr. Krom kan avsevärt öka stålets härdbarhet, men det tenderar också att öka stålets härdighet. Krom förbättrar stålets temperamentskörhet och minskar stålets martensitpunkt ms. När krom tillsätts i rent järn och stål kan styrkan och hårdheten förbättras vid ett visst krominnehåll. Med tanke på effekten av krom på mikrostrukturen och stålets egenskaper är kromhalten 1.0% ~ 1.4%. Effekten av krom på mikrostruktur och stålets egenskaper observeras genom experiment.

Nickel: Nickel och kol bildar inte karbider. De är de viktigaste legeringselementen för formning och stabilisering av austenit. I detta avseende är rollen näst bara kol och kväve. Nickel och järn finns i α-fasen och γ-fasen av stål i form av ömsesidig löslighet, vilket gör att de stärks. Genom att förfina kornstorleken för α-fasen förbättras egenskaperna vid låg temperatur, särskilt stålets seghet. Nickel kan förbättra stålets härdbarhet genom att minska den kritiska omvandlingstemperaturen och diffusionshastigheten för element i stål. Vissa fysiska egenskaper hos stål och legering kan förbättras avsevärt när nickelhalten är hög. Effekten av nickel på seghet, plasticitet och andra processegenskaper hos stål är mindre än för andra legeringselement. Dessutom, eftersom nickel är ett sällsynt element och ett viktigt strategiskt material, är nickelhalten inställd på 0.4% baserat på ovanstående faktorer.

Molybden: Molybden tillhör elementet i den slutna γ-fasregionen. Molybden finns i den fasta lösningsfasen och hårdmetallfasen i stål. I karbidfasen, när halten av Mo är låg, bildar den kompositcementit med järn och kol; när innehållet är högt bildar det sin egen speciella hårdmetall. Effekten av molybden i stål kan sammanfattas som förbättrad härdbarhet, förbättrad termisk hållfasthet, förhindrat sprödhet, ökad kvarlevnad och tvångsförmåga, förbättrad korrosionsbeständighet hos legering i vissa media och förhindrat gropkorrosionstendens. Molybden har en solid lösningsförstärkande effekt på ferrit och förbättrar stabiliteten hos karbider, så det har en gynnsam effekt på stålets hållfasthet. Effekten av molybden på temperamentförstörningen av stål är ganska komplicerad. Som ett enda legeringselement ökar Mo temperaturen sprödhet av stål, men när det samexisterar med andra element, såsom krom och mangan, minskar eller undertrycker molybden temperamentets sprödhet orsakad av andra element. Eftersom det olika innehållet av molybden kan ha olika effekter på stålets egenskaper, bestämde vi oss för att välja halten av molybden i experimentet som 0.25% - 0.35% och 0.45% - 0.60%.

Mangan: Mangan är ett bra deoxideringsmedel och avsvavlat. Mangan och järn bildar en fast lösning som förbättrar hårdheten och styrkan hos ferrit och austenit i stål; samtidigt är det ett karbidbildande element som kommer in i cementit för att ersätta vissa järnatomer. Mangan kan förädla pearlite och förbättra styrkan hos pearlite stål indirekt genom att minska den kritiska transformationstemperaturen. Mangan kan också avsevärt minska AR1-temperaturen och austenitens sönderdelningshastighet för stål. Mangan har en signifikant effekt på att förbättra hållfastheten hos pärlstål med lågt och medelstort kolinnehåll. Men som ett legeringselement har mangan sina nackdelar. När halten av Mn är högre tenderar stålets kornstorlek att grovas och känsligheten för temperamentskörhet ökar. Det är lätt att producera vita fläckar i stål på grund av felaktig kylning efter smältning, gjutning och smide. Med tanke på effekterna av mangan på stålets mikrostruktur och egenskaper är innehållet av mangan 1.1% ～ 1.4%.

Kisel: Kisel är ett av de vanligaste elementen i stål. Som legeringselement bör halten av kisel i stål inte vara mindre än 0.40%. Kisel bildar inte karbid i stål utan finns i ferrit eller austenit i form av fast lösning. Det förbättrar hållfastheten hos den fasta lösningen i stål, och dess kallhärdningshärdningshärdningshastighet är mycket stark, andra än fosfor, men minskar även stålets seghet och plasticitet till en viss grad. Om halten av kisel är mer än 3% kommer stålets plasticitet, seghet och seghet att minskas avsevärt. Kisel kan förbättra den elastiska gränsen, sträckgränsen, sträckgraden, utmattningsstyrkan och utmattningsgraden för stål. Kisel kan öka glödgningstemperaturerna för stålets glödgning, normalisering och kylning, minska diffusionshastigheten för kol i ferrit och öka stålets härdningsstabilitet. Med tanke på effekterna av kisel på stålets egenskaper och mikrostruktur är innehållet av kisel 1.1% ～ 1.4%.

Sällsynt jord: Det finns två huvudfunktioner av sällsynt jord i stål, en är rening och den andra är legering. Re kan förbättra gjuten mikrostruktur, förfina kornstorleken, rena smält stål, modifiera icke-metalliska inneslutningar, förbättra deras morfologi och distribution och spela en roll i mikrolegering. Förbättra seghet och gjutegenskaper (motstånd mot het sprickbildning och flytbarhet), förbättra hållfastheten. På grund av osäkerheten om tillsatsmetod och mängd kan det dock, om det sällsynta jordinnehållet är för mycket, ha en negativ inverkan på stålets egenskaper. Därför bestäms innehållet av sällsynt jord i detta material till 0.04% - 0.06%.

bor: Den enastående funktionen hos bor i stål är att stålets härdbarhet kan ökas med en liten mängd bor (0.001%). När borinnehållet är mer än 0.007% kommer det att leda till varm sprödhet av stål. Därför bestäms borhalten i detta material till 0.003%.

Huvudelementen i experimentmaterialet valdes ut enligt ovanstående analys. Kolhalten i prov nr 1 och nr 2 är 0.30% - 0.35%, och halten av molybden är 0.25% - 0.35%; kolhalten i prov nr 3 och nr 4 är 0.40% - 0.45% och molybdenhalten är 0.45% - 0.60%.

 

Gjutningsprocess för stålkulkvarn med låglegering

I detta experiment används en 50 kW medelfrekvensinduktionsugn för smältning. För att minska oxidationen av ugnsladdningen bör omrörning av smält metall undvikas så långt som möjligt. I smältningens senare skede bör utfodringsblocket inte vara för stort och bör torkas till en viss temperatur för att förhindra stänk i ugnens mun. Utfodringssekvensen är skrotstål, grisjärn → nickelplatta, ferrokrom, ferromolybden → ferrokisel, ferromangan → sällsynt jordferrokisel och slutligen tillsats av aluminium för deoxidering.

Efter torrblandning i 2-3 minuter blandades formsanden med vatten och glas under 4-6 minuter. Efter att formen är gjord härdas formen genom att blåsa koldioxid (blåstrycket är 0.15-0.25 MPa, blåsningstiden är 1-2 min). Innan den hälls uppvärms sandformen och legeringen i ugnen och hålls torra. Förvärmningstemperaturen är cirka 100 ℃.

 

Linjär stålkulkvarn liners värmebehandling

Egenskaperna hos gjutna material måste värmebehandlas ordentligt. I det faktiska arbetsförhållandet bör martensitstrukturen med hög hårdhet, hög hållfasthet och god seghet erhållas, och värmebehandlingsprocessen för släckning och härdning antas. Den underkylda austeniten av slitstarkt stål med låglegering är relativt stabil, och kylhastigheten för olja i lågtemperaturzonen är mycket mindre än för vatten, så olja är det mest lämpliga kylmediet. Härdning är att minska eller eliminera restspänningen orsakad av släckning, förbättra materialets plasticitet och seghet, minska dess sprödhet och erhålla en lämplig kombination av plasticitet, seghet och hårdhet. Därför väljs släckningstemperaturerna 850, 880, 910 och 930 for under 1 timme. Tempereringstemperaturen är 200, 230, 260 och 290 ℃ och hålltiden är 2 timmar.

 

Låglegerat stålkulkvarn Liners Performance Testing

Provernas hårdhet mättes med Rockwell-hårdhetstestaren hr-150 och mikrostrukturen observerades med ett metallografiskt mikroskop från Olympus BH-2.

Tab.1 Provens hårdhet som gjutet （HRC）
Prov	Första punkten	Andra punkten	Tredje punkten	Avg.
#1	31	36	35	34
#2	31	35.5	37	34.5
#3	38	39	40	39
#4	39	38.5	41	39.5

Det framgår av tabell 1 att hårdhetsvärdena för proverna nr 1 och nr 2 är nästan desamma, men med ökningen av kolinnehåll ökar uppenbarligen hårdheten för proverna nr 3 och nr 4.

Det framgår av fig. 1 att hårdhetsvärdet för prov nr 1 på varje släckningstemperaturkurva, med ökningen av tempereringstemperaturen, i princip visar en nedåtgående trend, men minskningsområdet är inte särskilt stort, och nedåtgående är relativt mild på slaghårdhetskurvan, med ökningen av släckningstemperaturen, minskar värdet, men med ökningen av tempereringstemperaturen ökar dess värde. Med ökningen av anlöpningstemperaturen minskar kolhalten, legeringselementets innehåll, dislokationstätheten och väntarantalet i martensitmatrisen, så mängden förstärkning minskar också, så hårdheten minskar. Med ökningen av anlöpningstemperaturen, matris omkristallisation och hårdmetallpunkt grovhet och sfäroidisering. Eftersom karbidsfäroidiseringen minskar förskjutningsglidavståndet och gör glidavståndet kortare kan förskjutningen inte skära dem, så segheten visar en uppåtgående trend.

Det framgår av fig. 2 att mikrostrukturen för prover # 1 och # 3 är pearlit ite

Figur 3 visar provets metallografiska struktur efter kylning vid 910 ℃ och anlöpning vid 230 ℃. Det kan ses att mikrostrukturen och matrisen för de två typerna av prover är lat martensit. Provets mikrostruktur är enhetlig och kornstorleken är fin.

Tab.2 Resultat av bärande experiment efter värmebehandling
Prov	Först gå ner i vikt w / g	Gå ner i vikt w / g	Genomsnitt Gå ner i vikt w / g	Hårdhet (HRC)	Slitstyrka
#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

Det framgår av tabell 2 att med ökad hårdhet ökar slitstyrkan hos # 1 - # 4 prover i sin tur. Därför kan man dra slutsatsen att materialförslitning är direkt relaterad till materialets hårdhet. Ju högre hårdhet är, desto mindre viktminskning är, desto bättre är materialets slitstyrka. Dessutom bidrar de dispergerade karbiderna i matrisen till materialens slitstyrka, men effekten är mindre än hårdheten på grund av de få utfällda karbiderna.

 

Resultat

• Kulkvarnar med låglegerat stål som studerats i detta dokument har hög härdbarhet och hög härdningsstabilitet.
• Efter släckning vid 850-930 ℃ och anlöpning vid 200-290 is erhålls finhärdad lattmartensit, vilket gör att stålet har hög hållfasthet, hög seghet och hög slitstyrka.
• Ju högre hårdhet, desto mindre viktminskning, desto bättre slitstyrka.

 

Om författaren:

Kina Mill liners tillverkare, Qiming Machinery är ledande inom design, tillverkning och leverans av kvarnfoder för mineralbearbetning och stenbrott. Det erbjuder kunderna kompletta slitfodralösningar för fabriker som ökar prestanda, tillgänglighet av utrustning och lägre underhållskostnader. Dess kvarnar är också testade för att motstå surhetsnivån hos olika element som kan finnas i malningsprocessen. Längre fräslivslängd för din maskin innebär färre kostnader och mer vinst eller inkomst för ditt företag.