如何判定高性價(jià)比的耐磨材料(上)

  如何提高新型干法水泥企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)效益,并可以采購(gòu)到高性價(jià)比的耐磨材料始終是大家共同關(guān)心的課題,但是在具體操作中,能在采購(gòu)之前就了解耐磨產(chǎn)品的性能,卻并非是件容易的事,所以,最后采購(gòu)企業(yè)只能以價(jià)格低廉作為采購(gòu)準(zhǔn)則。如此下去,最后受損失的不僅是高性價(jià)比的制造商難以為繼,更是選擇產(chǎn)品的用戶自身無(wú)法從高性價(jià)比的裝備中受益。

  那么如何去衡量高性價(jià)比的耐磨材料呢?這其中自然有它們的共性:除了要比較使用壽命與價(jià)格之外,還應(yīng)該要求該材料的壽命周期與設(shè)備年檢時(shí)間相配,否則要增加單獨(dú)更換配件的成本,或者要付出不及時(shí)更換配件而使系統(tǒng)帶病運(yùn)轉(zhuǎn)的代價(jià)。

  下面介紹耐磨鋼板、耐磨輥面、耐磨鋼球、耐磨鑄件、耐磨陶瓷等五類產(chǎn)品的高性價(jià)比具體鑒別方法。前兩種材料是堆焊耐磨材料,后兩種材料是以鑄造技術(shù)為基礎(chǔ),最后一種是非金屬耐磨材料。

  一、高性價(jià)比耐磨鋼板的判定方法
  1.復(fù)合耐磨鋼板的先進(jìn)耐磨機(jī)理
  在普通鋼板上堆焊以碳、鉻為主要成分的耐磨層,是提高復(fù)合銅板耐磨性能的傳統(tǒng)作法。為了提高堆焊表面的硬度及耐磨性,堆焊材料的成分中含C量應(yīng)該高于4%為好(硬質(zhì)相析出,碳化物多,起骨架作用,所以耐磨),但實(shí)際上大于4%是比較困難的(國(guó)外加碳化鉻,可以大于4%,但價(jià)格高昂,國(guó)內(nèi)只能用高碳鉻鐵,無(wú)法達(dá)到4%)。為此,學(xué)者們開(kāi)始研究增加B和R e 元素,以彌補(bǔ)C元素的不足,并已經(jīng)將此研究成果成功應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐中。

  事實(shí)證明,由這類堆焊材料組成的堆焊層,較大改善了以下幾方面的性能:
  (1)強(qiáng)化基體,使耐磨層的表面硬度提高HRC60以上,尤其是高溫條件下(800℃~1000℃)硬度增加更為明顯。

 ?。?)形成的硬質(zhì)相主體由金屬碳化物改變?yōu)榻饘偬寂鸹衔?,使其硬度大大提高?/FONT>

 ?。?)使堆焊表面材料具有自熔性和自愈合作用,即當(dāng)表面出現(xiàn)較大裂紋時(shí),通過(guò)非熔化極的電弧熔化過(guò)程可以使裂紋自行消失。

 ?。?)堆焊層更牢固。因?yàn)槎押高^(guò)程中,堆焊材料防止了原有基板中的成分向堆焊層中滲透,即防止所謂“稀釋”作用,而且使堆焊的耐磨成分向基板內(nèi)部“反滲透”。這種反滲透不僅加強(qiáng)堆焊物質(zhì)與原基板結(jié)合的牢固程度,而且由于這種合金的液相表面張力低,使最后形成的堆焊表面更為平滑。

  2.耐磨復(fù)合鋼板質(zhì)量差異的識(shí)別方法
  由于耐磨鋼板能大幅提高水泥生產(chǎn)中磨損嚴(yán)重部件的壽命,因此得到大多用戶的青睞。不過(guò)市場(chǎng)上已充斥大量耐磨鋼板,質(zhì)量性能差異極大,價(jià)格差異也大。因此,有必要在采購(gòu)中掌握識(shí)別方法:

 ?。?)耐磨鋼板的板面焊道光滑程度及平整度,越光滑平整越好。硬面層厚度表面產(chǎn)生細(xì)裂紋越密,硬度越高;硬面層越均齊,磨損及磨耗壽命越長(zhǎng);硬面層表面與內(nèi)層硬度差異越小越好。

 ?。?)可以要求廠商提供樣品自行送至授權(quán)的化驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行G -65試驗(yàn),憑其耐磨耗度選材。

  (3)檢驗(yàn)C r 、C 、B 等主要化學(xué)成分。

 ?。?)通過(guò)允許卷曲半徑判斷,卷曲半徑越小,說(shuō)明焊接后的結(jié)合強(qiáng)度越大。

  3. 幾種耐磨鋼板的比較
  目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的高擋耐磨鋼板有瑞典進(jìn)口的哈道斯板、臺(tái)灣生產(chǎn)的U P 板及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的三盾雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板。前者屬于經(jīng)熱處理的合金貝氏體型材料,UP屬于碳化物型復(fù)合鋼板,后者則是碳硼化合物型的復(fù)合鋼板。

  哈道斯板是世界知名品牌的非復(fù)合型耐磨鋼板,為瑞典鋼鐵奧克隆德公司的獨(dú)家產(chǎn)品。它具有很好的耐沖擊韌性和工件曲率半徑較小時(shí)要求的彎曲性能,因此,用它制作的配件很少有開(kāi)裂等損壞。用哈道斯鋼板制作的配件壽命比一般16Mn配件要高3倍以上。但由于該鋼板在高溫下會(huì)退火,硬度降低,因此不適宜在熟料煅燒系統(tǒng)中使用。UP板是對(duì)選定的基板實(shí)施加粉堆焊工藝,即在埋弧堆焊過(guò)程中,將耐磨合金粉末材料按一定重量比送入焊接熔池中,使合金粉末與焊絲一起熔化,凝固結(jié)晶后形成高耐磨合金堆焊層。它的耐磨性能是哈道斯板的4倍。三盾雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板是采用在普通鋼板上平鋪?zhàn)匀酆辖饓K,采用非熔化極電弧自動(dòng)堆焊工藝,實(shí)現(xiàn)熔敷一定厚度的耐磨合金的目的。這種獨(dú)特具有專利技術(shù)的焊接工藝,根據(jù)基板厚度等因素可以對(duì)焊接電流、電壓調(diào)節(jié),并通過(guò)對(duì)焊接弧高、焊頭移動(dòng)速度及擺動(dòng)速度的穩(wěn)定控制,不僅適用于大面積鋼板的堆焊速度,提高生產(chǎn)效率,而且更有利于保證堆焊質(zhì)量的均勻。加之獨(dú)特的焊藥配方,使其鋼板的耐磨壽命比UP板還要高1/3以上,而且這種耐磨性還能經(jīng)受一定的高溫。

  二、高性價(jià)比磨輥面修復(fù)的判定
  1.優(yōu)秀輥面修復(fù)廠家條件
  隨著輥壓機(jī)、立磨的使用日益廣泛,進(jìn)行輥面修復(fù)的企業(yè)也越來(lái)越多。作為水泥企業(yè),磨輥的修復(fù)是一件大事,往往要停產(chǎn)數(shù)日,耗資數(shù)十萬(wàn)元。一種辦法是購(gòu)置耐磨焊條焊絲,在現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)損壞的輥面進(jìn)行補(bǔ)焊;另一種辦法是將損壞的磨輥運(yùn)至修補(bǔ)廠,重新全面堆焊。一般輥壓機(jī)用第一種方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊2~3次之后,就應(yīng)該運(yùn)至修補(bǔ)工廠進(jìn)行大修,因?yàn)橐环矫媸怯捎谀ポ佭\(yùn)行一段周期后,就會(huì)有金屬疲勞,另一方面現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊的焊接與熱處理?xiàng)l件不夠好,都會(huì)使修補(bǔ)的質(zhì)量越來(lái)越差。

  不論何種方式修補(bǔ),都需要確定優(yōu)秀的焊絲生產(chǎn)廠家及輥面的修復(fù)廠家。判斷優(yōu)秀廠家應(yīng)該滿足如下條件:
 ?。?)應(yīng)該首先了解輥磨設(shè)備的使用環(huán)境及條件,而不是盲目推薦焊絲及堆焊方法。因?yàn)檩伱鎿p壞一般分兩種受力機(jī)理:一種是磨粒磨損,另一種是疲勞磨損。兩種情況對(duì)所需要的焊接材料提出了不同的要求,前者要求材料具有較高的硬度,后者需要材料具有較高的韌性?,F(xiàn)場(chǎng)情況往往是兩種典型的受力情況錯(cuò)綜復(fù)雜的交織在一起,它與磨輥粉磨物料的特性及運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。實(shí)踐證明,那種期望研制出適用于各種工況的萬(wàn)能焊接材料是不現(xiàn)實(shí)的,必須根據(jù)不同磨損機(jī)理對(duì)癥選擇,使用不同的耐磨堆焊材料。因此,承擔(dān)修復(fù)的廠家必須具有檢查磨輥磨損情況及分析其磨損原因的能力。

  (2)具備準(zhǔn)確提供不同性能焊接材料的能力。對(duì)自身不能生產(chǎn)焊絲的企業(yè)很難完成這項(xiàng)工作,只能以不變的焊接材料應(yīng)變不同的磨損情況,事實(shí)證明,這是磨輥修復(fù)的大忌。

 ?。?)擁有不斷進(jìn)步的先進(jìn)焊接工藝與焊條性能及焊接條件對(duì)應(yīng)。

 ?。?)最終的衡量標(biāo)準(zhǔn)是修復(fù)后磨輥能使用最長(zhǎng)時(shí)間,至少應(yīng)能保證達(dá)到8000小時(shí)(礦渣磨除外)。

  (5)發(fā)揮供貨商的最大優(yōu)勢(shì),集中全國(guó)主要類型的磨輥規(guī)格及主要磨損機(jī)理,在用戶提出要求后,半月內(nèi)便可為用戶提供備用輥,使用戶受益最大化。

  三、高性價(jià)比鋼球的判定方法
  1.優(yōu)質(zhì)鋼球的技術(shù)指標(biāo)
 ?。?)單位水泥球耗低:該指標(biāo)與被研磨物料的易磨性有關(guān),更與正確操作參數(shù)的選擇及助磨劑的選用有關(guān),但在這些因素相對(duì)固定之后,最終表現(xiàn)噸水泥鋼球的消耗量應(yīng)該在30g以下,目前最先進(jìn)的指標(biāo)不大于15g/t。顯然,后者的使用壽命將是前者的1倍。而且,硬度大的鋼球其剛性高,沒(méi)有彈性緩沖能量的消耗,有利于提高磨機(jī)產(chǎn)量,提高相同粉磨時(shí)間下的產(chǎn)品比表面積。

  該指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不僅取決于鋼球原料成分的正確配比,而且還與成型澆注工藝及熱處理工藝有重要關(guān)系。用戶不要輕易相信制造商許諾的高鉻高鎳比例,而應(yīng)當(dāng)隨機(jī)取樣送到有資質(zhì)的檢驗(yàn)部門檢驗(yàn),也不要輕易相信制造商所介紹的澆注與熱處理工藝,而是實(shí)地了解制造商實(shí)施這些工藝的保障設(shè)施與裝備能力,更要調(diào)查已經(jīng)使用其產(chǎn)品用戶的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)。

 ?。?)碎球率低:當(dāng)鋼球硬度較高時(shí),所表現(xiàn)的韌性下降,脆性相應(yīng)增大,尤其是熱處理不好時(shí),內(nèi)在殘存的應(yīng)力更大,使鋼球炸裂。炸裂后的鋼球不僅不能起好的研磨作用,還增加對(duì)其它鋼球的磨損。因此,優(yōu)秀鋼球使用后的碎球率應(yīng)小于1%。

 ?。?)不使用鋼鍛,而改用小直徑鋼球。為進(jìn)一步降低磨機(jī)電耗,目前國(guó)際上粉磨機(jī)理的研究已經(jīng)表明,小直徑鋼球比鋼鍛的研磨效果更好,因?yàn)殇撉蛟谀?nèi)的排列比鋼鍛有序,運(yùn)行軌跡固定,不易向上攜帶物料,增加物料受研磨的機(jī)會(huì)。所以,用鋼球時(shí)物料在磨的軸向運(yùn)動(dòng)慢、混合好、產(chǎn)量高、細(xì)度細(xì)、能耗低;相反,認(rèn)為鋼鍛的比表面積大,有利于細(xì)磨是傳統(tǒng)觀念,實(shí)際上鋼鍛的排列秩序亂,運(yùn)動(dòng)無(wú)序,并不能發(fā)揮出想象的比表面積大的優(yōu)勢(shì),而且易將物料拋至空中減少研磨機(jī)會(huì),導(dǎo)致研磨效果事與愿違。之所以當(dāng)前國(guó)內(nèi)小鋼球的使用效果并不好,是因?yàn)殇撉虻挠捕炔粔?,為什么使用廢軸承珠作為鋼球的效果好呢?因?yàn)橹谱鬏S承必須使用純凈的軸承鋼材,大型軸承企業(yè)都有自己的純凈度極高的軸承鋼生產(chǎn)基地,只有這種鋼材才能使軸承由于內(nèi)部雜質(zhì)失效的可能性趨近于零,這是軸承壽命提高的關(guān)鍵。

  2.優(yōu)質(zhì)鋼球質(zhì)量差異的判別方法
 ?。?)鋼球洛氏硬度HRC一般要大于62。而且全球硬度均齊,不會(huì)發(fā)生使用后同直徑鋼球大小不一,甚至變?yōu)榉菆A形研磨體的情況。

 ?。?)鋼球要同時(shí)具備較高的韌性,優(yōu)秀鑄造廠商要進(jìn)行aK值的沖擊測(cè)試,要確保該值在5%~7%以上。與此同時(shí),應(yīng)該用金相顯微鏡檢測(cè)每平方毫米的晶粒數(shù)要達(dá)7~8萬(wàn)個(gè),該晶粒數(shù)越多、越均齊,表明材料的韌性越高。

 ?。?)鋼球的表面光滑,澆冒口面積占鋼球的總表面積小。降低鋼球在澆冒口處的無(wú)效磨耗,有利于降低能耗,提高產(chǎn)量,這是判定制造商鑄造水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。

  (4)能向用戶提供爐前光譜分析等一系列檢驗(yàn)報(bào)告,敢于在合同中明確承諾。

 ?。?)能使用六角磨對(duì)鋼球進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn),無(wú)碎球出廠,且無(wú)氧化皮夾雜其中。

  3.優(yōu)質(zhì)鋼球制造商應(yīng)當(dāng)具備的條件
 ?。?)先進(jìn)的鑄造工藝裝備:采用國(guó)際先進(jìn)的無(wú)水化生產(chǎn)工藝,即使用完全干燥的樹脂沙敷在金屬膜上,完全消除由于水玻璃水分可能引起的氣孔、夾渣等鑄造缺陷,使產(chǎn)品質(zhì)量有質(zhì)的飛躍;而且要改善鐵碳比,充分適應(yīng)淬火要求。

  (2)企業(yè)具有完善的質(zhì)量保證體系,認(rèn)真實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)與控制程序。對(duì)進(jìn)廠的原料必須分析化學(xué)成分,不合格者退貨;擁有高性能的光譜儀,能對(duì)每爐鋼水進(jìn)行澆注前的爐前分析,當(dāng)主要元素含量不合格時(shí)不能進(jìn)行澆注;成品出廠前的檢驗(yàn)內(nèi)容有:對(duì)鋼球硬度用洛氏硬度測(cè)定儀抽樣測(cè)試;每批鋼球進(jìn)行抽樣切割檢驗(yàn)及無(wú)損探傷檢驗(yàn),判斷鋼球內(nèi)部的孔隙率;定期對(duì)鋼球進(jìn)行疲勞性落球?qū)嶒?yàn),確保在5000次以上不產(chǎn)生開(kāi)裂及掉皮。

  (3)能做到對(duì)出廠鋼球全數(shù)檢驗(yàn),不僅合格無(wú)碎裂,而且能做到鋼球磨損一致、均勻。
  

(未完待續(xù))

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