如何判定高性價比的耐磨材料(上)

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

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

  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為基礎,最后一種是非金屬耐磨材料。

  一、高性價比耐磨鋼板的判定方法
  1.復合耐磨鋼板的先進耐磨機理
  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量應該高于4%為好(硬質相析出,碳化物多,起骨架作用,所以耐磨),但實際上大于4%是比較困難的(國外加碳化鉻,可以大于4%,但價格高昂,國內只能用高碳鉻鐵,無法達到4%)。為此,學者們開始研究增加B和R e 元素,以彌補C元素的不足,并已經(jīng)將此研究成果成功應用于工業(yè)實踐中。

  事實證明,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。

  (2)形成的硬質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,即當表面出現(xiàn)較大裂紋時,通過非熔化極的電弧熔化過程可以使裂紋自行消失。

 ?。?)堆焊層更牢固。因為堆焊過程中,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部“反滲透”。這種反滲透不僅加強堆焊物質與原基板結合的牢固程度,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.耐磨復合鋼板質量差異的識別方法
  由于耐磨鋼板能大幅提高水泥生產(chǎn)中磨損嚴重部件的壽命,因此得到大多用戶的青睞。不過市場上已充斥大量耐磨鋼板,質量性能差異極大,價格差異也大。因此,有必要在采購中掌握識別方法:

 ?。?)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)生細裂紋越密,硬度越高;硬面層越均齊,磨損及磨耗壽命越長;硬面層表面與內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的化驗機構進行G -65試驗,憑其耐磨耗度選材。

 ?。?)檢驗C r 、C 、B 等主要化學成分。

 ?。?)通過允許卷曲半徑判斷,卷曲半徑越小,說明焊接后的結合強度越大。

  3. 幾種耐磨鋼板的比較
  目前國內市場常見的高擋耐磨鋼板有瑞典進口的哈道斯板、臺灣生產(chǎn)的U P 板及國內生產(chǎn)的三盾雙金屬復層耐磨鋼板。前者屬于經(jīng)熱處理的合金貝氏體型材料,UP屬于碳化物型復合鋼板,后者則是碳硼化合物型的復合鋼板。

  哈道斯板是世界知名品牌的非復合型耐磨鋼板,為瑞典鋼鐵奧克隆德公司的獨家產(chǎn)品。它具有很好的耐沖擊韌性和工件曲率半徑較小時要求的彎曲性能,因此,用它制作的配件很少有開裂等損壞。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板是對選定的基板實施加粉堆焊工藝,即在埋弧堆焊過程中,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。三盾雙金屬復層耐磨鋼板是采用在普通鋼板上平鋪自熔合金塊,采用非熔化極電弧自動堆焊工藝,實現(xiàn)熔敷一定厚度的耐磨合金的目的。這種獨特具有專利技術的焊接工藝,根據(jù)基板厚度等因素可以對焊接電流、電壓調節(jié),并通過對焊接弧高、焊頭移動速度及擺動速度的穩(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量的均勻。加之獨特的焊藥配方,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、高性價比磨輥面修復的判定
  1.優(yōu)秀輥面修復廠家條件
  隨著輥壓機、立磨的使用日益廣泛,進行輥面修復的企業(yè)也越來越多。作為水泥企業(yè),磨輥的修復是一件大事,往往要停產(chǎn)數(shù)日,耗資數(shù)十萬元。一種辦法是購置耐磨焊條焊絲,在現(xiàn)場直接對損壞的輥面進行補焊;另一種辦法是將損壞的磨輥運至修補廠,重新全面堆焊。一般輥壓機用第一種方法進行現(xiàn)場補焊2~3次之后,就應該運至修補工廠進行大修,因為一方面是由于磨輥運行一段周期后,就會有金屬疲勞,另一方面現(xiàn)場補焊的焊接與熱處理條件不夠好,都會使修補的質量越來越差。

  不論何種方式修補,都需要確定優(yōu)秀的焊絲生產(chǎn)廠家及輥面的修復廠家。判斷優(yōu)秀廠家應該滿足如下條件:
 ?。?)應該首先了解輥磨設備的使用環(huán)境及條件,而不是盲目推薦焊絲及堆焊方法。因為輥面損壞一般分兩種受力機理:一種是磨粒磨損,另一種是疲勞磨損。兩種情況對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。現(xiàn)場情況往往是兩種典型的受力情況錯綜復雜的交織在一起,它與磨輥粉磨物料的特性及運行狀態(tài)有關。實踐證明,那種期望研制出適用于各種工況的萬能焊接材料是不現(xiàn)實的,必須根據(jù)不同磨損機理對癥選擇,使用不同的耐磨堆焊材料。因此,承擔修復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。

 ?。?)具備準確提供不同性能焊接材料的能力。對自身不能生產(chǎn)焊絲的企業(yè)很難完成這項工作,只能以不變的焊接材料應變不同的磨損情況,事實證明,這是磨輥修復的大忌。

 ?。?)擁有不斷進步的先進焊接工藝與焊條性能及焊接條件對應。

 ?。?)最終的衡量標準是修復后磨輥能使用最長時間,至少應能保證達到8000小時(礦渣磨除外)。

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

  三、高性價比鋼球的判定方法
  1.優(yōu)質鋼球的技術指標
 ?。?)單位水泥球耗低:該指標與被研磨物料的易磨性有關,更與正確操作參數(shù)的選擇及助磨劑的選用有關,但在這些因素相對固定之后,最終表現(xiàn)噸水泥鋼球的消耗量應該在30g以下,目前最先進的指標不大于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,沒有彈性緩沖能量的消耗,有利于提高磨機產(chǎn)量,提高相同粉磨時間下的產(chǎn)品比表面積。

  該指標的實現(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系。用戶不要輕易相信制造商許諾的高鉻高鎳比例,而應當隨機取樣送到有資質的檢驗部門檢驗,也不要輕易相信制造商所介紹的澆注與熱處理工藝,而是實地了解制造商實施這些工藝的保障設施與裝備能力,更要調查已經(jīng)使用其產(chǎn)品用戶的實際應用數(shù)據(jù)。

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

 ?。?)不使用鋼鍛,而改用小直徑鋼球。為進一步降低磨機電耗,目前國際上粉磨機理的研究已經(jīng)表明,小直徑鋼球比鋼鍛的研磨效果更好,因為鋼球在磨內的排列比鋼鍛有序,運行軌跡固定,不易向上攜帶物料,增加物料受研磨的機會。所以,用鋼球時物料在磨的軸向運動慢、混合好、產(chǎn)量高、細度細、能耗低;相反,認為鋼鍛的比表面積大,有利于細磨是傳統(tǒng)觀念,實際上鋼鍛的排列秩序亂,運動無序,并不能發(fā)揮出想象的比表面積大的優(yōu)勢,而且易將物料拋至空中減少研磨機會,導致研磨效果事與愿違。之所以當前國內小鋼球的使用效果并不好,是因為鋼球的硬度不夠,為什么使用廢軸承珠作為鋼球的效果好呢?因為制作軸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部雜質失效的可能性趨近于零,這是軸承壽命提高的關鍵。

  2.優(yōu)質鋼球質量差異的判別方法
 ?。?)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。

  (2)鋼球要同時具備較高的韌性,優(yōu)秀鑄造廠商要進行aK值的沖擊測試,要確保該值在5%~7%以上。與此同時,應該用金相顯微鏡檢測每平方毫米的晶粒數(shù)要達7~8萬個,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準。

 ?。?)能向用戶提供爐前光譜分析等一系列檢驗報告,敢于在合同中明確承諾。

  (5)能使用六角磨對鋼球進行全數(shù)檢驗,無碎球出廠,且無氧化皮夾雜其中。

  3.優(yōu)質鋼球制造商應當具備的條件
 ?。?)先進的鑄造工藝裝備:采用國際先進的無水化生產(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)品質量有質的飛躍;而且要改善鐵碳比,充分適應淬火要求。

 ?。?)企業(yè)具有完善的質量保證體系,認真實施產(chǎn)品質量的檢驗與控制程序。對進廠的原料必須分析化學成分,不合格者退貨;擁有高性能的光譜儀,能對每爐鋼水進行澆注前的爐前分析,當主要元素含量不合格時不能進行澆注;成品出廠前的檢驗內容有:對鋼球硬度用洛氏硬度測定儀抽樣測試;每批鋼球進行抽樣切割檢驗及無損探傷檢驗,判斷鋼球內部的孔隙率;定期對鋼球進行疲勞性落球實驗,確保在5000次以上不產(chǎn)生開裂及掉皮。

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

(未完待續(xù))

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