Mik azok a magas krómtartalmú öntvények, és hogyan lehet maximalizálni kopási élettartamukat?

Mi az a magas krómtartalmú öntöttvas, és miért ellenáll a kopásnak?

Magas krómtartalmú öntöttvas egy vasötvözet, amely 11-30 százalék krómot és 2,0-3,5 százalék szenet tartalmaz, a króm és a szén a megszilárdulás során egyesülve M7C3 típusú króm-karbidokat képez. Ezeknek a keményfémeknek a Vickers-keménysége 1400-1800 HV, így a szerszámminőségű kerámiáktól eltekintve a legkeményebb fázisok közé tartoznak bármely mérnöki anyagban. A környező fémes mátrix, amely megfelelő hőkezelés után jellemzően martenzites, szívósságot biztosít, amely megakadályozza a törékeny törést, amely tönkretenné a kerámiaanyagot azonos ütési körülmények között.

A hőkezelt, magas krómtartalmú fehér vasöntvények térfogati keménysége jellemzően 58-66 HRC (Rockwell C skála), szemben a hőkezelt szerszámacél 35-45 HRC-vel és az általános műszaki öntvényekben használt szabványos szürkevas 180-220 HB-vel. Ez a jelentős keménységi előny közvetlenül a kopásállóságban nyilvánul meg: a Miller-számú koptatási tesztben és az ASTM G65 száraz homokgumi keréktesztben a magas krómtartalmú fehér vasak állandóan 3-10-szer kisebb térfogatveszteséget mutatnak, mint a normál szürkevas és 2-5-ször kisebb térfogatveszteséget, mint az edzett acél azonos vizsgálati körülmények között.

A krómtartalom szerepe a kopási teljesítményben

Az ötvözet krómtartalma meghatározza a megszilárdulás során képződő karbidok típusát, térfogati hányadát, eloszlását, valamint a fémes mátrix korrózióállóságát is. A 11-14 százalék krómot tartalmazó ötvözetek esetében a karbid térfogathányada viszonylag alacsony (15-20 százalék), és a mátrix érzékenyebb a korrózióra savas iszapos környezetben. Ahogy a krómtartalom 25-30 százalék felé nő, a karbid térfogathányada 25-35 százalékra növekszik, és a mátrix krómtartalma olyan szintre növekszik, amely mérsékelten agresszív környezetben is jelentős korrózióállóságot biztosít.

A 25-28 százalékos krómminőségek, amelyeket gyakran Cr26-nak jelölnek, vagy amelyek megfelelnek az ASTM A532 Class III A típusú specifikációnak, a legszélesebb körben használatosak a bányászati hígtrágya-alkalmazások súlyos kombinált koptatási és korróziós kezelésében, míg a 15-18 százalékos krómminőségek (Cr15, ASTM A532 keménységi és II. típusú E532-es keménységi osztályt, jó kiegyensúlyozottságú E532-t) használnak. száraz koptatás zúzókban és malmokban. Az adott alkalmazáshoz megfelelő krómminőség kiválasztása az első mérnöki döntés a specifikáció során magas krómtartalmú öntvények , és nagyobb hatással van az élettartamra, mint bármely későbbi hőkezelés vagy üzemi paraméter.

Ötvöző adalékok, amelyek módosítják a teljesítményt

A krómon és a szénen túl a magas krómtartalmú öntöttvas kompozíciókat számos további ötvözőelem módosítja, amelyek finomítják a mikrostruktúrát, javítják a keményedést vagy javítják a specifikus tulajdonságokat:

• Molibdén (0,5-3,0 százalék): Javítja az edzhetőséget, biztosítva, hogy a martenzites átalakulás a vastag szakaszokon teljes legyen a levegős vagy olajos hőkezelés során. Molibdén nélkül a vastag keresztmetszetű öntvények visszatarthatják az ausztenitet a magban, csökkentve a keménységet azokban a régiókban, amelyek az idő múlásával a legmélyebb kopásnak vannak kitéve, ahogy a felület elhasználódik. A molibdén szabványos adalék az öntvényekhez olyan alkalmazásokhoz, amelyek állandó keménységet igényelnek az 50 millimétert meghaladó szakaszokon.
• Mangán (0,5-1,5 százalék): Növeli az ausztenit stabilitását, ami előnyös lehet a visszatartott ausztenit szintjének szabályozásában öntött állapotban a hőkezelés előtt, de a túlzott mangán destabilizálja a martenzit képződését a hőkezelés során, ezért a célminőségre meghatározott tartományon belül kell tartani.
• Nikkel (0,5-1,5 százalék): Molibdénnel kombinálva az edzhetőség javítására olyan minőségekben, ahol a molibdén önmagában nem elegendő nagyon vastag szakaszokhoz, vagy ahol a molibdén költségét szabályozzák. A nikkel kevésbé befolyásolja a keményedést egységenként, mint a molibdén, de olcsóbb, így a kombináció gazdaságilag optimális sok kereskedelmi öntvényötvözethez.
• Réz (0,5-1,2 százalék): Elősegíti a perlit elnyomását és javítja a mátrix keménységét néhány alacsonyabb krómminőségben. A rézadalékok gyakrabban fordulnak elő a Cr15 ötvözetek esetében, ahol a csak krómból történő edzhetőség határértéket jelent a közepes metszetvastagságok légkeményítéséhez.

A magas krómtartalmú öntöttvas előnyei a szabványos öntvényekkel szemben

A magas krómtartalmú öntöttvas teljesítménybeli előnyei az általános mérnöki alkalmazásokban használt szabványos szürkevas-, gömbgrafitos vas- és szénacél-öntvényekkel szemben a legvilágosabban az azonos alkalmazási körülmények között végzett szervizpróbák és szabványos laboratóriumi vizsgálatok fajlagos kopási sebességi adatainak összehasonlításával mutathatók be. A következő összehasonlítás azokat a kulcsfontosságú előnykategóriákat mutatja be, amelyek meghatározzák a magas krómtartalmú öntvények specifikációját az ipari kopásos alkalmazásokban.

A kopás élettartamának összehasonlítása

A durva, kemény csiszolószemcsékkel (gránit, kvarcit, vasérc és hasonló, 6 feletti Mohs-keménységű kemény kőzet csiszolóanyagokkal) végzett nagy igénybevételű koptatásnál a magas krómtartalmú fehér vasöntvények rutinszerűen 3-8-szor hosszabb élettartamot érnek el, mint a szabványos szürkevasból készült egyenértékű alkatrészek. Az edzett közepes széntartalmú acéllal (350-400 HB) szemben az előny jellemzően 2-4-szeres, a koptatószemcsék keménységétől és a feszültségi viszonyoktól függően. Finom, lágy csiszolószemcsékkel végzett kis igénybevételű kopásnál a kopás élettartama szerényebb, 1,5-2,5-szeres tartományban, mivel a finomabb részecskék kevésbé hatékonyan hatolnak át a kemény karbid felületen, és kisebb a karbid mikroszerkezet előnye a kemény martenzit mátrixszal szemben.

Egy mészkőzúzó alkalmazásban közzétett szolgáltatási próba során a vízszintes tengelyű ütvetörőben a magas krómtartalmú vasfúvó rudak 850 metrikus tonna mészkövet értek el kilogrammonként a fúvórudak kopására, szemben az azonos geometriájú edzett acél fúvórudak 210 metrikus tonna/kg értékével, ugyanazt a takarmánytörőt feldolgozva. Ez négyszeres kopási előnyt jelent, amely a magas krómtartalmú öntvények magasabb egységköltségének figyelembevétele után 60 százalékkal csökkentette a zúzott termék egy tonnánkénti költségét a fúvórudak kopási költségvetéséből.

Kombinált korróziós kopásállóság

Nedves megmunkálási alkalmazásokban, ahol a kopóiszap érintkezik a kopófelülettel, az egyidejű kopás és korrózió szinergetikus hatása nagyobb mértékben gyorsítja a kopást, mint a két egymástól függetlenül működő mechanizmus összege. A magas krómtartalmú öntöttvas felületén kialakuló passzív króm-oxid réteg (különösen a 13 százalékot meghaladó mátrixú krómtartalmú Cr26-osok) jelentős korrózióvédelmet nyújt, amely késlelteti ezt a szinergikus gyorsulást, így a magas krómtartalmú vas kombinált korróziós kopás élettartama lényegesen nagyobb előnyt jelent, mint a védetlen szénacél önmagában.

A 4 és 6 közötti pH-értékkel rendelkező savas ásványi zagyos alkalmazásokban, ahol a korrózió jelentős kopási mechanizmus, a magas krómtartalmú szivattyú járókerekei és bélései 5-10-szer hosszabb élettartamot mutattak, mint a szénacél egyenértékűek, szemben a hasonló részecskekeménység és ütési feltételek mellett a száraz koptatási alkalmazásoknál tapasztalt 2-4-szeres előnyökkel.

Kopás-összehasonlító táblázat: Anyagminőségek a csiszolószervizben

Crusher magas krómú öntvények : Ütőzúzó alkalmazások

Az ütőzúzók, beleértve a vízszintes tengelyű ütköztetőket (HSI) és a függőleges tengelyű ütköztetőket (VSI), kopóalkatrészeiket a nagy sebességű ütközés és a koptató csúszó különösen igényes kombinációjának teszik ki. A vízszintes tengelyű ütvetörőgépek elsődleges kopóalkatrészei a fúvórudak, a köténybetétek (más néven ütközőlapok vagy megszakítólemezek) és az oldalsó burkolatok. A függőleges tengelyű ütközésmérőkben a legfontosabb kopóalkatrészek a rotorpapucsok, üllők és az adagolócső bélései. A magas krómtartalmú öntöttvas a szabványos anyagspecifikáció ezeknek az alkatrészeknek a közepes és kemény kőzúzási alkalmazásokban.

Fúvórudak vízszintes tengelyű ütőzúzókhoz

A fúvórúd a vízszintes tengelyű ütközésmérő elsődleges zúzóeleme, amely a rotorral együtt 25–45 méter/s csúcssebességgel forog, és ismételten nagy sebességgel ütközik a betáplált kőzetbe. A fúvórúdnak ellenállnia kell mind a kezdeti sziklacsapás nagy energiájú hatásának, mind a törött kődarabok koptató hatásának a rúd munkafelülete mentén, miközben az anyag felgyorsul a zúzókamrán. Az ütés és a kopás ezen kombinációja olyan anyagot igényel, amely megfelelő szívóssággal rendelkezik ahhoz, hogy túlélje az ütési terheléseket rideg törés nélkül, és nagy keménységű, hogy ellenálljon a koptató csúszó kopásnak.

A mészkő, homokkő és hasonló közepes keménységű betáplálási anyagok optimális fúvórúd-anyaga általában a Cr26 vagy Cr20 magas krómtartalmú vas 60-65 HRC hőkezelt keménységgel, amely a kopás- és törésállóság legjobb kombinációját biztosítja ebben a szolgáltatásban. A keményebb, koptatóbb betáplálási anyagoknál, mint a gránit, kvarcit és vasérc, a krómtartalom 28-30 százalék felé növelhető, és további molibdén (1,5-2,5 százalék) használható a teljes martenzit átalakulás biztosítására a jellemzően 80-150 milliméter vastag fúvókaszakaszban.

A 60 százalék feletti szilícium-dioxid-tartalmú, erősen koptató betáplálási anyagokhoz (például kvarcit és kvarchomok) gömbgrafitos vas vagy acél hátlapba öntött, magas krómtartalmú vasbetéttel ellátott kompozit fúvórudakat használnak, hogy egyesítsék a magas krómtartalmú vas kopásállóságát a munkafelületen a gömbgrafitos vas vagy acél szívósságával, ahol a gömbgrafitos vas vagy acél töredezettsége a rögzítési pontokon teljes mértékben megrepedhet. katasztrofális bárvesztés.

Köténybetétek és oldalsó betétek

A vízszintes tengelyütközőben lévő köténybetétek alkotják a másodlagos ütközési felületeket, amelyek a sziklák ütközésébe ütköznek, miután kidobták őket a rotorról. Ezek a bélések kisebb sebességű ütéseket érnek el, mint a fúvórudak, de még mindig nagy keménységre van szükségük ahhoz, hogy ellenálljanak a felületükön az ütközések között a felületükön csúszó sziklák kopásából eredő kopásnak. A Cr15 vagy Cr20 minőségű magas krómtartalmú vasbetétek szabványosak a mészkő és a közepesen kemény kőzet alkalmazásokhoz; keményebb kőzetekhez Cr26 minőség választható. Az oldalsó bélések, amelyek a zúzókamrában anyagot tartalmaznak, és a zúzott terméket a kiürítő nyílás felé vezetik, elsősorban abrazív csúszókopást tapasztalnak, kisebb ütéssel, és a Cr15 minőség a legtöbb oldalsó béléshez megfelelő a kőkeménységtől függetlenül.

VSI rotor alkatrészek

A függőleges tengelyű ütközésmérők úgy működnek, hogy a betáplált anyagot egy forgórészen keresztül 45–75 méter/s sebességre gyorsítják, mielőtt az egy környező üllőgyűrűhöz vagy egy sziklapolchoz ütközne. A rotorpapucsok (azok az alkatrészek, amelyek a rotoron keresztül gyorsítják az anyagot) és az üllők (rögzített ütközési célpontok) rendkívül agresszív kombinált ütést és kopást tapasztalnak. A kemény kőzetben használt VSI rotorpapucsok jellemzően Cr26 vagy Cr28 minőségűek, 63-66 HRC keménységgel, és 100-400 órás időközönként cserélik a kőzet keménységétől és koptatóképességi indexétől függően. A VSI kopóalkatrészeinek magas cseregyakorisága rendkívül érzékenysé teszi az anyagválasztás gazdaságosságát a szolgáltatási óránkénti egységköltségre, és a különböző magas krómtartalmú vasminőségek és a versenytárs anyagok ár-érték arányát a feldolgozott termék tonnánkénti költsége alapján értékelik, nem pedig az egységáron.

Függőleges csiszolómalom, magas krómtartalmú öntvények

A függőleges őrlőmalmok (más néven függőleges görgős malmok vagy VRM) a nyersanyagot, a klinkert, a salakot és a szenet úgy őrlik, hogy a betáplált anyagot forgó őrlőhengerek és egy álló vagy forgó őrlőasztal között préselik és hengerelik. A henger és az asztal közötti érintkezési nyomás meghaladja a 200 megapascalt a modern, nagy hatékonyságú VRM-konstrukciókban, és a nagy normál feszültség, a henger és az asztal érintkezési zónájában való csiszoló csúszás, valamint a nagy sebességű köszörülés termikus hatásai a legsúlyosabb kopási feltételek közé tartoznak, amelyekkel bármely ipari öntvény szembesül.

Gumiabroncsok és asztali szegmensek köszörülése

The grinding roller tire (the replaceable outer shell of the grinding roller) and the grinding table segments (the wear resistant liner segments bolted to the grinding table) are the primary wearing components in a vertical grinding mill. Mindkét alkatrészt jellemzően magas krómtartalmú vasból öntik, a konkrét minőséget a köszörült anyag és az adott VRM-konstrukció működési paraméterei alapján választják ki.

A cement-alapanyag és klinker köszörülésénél, ahol a közepes keménységű betáplálást (Mohs 3-5) nagy áteresztőképességgel dolgozzák fel, a Cr15-Cr20 minőségű magas krómvas a görgős abroncsokhoz és az asztali szegmensekhez is szabványos, 8000-15000 üzemóra élettartammal a csere szükségessége előtt. Salakőrléshez, ahol a granulált nagyolvasztó salak lényegesen keményebb és koptatóbb, mint a cementklinker (egyes salaktípusoknál 6-7 Mohs-keménység), a Cr26 minőséget részesítik előnyben, és a salak jellemzőitől függően 6000-10000 óra élettartam a jellemző.

A VRM görgős abroncsok és az asztali szegmensek mérete jelentős öntési kihívásokat jelent, mivel a 100-250 milliméter vastagságú szakaszoknak végig egyenletes keménységet kell elérniük, hogy megakadályozzák a felgyorsult kopást, amely akkor lép fel, amikor a kezdeti kemény felületi réteg elhasználódik. Ehhez gondos ötvözettervezésre van szükség, megfelelő keményíthetőséggel (ezt a fent leírt molibdén és nikkel hozzáadásával érik el), valamint olyan ellenőrzött hőkezelési eljárásokat, amelyek a teljes metszetvastagságban elérik a kívánt hűtési sebességet.

Szénmalom őrlőelemek

Az erőművekben használt szénporítók finom porrá őrlik a szenet, mielőtt a kazánkemencékbe injektálják. A szénporítókban lévő őrlőelemek (tálbélések, tekercshéjak és asztali szegmensek) olyan környezetben működnek, ahol a szén és ásványi zárványok egyidejű kopása, az őrlés során a szén szárítására használt forró levegő hőciklusa, valamint a szénpor felhalmozódása miatti robbanásveszélyes gyulladás veszélye áll fenn. A magas krómtartalmú öntöttvas a szabványos őrlőelem anyaga az energiatermelésben használt összes főbb edényes malom és hengeres malom kivitelben, a Cr15 minőség a legelterjedtebb, a Cr26 minőség pedig a magas ásványianyag-tartalmú (20 százalék feletti hamutartalom) erősen abrazív szénhez.

VRM-alkalmazások összefoglalója talajanyag szerint

Hogyan lehet javítani a magas krómtartalmú öntvények kopásállóságát

A magas krómtartalmú öntvények kopásállósága nem kizárólag a kémia által meghatározott állandó tulajdonság. It is the outcome of the entire production process from alloy design through melting, solidification, and heat treatment, and it can be substantially improved through targeted interventions at each stage. Annak megértése, hogy mely változók gyakorolják a legnagyobb hatást a kopási teljesítményre, lehetővé teszi az öntödék és a végfelhasználók számára, hogy jól irányított fejlesztéseket hajtsanak végre, ahelyett, hogy általános minőségi fejlesztéseket alkalmaznának, amelyek esetleg nem veszik figyelembe az alkalmazásukat korlátozó tényezőket.

Hőkezelés: Az egyetlen leghatásosabb változó

A magas krómtartalmú fehér vasöntvények hőkezelése az egyetlen gyártási lépés, amely a legnagyobb hatással van az öntvény végső kopásállóságára. A hőkezelés célja, hogy a fémes mátrixot öntött állapotából (ausztenit, karbidok és gyakran némi perlit vagy martenzit keveréke, az ötvözettől és a hűtési sebességtől függően) olyan teljesen martenzites állapottá alakítsa, amely biztosítja a maximális keménységet és az ütési terhelés hatására bekövetkező törésállósághoz szükséges szívósságot.

A magas krómtartalmú fehérvas standard hőkezelési ciklusa két szakaszból áll:

1. Destabilizáló (ausztenitizáló) kezelés: Az öntvényt 950 és 1060 Celsius-fok közötti hőmérsékletre hevítik (a pontos hőmérséklet az ötvözet minőségétől és a keményfém oldódási céltól függően), és ezen a hőmérsékleten tartják a szelvény vastagságától függően 2-6 órán keresztül. E tartás során a megszilárdulás során kicsapódott másodlagos karbidok részben visszaoldódnak az ausztenit mátrixba, dúsítva a mátrixot krómmal és szénnel, és egyenletes kiindulási feltételeket biztosítanak a következő keményedési lépéshez. A destabilizációs hőmérsékletet pontosan kell szabályozni plusz vagy mínusz 10 Celsius fokon belül, hogy elkerüljük a másodlagos karbidok aluloldódását (ami miatt a mátrix túl sovány lesz a teljes keményíthetőséghez) vagy a túloldódó elsődleges karbidokat (ami durvítja a karbid szerkezetét és csökkenti a kopásállóságot).
2. Air or oil quench: A destabilizáló tartás után az öntvény gyorsan átkerül a hűtőközegbe. A léghűtés (kényszerhűtés) elegendő a legtöbb ötvözethez megfelelő edzhetőségi kiegészítésekkel (1,5 százalék feletti molibdén 100 milliméterig terjedő szakaszoknál); Az olajos kioltást gyengébb edzhetőségű ötvözetekhez vagy nagyon vastag szakaszokhoz használják, ahol a léghűtés túl lassú ahhoz, hogy megakadályozza a perlitképződést. A cél az, hogy a perlit orrhőmérsékleten (körülbelül 550-650 Celsius-fok) elég gyorsan lehűljön ahhoz, hogy elnyomja a perlit átalakulását és teljesen martenzites mátrixot érjen el, miközben a martenzit befejezési hőmérsékletén (200 Celsius fok alatt) kellően lassan hűti le, hogy elkerülje a termikus feszültség okozta kioltó repedést.

A keményedési kezelést követően 200-260 Celsius-fokon 2-4 órán át feszültségmentesítést alkalmazunk a gyors hűtés során kialakuló belső feszültségek csökkentésére, javítva a törésállóságot anélkül, hogy jelentősen csökkentené a mátrix keménységét.

Mikrostruktúra-finomítás a megszilárdulás során

A keményedés során elért keményfém mérete és eloszlása megszabja a kopásállóság felső határát, amelyet még a tökéletes hőkezelés sem léphet túl. A durva, rossz eloszlású karbidok kevésbé hatékony gátat képeznek a csiszolókopás ellen, mint az azonos össztérfogatú finom, egyenletes eloszlású karbidok, mivel a durva karbidok lehetővé teszik, hogy nagyobb csiszolóanyag részecskék mátrixanyagot találjanak a karbidok között az átvágáshoz, míg a finom karbidok hatékonyan egyenletes kemény felületet biztosítanak a csiszolóanyagnak.

A keményfém finomítás a következőkkel érhető el:

• Szabályozott öntési hőmérséklet: A legalacsonyabb elfogadható hőmérsékleten történő öntés a forma teljes kitöltéséhez (általában 1350-1420 Celsius-fok magas krómtartalmú vas esetén) növeli az alulhűtést a megszilárdulás során, ami elősegíti a finomabb karbid gócképződést és a finomabb végső keményfém méretet. A túl magas öntési hőmérséklet durvítja a megszilárdulási mikrostruktúrát, és nagyobb primer karbidokat termel.
• Inoculation: Kis mennyiségű titán (0,05-0,1 százalék), vanádium (0,1-0,3 százalék) vagy egyéb karbidképző elemek további gócképződési helyeket biztosítanak a keményedés során a karbidképződéshez, finomabb és egyenletesebb karbideloszlást eredményezve. A kopásállóság pusztán beoltásból (egyéb változtatások nélkül) bekövetkezett javulását 10-20 százalékban határozták meg az azonos névleges összetételű beoltott és nem beoltott hőt összehasonlító laboratóriumi kopási tesztekben.
• Controlled solidification rate: A gyorsabb megszilárdulás finomabb karbidokat eredményez. Kis és közepes öntvényeknél a fémhűtés alkalmazása a szerszám munkafelületein növeli a hűtési sebességet ezeken a felületeken, és finomabb karbidokat állít elő azokon a területeken, ahol a használat során a legnagyobb a kopás.

Megtartott ausztenit menedzsment

Szabványos hőkezelés után a legtöbb magas krómtartalmú fehér vasöntvény 5-20 százalékban visszatartott ausztenitet tartalmaz a mátrixban, az ötvözet összetételétől és a hőkezelési paraméterektől függően. A visszatartott ausztenit lágyabb fázis (körülbelül 300-400 HV), mint a martenzité (800-1000 HV), és a visszatartott ausztenit magas szintje csökkenti az öntvény mátrixkeménységét és kopásállóságát. Azokban az alkalmazásokban, ahol a maximális kopásállóság szükséges és az ütési terhelés szerény, a visszatartott ausztenittartalmat 10 százalék alá kell minimalizálni az alábbi módszerek valamelyikével: kriogén kezelés mínusz 70 és mínusz 196 Celsius fok között a normál hőkezelés után, túlhűtés a martenzit befejezési hőmérséklete alatti hőmérsékletre, vagy a martenzit kezdeti hőmérsékletének beállítása a martenzit hőmérsékletének csökkentésére.

Jelentős ütőterhelésű alkalmazásokban a visszatartott ausztenit bizonyos szintje (10-20 százalék) előnyös, mert repedésgátló szívósságot biztosít, amely megakadályozza, hogy az ütés által kiváltott mikrorepedések továbbterjedjenek az öntvényen. Az optimális megtartott ausztenitszint ezért alkalmazásfüggő, és a kopásállóság és a szívósság közötti kompromisszumot képviseli, amelyet az adott szolgáltatási környezetben uralkodó hibamód alapján kell megoldani.

A magas krómtartalmú öntvények hosszú élettartamú karbantartása

A magas krómtartalmú öntvények zúzó- és őrlőmalom-alkalmazások karbantartása magában foglalja mind a beépített kopóalkatrészek integritását megőrző üzemeltetési gyakorlatokat, mind a felügyeleti és cseretervezési gyakorlatokat, amelyek maximalizálják az egyes alkatrészek teljes hasznos élettartamát anélkül, hogy gyártási veszteségeket és mechanikai sérüléseket okoznának, amikor az alkatrészek a csere előtti használhatósági határt meghaladó elhasználódást okoznak. A következő karbantartási keretrendszer mindkét dimenzióra vonatkozik.

Működési gyakorlatok, amelyek megőrzik az öntés integritását

A daráló vagy őrlőmalom működési módja közvetlen hatással van a magas krómtartalmú öntvények kopási arányára és törési gyakoriságára, és a következő gyakorlatok körüli működési fegyelem mérhető javulást eredményez az öntvény élettartamában:

• Szabályozza a tramp fémet és az összetörhetetlen anyagot a takarmányban: Az acél merevítőrúd, a kotrófogak és a törőbetáplálásban lévő egyéb fémek extrém ütési eseményeket idéznek elő, amelyek eltörhetik a magas krómtartalmú vasfúvó rudakat, köténybetéteket és VSI-cipőket még akkor is, ha a normál üzemi ütési szint az anyag szívóssági tartományán belül van. Telepítse és tartsa fenn a hatékony csavaros fémérzékelést (jellemzően az anyagtípusnak megfelelő fémdetektorokat és mágneses rendszereket) az összes kevert vagy bontási eredetű betáplálási áramot feldolgozó ütőzúzó előtt.
• Az előtolás méretének és előtolási sebességének szabályozása: A túlméretezett betáplálás az ütvetörőben a tervezettnél nagyobb ütési eseményeket idéz elő, amelyek felgyorsítják a kopást és növelik a törés kockázatát. Tartsa a zúzó előtti szaggató és méretező szitákat jó működési állapotban annak biztosítása érdekében, hogy a zúzógép betáplálása megfeleljen a névleges adagolási méretre vonatkozó előírásoknak, amelyekre a fúvórudakat és a béléseket tervezték. Az előtolási sebesség-lökések, amelyek hatására a forgórész az egyes részecskék helyett nagy mennyiségű anyagfelhalmozódást okoz, hasonlóképpen növeli a maximális ütközési terhelést; Használjon szabályozott adagolórendszereket (sebességszabályozással rendelkező szalagos adagolókat, nem pedig szabályozatlan ürítésű kiegyenlítő garatokat) az egyenletes előtolási sebesség fenntartása érdekében.
• Tartsa be a megfelelő forgórész fordulatszámot és résbeállításokat: Ütközőzúzókban a forgórész fordulatszáma határozza meg az egyes fúvórudak és a kőzet ütközésének kinetikus energiáját, és ez az elsődleges működési változó, amely mind a termelési, mind a kopási sebességet befolyásolja. A minimális forgórész-fordulatszámon járás, amely eléri a szükséges termékméret-specifikációt, minimálisra csökkenti a tonnánkénti kopási sebességet; a szükségesnél nagyobb sebességgel történő futás növeli az energiafogyasztást és felgyorsítja a kopást anélkül, hogy a termék minősége javulna. Ellenőrizze, hogy a kötényhézag beállításai a specifikáción belül vannak-e; A túlságosan szűk rések növelik annak valószínűségét, hogy a nagy darabok beszorulnak a rotor és a kötény közé, és olyan ütközési eseményeket idéznek elő, amelyek egyszerre eltörhetik a fúvórudakat és a kötényeket.
• Forgassa el a fúvórudakat megfelelő időközönként: A vízszintes tengelyű ütvetörőket úgy tervezték, hogy a fúvórudak 180 fokkal elfordíthatók, vagy áthelyezhetők az elülső éltől a hátsó él irányába, ha az egyik oldal elkopott a forgási határig. A megfelelő ponton történő elforgatás kiegyenlíti a kopást az egyes fúvórudak két munkafelülete között, hatékonyan megkétszerezve az egyes fúvókákból kivont teljes kopási térfogatot a futáshoz képest, így az egyik oldal teljes kopása a forgás előtt. A késleltetett forgás egyenetlen kopást eredményez, ami csökkenti a használható kopási mennyiséget, és a rotor kiegyensúlyozatlanságához vezethet, ami növeli a csapágyterhelést és a vibrációt.

Ellenőrzési és kopásmérési ütemterv

Az öntési kopásmélység rendszeres időközönkénti szisztematikus mérése a hatékony cseretervezés alapja. Kvantitatív kopási adatok nélkül a cserére vonatkozó döntések pusztán vizuális értékelésen alapulnak, ami vagy a hátralévő élettartamú alkatrészek idő előtti cseréjét eredményezi (szükségtelen alkatrészköltség), vagy a biztonságos működési határ alatt elhasználódott alkatrészek késleltetett cseréjét eredményezi (a bázisberendezés mechanikai károsodásának kockázata).

Hozzon létre egy kopásmérési rutint féknyergek vagy ultrahangos vastagságmérők segítségével, amely rendszeres ellenőrzési időközönként méri a kopásmélységet minden egyes öntvény meghatározott referenciapontjain (jellemzően 250–500 üzemóránként a nagy terhelésű törő kopóalkatrészeinél, és 500–1000 óránként VRM csiszolóelemeknél). Jegyezze fel ezeket a méréseket egy nyomkövetési táblázatban, és ábrázolja az összesített kopást az üzemórák függvényében. Az eredményül kapott kopási görbe lehetővé teszi a fennmaradó élettartam előrejelzését bármely ellenőrzési ponton, lehetővé téve a tervezett csere ütemezését egy kényelmes karbantartási időszak alatt, ahelyett, hogy egy elhasználódott alkatrész által okozott vészhelyzetre reagálna.

Magas krómtartalmú öntvények hegesztési javítása

A magas krómtartalmú fehérvas nehezen hegeszthető hagyományos módszerekkel ridegsége és magas szén-egyenértéke miatt, ami elősegíti a repedés kialakulását mind a hegesztési lerakódásban, mind a hegesztéssel szomszédos hőhatászónában. Mindazonáltal a megfelelő króm-karbid keményítő elektródák vagy folyasztószeres huzal felhasználásával készült keményrétegű hegesztési bevonat felhasználható vastag profilöntvények kopott felületeinek helyben történő helyreállítására, meghosszabbítva az élettartamot az alkatrész teljes cseréjének költsége nélkül. A magas krómtartalmú vasöntvények sikeres keményítésének fő követelményei a következők:

• Melegítsük elő 400-500 Celsius-fokra hegesztés előtt, hogy csökkentse a hegesztőmedence és a környező hidegöntvény anyag közötti hőgradiensét, amely a magas széntartalmú és krómtartalmú vasakban a hő által érintett zónák repedésének elsődleges hajtóereje.
• Használjon króm-karbid kemény felületű fogyóeszközöket (nem általános célú vagy ausztenites rozsdamentes elektródák), amelyek az alapöntvényhez hasonló kopási tulajdonságokkal rendelkező lerakódást hoznak létre. A nem megfelelő elektróda lerakódása, amely puhább, mint a környező alapanyag, előnyösen kopik, és ez érvényteleníti a javítás célját.
• Az interpass hőmérséklet szabályozása és lehetővé teszi a szabályozott lassú hűtést hegesztés után az alkatrész szigetelőtakaróba burkolásával, hogy minimalizálja a hűtés során fellépő hőfeszültségeket, amelyek késleltetett repedést okoznak a vastag profilú öntvényekben.

A magas krómtartalmú öntvények műszakilag kiforrott és gazdaságilag bevált megoldást jelentenek a legigényesebb ipari alkalmazások kopási kihívásaira. A megfelelő krómminőség kiválasztása az adott csiszoló- és ütési körülményekhez, a mátrix keménységének és szívósságának maximalizálása érdekében a megfelelő hőkezelési paraméterek megadása, az öntvény integritásának megőrzése érdekében bevált gyakorlatok alkalmazása, valamint a szisztematikus kopásmérés és cseretervezés kombinációja biztosítja a legalacsonyabb teljes tulajdonlási költséget a magas krómtartalmú kopó alkatrészekből a zúzógép teljes élettartama alatt.

Minőségellenőrzés a magas krómtartalmú öntvénygyártásban

A magas krómtartalmú öntvények működési konzisztenciája a gyártás során alkalmazott minőség-ellenőrzés szigorúságától függ. Ellentétben az acélipari termékekkel, ahol az összetételt és a mechanikai tulajdonságok tartományát szigorúan szabályozzák a széles körben elfogadott szabványok, a magas krómtartalmú fehér vasöntvényeket gyakran szabadalmaztatott vagy alkalmazásspecifikus előírások szerint állítják elő, ahol az öntöde által alkalmazott gyártási minőségellenőrzés az állandó teljesítmény elsődleges biztosítéka. A magas krómtartalmú öntvények beszerzésekor milyen minőség-ellenőrzési szabályokat kell meghatározni és ellenőrizni, így a vásárlók megkülönböztethetik a megbízható forrásokat az inkonzisztens terméket előállítóktól.

Kémiai összetétel ellenőrzése

Minden egyes hője magas krómtartalmú vas elemezni kell, mielőtt az üstből vagy kemencéből vett mintán optikai emissziós spektrometriával (OES) öntjük. Az elemzésnek meg kell erősítenie, hogy az összes meghatározott ötvözőelem (króm, szén, molibdén, nikkel és szilícium) a megcélzott összetételi tartományon belül van, mielőtt a hőt formákba öntik. A specifikáción kívüli hőhatásokat az öntés előtt ötvözet hozzáadásával korrigálni kell; A specifikációtól eltérő hő öntése abban a reményben, hogy az elfogadható lesz, jelentős minőségi kockázatot jelent, mivel a nem megfelelő összetétel következményei a kopási teljesítményre és a hőkezelési reakcióra csak az alkatrészek üzembe helyezéséig lesznek nyilvánvalóak.

A vásárlóknak meg kell kérniük a malomvizsgálati tanúsítványokat (MTC), amelyek minden egyes gyártási tételre vonatkozóan mutatják az üstök tényleges elemzését, ahelyett, hogy elfogadnák az általános minőségi tanúsítványokat, amelyek megerősítik a szabványos specifikációnak való megfelelést anélkül, hogy jelentenék a szállított konkrét alkatrészek tényleges összetételét. Az MTC-adatok több rendelésre vonatkozó összehasonlítása lehetővé teszi az összetétel-változások tendenciáinak azonosítását, mielőtt azok befolyásolnák a szolgáltatás teljesítményét, és megadja azokat az adatokat, amelyek szükségesek az összetételbeli eltérések és a tételek közötti élettartam-különbségek közötti korrelációhoz.

Keménységvizsgálat hőkezelés után

Minden magas krómtartalmú vas casting hőkezelés után Rockwell keménységi tesztet kell végezni annak ellenőrzésére, hogy a kívánt keménységet a tervezett mérési zónában elérték-e. A legtöbb zúzó- és őrlőmalom kopóalkatrészénél a megadott keménységi tartomány 58-66 HRC, az ötvözet minőségétől és az alkalmazástól függően. A keménységvizsgálatot öntvényenként legalább három helyen kell elvégezni: két egymással szemben lévő munkafelület pozícióban és egy élhelyzetben. Az az öntvény, amely a munkafelületen elfogadható keménységet mutat, de lényegesen alacsonyabb keménységet mutat az élhelyzetekben, hiányos martenzit-transzformációt jelez az alacsonyabb hűtési sebességű területeken a kioltás során, ami előnyben részesített kopást idézhet elő ezeken a használat közbeni helyeken.

Nagy öntvényeknél, ahol a metszetvastagság változása a vastagság keménységi eloszlásán keresztül befolyásolhatja, a prototípus vagy az első cikk öntvényeinek reprezentatív helyeiről levágott mintákon végzett roncsolásos keménységvizsgálat megállapítja a keménységi gradienst a keresztmetszetben, és igazolja, hogy a hőkezelés minden olyan mélységben eléri-e a minimálisan szükséges keménységet, amely az alkatrész teljes élettartama alatt ki van téve. Ez a vizsgálat különösen fontos a VRM köszörűgörgős abroncsok és a 100 millimétert meghaladó keresztmetszetű asztalszegmensek esetében, ahol a hőkezelés utáni magkeménység kritikus a teljesítmény szempontjából, mivel a felület kopik, és idővel mélyebb anyag válik a munkafelületté.

Méretvizsgálat és felületi minőség

A megadott rajznak való méretmegfelelőséget az összes kritikus méret kalibrált mérőeszközök és sablonok segítségével történő mérésével ellenőrzik. A hőkezelés után megmunkált öntvényeknél (például szivattyú járókerekek, csiszológyűrű-szegmensek és precíziós kopólemezek) a végső megmunkálás utáni méretmérés megerősíti, hogy a megmunkálás elérte a kívánt méretpontosságot és felületi minőséget. Az öntvényként vagy talajként használt öntvények esetében a méretellenőrzés a rögzítési és illeszkedési felületekre összpontosít, amelyek meghatározzák a megfelelő illeszkedést és beállítást a fogadó berendezésben.

A felületi minőség ellenőrzése kiterjed mind az öntvényfelület vizuális megjelenésére, mind a kritikus alkalmazásoknál a felszín alatti hibák roncsolásmentes vizsgálatára. A szemrevételezéssel a felület megszakadási zsugorodási porozitását, hidegzárásokat, forró szakadásokat és jelentős felületi érdességeket azonosítanak, amelyek öntési minőségi problémákra utalnak. A nagy következményekkel járó alkalmazásoknál, mint például a nagy VSI rotorpapucsok, VRM csiszolóelemek és a kritikus folyamatgépek alkatrészei, a festék behatolási vizsgálata vagy a hozzáférhető felületek mágneses részecskék vizsgálata további biztonságot ad arra vonatkozóan, hogy az alkatrészek üzembe helyezése előtt nincsenek felületre törő repedések. A magas krómtartalmú vasöntvények repedései nem gátolják meg önmagukat, mint ahogyan a képlékeny anyagokban előfordulnának; az erősen terhelt ütőzúzó kopóalkatrészén lévő felületi repedés üzemi terhelés hatására gyorsan katasztrofális törésig terjedhet, így a szervizelés előtti repedésészlelés jelentős befektetést jelent mind a biztonság, mind a gyártási megbízhatóság terén.