Сталеві вкладиші з високим вмістом марганцю: склад матеріалу, процес термічної обробки та застосовні робочі умови

Сталеві пластини з високим вмістом марганцю (сталь Хедфілда, серія ZGMn13) є найбільш широко використовуваними зносостійкими литими деталями для гірничодобувної, цементної, набійної, металургійної та вугільної промисловості. На відміну від чавунного сплаву з високою твердістю, але низькою в’язкістю, сталь з високим вмістом марганцю має унікальні характеристики робочого-зміцнення: її поверхня утворює загартований шар під дією сильної ударної екструзії, тоді як серцевина зберігає чудову в’язкість, уникаючи розтріскування, руйнування та передчасного руйнування під високим навантаженням. У цій статті систематично описано хімічний склад, процес термічної обробки для зміцнення основної води, застосовне обладнання та відповідні робочі умови, щоб допомогти глобальним покупцям вибрати правильні вкладиші та зменшити витрати на заміну.
1. Матеріал і хімічний склад вкладишів із сталі з високим вмістом марганцю
1.1 Стандартний базовий клас ZGMn13 (X120Mn12 / 1.3401)
Стандартний хімічний склад (масовий відсоток):
Вуглець (C): 0,90%–1,50%
Марганець (Mn): 10,0%–15,0%
Кремній (Si): 0,30%–1,00%
Сірка (S): менше або дорівнює 0,05%
Фосфор (P): менше або дорівнює 0,10%
Вуглець і марганець є основними функціональними елементами: високий вміст марганцю стабілізує аустенітну матрицю; помірна кількість вуглецю покращує зносостійкість, тоді як надмірна кількість вуглецю утворює крихкі карбіди на границях зерен і знижує ударну в’язкість.
1.2 Оптимізовані марки модифікованого сплаву для суворих умов
ZGMn13Cr2: Додавання 1,5–2,5% хрому, покращення зернистої структури, посилення розчинення карбіду, покращення анти-корозії та анти-абразії, ідеально підходить для твердих порід, залізної руди, середовищ мокрого шліфування
ZGMn17 Сталь із над-високим вмістом марганцю: вміст Mn до 16%–19%, над-висока ударна в’язкість, підходить для над-великих дробарок і важких-млинів SAG із надсильним ударним навантаженням
Модифікований рідкоземельний ZGMn13: очищає розплавлену сталь, усуває ливарні пори та усадку, подовжує термін служби на 15–25% порівняно зі звичайними вкладишами Mn13
1.3 Основні механічні властивості після кваліфікованої термічної обробки
Твердість матриці (вихідний стан): HB170–230
Твердість-загартованої поверхні під ударом: HB500–600
Ударна в'язкість: більше або дорівнює 150 Дж/см², відсутність крихкого руйнування під сильним ударом
Хороша пластичність, відсутність магнетизму, витримує повторну сильну екструзію
2. Процес термічної обробки серцевини: загартування водою (загартування розчином)
Оскільки-лита сталь із високим вмістом марганцю містить масивну сітку карбідів уздовж меж зерен, виявляючи сильну крихкість, легко тріскається під незначним ударом і не може використовуватися. Водоміцна термічна обробка є обов’язковим ключовим процесом для активації всіх -зносостійких властивостей вкладишів із марганцевої сталі.
2.1 Повний стандартний технічний процес зміцнення водою
Сегментований повільний нагрів, щоб уникнути термічної тріщини
Кімнатна температура → 680 градусів: швидкість нагріву 80–100 градусів / год, витримуйте 1,5 години при 680 градусах, щоб усунути внутрішню напругу лиття, запобігти термічному розтріскуванню товстого вкладиша
680 градусів → 1050–1100 градусів: швидкість нагрівання 120 градусів / год, постійне нагрівання без паузи
Високо{0}}температурна ізоляція (критичний крок)
Тримайте при 1050–1100 градусів протягом достатнього часу відповідно до товщини вкладиша:
Товщина менше або дорівнює 50 мм: витримати 2–2,5 год
Товщина 50–100 мм: витримати 3–4 год
Призначення: повністю розчинити всі карбіди в аустеніті, щоб отримати однорідну-фазну аустенітну матрицю
Швидке гасіння водою (суворе обмеження за часом)
Час передачі від печі до басейну охолодження Менше або дорівнює 30 секундам
Початкова температура охолоджуючої води Менше або дорівнює 30 градусам, загальний об’єм води більше або дорівнює 10-кратній загальній вазі вкладишів
Продовжуйте розгойдувати вішалку під час охолодження, щоб забезпечити рівномірну швидкість охолодження Більше або дорівнює 30 градусам/с
Завершіть охолодження, доки температура вкладиша не впаде нижче 200 градусів, максимальна температура води після загартування не може перевищувати 60 градусів
Природне повітряне охолодження після загартування водою, без вторинного відпуску
2.2 Заборонений діапазон робочих температур і загальні дефекти
Не використовуйте вкладиші при безперервній робочій температурі 250–500 градусів: карбіди знову осідають уздовж меж зерен, вкладиш стає крихким і легко тріскається
Наслідки некваліфікованої термообробки: недостатня ізоляція → залишкові карбіди; повільне гартування → часткове осадження карбіду; обидва призводять до короткого терміну служби, відколів країв і поломки вкладишів під час експлуатації
3. Відповідне обладнання та відповідні умови роботи
Сталеві вкладиші з високим вмістом марганцю покладаються на ударне навантаження для реалізації робочого зміцнення поверхні, тому вони підходять лише для умов середнього та високого ударного зносу. Чим менша сила удару, тим слабший ефект само{1}}затвердіння та гірша зносостійкість. Ми класифікуємо відповідні сценарії за обладнанням і твердістю матеріалу для довідки клієнтів:
3.1 Повністю застосовні робочі умови-надзвичайних ситуацій (перший вибір для серії ZGMn13)
Дробильне обладнання
Щокова дробарка: фіксована щелепна пластина, рухома щелепна пластина
Умови роботи: Первинне подрібнення великокускових матеріалів, сильне здавлювання + ударне навантаження
Відповідні матеріали: вапняк, блакитний камінь, кам'яне вугілля, залізна руда, граніт, базальт
Ударна дробарка: ударний вкладиш, пластина фартуха
Робочі умови: -швидкісний удар матеріалу, сильний повторний удар
Гільза та кожух конусної дробарки: середнє та дрібне дроблення твердої кускової руди
Футеровка молоткова дробарка, колосникова пластина
Шліфувальне обладнання
Кульовий млин / стрижневий млин / перший бункер млина SAG (зона грубого помелу)
Робочий стан: падіння великої сталевої кульки + тертя екструзії матеріалу
Застосовувані галузі промисловості: збагачувальна фабрика залізної руди, золотий рудник, фабрика цементної сировини, завод кварцового піску
Характеристика: великий розмір частинок корму, сильна сила удару, вкладиш із марганцевої сталі постійно само-загартується для продовження терміну служби
Шахтний бункер, жолоб, футеровка транспортного бункера: ударний знос сипучого матеріалу при падінні
3.2 Умовно застосовні сценарії (рекомендовано модифікований сплав ZGMn13Cr2)
Мокре подрібнення з корозією суспензії: залізна руда, марганцева руда, мідна руда флотаційні млини
Середньо{0}}тверді абразивні матеріали: річкова галька, пісковик, боксити
Вторинне дроблення із середнім ударом, бункер середнього подрібнення з маленькими сталевими кульками
3.3 Нерекомендовані умови роботи з низьким-наслідком
Другий бункер кульового млина з чистим тонким помелом, ультра-порошковий помел, футерівка силосу з низьким-тертям без удару від падіння матеріалу: недостатня сила удару не може утворити загартований шар, вкладиш із марганцевої сталі швидко зношується; чавун із високим вмістом хрому або композитні зносостійкі-вкладиші економічно-вигідніші для цих сценаріїв
3.4 Посилання на визначення твердості матеріалу
Матеріали середньої-твердості (міцність на стиск менше або дорівнює 150 МПа): вапняк, вугілля, доломіт → стандартний вкладиш ZGMn13, найнижча вартість закупівлі
Тверда порода (міцність на стиск 150–300 МПа): граніт, залізна руда, блакитний камінь → вкладиш із марганцевої сталі зі сплаву ZGMn13Cr2
Надтверда абразивна порода (базальт, кварцит, руда з високим вмістом кремнію): над-з високим вмістом марганцю ZGMn17 або біметалічні композитні вкладиші
4. Переваги та обмеження вкладишів із сталі з високим вмістом марганцю
Основні переваги
Чудова ударостійкість: відсутність раптового руйнування навіть під ударом великої куски руди, зменшує ризик зупинки обладнання через поломку футеровки
Динамічне самозміцнення-: чим важче ударне навантаження, тим твердіша поверхня, довший термін служби
Хороша ефективність обробки: можна різати, зварювати та свердлити для-регулювання встановлення на місці
Економічна перевага: нижча ціна за одиницю, ніж чавун із сплаву з високим вмістом хрому та композитні зносостійкі-деталі, придатні для масового постачання у великих шахтах
Стабільна продуктивність лиття: зрілий виробничий процес, настроюваний розмір, форма зуба, підйомні та монтажні отвори відповідно до креслення обладнання
Обмеження
Низька зносостійкість в умовах слабкого удару, чистого тертя
Не може працювати протягом тривалого часу при безперервній високій температурі 250–500 градусів
Початкова твердість поверхні низька, швидкість зношування висока на ранній-стадії обробки
5. Налаштування та сервісна підтримка
Наша фабрика виробляє повну серію вкладишів зі сталі з високим вмістом марганцю, включаючи стандартний ZGMn13, модифікований сплав Cr-Mn13, над-високий Mn17.
Спеціальне обслуговування: вкладиші OEM для всіх моделей щекових дробарок, конусних дробарок, ударних дробарок, кульових млинів, млинів SAG
Технічна підтримка: надайте звіт про випробування матеріалу, сертифікат процесу термічної обробки, звіт про неруйнівну UT/MT дефектоскопію
Підбір рішення: відповідно до моделі вашого обладнання, твердості матеріалу, розміру частинок корму та інтенсивності удару порекомендуйте найбільш-рентабельну марганцеву сталь і структуру вкладиша, щоб зменшити вартість щорічної заміни
Висновок
Ефективність металевих вкладишів із високим вмістом марганцю спільно визначається формулою матеріалу та повною термічною обробкою зміцнення водою. Правильний вибір має поєднувати інтенсивність удару обладнання та твердість матеріалу: серія ZGMn13 є оптимальним-рентабельним рішенням для всіх умов важкого ударного дроблення та грубого подрібнення. Якщо вас турбують часті руйнування вкладишів і швидкий знос, зв’яжіться з нашою технічною командою, щоб отримати професійні робочі умови та індивідуальні рішення для-стійких до зносу вкладишів.