پارامترهای عملکرد صفحه آستر

سایش مکانیکی جنبه های زیادی را در بر می گیرد که در میان آنها سایش ساینده بیش از 50 درصد کل سایش صنعتی را تشکیل می دهد. کشورهایی مانند آلمان و بریتانیا سالانه میلیاردها دلار ضرر به دلیل سایش مواد ساینده متحمل می شوند و در استرالیا، صنعت معدن سالانه 2 درصد از درآمد فروش محصولات معدنی خود را به دلیل سایش مواد ساینده از دست می دهد. بخش قابل توجهی از این سایش ساینده در آستر آسیاب گلوله ای رخ می دهد. دو رویکرد اصلی برای رسیدگی به این مشکل وجود دارد: اول، بهبود مقاومت در برابر سایش مواد. و دوم، بهبود محیط سایش از طریق بهینه سازی فرآیند. این تحقیق در درجه اول بر جنبه مادی تمرکز دارد.

مواد سنتی ZGMn13 مورد استفاده در آسیاب های گلوله ای:
ZGMn13 یک فولاد با منگنز بالا است که در سال 1882 توسط هادفیلد اختراع شد. با افزودن تقریباً 13 درصد منگنز به فولاد، با استفاده از مشخصه منگنز برای انتقال " دماغه" منحنی S فولاد به سمت راست و پایین آوردن خطوط Ms و Mf ساخته شده است. یک ساختار کاملا آستنیتی از طریق نگهداری طولانی مدت در 1000-1050 درجه و به دنبال آن سرد شدن اجباری به دست می‌آید. این ساختار کاملا آستنیتی خاصیت سخت شدن کار را نشان می دهد. هدف استفاده از آن به عنوان آستر آسیاب گلوله ای برای دستیابی به سخت شدن کار از طریق برخورد توپ های آسیاب و مواد ساینده بر روی آستر است. اما در حین کار آسیاب گلوله ای، گلوله های آسیاب و مواد ساینده با چرخش استوانه به نقطه بالایی منتقل می شوند و سپس به صورت آبشاری سقوط می کنند. توپ های سنگ زنی و مواد ساینده که از ارتفاع می افتند فقط مستقیماً به توپ های سنگ زنی و مواد ساینده در پایه شمع مواد ضربه می زنند و به طور غیرمستقیم از طریق لایه انباشته شده از توپ های سنگ زنی و مواد ساینده به آستر ضربه می زنند. این منجر به شدت ضربه کمتر و سخت شدن کار کمتر می شود. تجربه عملی نشان می‌دهد که در کارخانه‌های زغال‌سنگ در نیروگاه‌ها، سختی کار-سختی سخت‌شده فولاد منگنز آستنیتی بالا بین HB230 و 250 است، و در کارخانه‌های فرآوری سنگ از HB300 تجاوز نمی‌کند، که بسیار کمتر از حد کار{20}}سختی کار-فولاد{22} HB50 بالا. بنابراین، استفاده از فولاد با منگنز بالا برای تولید آسترهای آسیاب گلوله ای نامناسب است زیرا از خواص مقاوم در برابر سایش فولاد پر منگنز استفاده نمی کند.

وضعیت توسعه مواد لاینر
با توجه به کاربرد نامناسب مواد ZGMn13 در آسترهای آسیاب گلوله ای، متالورژی ها در سراسر جهان از دهه 1960 در حال تحقیق در مورد مواد جدید آستر بوده و به نتایج بسیاری دست یافته اند.
(1) تحولات جدید در ZGMn13
محققان ZGMn13 را با افزودن عناصری مانند کروم، مو، و V برای تشکیل کاربیدهای آلیاژی با سختی بالا-پایدار، پراکنده و جزیره ای مانند (FeCr)3C و VC، بهبود دادند. این مانع از رشد دانه‌های آستنیت در طول عملیات کوئنچ با آب می‌شود و در نتیجه ساختار آستنیتی با نقاط سخت کاربید پراکنده ایجاد می‌شود و در نتیجه توانایی سخت شدن کار و اثر سخت شدن مواد را بهبود می‌بخشد.
ایالات متحده فولاد منگنز پر ریخته گری استاندارد با 1.5% ~ 2.5% کروم (درجه C) و فولاد ریخته گری استاندارد پر- منگنز با 0.9% ~ 1.2% یا 1.8% ~ 2.1% Mo (درجه E-1 و E-2) تولید می کند.
ژاپن فولاد منگنز پر ریخته گری استاندارد با 1.5% ~ 2.5% کروم (درجه SCMnH11) و فولاد ریخته گری استاندارد پر- منگنز با 2.0%~3.0% کروم و 0.4%~0.7% V (درجه SCMnH12) تولید می کند. مؤسسه تحقیقات ریخته‌گری و آهنگری مغولستان داخلی کروم{11}}حاوی فولاد منگنز بالا با 1.5% تا 2.5% کروم ایجاد کرده است و فولاد مذاب را با عناصر خاکی کمیاب تصفیه کرده است. لایه سطحی (0.01 میلی متر) این کروم-حاوی-فولاد منگنز بالا می‌تواند پس از سخت شدن کار در آسیاب گلوله‌ای به سختی HB390 برسد که 1.5 برابر فولاد منگنز معمولی است و عمر مفید آن 1.5 تا 2 برابر فولاد منگنز معمولی است.

(2) چدن سفید آلیاژی
① 15Cr-چدن سفید 3Mo و توسعه آن. نماینده ترین ماده جایگزین برای آسترهای فولادی با منگنز بالا، چدن سفید مارتنزیتی حاوی 15% کروم + 3% Mo است. این ماده متشکل از کاربیدهای یوتکتیک آهن ناپیوسته (Cr, Fe) 7C3 و کروم-با کاربیدهای ثانویه پراکنده با ماتریدهای ثانویه است. تقریباً 40 تا 50 درصد از حجم کل را اشغال می کند. این کاربیدهای کروم سختی بسیار بالایی دارند، همه بالاتر از HV1200-1800، که برای مقاومت در برابر سایش ناشی از ساینده های معمولی کافی است. با این حال، سختی ماتریس مارتنزیتی در حدود HRC50 است، که نرم تر از برخی ساینده ها است و فرسوده می شود و به طور بالقوه کاربیدها را از بین می برد. بنابراین، مقاومت سایشی برجسته کاربیدها فقط تا حدی مورد استفاده قرار می گیرد. موسسه فناوری هاربین همچنین در بهبود عملکرد چدن سفید کروم 15Cr{30}}3Mo بالا-کار گسترده‌ای انجام داده است. آنها از نمک ها و آلیاژهای پتاسیم، سدیم، منیزیم و کلسیم برای انجام عملیات اصلاح اسپری بر روی چدن 15Cr{35}}3Mo استفاده کردند که توزیع شبکه اصلی کاربیدها را حذف کرد و آنها را کرم مانند یا توده به نظر رساند، در حالی که اندازه کاربیدها را نیز کاهش داد. این به طور قابل توجهی چقرمگی و مقاومت در برابر سایش مواد را بهبود بخشید. مطالعات نشان داده است که میزان سایش چدن سفید 15Cr-3Mo با کروم بالا که با عناصر اصلاح کننده مختلف پردازش شده است، کمتر از مواد تصفیه نشده است. به طور خاص، متوسط ​​نرخ سایش چدن سفید 15Cr-3Mo اصلاح شده با پتاسیم با کروم بالا 63.2٪ کمتر از مواد تیمار نشده بود، و نرخ سایش محلول بهینه 74.4٪ کمتر از مواد تیمار نشده بود.

② مس-حاوی چدن سفید آلیاژی. این چدن سفید آلیاژی که با موفقیت توسط کارخانه ابزار Shandong Xinwen ساخته شده است، با افزودن 1.0٪ مس و 0.9٪ آلیاژ فروسیلیکون خاکی کمیاب برای اصلاح و تلقیح قبل از ریخته‌گری، و به دنبال آن عملیات نرمال‌سازی 950 درجه و حرارت دادن 600 درجه تولید می‌شود که منجر به پراکندگی، ریز و یکنواخت شدن کاربیدها می‌شود. آزمایش ماشینی نشان داد که در یک آسیاب سیمان L1.83 × 6.4 متر، مقاومت نسبی سایش مس خاکی کمیاب{9}}حاوی آستر چدن سفید آلیاژی 2.4 برابر آستر فولادی با منگنز بالا بود. (3) فولادهای آلیاژی متوسط ​​و کم
اگرچه آسترهای آسیاب گلوله ای چدن سفید با-فولاد منگنز بالا یا چدن سفید آلیاژی با عناصر آلیاژی افزوده شده، مقاومت سایشی قابل توجهی در مقایسه با آسترهای معمولی با منگنز بالا نشان می‌دهند، این مواد به دلیل گنجاندن مقادیر زیادی از فلزات گرانبها مانند کروم، نیکل و مو، گران‌تر هستند و در طول تولید و حتی استفاده از آنها دچار ترک خوردگی و حتی استفاده می‌شوند. بر اساس این دلایل متالوژیست ها و کارگران ریخته گری چینی با توجه به شرایط خاص کشورم، تحقیق در مورد استفاده از فولادهای متوسط ​​و کم آلیاژ برای آسترهای آسیاب گلوله ای را آغاز کردند و به نتایج دلگرم کننده ای دست یافتند.

① فولاد مقاوم در برابر سایش-کروم، مو، مس متوسط-کم کربن-آلیاژی. فولاد مقاوم در برابر سایش متوسط-کم کربن-آلیاژ- حاوی کروم، مو، و مس و تیمار شده با عناصر خاکی کمیاب، که توسط دانشگاه فناوری شنیانگ ساخته شده است، پس از خاموش شدن هوا در دمای 50 درجه و دمای 95 به سختی بیش از HRC50 و مقدار ضربه 25-60 J/cm2 رسید. ماتریس آن مارتنزیت تمپر شده است و میکروسکوپ الکترونی روبشی ساختاری از دسته‌های مارتنزیت لت-شکل را نشان داد. در زیر میکروسکوپ الکترونی عبوری با بزرگنمایی بالا، ساختار به وضوح مخلوطی از مارتنزیت نابجایی و مقدار کمی مارتنزیت دوقلویی را نشان داد، با لایه نازک ناپیوسته-مانند آستنیت حفظ شده بین لت های مارتنزیت توزیع شده است. این شکل و توزیع آستنیت باعث بهبود چقرمگی ضربه و مقاومت نسبی در برابر سایش فولاد شد. مقاومت در برابر سایش این فولاد تحت انرژی های مختلف ضربه، تضاد قابل توجهی با فولاد با منگنز بالا نشان داد.
با افزایش انرژی ضربه، مقاومت سایشی فولاد منگنز بالا به میزان قابل توجهی بهبود یافت، در حالی که مقاومت به سایش فولاد جدید کروم، مو، مس کاهش یافت. با این حال، تحت تمام شرایط انرژی ضربه انتخاب شده در آزمایش های مقایسه ای، مقاومت به سایش فولاد جدید بیشتر از فولاد منگنز بالا بود. لاینر ساخته شده از این ماده که در آسیاب گلوله ای L1.83 × 3 متر در معدن آهن Qian'an در استان هبی استفاده شد، طول عمر 10-12 ماه داشت، در حالی که طول عمر آسترهای ZGMn13 تنها 3-5 ماه بود.

② فولاد آلیاژی Cr{{0}Mo-V-Ti متوسط-چند عنصر کربن-. فولاد آلیاژی متوسط-کربن چند جزیی- حاوی کروم، مو، و مقادیر کمی از V، Ti، و Nb، که توسط موسسه تحقیقات و طراحی سیمان Hefei ساخته شده است، پس از عملیات حرارتی نادر (RE) و عملیات حرارتی خاص، یک مارتنزیت تمپر شده + مقدار کمی ماتریس بینیت پایین‌تر را با فازهای سخت کاربید پراکنده به دست می‌آورد. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این نوع آستر دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، چقرمگی ضربه و مقاومت خمشی بالا است و طول عمر آن بیش از سه برابر فولاد منگنز معمولی است. این در آسیاب آسیاب در کارخانه سیمان Huaihai (L4.2m×12m)، کارخانه سیمان Kunming (L3.5m×11m) و کارخانه سیمان Sichuan Dukou (L2.2m×13m) با میانگین نرخ سایش 3.16 گرم در تن در محفظه اول و 1.53 گرم در اتاقک دوم استفاده شده است. در حالی که میانگین نرخ سایش آسترهای فولادی منگنز بالا 13 گرم در تن سیمان است.

③ فولاد آلیاژی کروم با-متوسط ​​کربن{{1} بالا. یکی دیگر از روکش‌های فولادی با آلیاژ کروم بالا-متوسط ​​کربن- حاوی 4.5%~5.5% کروم و 0.3%~0.7% Mo، و تیمار شده با تلقیح RE که توسط موسسه تحقیقات و طراحی سیمان Hefei نیز ساخته شده است، با موفقیت در آسیاب‌های گلوله‌ای سیمان استفاده شده است.

④ فولاد منگنز کروم-Ti متوسط-. فولاد منگنز متوسط ​​حاوی 5.5%~8.0% منگنز، 1.5%~2.0% کروم، 0.05%~0.1% Ti، و تیمار شده با 0.02%~0.05% RE، یک ساختار آستنیتی با دانه‌های ریزتر از فولاد معمولی بالا{12} در دمای 0.0 ± 0.0 درجه منگنز بدست آورد. آسترهای ساخته شده از این ماده در آسیاب های گلوله ای در معدن آهن بانشیگو و معدن مس Tonghua کارخانه فولاد Tonghua به دست آورده اند. مقاومت سایش نسبی آن 1.64 برابر فولاد منگنز بالا هنگام آسیاب سنگ معدن مگنتیت است. و 1.48 برابر فولاد منگنز بالا هنگام آسیاب سنگ مس. دلیل اصلی بهبود مقاومت در برابر سایش این ماده، عملکرد بهتر سخت شدن کار آن در آسیاب های گلوله ای در مقایسه با فولاد منگنز معمولی{22} است.

⑤ فولاد آلیاژی کروم-Mo چند-فاز کم-. آستر فولادی مقاوم در برابر سایش کم آلیاژ چند فازی مورد مطالعه، حاوی 3٪ کروم و 0.4٪ مو، تحت عملیات حرارتی خاموش کننده همدما قرار گرفت تا ریزساختار بینیت + مارتنزیت + آستنیت حفظ شده به دست آید. این ماده دارای چقرمگی بالا و سختی بالایی است که در نتیجه مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه، خستگی، تغییر شکل و سایش دارد. کاربردهای میدانی نشان داده است که این لاینر 1 تا 2 برابر عمر مفید فولاد منگنز معمولی{14} دارد.