Odlitek z manganové oceli

Slévárna odlévání manganové oceli

Qiming Machinery je jednou ze slavných sléváren manganové oceli v Číně. V naší slévárně je více než 12,000 XNUMX tun odlitků z manganové oceli pro odlévání. Mezi tyto opotřebitelné součásti pro odlévání z manganové oceli patří:

• Díly opotřebení drtiče
• Díly podléhající opotřebení drtiče
• Pánev podavače zástěry
• Mlýnské vložky
• Ostatní díly na opotřebení manganu

Všechny opotřebitelné díly pro odlévání manganové oceli od společnosti Qiming Machinery jsou podporovány systémem kontroly kvality ISO9001: 2015. Ve srovnání s jinou slévárnou manganové oceli má Qiming Machinery následující výhody:

• Dostupná vrhací hmotnost od 5 kg do 12000 XNUMX kg;
• Lze použít tři výrobní linky. Výrobní linka na odlévání do písku a výrobní linka na odlévání pěny;
• Naše slévárna prošla systémem kontroly kvality ISO9001: 2018;
• Stabilní kvalita s vhodnou cenou;
• Profesionální inženýři dodávají služby měrných výkresů a designových produktů.

Produkty

Co je to manganová ocel?

Manganová ocel, nazývaná také Hadfieldova ocel nebo mangalloy, je ocelová slitina obsahující 12-14% manganu. Ocel, která je známá svou vysokou rázovou pevností a odolností proti otěru ve vytvrzeném stavu, je často popisována jako prvotřídní ocel pro kalení.

Historie

• V roce 1882 Robert Hadfield Creat Mn14 manganová ocel;
• V polovině 20. století USA Climax navrhuje střední manganovou ocel;
• V polovině 20. století se dosud vyvíjí ocel s vysokým obsahem manganu a oceli s vysokým obsahem manganu.

V Číně je to standard GB / T 5680-2010.

V USA se jedná o standard ASTM A128.

Schopnost manganové oceli tvrdnout při nárazovém zatížení spolu s výjimečnou houževnatostí z ní činí nejlepší volbu materiálu pro opotřebení pro mnoho náročných aplikací. Manganová ocel je tedy široce používána v průmyslových opotřebitelných součástech.

• Drtiče podléhající opotřebení, které zahrnují čelistní desku, pláště drtiče kužele, vložky misky kuželového drtiče, pláště krouživého drtiče a nějakou lícní desku;
• Těžební lopaty opotřebovávají části, které zahrnují trackpady;
• Díly podléhající opotřebení drtiče, které zahrnují skartovací kladivo, skartovací rošty a skartovací kovadliny;

Různé prvky mají různé funkce a účinky v opotřebitelných částech odlévání z manganové oceli.

Uhlíkový prvek. Uhlík je jedním z dvou nejdůležitějších prvků v manganových ocelích spolu s manganem. Manganové oceli jsou přesyceným roztokem uhlíku. U většiny standardních druhů manganové oceli jsou uhlík a mangan v přibližném poměru Mn / C = 10. Tyto oceli proto obvykle mají 12% Mn a 1.2% C. Tento poměr byl stanoven hlavně časnými omezeními výroby oceli a stálý poměr nemá žádný skutečný význam. Zvýšení obsahu uhlíku zvyšuje mez kluzu a snižuje tažnost. Následující obrázek ukazuje účinky zvýšení obsahu uhlíku na vlastnosti 13% manganové oceli.

Vliv uhlíku na tahové vlastnosti manganové oceli

Většina manganových ocelí se používá při oděru drážkování a při vysokém rázovém opotřebení, takže se výrobci snaží maximalizovat obsah uhlíku. Praktické limity skutečně existují a jelikož obsah uhlíku překračuje 1.3%, dochází k praskání a stále častěji se vyskytují nerozpuštěné karbidy hranic zrn. Prémiové třídy manganových ocelí, ty s vysokým obsahem manganu, posunuly horní mez uhlíku výrazně nad 1.3%.

Manganový prvek. Mangan je stabilizátor austenitu a umožňuje tuto rodinu slitin. Snižuje teplotu transformace austenitu na ferit, a proto pomáhá udržovat plně austenitickou strukturu při pokojové teplotě. Slitiny s 13% Mn a 1.1% C mají počáteční teploty martenzitu pod -328 ° F. Dolní hranice obsahu manganu v čisté austenitické manganové oceli je téměř 10%. Zvyšující se hladiny manganu mají tendenci zvyšovat rozpustnost dusíku a vodíku v oceli. Prémiové slitiny s vyšším obsahem uhlíku a dalšími prvky slitiny existují s obsahem manganu od 16 do 25% manganu. Tyto slitiny jsou vlastnictvím jejich výrobce.

Silikonový prvek. Specifikační obsah křemíku v oceli s vysokým obsahem manganu je 0.3% ～ 0.8%. Křemík sníží rozpustnost uhlíku v austenitu, podpoří srážení karbidů a sníží odolnost proti opotřebení a rázovou houževnatost oceli. Proto by měl být obsah křemíku řízen na spodní mezní specifikaci.

Fosforový prvek. Specifikační obsah oceli s vysokým obsahem manganu je P ≤ 0.7%. Při tavení oceli s vysokým obsahem manganu je obsah fosforu v oceli kvůli vysokému obsahu fosforu v feromanganu obecně vysoký. Vzhledem k tomu, že fosfor sníží rázovou houževnatost oceli a usnadní odlití odlitku, měl by být obsah fosforu v oceli co nejvíce snížen.

Sírový prvek. Specifikace oceli s vysokým obsahem manganu vyžaduje S ≤ 0.05%. Vzhledem k vysokému obsahu manganu se většina síry a manganu v oceli navzájem spojuje a vytváří sirník manganatý (MNS) a vstupuje do strusky. Proto je obsah síry v oceli často nízký (obvykle ne více než 0.03%). Proto je škodlivý účinek síry v oceli s vysokým obsahem manganu vyšší než ve fosforu.

Chromový prvek. Chrom se používá ke zvýšení pevnosti v tahu a odolnosti proti toku u manganových ocelí. Často se používají přírůstky až 3.0%. Chrom zvyšuje tvrdost žíhání v roztoku a snižuje houževnatost manganové oceli. Chrom nezvyšuje maximální úroveň tvrdosti zpevněnou tvrdostí ani rychlost zpevnění. Jakost obsahující chrom vyžaduje vyšší teploty tepelného zpracování, protože karbidy chromu se obtížněji rozpouštějí v roztoku. V některých aplikacích může být chrom přínosný, ale v mnoha aplikacích není přínosem přidání chromu do manganové oceli.

Prvek molybdenu. Přídavek molybdenu do manganových ocelí má za následek několik změn. Nejprve se sníží teplota startu martenzitu, což dále stabilizuje austenit a zpomalí srážení karbidu. Přídavky molybdenu dále mění morfologii karbidů, které se tvoří během opětovného zahřívání poté, co byl materiál podroben ošetření roztokem. Typicky se tvoří hraniční filmy aikulárních karbidů, ale po přidání molybdenu se karbidy, které se vysráží, spojí a rozptýlí se v zrnech. Výsledkem těchto změn je, že houževnatost oceli se zvyšuje přidáním molybdenu. Další výhodou přídavků molybdenu mohou být vylepšené mechanické vlastnosti odlitku. To může být skutečnou výhodou během výroby odlévání. U vyšších tříd uhlíku bude molybden zvyšovat tendenci k počáteční fúzi, proto je třeba dbát na to, aby se tomu zabránilo, protože výsledné mechanické vlastnosti budou vážně sníženy.

Niklový prvek. Nikl je silný stabilizátor austenitu. Nikl může zabránit transformacím a srážení karbidů i při snížené rychlosti ochlazování během kalení. Díky tomu může být nikl užitečným doplňkem u produktů, které mají velké části. Zvýšení obsahu niklu je spojeno se zvýšenou houževnatostí, mírným poklesem pevnosti v tahu a nemá žádný vliv na mez kluzu. Nikl se také používá při svařování přídavných materiálů pro manganové oceli, aby se umožnilo, aby uložený materiál neobsahoval karbidy. Pro dosažení požadovaného výsledku je typické mít v těchto materiálech nižší hladinu uhlíku spolu se zvýšeným obsahem niklu.

Hliníkový prvek. Hliník se používá k deoxidaci manganové oceli, což může zabránit defektům v dírkách a jiných plynech. Typické je použít v pánvi přísady 3 libry / tunu. Zvýšení obsahu hliníku snižuje mechanické vlastnosti manganové oceli a současně zvyšuje křehkost a trhání za tepla. V praxi se doporučuje udržovat zbytky hliníku na většině druhů manganové oceli poměrně nízké.

Titanový prvek. Titan lze použít k deoxidaci manganové oceli. Titan může navíc vázat plynný dusík v nitridech titanu. Tyto nitridy jsou stabilní sloučeniny při teplotách výroby oceli. Jakmile je vázán, dusík již není k dispozici, aby způsobil zařezávání kolíků do odlitků. K zjemnění zrna lze také použít titan, ale v těžších úsecích je účinek minimální.

Výkonnostní charakteristiky

Standardní manganová ocel je Mn13. Po ošetření proti opotřebení může povrch materiálu dosáhnout 500-550 tvrdosti podle Brinella, nadále udržovat vnitřní pružnost, minimalizovat povrchové tření, lze svařovat vysokou manganovou ocelí nebo podobnými materiály, lze ho řezat acetylenovým hořákem, nemagnetickým atd.

Technické parametry

Rafinace: za účelem zlepšení kvality roztavené oceli se stále více používá proces sekundární rafinace. Od 1980. let se také používá při výrobě oceli s vysokým obsahem manganu. Po rafinaci se inkluze sníží, distribuce se zlepší a pevnost se zvýší z 657mpa na 834mpa a odolnost proti opotřebení lze také zvýšit o 30%.

Závěsné lití: teplota lití má velký vliv na vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu. Výrobci mají často velkou kapacitu pece, dlouhou dobu lití a obtížnou regulaci teploty. Přestože jsou přijata různá opatření, nelze se vyhnout nevýhodám hrubých zrn. Bylo studováno, že 2% - 3% (velikost 0.15 - 0.3 m) železného prášku nebo směsi práškového feromanganu a železného prášku se přidávají kontinuálně s roztavenou ocelí během lití. Působí jako vnitřní chladicí železo a zvyšuje krystalizační jádro, zlepšuje vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu a zvyšuje odolnost proti opotřebení o 30% - 50%. Je však třeba věnovat pozornost snížení tekutosti oceli po přidání.

Povrchové legování: za účelem zlepšení odolnosti proti opotřebení a úspory slitinových prvků může způsob přidávání slitiny na povrch dosáhnout účelu. Specifická opatření spočívají v natírání slitinového povlaku na povrch formy, pokropení práškem z manganového železa nebo vlepování litinového litinového plechu, roztavení a svařování těchto materiálů po nalití roztavené oceli, což zlepšuje povrchový výkon odlitků. Nyní se elektroda obsahující chrom používá k navařování navařování na vysoce manganovou ocel ke zlepšení povrchového výkonu odlitků. Vysoká odolnost proti opotřebení, vysoký povrchový efekt bloku chromového prášku je také velmi dobrý.

Výbušné kalení: není ideální posilovat vysoce manganovou ocel válcováním a brokováním. Vysoký tlak 3 × 107 kpa způsobený explozí ve velmi krátkém čase způsobí, že povrch z vysoce manganové oceli tvoří tvrzenou vrstvu 40 ~ 50 mm, tvrdost tvrzené vrstvy dosahuje hb300 ~ 500, mez kluzu povrchové vrstvy lze zvýšit dvakrát a odolnost proti opotřebení lze zvýšit o 2%. Tato metoda je nejúčinnější metodou pro standardní ocel s vysokým obsahem manganu.

Jako zpevnění litou vodou: po tuhnutí oceli s vysokým obsahem manganu se odpadní teplo používá k úpravě kalením vodou nad 960 ° C, což může snížit povrchové oduhličení, zkrátit výrobní cyklus a ušetřit energii. Tuto metodu lze použít pro malé a střední odlitky o tloušťce stěny. Továrna na výrobu cementu Tangshan použila tuto metodu při odlévání obkladové desky z vysoké manganové oceli kovovou formou, ale teplota vstupu vody musí být pečlivě kontrolována.

Posílení srážek: po úpravě standardní oceli s vysokým obsahem manganu tvrzením vodou není vhodné ji znovu ohřívat. Po přidání slitinových prvků lze použít zpevňující tepelné zpracování ke zpevnění matrice z oceli s vysokým obsahem manganu a dispergovat granulované karbidy se distribuují na matrici, aby se zlepšila odolnost proti opotřebení.

Pro podmínku slabého rázového opotřebení:

ocel s vysokým obsahem manganu nemůže v zásadě kalit. Vzhledem k malé nárazové síle a nízkým požadavkům na houževnatost materiálu lze zvolit materiály s vysokou původní tvrdostí, jako je letecká doprava a hydraulické přenosové potrubí, které může být vyrobeno z čedičového litého kamene. Pro druhý a třetí koš na cementový mlýn je mlecí médium malé a síla nárazu malá, takže lze zvolit křehké materiály odolné proti opotřebení, jako je litina s nízkým obsahem chromu, litina s vysokým obsahem chromu a dokonce i bílá litina. Životnost manganové oceli lze zvýšit 1-4krát.

Pro podmínky abrazivního opotřebení s nízkým nárazem:

Ačkoli ocel s vysokým obsahem manganu může způsobit vytvrzení, je její tvrdost velmi nízká. Vzhledem k nízké rázové síle lze zvolit vysoce uhlíkovou vysoce manganovou ocel, středně manganovou ocel, bainitickou ocel, nízkolegovanou martenzitickou ocel a bainitovou tvárnou litinu. Například pro obkladovou desku (zásobník č. 1) velké mlýny lze zvýšit životnost slitinové martenzitické oceli zg42crmnsi2mo 2-3krát bez deformace. Obzvláště nyní mlecí médium při broušení cementu postupně popularizuje použití kuličky s vysokým obsahem chromu, což neodpovídá tvrdosti obkladové desky z vysoké manganové oceli, což urychluje deformaci obkladové desky a snižuje její životnost, což ukazuje nutnost výměny oceli s vysokým obsahem manganu. Při drcení materiálu s tvrdostí Proctor f ≤ 12 lze životnost desky čelistí 400 × 600 vyrobené ze středně legované martenzitické oceli zvýšit o 20% ～ 50% a železné šroty v drceném materiálu lze vysát do zlepšit čistotu materiálu, což je výhodné pro zvýšení bělosti bílého cementu a snížení malé jeskyně oxidu železa z křemičitých cihel. Malé kladivo drtiče může být navíc vyrobeno z oceli o určité houževnatosti 12 kg.

Pro podmínky abrazivního opotřebení se středním nárazem:

Například když je nárazová energie 4J, je to ekvivalentní drcení rudy s F = 12-14. Pro převodovou desku lze zvolit martenzitickou ocel a modifikovanou ocel s vysokým obsahem manganu s lepší houževnatostí a jejich odolnost proti opotřebení se zvyšuje o 20% - 100% ve srovnání s ocelí s vysokým obsahem manganu. K drcení žuly používáme také kompozitní zubovou desku spojenou s vysoce manganovou ocelí a vysoce chromovou ocelí. Životnost manganové oceli se zvyšuje o 2.5krát.

Pro podmínky silného abrazivního opotřebení:

když je energie nárazu větší než 5 J a tvrdost rudy je f = 16-19, není bezpečnost nebo odolnost proti opotřebení martenzitické oceli jako zubové desky nebo vložkové desky dostačující a stále je zapotřebí materiál řady vysoce manganové oceli. Například odolnost proti opotřebení kuželového drtiče φ 200 je asi o 50% vyšší než u standardní oceli s vysokým obsahem manganu, když se k drcení f = 17-19 rud používá chromem a titanem modifikovaná ocel s vysokým obsahem manganu. Při drcení f = 12-14 rud se odolnost proti opotřebení zvyšuje o 70% - 100%, což znamená, že se mezera odolnosti proti opotřebení mezi těmito dvěma zúžila v případě silného rázového opotřebení. Je možné, že za podmínky silného nárazu jsou míry jejich tvrdnutí práce podobné. Původní tvrdost modifikované oceli s vysokým obsahem manganu je vyšší a povrchová tvrdost modifikované oceli s vysokým obsahem manganu zůstává vysoká a dosahuje přibližně hv700, zatímco u standardní oceli s vysokým obsahem manganu je po vytvrzení více než hv600, ale rozdíl tvrdosti je menší než při mírném nárazu, což má za následek také rozdíl v odolnosti proti opotřebení. K zajištění normálního provozu některých velkých kladiv pod silným nárazem lze použít ultravysokou manganovou ocel. Když je tvrdost rudy f ≤ 14, životnost nízkolegované martenzitické oceli je asi o 50% vyšší než u standardní vysoce manganové oceli. U rudy s tvrdostí f> 14 se v Číně stále používá standardní ocel s vysokým obsahem manganu. Výroba a používání modifikované oceli s vysokým obsahem manganu jsou ovlivněny vysokými náklady na suroviny, složitým výrobním procesem a přísnými požadavky. V zahraničí je martenzitická ocel první volbou obkladového materiálu a potom se široce používá gumová vložka. Jeho životnost lze ve srovnání se standardní manganovou ocelí zvýšit 1–5krát a sníží se také spotřeba energie, spotřeba kuliček, hluk mlýna a intenzita práce během údržby. Čínský průmysl gumárenských výrobků tento produkt vyvíjí.

Jedinečné vlastnosti manganové oceli odolné proti opotřebení také v nejlepším případě velmi ztěžují obrábění. V počátcích výroby manganové oceli se předpokládalo, že je neopracovatelný a k tvarování dílů bylo použito broušení. Nyní s moderními řeznými nástroji je možné soustružení, vrtání a frézování manganových ocelí. Manganová ocel
nepracuje jako jiné oceli a obvykle vyžaduje nástroje vyrobené se záporným úhlem čela. Nejlepší výsledky navíc dosahují relativně nízké povrchové rychlosti s velkou hloubkou řezu. Toto uspořádání vytváří vysoké řezné síly a zařízení a nástroje musí být robustní, aby těmto silám odolaly. K vytvrzování obráběného povrchu může přispět jakékoli drkotání nástrojů. Většina řezání se obvykle provádí bez jakéhokoli mazání. Během obrábění manganu je důležité průběžně odstraňovat ztvrdlou zónu dalším řezem. Malé dokončovací řezy nebo chvění nástroje způsobí, že bude obtížné stavět a vyrábět
zbývající povrch prakticky neobrobitelný.

V ideálním případě budou mít tepelně zpracované manganové oceli plně homogenizovanou jemnozrnnou austenitickou mikrostrukturu. Velikost zrna je funkcí teploty nalití a tepelné zpracování obvykle nemá na velikost zrna vliv. Někteří se pokusili vyvinout strategie tepelného zpracování, které by nejprve transformovalo strukturu na perlitickou strukturu, která by pak umožnila zjemnění zrna v konečném tepelném zpracování. Tyto strategie nebyly široce přijímány ani prováděny z různých důvodů. Jedním z důvodů je, že tyto cykly se stávají nákladnými kvůli vysokým teplotám pece a dlouhým požadovaným dobám výdrže. Navíc tyto slitiny často významně nezlepšily slitinu.

Typický cyklus tepelného zpracování pro většinu manganových ocelí spočívá v žíhání roztoku následovaném kalením vodou. Tento cyklus může začít při pokojové teplotě nebo při zvýšené teplotě v závislosti na počáteční teplotě odlitků. Počáteční teplota v peci pro tepelné zpracování je nastavena tak, aby byla blízká teplotě odlitků, a poté se zvyšuje pomalou až střední rychlostí, dokud není dosaženo teploty namáčení. Namáčecí teploty jsou obvykle vysoké, aby se usnadnilo rozpuštění jakéhokoli karbidu, který by mohl být přítomen. K dosažení požadovaného homogenizačního účinku se obvykle používají teploty kolem 2000 ° F. Chemické složení slitiny nakonec nastaví teplotu máčení.

Odlitky z manganové oceli vyžadují po vysokoteplotním namáčení rychlé hašení vody. K tomuto ochlazení musí dojít bezprostředně po vyjmutí odlitků z pece pro tepelné zpracování. Míra tohoto kalení musí být dostatečně vysoká, aby se zabránilo srážení karbidů. Obrázek 8 ukazuje mikrostrukturu správně kalené manganové oceli. Povolené ochlazení může dramaticky snížit houževnatost materiálu. V tvrzeném stavu mohou být odlitky z manganové oceli konečně zpracovány s malou zvláštní péčí.

Jedinou položkou, které je třeba se u tepelně ošetřených odlitků z manganové oceli vyhnout, je opětovné zahřívání nad 500 ° F. Teploty na této úrovni nebo nad ní způsobí srážení jehlicovitých karbidů, což může dramaticky snížit houževnatost. Tento účinek je čas a teplota založená na delších časech a vyšších teplotách, které způsobují větší ztráty houževnatosti.