Fonderie d'acier au manganèse

Fonderie de fonderie d'acier au manganèse

Qiming Machinery est l'une des célèbres fonderies de coulée d'acier au manganèse en Chine. Il y a plus de 12,000 XNUMX tonnes de pièces d'usure en acier au manganèse qui sont coulées dans notre fonderie. Ces pièces d'usure en acier au manganèse comprennent:

• Pièces d'usure de broyeur
• Pièces d'usure du déchiqueteur
• Plateau d'alimentation à tablier
• Liners Mill
• Autres pièces d'usure au manganèse

Toutes les pièces d'usure en acier au manganèse de Qiming Machinery sont soutenues par le système de contrôle qualité ISO9001: 2015. Comparé à d'autres fonderies d'acier au manganèse, Qiming Machinery présente les avantages suivants:

• Poids de coulée disponible de 5 kg à 12000 kg;
• Trois lignes de production peuvent être utilisées. Ligne de production de moulage au sable Ligne de production de coulée de mousse perdue et chaîne de production de coulée de méthode V;
• Notre fonderie a passé le système de contrôle qualité ISO9001: 2018;
• Qualité stable avec le prix approprié;
• Les ingénieurs professionnels fournissent des dessins de mesure et un service de produits de conception.

Produits

Qu'est-ce que l'acier au manganèse?

L'acier au manganèse, également appelé acier Hadfield ou mangalloy, est un alliage d'acier contenant 12 à 14% de manganèse. Réputé pour sa haute résistance aux chocs et sa résistance à l'abrasion à l'état trempé, l'acier est souvent décrit comme l'acier d'écrouissage par excellence.

Historique

• En 1882, Robert Hadfield acier au manganèse creat Mn14;
• Au milieu du 20 siècle, USA Climax conçoit de l'acier moyen au manganèse;
• Au milieu du 20 siècle à aujourd'hui, des aciers à haute teneur en manganèse et à très haute teneur en manganèse sont développés.

En Chine, il s'agit de la norme GB / T 5680-2010.

Aux USA, c'est la norme ASTM A128.

La capacité de l'acier au manganèse à durcir sous l'effet de la charge d'impact ainsi que sa ténacité exceptionnelle en font le meilleur choix de matériau d'usure pour de nombreuses applications exigeantes. L'acier au manganèse est donc largement utilisé dans les pièces d'usure de l'industrie.

• Pièces d'usure du concasseur, qui comprennent une plaque à mâchoires, des manchons de concasseur à cône, des revêtements de bol de concasseur à cône, des manchons de concasseur giratoire et une plaque de joue;
• Les pièces d'usure des pelles minières, qui comprennent les trackpads;
• Pièces d'usure du broyeur, qui comprennent un marteau de déchiquetage, des grilles de déchiquetage et des enclumes de déchiquetage;

Différents éléments ont des fonctions et des effets différents dans les pièces d'usure en acier au manganèse.

Élément de carbone. Le carbone est l'un des deux éléments les plus importants des aciers au manganèse avec le manganèse. Les aciers au manganèse sont une solution sursaturée de carbone. Pour la plupart des nuances d'acier au manganèse standard, le carbone et le manganèse sont dans un rapport approximatif de Mn / C = 10. Ces aciers sont donc typiquement de 12% Mn et 1.2% C. Ce ratio a été principalement établi par les premières limitations de la fabrication de l'acier et le ratio fixe n'a pas vraiment de signification. L'augmentation de la teneur en carbone augmente la limite d'élasticité et diminue la ductilité. Voir l'image suivante pour les effets de l'augmentation de la teneur en carbone sur les propriétés de l'acier au manganèse 13%.

Effet du carbone sur les propriétés de traction de l'acier au manganèse

La plupart des aciers au manganèse sont utilisés pour gouger l'abrasion et les situations d'usure à fort impact afin que les fabricants essaient de maximiser la teneur en carbone. Il existe des limites pratiques et comme la teneur en carbone dépasse 1.3%, la fissuration et les carbures aux joints de grains non dissous deviennent plus répandus. Les nuances supérieures des aciers au manganèse, ceux à forte teneur en manganèse, ont poussé la limite supérieure de carbone bien au-delà de 1.3%.

Élément de manganèse. Le manganèse est un stabilisant d'austénite et rend possible cette famille d'alliages. Il diminue la température de transformation de l'austénite en ferrite et aide donc à conserver une structure entièrement austénitique à température ambiante. Les alliages avec 13% Mn et 1.1% C ont des températures de départ de martensite inférieures à -328 ° F. La limite inférieure de la teneur en manganèse dans l'acier au manganèse austénitique brut est proche de 10%. L'augmentation des niveaux de manganèse a tendance à augmenter la solubilité de l'azote et de l'hydrogène dans l'acier. Des alliages de première qualité avec des teneurs en carbone plus élevées et des éléments d'alliage supplémentaires existent avec des niveaux de manganèse de 16-25% de manganèse. Ces alliages sont la propriété de leur fabricant.

Élément en silicone. La teneur spécifiée du silicium dans l'acier à haute teneur en manganèse est de 0.3% ～ 0.8%. Le silicium réduira la solubilité du carbone dans l'austénite, favorisera la précipitation du carbure et réduira la résistance à l'usure et la ténacité aux chocs de l'acier. Par conséquent, la teneur en silicium doit être contrôlée à la limite de spécification inférieure.

Élément de phosphore. Le contenu de spécification de l'acier à haute teneur en manganèse est P ≤ 0.7%. Lors de la fusion d'acier à haute teneur en manganèse, en raison de la teneur élevée en phosphore du ferromanganèse, la teneur en phosphore de l'acier est généralement élevée. Étant donné que le phosphore réduira la résistance aux chocs de l'acier et rendra la pièce moulée facile à fissurer, la teneur en phosphore de l'acier doit être réduite autant que possible.

Élément de soufre. La spécification de l'acier à haute teneur en manganèse requiert S ≤ 0.05%. En raison de la teneur élevée en manganèse, la plupart du soufre et du manganèse de l'acier se combinent pour former du sulfure de manganèse (MNS) et pénètrent dans le laitier. Par conséquent, la teneur en soufre de l'acier est souvent faible (généralement pas plus de 0.03%). Par conséquent, l'effet nocif du soufre dans l'acier à haute teneur en manganèse est plus élevé que celui du phosphore.

Élément de chrome. Le chrome est utilisé pour augmenter la résistance à la traction et la résistance à l'écoulement des aciers au manganèse. Des ajouts allant jusqu'à 3.0% sont souvent utilisés. Le chrome augmente la dureté recuite en solution et diminue la ténacité de l'acier au manganèse. Le chrome n'augmente pas le niveau maximal de dureté écroui ou le taux d'écrouissage. Les nuances contenant du chrome nécessitent des températures de traitement thermique plus élevées car les carbures de chrome sont plus difficiles à dissoudre en solution. Dans certaines applications, le chrome peut être bénéfique, mais dans de nombreuses applications, il n'y a aucun avantage à ajouter du chrome à l'acier au manganèse.

Élément de molybdène. Les ajouts de molybdène aux aciers au manganèse entraînent plusieurs changements. Premièrement, la température de démarrage de la martensite est abaissée, ce qui stabilise davantage l'austénite et retarde la précipitation du carbure. Ensuite, les ajouts de molybdène modifient la morphologie des carbures qui se forment pendant le réchauffage après que le matériau a subi un traitement en solution. Des films limites de grains de carbures aciculaires se forment généralement, mais après l'ajout de molybdène, les carbures qui précipitent sont coalescés et dispersés à travers les grains. Le résultat de ces changements est que la ténacité de l'acier est améliorée par l'ajout de molybdène. Un autre avantage des ajouts de molybdène peut être l'amélioration des propriétés mécaniques telles que coulées. Cela peut être un réel avantage lors de la production de pièces moulées. Dans des qualités de carbone plus élevées, le molybdène augmentera la tendance à la fusion naissante, il faut donc prendre soin d'éviter cela car les propriétés mécaniques résultantes seront sévèrement diminuées.

Élément de nickel. Le nickel est un puissant stabilisant d'austénite. Le nickel peut empêcher les transformations et la précipitation du carbure, même à des vitesses de refroidissement réduites pendant la trempe. Cela peut faire du nickel un ajout utile dans les produits qui ont de lourdes sections. L'augmentation de la teneur en nickel est associée à une ténacité accrue, une légère baisse de la résistance à la traction et n'a aucun effet sur la limite d'élasticité. Le nickel est également utilisé dans le soudage des matériaux d'apport pour les aciers au manganèse pour permettre au matériau tel que déposé d'être exempt de carbures. Il est typique d'avoir des niveaux de carbone plus faibles dans ces matériaux avec le nickel élevé pour produire le résultat souhaité.

Élément en aluminium. L'aluminium est utilisé pour désoxyder l'acier au manganèse, ce qui peut empêcher les trous d'épingle et autres défauts de gaz. Il est typique d'utiliser des ajouts de 3 lb / tonne dans la poche. L'augmentation de la teneur en aluminium diminue les propriétés mécaniques de l'acier au manganèse tout en augmentant la fragilité et le déchirement à chaud. En pratique, il est conseillé de maintenir les résidus d'aluminium assez bas pour la plupart des nuances d'acier au manganèse.

Élément en titane. Le titane peut être utilisé pour désoxyder l'acier au manganèse. De plus, le titane peut retenir l'azote gazeux dans les nitrures de titane. Ces nitrures sont des composés stables aux températures de fabrication de l'acier. Une fois attaché, l'azote n'est plus disponible pour causer la formation de trous dans les moulages. Le titane peut également être utilisé pour affiner la taille du grain, mais l'effet est minime dans les sections les plus lourdes.

Les caractéristiques de performance

L'acier au manganèse standard est Mn13. Après le traitement anti-usure, la surface du matériau peut atteindre une dureté Brinell de 500-550, continuer à maintenir la flexibilité interne, minimiser le frottement de surface, peut être soudée avec de l'acier à haute teneur en manganèse ou des matériaux similaires, peut être coupée par une torche à acétylène, non magnétique, etc.

Paramètre technique

Raffinage: afin d'améliorer la qualité de l'acier fondu, le procédé d'affinage secondaire est de plus en plus utilisé. Depuis les années 1980, il est également utilisé dans la production d'acier à haute teneur en manganèse. Après raffinage, les inclusions sont réduites, la distribution est améliorée et la résistance est augmentée de 657mpa à 834mpa, et la résistance à l'usure peut également être augmentée de 30%.

Coulée de suspension: la température de coulée a une grande influence sur les propriétés de l'acier à haute teneur en manganèse. Les fabricants ont souvent une grande capacité de four, un long temps de coulée et un contrôle difficile de la température. Bien que diverses mesures soient prises, les inconvénients des céréales secondaires ne peuvent être évités. On étudie que 2% ～ 3% (taille de 0.15 ～ 0.3 m) de poudre de fer ou un mélange de poudre de ferromanganèse et de poudre de fer est ajouté en continu avec de l'acier fondu lors de la coulée. Il agit comme un fer de refroidissement interne et augmente le noyau de cristallisation, améliore les propriétés de l'acier à haute teneur en manganèse et augmente la résistance à l'usure de 30% ～ 50%. Cependant, il faut veiller à diminuer la fluidité de l'acier après l'ajout.

Alliage de surface: afin d'améliorer la résistance à l'usure et d'économiser des éléments d'alliage, la méthode d'ajout d'alliage sur la surface peut atteindre l'objectif. Les mesures spécifiques consistent à brosser le revêtement d'alliage sur la surface du moule, à saupoudrer de la poudre de fer manganèse ou à coller une feuille de fonte d'alliage, à fondre et à souder ces matériaux après avoir versé de l'acier fondu, ce qui améliore les performances de surface des pièces moulées. Maintenant, l'électrode contenant du chrome est utilisée pour le soudage de surface sur de l'acier à haute teneur en manganèse pour améliorer les performances de surface des pièces moulées.Résistance à l'usure élevée, l'effet de surface de bloc de poudre à haute teneur en chrome est également très bon.

Durcissement explosif: il n'est pas idéal de renforcer l'acier à haute teneur en manganèse par laminage et grenaillage. La haute pression de 3 × 107kpa produite par l'explosion en très peu de temps fait que la surface de l'acier à haute teneur en manganèse forme une couche durcie de 40 ~ 50 mm, la dureté de la couche durcie atteint hb300 ~ 500, la limite d'élasticité de la couche de surface peut être augmentée de 2 fois et la résistance à l'usure peut être augmentée de 50%. Cette méthode est la méthode la plus efficace pour l'acier standard à haute teneur en manganèse.

Comme traitement de trempe à l'eau de fonte: après solidification de l'acier à haute teneur en manganèse, la chaleur résiduelle est utilisée pour le traitement de trempe de l'eau au-dessus de 960 ℃, ce qui peut réduire la décarburation de la surface, raccourcir le cycle de production et économiser de l'énergie. Cette méthode peut être utilisée pour les pièces moulées de petite et moyenne taille avec une épaisseur de paroi. L'usine de cimenterie de Tangshan a utilisé cette méthode lors de la coulée d'une plaque de revêtement en acier à haute teneur en manganèse avec un moule en métal, mais la température d'entrée de l'eau doit être soigneusement contrôlée.

Renforcement des précipitations: après le traitement de trempe à l'eau de l'acier standard à haute teneur en manganèse, il ne convient pas au réchauffage. Après l'ajout d'éléments d'alliage, un traitement thermique de renforcement par précipitation peut être utilisé pour renforcer la matrice d'acier à haute teneur en manganèse, et des carbures granulaires dispersés sont répartis sur la matrice pour améliorer la résistance à l'usure.

Pour les conditions d'usure abrasive par impact faible:

l'acier à haute teneur en manganèse ne peut pas travailler en durcissement fondamentalement. En raison de la faible force d'impact et d'une faible exigence de ténacité du matériau, des matériaux avec une dureté d'origine élevée peuvent être sélectionnés, tels que le transport aérien et la conduite de transmission hydraulique, qui peuvent être en pierre de fonte de basalte. Pour les deuxième et troisième bacs du broyeur à ciment, le milieu de broyage est petit et la force d'impact est faible, de sorte que les matériaux fragiles et résistants à l'usure tels que la fonte à faible teneur en chrome, la fonte à haute teneur en chrome et même la fonte blanche peuvent être sélectionnés. La durée de vie de l'acier au manganèse peut être augmentée de 1 à 4 fois.

Pour les conditions d'usure abrasive à faible impact:

Bien que l'acier à haute teneur en manganèse puisse produire un écrouissage, sa dureté est très faible. En raison de la faible force d'impact, l'acier à haute teneur en carbone à haute teneur en manganèse, l'acier au manganèse moyen, l'acier bainitique, l'acier martensite faiblement allié et la fonte ductile bainite peuvent être sélectionnés. Par exemple, pour la plaque de revêtement (bac n ° 1) du grand broyeur, la durée de vie de l'alliage d'acier martensitique zg42crmnsi2mo peut être augmentée de 2 à 3 fois sans déformation. Surtout maintenant, le milieu de broyage dans le broyage du ciment popularise progressivement l'utilisation de la bille coulée à haute teneur en chrome, qui ne correspond pas bien à la dureté de la plaque de revêtement en acier à haute teneur en manganèse, ce qui accélère la déformation de la plaque de revêtement et réduit la durée de vie, ce qui montre la nécessité de remplacer l'acier à haute teneur en manganèse. Lors du broyage du matériau avec une dureté Proctor f ≤ 12, la durée de vie de la plaque de concasseur à mâchoires 400 × 600 en acier martensitique en alliage moyen peut être augmentée de 20% ～ 50%, et les chutes de fer dans le matériau broyé peuvent être aspirées pour améliorer la pureté du matériau, ce qui est bénéfique pour augmenter la blancheur du ciment blanc et réduire la petite grotte d'oxyde de fer de la brique de silice. De plus, le petit marteau concasseur peut être en acier avec une certaine ténacité de 12 kg.

Pour des conditions d'usure abrasive à impact moyen:

Par exemple, lorsque l'énergie d'impact est de 4J, cela équivaut à broyer le minerai avec F = 12-14. L'acier martensitique et l'acier à haute teneur en manganèse modifié avec une meilleure ténacité peuvent être sélectionnés pour la plaque d'engrenage, et leur résistance à l'usure est augmentée de 20% à 100% par rapport à l'acier à haute teneur en manganèse. Nous utilisons également de l'acier à haute teneur en manganèse et une plaque à dents composite en acier moulé à haute teneur en chrome pour écraser le granit. La durée de vie de l'acier au manganèse est multipliée par 2.5.

Pour les conditions d'usure abrasive à fort impact:

lorsque l'énergie d'impact est supérieure à 5J et que la dureté du minerai est f = 16-19, la sécurité ou la résistance à l'usure de l'acier martensitique en tant que plaque à dents ou plaque de revêtement n'est pas suffisante, et un matériau de série en acier au manganèse à haute teneur en manganèse est toujours nécessaire. Par exemple, la résistance à l'usure du concasseur à cône φ 200 est environ 50% plus élevée que celle de l'acier standard à haute teneur en manganèse en utilisant de l'acier à haute teneur en manganèse modifié au chrome et au titane pour écraser des minerais f = 17-19. Lors du concassage des minerais f = 12-14, la résistance à l'usure augmente de 70% à 100%, ce qui signifie que l'écart de résistance à l'usure entre les deux est réduit en cas de forte usure par impact. Il est possible que sous la condition d'un fort impact, leurs taux d'écrouissage soient similaires. La dureté d'origine de l'acier à haute teneur en manganèse modifié est plus élevée et la dureté de surface de l'acier à haute teneur en manganèse modifié reste élevée, atteignant environ hv700, tandis que celle de l'acier à haute teneur en manganèse standard est supérieure à hv600 après durcissement, mais la différence de dureté est plus petite que sous l'impact modéré, ce qui entraîne une différence de résistance à l'usure également réduite. L'acier au manganèse ultra-haut peut être utilisé pour assurer le fonctionnement normal de certains marteaux de grande taille sous un fort impact. Lorsque la dureté du minerai f ≤ 14, la durée de vie de l'acier martensitique faiblement allié est environ 50% plus élevée que celle de l'acier standard à haute teneur en manganèse. Pour le minerai de dureté f> 14, l'acier standard à haute teneur en manganèse est toujours utilisé en Chine. La production et l'utilisation d'acier modifié à haute teneur en manganèse sont affectées en raison de son coût élevé en matière première, de son processus de production complexe et de ses exigences strictes. Dans les pays étrangers, l'acier martensitique est le premier choix de matériau de revêtement, puis le revêtement en caoutchouc est largement utilisé. Sa durée de vie peut être augmentée de 1 à 5 fois par rapport à l'acier standard à haute teneur en manganèse, et la consommation d'énergie, la consommation de billes, le bruit du broyeur et l'intensité du travail pendant la maintenance sont également réduits. L'industrie chinoise des produits en caoutchouc développe ce produit.

Les propriétés uniques de résistance à l'usure de l'acier au manganèse le rendent également très difficile à usiner, au mieux. Au tout début de la production d'acier au manganèse, on pensait qu'il n'était pas usinable et le meulage était utilisé pour façonner les pièces. Désormais, avec des outils de coupe modernes, il est possible de tourner, d'aléser et de fraiser des aciers au manganèse. Acier au manganèse
ne ressemble pas à d'autres aciers et nécessite généralement des outils fabriqués avec un angle de coupe négatif. De plus, des vitesses de surface relativement faibles avec de grandes profondeurs de coupe donnent les meilleurs résultats. Cet agencement produit des forces de coupe élevées et l'équipement et l'outillage doivent être robustes pour résister à ces forces. Tout broutage de l'outillage peut ajouter à l'écrouissage de la surface en cours d'usinage. La plupart des coupes sont généralement effectuées sans aucune sorte de lubrification. Lors de l'usinage du manganèse, il est important de retirer en continu la zone écrouie lors de la coupe suivante. Les petites coupes de finition ou le broutage de l'outil entraîneront la dureté de la construction et de la fabrication
la surface restante pratiquement non usinable.

Idéalement, les aciers au manganèse traités thermiquement auront une microstructure austénitique à grains fins entièrement homogénéisée. La taille des grains est fonction de la température de coulée et le traitement thermique n'influence généralement pas la taille des grains. Certains ont essayé de développer des stratégies de traitement thermique qui transformeraient d'abord la structure en une structure perlitique, ce qui permettrait ensuite le raffinement du grain lors du traitement thermique final. Ces stratégies n'ont pas été largement acceptées ou mises en œuvre pour diverses raisons. Une des raisons est que ces cycles deviennent coûteux en raison des températures élevées du four et des longs temps de maintien nécessaires. De plus, l'alliage n'était souvent pas significativement amélioré par ces cycles.

Le cycle de traitement thermique typique de la plupart des aciers au manganèse consiste en un recuit en solution suivi d'une trempe à l'eau. Ce cycle peut démarrer à température ambiante ou à une température élevée selon la température de départ des pièces moulées. La température de départ dans le four de traitement thermique est réglée pour être proche de la température des pièces moulées et est ensuite augmentée à une vitesse lente à modérée jusqu'à ce que la température de trempage soit atteinte. Les températures de trempage sont généralement élevées afin de faciliter la dissolution de tout carbure qui pourrait être présent. Des températures proches de 2000 ° F sont généralement utilisées pour obtenir l'effet d'homogénéisation souhaité. La composition chimique de l'alliage fixera finalement la température de trempage.

Les pièces moulées en acier au manganèse nécessitent une trempe rapide à l'eau après le trempage à haute température. Cette trempe doit avoir lieu immédiatement après le retrait des pièces moulées du four de traitement thermique. La vitesse de cette trempe doit être suffisamment élevée pour empêcher toute précipitation de carbures. La figure 8 montre la microstructure de l'acier au manganèse correctement trempé. Une trempe lente peut réduire considérablement la ténacité du matériau. À l'état trempé, les pièces moulées en acier au manganèse peuvent être finalement traitées avec peu de soin particulier.

Le seul élément à éviter avec les pièces moulées en acier au manganèse traitées thermiquement est le réchauffage au-dessus de 500 ° F. Des températures égales ou supérieures à ce niveau provoqueront la précipitation de carbures aciculaires, ce qui peut réduire considérablement la ténacité. Cet effet est le temps et la température basés sur des durées plus longues et des températures plus élevées provoquant toutes deux des pertes de ténacité plus importantes.