Analyse de la rupture d'usure du revêtement de concasseur à cône à la mine de cuivre
Compte tenu des conditions de travail de Copper Mine, l'analyse de la rupture d'usure du concasseur à cône a été effectuée. L'analyse MEB a montré que le forage, la coupe et le pressage (impact) du minerai qui ont abouti à des fosses étaient les principaux moyens d'usure et l'écaillage par fatigue causé par la fatigue à basse fréquence était l'un des moyens de rupture par usure. Par conséquent, les matériaux de revêtement doivent être tenus d'avoir à la fois une surface très élevée pour résister au forage et à la coupe du minerai et une résistance et une ténacité très élevées pour résister à la fatigue à basse fréquence et à la charge d'impact. Ainsi, un alliage d'acier à haute teneur en manganèse a été choisi pour augmenter la dureté préliminaire et le taux d'écrouissage du revêtement. Pendant ce temps, l'amélioration des qualités de fonderie métallurgique et de traitement thermique de l'acier à haute teneur en manganèse était également un facteur qui ne pouvait être ignoré.
Notre client, la mine de cuivre Dexing, qui est la plus grande mine de cuivre d'Asie. Il a plus de 30 ensembles de concasseurs à cône, il faut donc un grand nombre de pièces d'usure des concasseurs à cône chaque année. Il a beaucoup fournisseurs de pièces d'usure de concasseurcependant, la qualité de ces pièces n'est pas stable. Par conséquent, notre fonderie l'a aidée à trouver la défaillance d'usure des chemises de concasseur à cône et à améliorer sa durée de vie.
Conditions De Travail
Le minerai de la mine de cuivre Dexing peut être divisé en minerai de type porphyre et phyllite selon le type de roche du corps minéralisé. Le rapport du volume de minerai est de 1: 3. Dans la zone minière, il existe trois types industriels de minerai oxydé, de minerai mixte et de minerai sulfuré primaire. Le minerai sulfuré est le type principal et représente plus de 99% de la masse.
La dureté du minerai de cuivre Dexing est généralement comprise entre f = 5-8, ce qui appartient au minerai moyennement dur. La résistance moyenne à la compression du minerai de type phyllite est de 84.8 MPa et la résistance moyenne à la compression du minerai de type granodiorite est de 109.2 MPa.
Échantillonnage
L'étape clé de l'analyse des défaillances d'usure consiste à analyser la morphologie de la surface d'usure, de sorte que l'échantillon doit être prélevé sur la surface d'usure fraîche des débris d'usure. Le cône mobile (doublure) que nous avons échantillonné vient juste d'être retiré du concasseur à cône et renvoyé dans le temps.
Les brisés revêtement de broyeur à cône est découpé en gros échantillons par flamme oxygène-acétylène, et 4 échantillons sont prélevés de haut en bas. La taille de l'échantillon doit être telle que le site d'échantillonnage ne soit pas affecté par la chaleur. Ensuite, à travers le processus de coupe de fil, prélevez l'échantillon au centre du grand échantillon pour un microscope électronique à balayage afin d'observer la morphologie d'usure. La taille de l'échantillon est d'environ 10 mm x 10 mm x 10 mm, et un échantillon est prélevé pour mesurer le changement de microdureté de la surface vers l'intérieur.
L'observation de l'échantillon a été réalisée sur un microscope électronique à balayage S-2700. Avant l'observation au microscope électronique, les échantillons ont été nettoyés avec des ondes ultrasonores.
Morphologie d'usure et mécanisme d'usure
L'usure abrasive à trois corps est formée entre le manteau du concasseur à cône, le concave du concasseur à cône et le minerai broyé, et la surface du revêtement est dans un état de contrainte complexe.
Sous l'action d'énormes contraintes de compression du ressort, le minerai génère d'énormes contraintes de compression sur la surface locale de la plaque de revêtement, et en même temps, le cône mobile génère une contrainte de cisaillement élevée en même temps. Les deux agissent en même temps, ce qui provoque le burinage, la découpe et l'extrusion de la plaque de revêtement.
À partir de la première image «Morphologie d'usure après l'échec des revêtements de concasseur à cône x100», la plaque de revêtement motorisée à écrasement de cône effectue un mouvement de rotation excentrique. Lorsqu'il est dévié vers la plaque de revêtement fixe, il donnera une énorme charge d'impact au minerai cassé, provoquant une compression et une déformation plastiquement de la plaque de revêtement. Dans le cas de déformations plastiques répétées et répétées, le revêtement forme de nombreuses piqûres de compression (impact), vérifiez la «Morphologie d'usure après l'échec des chemises de concasseur à cône x500».
Dans le même temps, le minerai supportant l'énorme charge soumettra la plaque de revêtement à des contraintes de compression et de cisaillement. La contrainte de compression provoque une déformation plastique du revêtement mobile. Dans le cas de déformations plastiques répétées et répétées, de nombreuses piqûres de compression (impact) sont formées sur la surface de la chemise, comme les images suivantes «piqûres de compression (impact) sur la surface d'usure de la doublure de concasseur à cône». En même temps, au fond de la fosse d'extrusion, après une extrusion répétée, un renforcement par déformation se produit et la plasticité s'épuise pour former une fracture fragile. Son aspect «Morphologie de la fracture fragile au fond de la fosse»
D'autres observations ont révélé que le minerai pressait la surface du revêtement sous l'effet d'une énorme contrainte d'écrasement. Étant donné que le minerai a une faible valeur f de dureté Platts, la valeur f reflète en fait la résistance à la compression du minerai, f = R / 100, R signifie résistance à la compression. Par conséquent, la résistance à la compression du minerai est faible, la résistance à la rupture est également faible et il est facile à casser. Après la rupture du minerai, il est pressé au fond de la fosse en raison de la dureté inférieure du revêtement, voir l'image suivante:
En même temps, lorsque le cône mobile tourne, une contrainte de cisaillement est générée entre le minerai et le revêtement. Le minerai glissant et le minerai pressé au fond de la fosse coupent et coupent la surface du revêtement.
Par conséquent, dans le fonctionnement réel de la garniture du concasseur à cône, il existe simultanément des fosses de coupe, de coupe et de pressage (à impact). Quant à la proportion des trois types d'usure, elle n'est pas seulement liée à la force et à la taille du minerai, mais aussi à la valeur de la dureté Platts f qui reflète la résistance à la compression du minerai.
Il faut souligner que le concasseur à cône a une grande force d'écrasement et une vitesse de rotation élevée. Sous l'action d'énormes pressions de compression et de cisaillement, le panneau de revêtement est soumis à des charges de fatigue de contact périodiques. Des fissures de fatigue peuvent facilement se produire sur la couche souterraine, entraînant un éclatement par fatigue. L'écaillage est également l'un des facteurs de défaillance de l'usure du revêtement du concasseur.
En résumé, le mécanisme d'usure du revêtement du concasseur à cône est la coexistence de l'usure de coupe, de l'usure plastique et de l'usure par fatigue. Avec les différentes conditions de travail, notamment la valeur F différente de la dureté du minerai, les proportions des trois mécanismes d'usure sont différentes.
Durcissement de la surface du revêtement du broyeur à cône
Étant donné que le matériau du revêtement de broyeur à cône échantillonné (plaque de revêtement) est de l'acier à haute teneur en manganèse, la plaque de revêtement est soumise à une charge d'impact énorme pendant le fonctionnement du broyeur à cône, de sorte qu'il a un bon effet d'écrouissage.
Dureté du revêtement du broyeur à cône
Produit | Distance de la surface (mm) | |||||||||
0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | |
1 (zone supérieure) | 527 | 350 | 336 | 313 | 291 | 285 | 285 | 250 | 245 | 264 |
2 (zone médiane) | 569 | 336 | 283 | 299 | 265 | 248 | 257 | 243 | 245 | 245 |
3 (zone inférieure) | 494 | 289 | 280 | 272 | 274 | 274 | 269 | 246 | 245 | 230 |
Il ressort des résultats des tests du tableau que le revêtement du concasseur à cône est soumis à une charge d'impact énorme dans le minerai concassé. La dureté Hv de la surface de la doublure peut être aussi élevée que 500 ou plus, mais la profondeur de durcissement n'est que de 2 mm.
Par conséquent, le revêtement doit avoir une bonne ténacité et une résistance suffisante pour résister à l'énorme charge d'impact et provoquer un écaillage.
Les valeurs de durcissement de surface des différentes parties du même panneau de revêtement sont différentes, ce qui montre que différentes parties du panneau de revêtement ont des contraintes différentes et des tailles de minerai différentes.
La partie supérieure du panneau de revêtement mobile est touchée par un gros minerai, de sorte que la valeur de durcissement est la plus élevée; tandis que dans la partie inférieure du panneau de revêtement mobile, le minerai a été cassé et sa valeur de durcissement de surface est faible.
Sélection de matériaux
Selon l'analyse ci-dessus de la morphologie d'usure et du mécanisme d'usure, le revêtement du concasseur à cône nécessite non seulement une dureté de surface élevée pour résister au burinage et à la coupe du minerai, mais nécessite également une résistance et une ténacité élevées pour améliorer la résistance aux charges d'impact énormes et la capacité de fatigue à faible cycle, ne sera pas casser et casser. Par conséquent, l'exigence de base pour le choix du matériau du revêtement du broyeur à cône est d'augmenter la dureté de la surface autant que possible et d'améliorer sa résistance à l'usure par coupe tout en garantissant que le revêtement ne se fissure pas. En raison de la plasticité et de la ténacité élevées de l'acier à haute teneur en manganèse, et de la capacité d'écrouissage élevée inégalée d'autres matériaux résistants à l'usure, l'acier à haute teneur en manganèse est toujours le matériau de choix pour les revêtements de concasseurs à cône. Cependant, à mesure que la puissance du concasseur continue d'augmenter, le taux de concassage augmente et la teneur du minerai continue de diminuer, en particulier la mine de cuivre Dexing est un minerai pauvre, et il est généralement difficile pour l'acier à haute teneur en manganèse de répondre aux exigences de production. Par conséquent, il est nécessaire d'augmenter la dureté initiale de l'acier à haute teneur en manganèse et d'augmenter son taux d'écrouissage sous prétexte de mieux exercer les caractéristiques inhérentes de l'acier à haute teneur en manganèse et de garantir que l'acier à haute teneur en manganèse a une plasticité et une ténacité appropriées. . Sur cette base, sur la base de la composition de l'acier ordinaire à haute teneur en manganèse, nous envisageons un traitement d'alliage pour améliorer la résistance et la dureté de l'acier à haute teneur en manganèse et répartir uniformément un nombre considérable de points de masse à haute dureté sur la base de l'austénite pour améliorer la forme usée de la doublure, ralentir le taux d'usure. Cependant, l'addition d'éléments d'alliage aux aciers à haute teneur en manganèse est bénéfique pour l'amélioration de la résistance et de la dureté, mais elle conduira inévitablement à la réduction de la plasticité et de la ténacité. Par conséquent, la quantité d'éléments d'alliage doit être ajoutée afin d'éviter une réduction excessive de la plasticité et de la ténacité et conduire à une fragmentation. Notre fonderie suggère donc d'utiliser l'acier au manganèse CrMoVTiRe pour couler leurs chemises de concasseur à cône,
Composition chimique de l'acier au manganèse CrMoVTiRe | |||||||||
C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | V | Ti | Re |
1. 3 ~ 1. 5 | 0. 3 ~ 0. 6 | 13 ~ 15 | <0. 04 | <0. 07 | 1. 8 ~ 2. 2 | 0. 8 ~ 1. 2 | 0. 3 ~ 0. 5 | 0. 15 ~ 0. 25 | 0. 5 |
Les résultats des tests montrent que la dureté initiale de l'acier à haute teneur en manganèse CrMoV TiRe peut atteindre environ HB 260, ce qui est propice à l'amélioration de la résistance à l'usure par coupe.
Cependant, l'ajout d'éléments d'alliage, en particulier l'ajout d'éléments de formation de carbure, conduira inévitablement à une augmentation du nombre de carbures non dissous, ce qui réduira dans une certaine mesure la plasticité et la ténacité par rapport aux aciers ordinaires à haute teneur en manganèse.
Tout en accordant de l'importance à l'alliage des aciers à haute teneur en manganèse, il ne faut pas négliger l'amélioration de la qualité métallurgique, notamment en réduisant la quantité de phosphore et les inclusions. Il s'agit d'un moyen économique et pratique d'améliorer la durée de vie des revêtements en acier à haute teneur en manganèse. Pendant le traitement de la ténacité de l'eau, les paramètres du processus de traitement thermique tels que la température de traitement de la ténacité de l'eau, le temps d'entrée et de sortie de l'eau et la température de l'eau doivent être strictement contrôlés afin que la quantité de carbures non dissous et de carbures précipités soit contrôlée dans la plage prescrite par les normes nationales.
Il convient de souligner que tout en prêtant attention au matériau de la doublure du concasseur à cône, la formulation du processus de coulée ne doit pas être ignorée. L'épaisseur de paroi du revêtement du concasseur à cône est grande et l'épaisseur maximale de la paroi du revêtement fin concassé peut atteindre 200 mm.Si un moulage au sable ordinaire est utilisé, la vitesse de refroidissement est plus lente et la température de coulée n'est pas strictement contrôlée. Grossier. En raison des grains grossiers, un seul grain est observé lors d'un zoom avant 100 fois, il n'est donc zoomé que 50 fois, il ne peut donc pas être évalué selon la norme nationale GB6394. Le raffinement du grain aidera à augmenter la durée de vie de la doublure.
Par conséquent, dans le processus de coulée, il est recommandé d'utiliser du sable de moulage métallique et de réduire la température de coulée, ce qui aidera à affiner le grain de la plaque de revêtement en acier à haute teneur en manganèse.