Fusione di acciaio al manganese

Fonderia di fusione di acciaio al manganese

Qiming Machinery è una delle famose fonderie di colata di acciaio al manganese in Cina. Ci sono più di 12,000 tonnellate di parti soggette ad usura in fusione di acciaio al manganese che vengono fuse nella nostra fonderia. Quelle parti soggette ad usura in fusione di acciaio al manganese includono:

• Parti di usura del frantoio
• Parti di usura del distruggidocumenti
• Grembiule Feeder Pan
• Liner per mulino
• Altre parti di usura del manganese

Tutte le parti soggette ad usura in fusione di acciaio al manganese di Qiming Machinery sono supportate dal sistema di controllo qualità ISO9001: 2015. Confronta con altre fonderie di acciaio al manganese, Qiming Machinery presenta i seguenti vantaggi:

• Disponibile casting weight da 5kg a 12000kg;
• Possono essere utilizzate tre linee di produzione. Linea di produzione colata in sabbia Linea di produzione colata in schiuma persa e linea di produzione colata con metodo V;
• La nostra fonderia ha superato ISO9001: sistema di controllo qualità 2018;
• Qualità stabile con il prezzo adatto;
• Gli ingegneri professionisti forniscono disegni di misura e servizi di progettazione dei prodotti.

Prodotti

Cos'è l'acciaio al manganese?

L'acciaio al manganese, chiamato anche acciaio Hadfield o mangalloy, è una lega di acciaio contenente il 12-14% di manganese. Rinomato per la sua elevata resistenza agli urti e all'abrasione allo stato temprato, l'acciaio è spesso descritto come l'acciaio per incrudimento definitivo.

Storia

• Nell'anno 1882, Roberto Hadfield creat Mn14 acciaio al manganese;
• A metà del XX secolo, USA Climax progetta acciaio al manganese medio;
• Dalla metà del 20 ° secolo ad oggi, vengono sviluppati acciaio ad alto contenuto di manganese e super alto di manganese.

In Cina, è lo standard GB / T 5680-2010.

Negli Stati Uniti, è lo standard ASTM A128.

La capacità dell'acciaio al manganese di lavorare indurito dal carico di impatto insieme alla sua eccezionale tenacità lo rendono il miglior materiale di usura per molte applicazioni impegnative. Quindi l'acciaio al manganese è ampiamente utilizzato nelle parti soggette ad usura dell'industria.

• Parti soggette ad usura del frantoio, che includono il piatto della mascella, i mantelli del frantoio del cono, i rivestimenti della ciotola del frantoio del cono, i mantelli del frantoio rotatorio e alcuni piatti della guancia;
• Le pale minerarie indossano parti, tra cui trackpad;
• Parti soggette a usura del trituratore, che includono martello trituratore, griglie trituratore e incudini trituratore;

Elementi diversi hanno funzioni ed effetti diversi nelle parti soggette ad usura della fusione di acciaio al manganese.

Elemento in carbonio. Il carbonio è uno dei due elementi più importanti negli acciai al manganese insieme al manganese. Gli acciai al manganese sono una soluzione supersatura di carbonio. Per la maggior parte dei tipi di acciaio al manganese standard, il carbonio e il manganese sono in un rapporto approssimativo di Mn / C = 10. Questi acciai, quindi, sono tipicamente 12% Mn e 1.2% C. Questo rapporto è stato determinato principalmente dai primi limiti di fabbricazione dell'acciaio e il rapporto fisso non ha alcun significato reale. L'aumento del contenuto di carbonio aumenta la resistenza allo snervamento e riduce la duttilità. Vedere la figura seguente per gli effetti dell'aumento del contenuto di carbonio sulle proprietà del 13% dell'acciaio al manganese.

Effetto del carbonio sulle proprietà tensili dell'acciaio al manganese

La maggior parte degli acciai al manganese vengono utilizzati in situazioni di abrasione da scriccatura e usura ad alto impatto, quindi i produttori cercano di massimizzare il contenuto di carbonio. Esistono limiti pratici e, poiché il contenuto di carbonio supera l'1.3%, la fessurazione e i carburi al bordo del grano indisciolto diventano più diffusi. Le qualità premium degli acciai al manganese, quelli con un alto contenuto di manganese, hanno spinto il limite superiore di carbonio ben oltre l'1.3%.

Elemento manganese. Il manganese è uno stabilizzante dell'austenite e rende possibile questa famiglia di leghe. Riduce la temperatura di trasformazione da austenite a ferrite e quindi aiuta a mantenere una struttura completamente austenitica a temperatura ambiente. Le leghe con il 13% di Mn e l'1.1% di C hanno temperature iniziali di martensite inferiori a -328 ° F. Il limite inferiore per il contenuto di manganese nell'acciaio al manganese austenitico è vicino al 10%. L'aumento dei livelli di manganese tende ad aumentare la solubilità dell'azoto e dell'idrogeno nell'acciaio. Esistono leghe premium con un contenuto di carbonio più elevato ed elementi di lega aggiuntivi con livelli di manganese dal 16 al 25% di manganese. Queste leghe sono di proprietà del loro produttore.

Elemento in silicone. Il contenuto delle specifiche di silicio nell'acciaio ad alto contenuto di manganese è dello 0.3% ～ 0.8%. Il silicio ridurrà la solubilità del carbonio nell'austenite, promuoverà la precipitazione del carburo e ridurrà la resistenza all'usura e la tenacità all'urto dell'acciaio. Pertanto, il contenuto di silicio dovrebbe essere controllato al limite di specifica inferiore.

Elemento fosforo. Il contenuto delle specifiche dell'acciaio ad alto contenuto di manganese è P ≤ 0.7%. Quando si fonde acciaio ad alto contenuto di manganese, a causa dell'alto contenuto di fosforo nel ferromanganese, il contenuto di fosforo nell'acciaio è generalmente elevato. Poiché il fosforo ridurrà la resistenza agli urti dell'acciaio e renderà la fusione facile da rompere, il contenuto di fosforo dell'acciaio dovrebbe essere ridotto il più possibile.

Elemento di zolfo. La specifica dell'acciaio ad alto contenuto di manganese richiede S ≤ 0.05%. A causa dell'elevato contenuto di manganese, la maggior parte dello zolfo e del manganese nell'acciaio si combinano tra loro per formare solfuro di manganese (MNS) ed entrare nelle scorie. Pertanto, il contenuto di zolfo nell'acciaio è spesso basso (generalmente non più dello 0.03%). Pertanto, l'effetto dannoso dello zolfo nell'acciaio ad alto contenuto di manganese è superiore a quello del fosforo.

Elemento di cromo. Il cromo viene utilizzato per aumentare la resistenza alla trazione e la resistenza al flusso degli acciai al manganese. Spesso vengono utilizzate aggiunte fino al 3.0%. Il cromo aumenta la durezza ricotta in soluzione e diminuisce la tenacità dell'acciaio al manganese. Il cromo non aumenta il livello massimo di durezza incrudito o il tasso di incrudimento. Le qualità per cuscinetti di cromo richiedono temperature di trattamento termico più elevate poiché i carburi di cromo sono più difficili da sciogliere in soluzione. In alcune applicazioni, il cromo può essere utile, ma in molte applicazioni non vi è alcun vantaggio nell'aggiunta di cromo all'acciaio al manganese.

Elemento di molibdeno. Le aggiunte di molibdeno agli acciai al manganese comportano diversi cambiamenti. Innanzitutto, la temperatura di inizio della martensite viene abbassata, il che stabilizza ulteriormente l'austenite e ritarda la precipitazione del carburo. Successivamente, le aggiunte di molibdeno modificano la morfologia dei carburi che si formano durante il riscaldamento dopo che il materiale ha subito un trattamento in soluzione. Tipicamente si formano pellicole di confine di grano di carburi aciculari, ma dopo l'aggiunta di molibdeno i carburi che precipitano vengono uniti e dispersi attraverso i grani. Il risultato di questi cambiamenti è che la tenacità dell'acciaio viene migliorata con l'aggiunta di molibdeno. Un altro vantaggio delle aggiunte di molibdeno può essere il miglioramento delle proprietà meccaniche come colate. Questo può essere un vero vantaggio durante la produzione della fusione. In gradi di carbonio più elevati il ​​molibdeno aumenterà la tendenza alla fusione incipiente, quindi è necessario prestare attenzione per evitare ciò poiché le proprietà meccaniche risultanti saranno notevolmente ridotte.

Elemento di nichel. Il nichel è un forte stabilizzante dell'austenite. Il nichel può impedire le trasformazioni e la precipitazione del carburo anche a velocità di raffreddamento ridotte durante la tempra. Questo può rendere un nichel un'utile aggiunta nei prodotti che hanno sezioni pesanti. L'aumento del contenuto di nichel è associato a una maggiore tenacità, a una leggera diminuzione della resistenza alla trazione e non ha alcun effetto sulla resistenza allo snervamento. Il nichel viene anche utilizzato nella saldatura di materiali di apporto per acciai al manganese per consentire al materiale così depositato di essere privo di carburi. È tipico avere livelli di carbonio inferiori in questi materiali insieme al nichel elevato per produrre il risultato desiderato.

Elemento in alluminio. L'alluminio viene utilizzato per disossidare l'acciaio al manganese, che può prevenire fori di spillo e altri difetti del gas. È tipico utilizzare aggiunte di 3 libbre / tonnellata nel mestolo. L'aumento del contenuto di alluminio diminuisce le proprietà meccaniche dell'acciaio al manganese aumentando la fragilità e lo strappo a caldo. In pratica, è consigliabile mantenere i residui di alluminio abbastanza bassi per la maggior parte dei tipi di acciaio al manganese.

Elemento in titanio. Il titanio può essere utilizzato per disossidare l'acciaio al manganese. Inoltre, il titanio può legare gas azoto in nitruri di titanio. Questi nitruri sono composti stabili alle temperature di produzione dell'acciaio. Una volta legato, l'azoto non è più disponibile per causare il foro di foratura nei getti. Il titanio può anche essere usato per affinare la dimensione del grano, ma l'effetto è minimo nelle sezioni più pesanti.

Caratteristiche prestazionali

L'acciaio al manganese standard è Mn13. Dopo il trattamento antiusura, la superficie del materiale può raggiungere la durezza Brinell 500-550, continuare a mantenere la flessibilità interna, ridurre al minimo l'attrito superficiale, può essere saldata con acciaio al manganese o materiali simili, può essere tagliata con cannello acetilene, non magnetico, ecc.

Parametro tecnico

Affinamento: al fine di migliorare la qualità dell'acciaio fuso, il processo di raffinazione secondaria è sempre più utilizzato. Dagli anni '1980 è stato utilizzato anche nella produzione di acciaio ad alto contenuto di manganese. Dopo la raffinazione, le inclusioni sono ridotte, la distribuzione è migliorata e la resistenza è aumentata da 657mpa a 834mpa e la resistenza all'usura può anche essere aumentata del 30%.

Colata in sospensione: la temperatura di colata ha una grande influenza sulle proprietà dell'acciaio ad alto contenuto di manganese. I produttori spesso hanno una grande capacità del forno, lunghi tempi di colata e un difficile controllo della temperatura. Sebbene vengano prese varie misure, non è possibile evitare gli svantaggi dei grani grossolani. È stato studiato che il 2% ～ 3% (dimensione di 0.15 ～ 0.3 m) di polvere di ferro o una miscela di polvere di ferromanganese e polvere di ferro viene aggiunto continuamente con acciaio fuso durante il versamento. Agisce come ferro di raffreddamento interno e aumenta il nucleo di cristallizzazione, migliora le proprietà dell'acciaio ad alto contenuto di manganese e aumenta la resistenza all'usura del 30% ～ 50%. Tuttavia, è necessario prestare attenzione a diminuire la fluidità dell'acciaio dopo l'aggiunta.

Leghe superficiali: Al fine di migliorare la resistenza all'usura e salvare elementi in lega, il metodo di aggiunta di lega sulla superficie può raggiungere lo scopo. Le misure specifiche sono di spazzolare il rivestimento in lega sulla superficie dello stampo, cospargere la polvere di ferro al manganese o incollare fogli di ghisa in lega, fondere e saldare questi materiali dopo aver colato l'acciaio fuso, che migliora le prestazioni superficiali dei getti. Ora, l'elettrodo contenente cromo viene utilizzato per la saldatura di superfici su acciaio ad alto contenuto di manganese per migliorare le prestazioni superficiali dei getti. Anche l'elevata resistenza all'usura, l'effetto di superficie del blocco di polvere di cromo elevato è molto buono.

Indurimento esplosivo: non è l'ideale per rinforzare l'acciaio ad alto contenuto di manganese mediante laminazione e pallinatura. L'alta pressione di 3 × 107kpa prodotta dall'esplosione in un tempo molto breve rende la superficie dell'acciaio al manganese alto forma uno strato indurito di 40 ~ 50 mm, la durezza dello strato indurito raggiunge hb300 ~ 500, la resistenza allo snervamento dello strato superficiale può essere aumentata di 2 volte e la resistenza all'usura può essere aumentata del 50%. Questo metodo è il metodo più efficace per l'acciaio standard ad alto contenuto di manganese.

Come trattamento di tempra in acqua colata: Dopo la solidificazione dell'acciaio ad alto contenuto di manganese, il calore di scarto viene utilizzato per il trattamento di tempra in acqua superiore a 960 ℃, che può ridurre la decarburazione superficiale, abbreviare il ciclo di produzione e risparmiare energia. Questo metodo può essere utilizzato per getti di piccole e medie dimensioni con spessore della parete. L'impianto di macchinari per cemento Tangshan ha utilizzato questo metodo per la colata di una piastra di rivestimento in acciaio al manganese con stampo metallico, ma la temperatura dell'acqua in ingresso deve essere controllata con attenzione.

Rafforzamento delle precipitazioni: dopo il trattamento di tempra in acqua dell'acciaio standard ad alto contenuto di manganese, non è adatto per il riscaldamento. Dopo l'aggiunta di elementi in lega, è possibile utilizzare un trattamento termico di rafforzamento della precipitazione per rafforzare la matrice dell'acciaio ad alto contenuto di manganese e sulla matrice vengono distribuiti carburi granulari dispersi per migliorare la resistenza all'usura.

Per la condizione di usura abrasiva da impatto debole:

L'acciaio ad alto contenuto di manganese non può lavorare fondamentalmente all'incrudimento. A causa della piccola forza di impatto e di un basso requisito di tenacità del materiale, è possibile selezionare materiali con elevata durezza originale, come il trasporto aereo e la condotta di trasmissione idraulica, che può essere realizzata in pietra basaltica. Per il secondo e il terzo contenitore del mulino per cemento, il mezzo di macinazione è piccolo e la forza d'impatto è piccola, quindi è possibile selezionare i materiali fragili resistenti all'usura come ghisa a basso contenuto di cromo, ghisa ad alto contenuto di cromo e persino ghisa bianca. La durata dell'acciaio al manganese può essere aumentata di 1-4 volte.

Per condizioni di usura abrasiva a basso impatto:

Sebbene l'acciaio ad alto contenuto di manganese possa produrre incrudimento, la sua durezza è molto bassa. A causa della forza di impatto ridotta, è possibile selezionare acciaio ad alto tenore di carbonio ad alto contenuto di manganese, acciaio al manganese medio, acciaio bainitico, acciaio martensitico a bassa lega e ferro duttile bainitico. Ad esempio, per la piastra di rivestimento (contenitore n. 1) del grande mulino, la durata dell'acciaio martensitico in lega zg42crmnsi2mo può essere aumentata di 2-3 volte senza deformazioni. Soprattutto ora, il mezzo di macinazione nella macinazione del cemento rende gradualmente popolare l'uso di sfere colate ad alto contenuto di cromo, che non corrispondono alla durezza della piastra di rivestimento in acciaio al manganese alto, che accelera la deformazione della piastra di rivestimento e riduce la durata, il che mostra la necessità di sostituire l'acciaio ad alto contenuto di manganese. Quando si frantuma il materiale con durezza Proctor f ≤ 12, la durata utile della piastra del frantoio a mascelle 400 × 600 in acciaio martensitico di lega media può essere aumentata del 20% ～ 50% e gli scarti di ferro nel materiale frantumato possono essere aspirati migliorare la purezza del materiale, che è utile per aumentare il bianco del cemento bianco e ridurre la piccola grotta di ossido di ferro del mattone di silice. Inoltre, il martello frantoio piccolo può essere realizzato in acciaio con una certa durezza di 12 kg.

Per condizioni di usura abrasiva a impatto medio:

Ad esempio, quando l'energia di impatto è 4J, equivale a frantumare il minerale con F = 12-14. L'acciaio martensitico e l'acciaio ad alto contenuto di manganese modificato con una migliore tenacità possono essere selezionati per la piastra degli ingranaggi e la loro resistenza all'usura è aumentata del 20% - 100% rispetto all'acciaio ad alto contenuto di manganese. Per frantumare il granito, utilizziamo anche acciaio al manganese e una piastra dentata in composito legato in acciaio fuso ad alto contenuto di cromo. La durata dell'acciaio al manganese è aumentata di 2.5 volte.

Per condizioni di usura abrasiva a forte impatto:

quando l'energia di impatto è maggiore di 5J e la durezza del minerale è f = 16-19, la sicurezza o la resistenza all'usura dell'acciaio martensitico come piastra dentata o piastra di rivestimento non è sufficiente e il materiale della serie di acciaio al manganese è ancora necessario. Ad esempio, la resistenza all'usura del frantoio a cono φ 200 è di circa il 50% superiore a quella dell'acciaio standard ad alto contenuto di manganese utilizzando acciaio ad alto contenuto di manganese modificato con cromo e titanio per frantumare f = 17-19 minerali. Quando si frantumano f = 12-14 minerali, la resistenza all'usura aumenta del 70% - 100%, il che significa che il divario di resistenza all'usura tra i due si riduce in caso di forte usura da impatto. È possibile che, a condizione di un forte impatto, i loro tassi di incrudimento siano simili. La durezza originale dell'acciaio ad alto contenuto di manganese modificato è maggiore e la durezza superficiale dell'acciaio ad alto contenuto di manganese modificato rimane alta, raggiungendo circa hv700, mentre quella dell'acciaio standard ad alto manganese è superiore a hv600 dopo l'indurimento, ma la differenza di durezza è minore rispetto a quello sotto l'impatto moderato, con conseguente riduzione della differenza di resistenza all'usura. L'acciaio al manganese ultra alto può essere utilizzato per garantire il normale funzionamento di alcuni martelli di grandi dimensioni sotto il forte impatto. Quando la durezza del minerale f ≤ 14, la durata dell'acciaio martensitico basso legato è di circa il 50% superiore a quella dell'acciaio standard al manganese alto. Per il minerale con durezza f> 14, in Cina viene ancora utilizzato l'acciaio standard al manganese. La produzione e l'uso di acciaio ad alto contenuto di manganese modificato sono influenzati dall'elevato costo delle materie prime, dal processo di produzione complesso e dai requisiti rigorosi. In paesi stranieri, l'acciaio martensitico è la prima scelta di materiale di rivestimento, quindi il rivestimento in gomma è ampiamente utilizzato. La sua durata può essere aumentata di 1-5 volte rispetto all'acciaio al manganese alto standard e vengono ridotti anche il consumo di energia, il consumo di sfere, il rumore del mulino e l'intensità di lavoro durante la manutenzione. L'industria cinese dei prodotti in gomma sta sviluppando questo prodotto.

Le proprietà uniche di resistenza all'usura dell'acciaio al manganese lo rendono anche molto difficile da lavorare, nella migliore delle ipotesi. Agli albori della produzione dell'acciaio al manganese, si pensava che non fosse lavorabile e per modellare le parti veniva utilizzata la molatura. Ora con i moderni utensili da taglio è possibile tornire, forare e fresare acciai al manganese. Acciaio al manganese
non lavora come altri acciai e in genere richiede utensili realizzati con un angolo di spoglia negativo. Inoltre, velocità di superficie relativamente basse con grandi profondità di taglio producono i migliori risultati. Questa disposizione produce forze di taglio elevate e l'attrezzatura e gli utensili devono essere robusti per resistere a queste forze. Eventuali vibrazioni degli utensili possono aumentare l'incrudimento della superficie in lavorazione. La maggior parte delle operazioni di taglio viene generalmente eseguita senza alcun tipo di lubrificazione. Durante la lavorazione del manganese, è importante rimuovere continuamente la zona di incrudimento con il taglio successivo. Piccoli tagli di finitura o vibrazioni degli utensili faranno aumentare e produrre la durezza
la superficie rimanente praticamente non lavorabile.

Idealmente, gli acciai al manganese trattati termicamente avranno una microstruttura austenitica a grana fine completamente omogeneizzata. La dimensione del grano è una funzione della temperatura di colata e il trattamento termico in genere non influenza la dimensione del grano. Alcuni hanno provato a sviluppare strategie di trattamento termico che trasformassero prima la struttura in una struttura perlitica, che consentirebbe poi l'affinamento del grano nel trattamento termico finale. Queste strategie non sono state ampiamente accettate o implementate per vari motivi. Uno dei motivi è che questi cicli diventano costosi a causa delle alte temperature del forno e dei lunghi tempi di attesa richiesti. Inoltre, la lega spesso non è stata migliorata in modo significativo da questi cicli.

Il tipico ciclo di trattamento termico per la maggior parte degli acciai al manganese consiste in una ricottura in soluzione seguita da una tempra in acqua. Questo ciclo può iniziare a temperatura ambiente o ad una temperatura elevata a seconda della temperatura di partenza dei getti. La temperatura iniziale nel forno di trattamento termico è impostata in modo da essere vicino alla temperatura dei getti e viene quindi aumentata a una velocità da lenta a moderata fino al raggiungimento della temperatura di ammollo. Le temperature di ammollo sono tipicamente elevate per facilitare la dissoluzione di qualsiasi carburo che potrebbe essere presente. Le temperature pari o vicine a 2000 ° F vengono tipicamente utilizzate per ottenere l'effetto di omogeneizzazione desiderato. La composizione chimica della lega determinerà infine la temperatura di ammollo.

I getti di acciaio al manganese richiedono un rapido raffreddamento in acqua dopo l'ammollo ad alta temperatura. Questa tempra deve avvenire immediatamente dopo che i getti sono stati rimossi dal forno di trattamento termico. La velocità di questo quench deve essere sufficientemente alta da impedire qualsiasi precipitazione di carburi. La Figura 8 mostra la microstruttura dell'acciaio al manganese adeguatamente temprato. Un raffreddamento lento può ridurre drasticamente la tenacità del materiale. Allo stato temprato, le fusioni di acciaio al manganese possono essere finalmente lavorate con poca cura speciale.

L'unico elemento da evitare con i getti di acciaio al manganese trattato termicamente è il riscaldamento superiore a 500 ° F. Temperature uguali o superiori a questo livello causeranno la precipitazione di carburi aciculari, che possono ridurre drasticamente la tenacità. Questo effetto è il tempo e la temperatura basati su tempi più lunghi e temperature più elevate che causano entrambe maggiori perdite di tenacità.