Por que usar aço manganês para fundir revestimentos de moinhos?

O aço manganês, também chamado de aço Hadfield ou mangalloy, é uma liga de aço que contém 12-14% de manganês. Reconhecido por sua alta resistência ao impacto e resistência à abrasão em seu estado endurecido, o aço é frequentemente descrito como o aço endurecível definitivo.

O aço manganês é usado para revestimentos de grade e usinas geralmente menores. Sua grande vantagem é que ele funciona e endurece sob estresse, mas o substrato permanece resistente e pode suportar impactos extremos sem fratura. Sua principal desvantagem é que ele se espalha com o impacto, de modo que os revestimentos sólidos começam a se apertar e se tornam extremamente difíceis de remover, e podem danificar a carcaça do moinho se a tensão aumentar a um nível extremo.

 

Composição química e propriedades mecânicas dos revestimentos de manganês para moinhos

Com base em diferentes condições de trabalho e consultas de clientes, a Qiming Machinery fornece diferentes graus de aço manganês para revestimentos de moinhos fundidos. Os graus normais de aço manganês são:

  • Mn14
  • Mn14Cr2
  • Mn18
  • Mn18Cr2

A composição química e as propriedades mecânicas são mostradas na tabela a seguir:

Revestimentos de manganês para moinhos, composição química e propriedades mecânicas
Nome do ProdutoMn14
atuação
Dureza (HB): 255-285Valor de impacto (J / cm²) : ≥ 155
CSiMnSPNi
0.9 – 1.5 0.4 – 0.5 11 – 14 < 0.05<0.040.1 – 0.3
CuTiVW
0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12
Nome do ProdutoMn14Cr2
atuação
Dureza (HB): 265 - 290Valor de impacto (J / cm²) : ≥ 150
CSiMnSPCr
0.9 – 1.5 0.4 – 0.5 11 – 14 < 0.05<0.041.5 – 2.5
CuTiVW
0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12
Nome do ProdutoMn18
atuação
Dureza (HB): 285-315Valor de impacto (J / cm²) : ≥ 140
CSiMnSPCr
0.9 – 1.3 0.3-0.716.5-18.5< 0.05<0.04
CuTiVW
0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12
Nome do ProdutoMn18Cr2
atuação
Dureza (HB): 200-260Valor de impacto (J / cm²) : ≥ 140
CSiMnSPCr
0.9 – 1.5 0.4 – 0.5 17-19< 0.05<0.041.5 – 2.5
CuTiVW
0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12 0.06 – 0.12

 

 

Estudo de caso

Um de nossos clientes precisa de nós para lançar Mn14 forros de moinho para seu moinho de bolas. Os requisitos técnicos detalhados da seguinte forma:

  • Material: C 1. 1 ~ 1. 5, Mn 11, 0 ~ 14. 0, Si 0.3-0.8, P < 0.05, S < 0.05, Mn / C > 9.0
  • Resistência à tração σ B / MPa ≥637
  • Alongamento (%) ≥20
  • Resistência ao impacto / (J / m * m) ≥15
  • Dureza ≤229 HB
  • A composição da liga, o formato e o tamanho, a qualidade da superfície e o grau de carboneto das peças fundidas devem ser aceitos, e nenhum defeito que afeta a resistência e a aparência é necessário. A dureza das peças fundidas após o tratamento térmico é de 197-228 Hb, enquanto as propriedades mecânicas e inclusões das peças fundidas (que não podem atender à avaliação de qualidade metalúrgica) não estão sujeitas às condições de aceitação.

 

Tecnologia de fundição

Desenho do processo de modelagem

Para atender aos requisitos de qualidade de superfície e precisão dimensional, a areia de moldagem deve ser compactada e mais orifícios de ar devem ser perfurados. Os seguintes princípios de design devem ser adotados:

  1. A tolerância negativa é adotada para a dimensão geral das peças fundidas e a permissão de usinagem é geralmente de 3-5 mm ou nenhuma permissão de usinagem é deixada. A permissão de usinagem máxima é menor ou igual a 10 mm.
  2. O orifício da fenda da fundição adota tolerância positiva, e o núcleo é feito de refratário de magnésia.
  3. A contração linear livre é de 2.2% ~ 3.2%. O riser é projetado de acordo com a contração de solidificação de 6%. O sistema de vazamento de corte fácil é adotado.
  4. É utilizado revestimento básico em pó de forsterita.

Projeto do sistema de portas

Um sistema de portas abertas foi selecionado, com ∑ f em ∶ f transversal ∶∑ f reto = 1 ∶ (1 ~ 1.1) ∶ (1 ~ 1.4); O diâmetro da comporta reta é de 45 mm de acordo com o tamanho da comporta. Então ∑ f = 15.9 cm²; 1 porta transversal: ∑ f = 15.9-17.5 cm²; 3 portas internas: ∑ f = 15.9 ~ 22.3 cm².

 

Derretendo e derramando

Fusão

O forno de indução de média frequência GW212500J é usado para fusão, e a cobertura e proteção do aço fundido são enfatizadas. Ao carregar a carga do forno, uma camada de cal (GB 1594-79) é carregada primeiro no fundo do forno. A qualidade da cal é cerca de 1% da massa do metal de carga. Com o processo de fusão, o metal fundido aparece e sobe, e a escória cobre a superfície do aço fundido o tempo todo. A escória pode proteger o aço fundido contra pega e oxidação, coletar inclusões, manter o calor e economizar energia. Com a fusão em andamento, uma quantidade apropriada de cal pode ser adicionada, e a quantidade apropriada de escória deve ser capaz de cobrir completamente o aço fundido, e um pouco de espatoflúor (gb826-87) deve ser adicionado apropriadamente. A proporção da massa de cal para fluorita é de cerca de (4-5) ∶ 1, de modo a reduzir o ponto de fusão da escória, ajustar a viscosidade da escória e remover a escória facilmente.

O ferromanganês de alto carbono femn75c7.5 (gb3795-87) é usado para a pré-desoxidação, e a oxidação do carbono é usada para fortalecer a pré-desoxidação, de modo a reduzir o teor de óxido de ferro no aço fundido para um nível inferior, de modo a reduzir as inclusões. Durante o tratamento, a temperatura do aço fundido é de 1 ~ 610 ℃, a quantidade de adição é de cerca de 1% da massa do aço líquido e o rendimento é de 640%. Ao mesmo tempo, ferromanganês com um tamanho de bloco de 1-90 mm é adicionado após o pré-aquecimento total (acima de 50 ℃). Após cada lote ser adicionado, ele deve ser totalmente agitado,

“Evite o congelamento” e a precipitação, e adicione o próximo lote depois que cada lote estiver basicamente derretido. Nessa ordem, o rendimento do ferromanganês é de 95%. Se o ferromanganês for adicionado diretamente antes da pré-desoxidação, o rendimento é de 90%, com uma diferença de 5%. A proporção de Mn / Mn para Mn C é superior a 5.

Após o ajuste da composição química, o alumínio (Yb / Z4 - 75) é geralmente usado para a desoxidação final, e a quantidade é cerca de 0.1% da massa total do aço fundido. Considerando que a eficácia da oxidação por precipitação é menor do que a da desoxidação por difusão, a quantidade pode ser ajustada para 0.2% da massa total do aço fundido para aumentar a quantidade residual de alumínio (> 0.08%) no aço fundido e para precipitar alta fusão apontar compostos al2p nos grãos. Assim, as formas desvantajosas de fósforo, como fósforo ternário eutético, podem ser eliminadas.

Derramando

O aço fundido deve ser guardado após ser descarregado do forno. A posição é benéfica para a flutuação do gás e inclusão no aço fundido, melhorando a qualidade metalúrgica e ajustando a temperatura de vazamento. A temperatura liquidus do aço com alto manganês zgmn1321 é 1400 ℃, a temperatura de descarga é de 1 ~ 360. 1 ℃ e a temperatura de vazamento é de 420 ~ 1 ℃.

De acordo com esta regra, o tempo isotérmico estático do aço fundido em diferentes temperaturas é posteriormente determinado.

 

Tratamento térmico

Os revestimentos de manganês para moinhos com tratamento convencional de endurecimento com água pertencem a peças grossas e grandes (δ> 75 mm). Durante o tratamento térmico, a taxa de aquecimento deve ser controlada em 30-50 ℃ / h na faixa de temperatura normal a 600 ℃. Quando a temperatura é aquecida acima de 600 ℃, a velocidade de aquecimento pode ser aumentada para 100-150 ℃ / h até que a temperatura de têmpera da água seja 1050-1080 ℃ e mantida por 4 h. É necessário garantir que os carbonetos no aço estejam totalmente dissolvido em austenita e homogeneizado por difusão, de forma a reduzir a possibilidade de reprecipitação de carboneto.

Após a preservação do calor, a peça fundida deve ser rapidamente retirada do forno e colocada na água. O tempo entre a abertura da porta do forno e toda a água que entra na peça de trabalho deve ser de 2-3 minutos, quanto mais curto melhor, de modo a garantir que a temperatura de fundição não seja inferior a 950 ℃. A temperatura da água deve ser controlada em 10 ~ 30 ℃, e a temperatura da água no final da têmpera não deve ser superior a 60 ℃. No caso de produção em massa, gelo seco pode ser adicionado ao tanque de água para esfriar.

 

Os resultados

  1. A precisão dimensional e a qualidade da superfície do aço com alto manganês podem ser significativamente melhoradas com o uso de moldagem de placas de metal e revestimento alcalino e controle estrito de outros processos de fundição.
  2. Usando cal e fluorita para proteger o forno de fundição, o processo de fundição de pré-desoxidação com ferromanganês de alto carbono, seguido pela liga de ferromanganês e desoxidização final de alumínio, pode melhorar o rendimento da liga de ferromanganês e melhorar a qualidade metalúrgica do aço de alto manganês.
  3. Os esquemas de tratamento de tenacificação convencional e direto com água podem ser usados ​​para forro de moinho de bolas de aço com alto teor de manganês e fundições qualificadas podem ser obtidas.