Литейное производство марганцевой стали

Qiming Machinery - одно из самых известных литейных предприятий по отливке марганцевой стали в Китае. На нашем литейном производстве отливается более 12,000 тонн изнашиваемых деталей для литья из марганцевой стали. К быстроизнашивающимся деталям для литья из марганцевой стали относятся:

  • Запчасти для дробилки
  • Запчасти для измельчителя
  • Поддон с фартуком
  • Мельницы
  • Прочие изнашиваемые детали из марганца

Все быстроизнашивающиеся детали для отливки марганцевой стали Qiming Machinery имеют систему контроля качества ISO9001: 2015. По сравнению с другими литейными заводами по производству марганцевой стали, Qiming Machinery имеет следующие преимущества:

  • Доступный вес отливки от 5кг до 12000кг;
  • Можно использовать три производственные линии. Производственная линия для литья в песчаные формы, производственная линия для литья под давлением из пеноматериала и линия для литья по методу V;
  • Наш литейный завод прошел систему контроля качества ISO9001: 2018;
  • Стабильное качество по приемлемой цене;
  • Профессиональные инженеры поставляют чертежи измерений и услуги по проектированию.
литейное производство марганцевой стали

Продукция

Манганиевые челюсти
Манганиевые челюсти
Марганцевые щеки
Марганцевые щеки
Мантия марганца-дробилки
Мантия марганца-дробилки
Марганцевые вращательные мантии
Марганцевые вращательные мантии
Футеровка марганцевой мельницы
Футеровка марганцевой мельницы
Кормушки с марганцевым фартуком
Кормушки с марганцевым фартуком
Молоток для измельчения марганца
Молоток для измельчения марганца
Решетки для измельчения марганца
Решетки для измельчения марганца

Что такое марганцовистая сталь и ее история

Что такое марганцовистая сталь?

Марганцовистая сталь, также называемая сталью Гадфильда или мангаллоем, представляет собой стальной сплав, содержащий 12-14% марганца. Сталь, известная своей высокой ударной вязкостью и стойкостью к истиранию в закаленном состоянии, часто называют самой упрочняющейся сталью.

История

  • В 1882 году, Роберт Хэдфилд марганцовистая сталь creat Mn14;
  • В середине 20 века USA Climax разрабатывает среднемарганцовистую сталь;
  • В середине 20 века и по настоящее время разрабатываются стали с высоким содержанием марганца и сверхвысокого марганца.

Стандарт и химический состав марганцевой стали

В Китае это стандарт GB / T 5680-2010.

Класс Стандартный химический состав Китая GB / T 5680-2010%
C Si Mn P S Cr Mo Ni W
ZG120Mn7Mo1 1.05-1.35 0.3-0.9 6-8 ≤0.060 ≤0.040 0.9-1.2
ZG110Mn13Mo1 0.75-1.35 0.3-0.9 11-14 ≤0.060 ≤0.040 0.9-1.2
ZG100Mn13 0.90-1.05 0.3-0.9 11-14 ≤0.060 ≤0.040
ZG120Mn13 1.05-1.35 0.3-0.9 11-14 ≤0.060 ≤0.040
ZG120Mn13Cr2 1.05-1.35 0.3-0.9 11-14 ≤0.060 ≤0.040 1.5-2.5
ZG120Mn13W1 1.05-1.35 0.3-0.9 11-14 ≤0.060 ≤0.040 0.9-1.2
ZG120Mn13Ni3 1.05-1.35 0.3-0.9 11-14 ≤0.060 ≤0.040 3-4
ZG90Mn14Mo1 0.70-1.00 0.3-0.6 13-15 ≤0.070 ≤0.040 1.0-1.8
ZG120Mn17 1.05-1.35 0.3-0.9 16-19 ≤0.060 ≤0.040
ZG120Mn17Cr2 1.05-1.35 0.3-0.9 16-19 ≤0.060 ≤0.040 1.5-2.5
Примечание: принять присоединение к элементу V, Ti, Nb, B, Re

 

В США это стандарт ASTM A128.

Класс C Si Mn P ≤ Cr Ni Mo
ASTM UNS
A J91109 1.05 ~ 1.35 ≤1.00 ≥11.0 0.07 - - -
B-1 J91119 0.9 ~ 1.05 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - - -
B-2 J91129 1.05 ~ 1.2 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - - -
B-3 J91139 1.12 ~ 1.28 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - - -
B-4 J91149 1.2 ~ 1.35 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - - -
C J91309 1.05 ~ 1.35 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 1.5 ~ 2.5 - -
D J91459 0.7 ~ 1.3 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - 3.0 ~ 4.0  -
E-1 J91249 0.7 ~ 1.3 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - - 0.9 ~ 1.2
E-2 J91339 1.05 ~ 1.45 ≤1.00 11.5 ~ 14.0 0.07 - - 1.8 ~ 2.1
F J91340 1.05 ~ 1.35 ≤1.00 6.0 ~ 8.0 0.07 - - 0.9 ~ 1.2

Применение марганцевой стали

Способность марганцевой стали к деформационному упрочнению от ударных нагрузок, а также исключительная вязкость делают ее лучшим выбором из износостойких материалов для многих сложных областей применения. Таким образом, марганцовистая сталь широко используется в производстве быстроизнашивающихся деталей.

  • Изнашиваемые детали дробилки, которые включают пластину челюсти, кожухи конусной дробилки, футеровку чаш конусной дробилки, кожухи вращательной дробилки и некоторые щеки;
  • Изнашиваемые детали карьерных экскаваторов, в том числе гусеницы;
  • Изнашиваемые детали шредера, которые включают молоток для измельчения, решетки измельчителя и наковальни измельчителя;

Воздействие различных элементов при литье марганцевой стали

Различные элементы имеют разные функции и эффекты в изнашиваемых деталях отливки из марганцевой стали.

Углеродный элемент. Углерод является одним из двух наиболее важных элементов в марганцевой стали наряду с марганцем. Марганцевые стали - это пересыщенный раствор углерода. Для большинства стандартных марок марганцевой стали углерод и марганец находятся в приблизительном соотношении Mn / C = 10. Таким образом, эти стали обычно содержат 12% Mn и 1.2% C. Это соотношение в основном было задано ограничениями при производстве стали на ранних этапах, и фиксированное соотношение не имеет реального значения. Увеличение содержания углерода увеличивает предел текучести и снижает пластичность. На следующем рисунке показано влияние увеличения содержания углерода на свойства 13% -ной марганцевой стали.

Влияние углерода на растягивающие свойства марганцевой стали

Влияние углерода на растягивающие свойства марганцевой стали

Большинство марганцевых сталей используются при строжке абразивного истирания и в условиях сильного ударного износа, поэтому производители стараются максимально увеличить содержание углерода. Практические ограничения действительно существуют, и когда содержание углерода превышает 1.3%, растрескивание и нерастворенные карбиды границ зерен становятся более распространенными. Марганцевые стали высшего сорта с высоким содержанием марганца превысили верхний предел содержания углерода в 1.3%.

Элемент марганца. Марганец является стабилизатором аустенита и делает возможным это семейство сплавов. Это снижает температуру превращения аустенита в феррит и, следовательно, помогает сохранить полностью аустенитную структуру при комнатной температуре. Сплавы с 13% Mn и 1.1% C имеют начальную температуру мартенсита ниже -328 ° F. Нижний предел содержания марганца в простой аустенитной марганцевой стали составляет около 10%. Повышение уровня марганца приводит к увеличению растворимости азота и водорода в стали. Существуют сплавы премиум-класса с более высоким содержанием углерода и дополнительными легирующими элементами с содержанием марганца от 16 до 25%. Эти сплавы являются собственностью их производителя.

Силиконовый элемент. Техническое содержание кремния в высокомарганцевой стали составляет 0.3% ~ 0.8%. Кремний снижает растворимость углерода в аустените, способствует выделению карбида и снижает износостойкость и ударную вязкость стали. Следовательно, содержание кремния следует контролировать на нижнем пределе спецификации.

Элемент Фосфор. Техническое содержание стали с высоким содержанием марганца составляет P ≤ 0.7%. При выплавке стали с высоким содержанием марганца из-за высокого содержания фосфора в ферромарганце содержание фосфора в стали обычно велико. Поскольку фосфор снижает ударную вязкость стали и облегчает растрескивание отливки, содержание фосфора в стали следует уменьшить в максимально возможной степени.

Серный элемент. Спецификация стали с высоким содержанием марганца требует S ≤ 0.05%. Из-за высокого содержания марганца большая часть серы и марганца в стали соединяется друг с другом с образованием сульфида марганца (MNS) и попадает в шлак. Поэтому содержание серы в стали часто невелико (обычно не более 0.03%). Следовательно, вредное влияние серы на сталь с высоким содержанием марганца выше, чем у фосфора.

Хромовый элемент. Хром используется для повышения прочности на разрыв и сопротивления текучести марганцевых сталей. Часто используются добавки до 3.0%. Хром увеличивает твердость после отжига на твердый раствор и снижает ударную вязкость марганцевой стали. Хром не увеличивает максимальный уровень наклепа или скорость деформационного упрочнения. Для хромосодержащих сортов требуется более высокая температура термообработки, поскольку карбиды хрома труднее растворяются в растворе. В некоторых приложениях хром может быть полезным, но во многих случаях добавление хрома в марганцевую сталь не приносит пользы.

Элемент молибдена. Добавки молибдена в марганцевые стали приводят к нескольким изменениям. Во-первых, снижается начальная температура мартенсита, что дополнительно стабилизирует аустенит и замедляет выделение карбида. Затем добавки молибдена изменяют морфологию карбидов, которые образуются во время повторного нагрева после обработки материала раствором. Обычно образуются межзеренные пленки игольчатых карбидов, но после добавления молибдена осаждающиеся карбиды коалесцируют и диспергируются через зерна. Результатом этих изменений является то, что ударная вязкость стали улучшается за счет добавления молибдена. Еще одним преимуществом добавок молибдена является улучшение механических свойств после литья. Это может быть реальным преимуществом при производстве отливок. Молибден с более высоким содержанием углерода увеличивает склонность к зарождающемуся плавлению, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать этого, поскольку полученные механические свойства будут значительно ухудшены.

Никелевый элемент. Никель - сильный стабилизатор аустенита. Никель может предотвратить превращения и осаждение карбидов даже при пониженных скоростях охлаждения во время закалки. Это может сделать никель полезным дополнением к продуктам с большим размером сечения. Повышение содержания никеля связано с повышенной ударной вязкостью, небольшим падением прочности на разрыв и не влияет на предел текучести. Никель также используется при сварке присадочных материалов для марганцевых сталей, чтобы в наплавленном материале не было карбидов. Обычно для получения желаемого результата в этих материалах имеется более низкий уровень углерода наряду с повышенным содержанием никеля.

Алюминиевый элемент. Алюминий используется для раскисления марганцевой стали, что может предотвратить образование точечных отверстий и других газовых дефектов. Обычно в ковше используются добавки 3 фунта на тонну. Повышение содержания алюминия снижает механические свойства марганцевой стали, увеличивая при этом хрупкость и горячий разрыв. На практике для большинства марок марганцевой стали рекомендуется поддерживать остаточное содержание алюминия на довольно низком уровне.

Титановый элемент. Титан может быть использован для раскисления марганцевой стали. Кроме того, титан может связывать газообразный азот в нитриды титана. Эти нитриды являются стабильными соединениями при температурах выплавки стали. После того, как связали, азот больше не доступен, чтобы вызвать сколы в отливках. Титан также может быть использован для уточнения размера зерна, но эффект на более тяжелых участках минимален.

Стандартные механические свойства отливок из марганцевой стали

Эксплуатационные характеристики

Стандартная марганцовистая сталь - Mn13. После противоизносной обработки поверхность материала может достигать твердости 500-550 по Бринеллю, продолжать сохранять внутреннюю гибкость, сводить к минимуму поверхностное трение, может быть сварена из стали с высоким содержанием марганца или аналогичных материалов, может быть разрезана ацетиленовой горелкой, немагнитна и т. Д.

Технические параметры

Физические параметры
Данные
Элемент (%)
предел текучести
60,000-85,000 ​​фунтов на квадратный дюйм
Mn
12.0-14.0
Предел прочности
120,000-130,000 ​​фунтов на квадратный дюйм
C
1.00-1.25
относительное удлинение
35% -50%
Si
≤0.60
Твердость
230–255 л.н.
P
≤0.05
Максимальная твердость
550млн.
S
≤0.04
магнитные
нет
Fe
85.0-88.0

Процесс производства отливки из марганцевой стали

Нефтепереработка: Для улучшения качества жидкой стали все более широко используется процесс вторичного рафинирования. С 1980-х годов он также использовался в производстве стали с высоким содержанием марганца. После рафинирования количество включений уменьшается, распределение улучшается, а прочность увеличивается с 657 МПа до 834 МПа, а износостойкость также может быть увеличена на 30%.

Подвеска литая: Температура разливки оказывает большое влияние на свойства высокомарганцевой стали. Производители часто имеют большую емкость печи, длительное время разливки и сложный контроль температуры. Хотя предпринимаются различные меры, недостатков крупнозернистого зерна не избежать. Исследовано, что 2%% 3% (размер 0.15 0.3 м) порошка железа или смеси порошка ферромарганца и порошка железа непрерывно добавляются к расплавленной стали во время разливки. Он действует как внутреннее охлаждение железа и увеличивает ядро ​​кристаллизации, улучшает свойства стали с высоким содержанием марганца и увеличивает износостойкость на 30-50%. Однако следует обратить внимание на уменьшение текучести стали после добавления.

Легирование поверхности: Чтобы улучшить износостойкость и сохранить элементы сплава, метод добавления сплава на поверхность может достичь цели. Конкретные меры заключаются в нанесении покрытия из сплава на поверхность формы, разбрызгивании порошка марганца или чугуна, плавления и сварки этих материалов после заливки расплавленной стали, что улучшает поверхностные характеристики отливок. В настоящее время хромсодержащий электрод используется для наплавки на стали с высоким содержанием марганца для улучшения характеристик поверхности отливок. Высокая износостойкость, эффект наплавки на блоки с высоким содержанием хрома также очень хорош.

Взрывное твердение: не рекомендуется упрочнять сталь с высоким содержанием марганца прокаткой и дробеструйной обработкой. Высокое давление 3 × 107 кПа, создаваемое взрывом, за очень короткое время заставляет поверхность высокомарганцевой стали образовывать упрочненный слой толщиной 40 ~ 50 мм, твердость упрочненного слоя достигает 300 ~ 500 hb, предел текучести поверхностного слоя может быть увеличен. в 2 раза, а износостойкость можно увеличить на 50%. Этот метод является наиболее эффективным для стандартной высокомарганцевой стали.

Как обработка литой воды для закалки: После затвердевания стали с высоким содержанием марганца отработанное тепло используется для обработки воды при температуре выше 960 ℃, что может снизить обезуглероживание поверхности, сократить производственный цикл и сэкономить энергию. Этот метод можно использовать для отливок малых и средних размеров с толщиной стенки. Таншаньский цементный завод использовал этот метод при заливке футеровки из высокомарганцовистой стали в металлическую форму, но температура воды на входе должна тщательно контролироваться.

Усиление осадков: После обработки водой стандартной стали с высоким содержанием марганца ее нельзя повторно нагревать. После добавления легирующих элементов можно использовать дисперсионно-упрочняющую термообработку для упрочнения матрицы высокомарганцевой стали, а дисперсные гранулированные карбиды распределяются по матрице для повышения износостойкости.

Сравнение отливки марганцевой стали при различных условиях работы 

Для условий слабого ударно-абразивного износа:

сталь с высоким содержанием марганца в принципе не может упрочняться. Из-за небольшой силы удара и низких требований к прочности материала можно выбирать материалы с высокой исходной твердостью, такие как трубопровод для транспортировки воздуха и гидравлической передачи, которые могут быть изготовлены из базальтового литого камня. Для второго и третьего бункеров цементной мельницы измельчающая среда мала и сила удара мала, поэтому можно выбрать хрупкие износостойкие материалы, такие как чугун с низким содержанием хрома, чугун с высоким содержанием хрома и даже белый чугун. Срок службы марганцевой стали можно увеличить в 1-4 раза.

Для условий низкого ударного абразивного износа:

Хотя сталь с высоким содержанием марганца может вызывать деформационное упрочнение, ее твердость очень низкая. Из-за низкой ударной силы можно выбрать высокоуглеродистую, высокомарганцевую, средне-марганцевую, бейнитную, низколегированную мартенситную сталь и бейнитный высокопрочный чугун. Например, для футеровки (бункер №1) большого стана срок службы легированной мартенситной стали zg42crmnsi2mo без деформации может быть увеличен в 2–3 раза. Особенно сейчас в качестве мелющей среды при помоле цемента постепенно популяризируется использование литого шара с высоким содержанием хрома, который не соответствует твердости футеровки из высокомарганцевой стали, что ускоряет деформацию футеровки и сокращает срок службы, что свидетельствует о необходимости замены высокомарганцевой стали. При дроблении материала с твердостью по шкале Проктора f ≤ 12 срок службы плиты щековой дробилки 400 × 600, изготовленной из среднелегированной мартенситной стали, может быть увеличен на 20% 50%, а обрезки железа из измельченного материала могут быть отсосаны. улучшают чистоту материала, что способствует увеличению белизны белого цемента и уменьшению небольшой пещеры оксида железа в силикатном кирпиче. Кроме того, небольшой молот-дробилка может быть изготовлен из стали с определенной прочностью 12 кг.

Для условий абразивного износа со средней ударной нагрузкой:

Например, когда энергия удара составляет 4 Дж, это эквивалентно дроблению руды с F = 12-14. В качестве зубчатого колеса можно выбрать мартенситную сталь и модифицированную высокомарганцовистую сталь с лучшей ударной вязкостью, и их износостойкость увеличивается на 20% - 100% по сравнению с высокомарганцевой сталью. Для дробления гранита мы также используем композитную зубчатую пластину с высоким содержанием марганца и литой стали с высоким содержанием хрома. Срок службы марганцевой стали увеличен в 2.5 раза.

Для условий сильного ударно-абразивного износа:

когда энергия удара превышает 5 Дж, а твердость руды составляет f = 16-19, безопасность или износостойкость мартенситной стали в виде зубчатой ​​пластины или облицовочной пластины недостаточна, и по-прежнему требуется серийный материал из стали с высоким содержанием марганца. Например, износостойкость конусной дробилки φ 200 примерно на 50% выше, чем у стандартной высокомарганцевой стали, за счет использования высокомарганцевой стали, модифицированной хромом и титаном, для дробления руды f = 17-19. При дроблении руд f = 12-14 износостойкость увеличивается на 70% - 100%, а это означает, что зазор износостойкости между ними сужается в случае сильного ударного износа. Не исключено, что в условиях сильного удара скорости их деформационного упрочнения близки. Первоначальная твердость модифицированной высокомарганцевой стали выше, а поверхностная твердость модифицированной высокомарганцевой стали остается высокой, достигая примерно hv700, в то время как твердость стандартной высокомарганцевой стали после закалки превышает hv600, но разница в твердости меньше. чем при умеренном ударе, в результате чего разница в износостойкости также уменьшается. Сталь со сверхвысоким содержанием марганца может использоваться для обеспечения нормальной работы некоторых крупногабаритных молотов при сильном ударе. При твердости руды f ≤ 14 срок службы низколегированной мартенситной стали примерно на 50% выше, чем у стандартной высокомарганцевой стали. Для руды с твердостью f> 14 в Китае по-прежнему используется стандартная высокомарганцовистая сталь. На производство и использование модифицированной стали с высоким содержанием марганца влияет высокая стоимость сырья, сложный производственный процесс и строгие требования. В зарубежных странах в качестве материала футеровки в первую очередь выбирают мартенситную сталь, затем широко используется резиновая футеровка. Его срок службы может быть увеличен в 1-5 раз по сравнению со стандартной марганцевой сталью, а также снижены энергопотребление, расход шара, шум мельницы и трудоемкость во время технического обслуживания. Промышленность резиновых изделий Китая разрабатывает этот продукт.

Обработка отливок из марганцевой стали

Уникальные износостойкие свойства марганцевой стали также в лучшем случае очень затрудняют обработку. На заре производства марганцевой стали считалось, что ее нельзя обрабатывать на станке, и для придания формы деталям использовалась шлифовка. Теперь с помощью современных режущих инструментов можно токарно, растачивать и фрезеровать марганцевые стали. Марганцовистая сталь
не обрабатывает другие стали и обычно требует инструментов с отрицательным передним углом. Кроме того, относительно низкие скорости резания при большой глубине резания дают наилучшие результаты. Такое расположение создает большие силы резания, а оборудование и инструменты должны быть прочными, чтобы выдерживать эти силы. Любая вибрация инструмента может привести к деформации обрабатываемой поверхности. Большая часть резки обычно выполняется без какой-либо смазки. Во время обработки марганца важно непрерывно удалять зону наклепа при следующем резании. Небольшие чистовые пропилы или вибрация инструмента вызовут твердость
остальная поверхность практически не обрабатывается.

Термическая обработка отливок из марганцевой стали

В идеале термообработанные марганцевые стали должны иметь полностью гомогенизированную мелкозернистую аустенитную микроструктуру. Размер зерна зависит от температуры разливки, и термическая обработка обычно не влияет на размер зерна. Некоторые пытались разработать стратегии термической обработки, которые сначала преобразили бы структуру в перлитную структуру, что затем позволило бы измельчить зерно при окончательной термообработке. Эти стратегии не получили широкого признания или реализации по разным причинам. Одна из причин заключается в том, что эти циклы становятся дорогостоящими из-за высоких температур печи и длительного времени выдержки. Кроме того, эти циклы часто не улучшали сплав значительно.

Типичный цикл термообработки для большинства марганцевых сталей состоит из отжига на твердый раствор с последующей закалкой в ​​воде. Этот цикл может начинаться при комнатной температуре или при повышенной температуре в зависимости от начальной температуры отливок. Начальную температуру в печи для термообработки устанавливают близкой к температуре отливки, а затем повышают с медленной или умеренной скоростью до тех пор, пока не будет достигнута температура выдержки. Температура выдержки обычно высока, чтобы облегчить растворение любого карбида, который может присутствовать. Для достижения желаемого эффекта гомогенизации обычно используются температуры около 2000 ° F. Химический состав сплава в конечном итоге определяет температуру выдержки.

Отливки из марганцевой стали требуют быстрой закалки в воде после выдержки при высокой температуре. Эта закалка должна происходить сразу после удаления отливок из печи для термообработки. Скорость закалки должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить выпадение карбидов в осадок. На рис.8 показана микроструктура закаленной марганцевой стали. Незащищенная закалка может значительно снизить ударную вязкость материала. В закаленном состоянии отливки из марганцевой стали можно обрабатывать с минимальной осторожностью.

Единственное, чего следует избегать при отливках из термообработанной марганцевой стали, - это повторный нагрев выше 500 ° F. Температура на уровне или выше этого уровня вызовет выделение игольчатых карбидов, которые могут значительно снизить ударную вязкость. Этот эффект обусловлен временем и температурой, основанными на более длительном времени и более высоких температурах, вызывающих большие потери прочности.