Ливарне виробництво марганцевої сталі

Qiming Machinery - одна з найвідоміших ливарних литей марганцевої сталі в Китаї. У нашому ливарному виробництві відлито понад 12,000 XNUMX тонн деталей із марганцевої ливарної сталі. До цих марганцевих сталевих деталей зносу належать:

  • Частини зносу дробарки
  • Знос деталей подрібнювача
  • Фартух живильник
  • Млинові вкладиші
  • Інші деталі марганцевого зносу

Усі зношені деталі марганцевої сталі Qiming Machinery забезпечені системою контролю якості ISO9001: 2015. Порівняно з іншими ливарними марганцевими сталями, Qiming Machinery має наступні переваги:

  • Доступна вага лиття від 5 кг до 12000 кг;
  • Можна використовувати три виробничі лінії. Лінія виробництва піщаного лиття втрачена пінопластова лінія виробництва та лінія виробництва V методу лиття;
  • Наш ливарний завод пройшов систему контролю якості ISO9001: 2018;
  • Стабільна якість за відповідною ціною;
  • Професійні інженери постачають креслення мір та послуги з дизайну виробів.
ливарне лиття марганцевої сталі

продукти

Марганцеві щелепні пластини
Марганцеві щелепні пластини
Марганцеві щокові тарілки
Марганцеві щокові тарілки
Марганцева дробилка
Марганцева дробилка
Марганцеві мануальні мантії
Марганцеві мануальні мантії
Лайнери марганцевого млина
Лайнери марганцевого млина
Марганцеві каструлі для фартухів
Марганцеві каструлі для фартухів
Молоток для подрібнення марганцю
Молоток для подрібнення марганцю
Марганцеві подрібнювачі
Марганцеві подрібнювачі

Що таке марганцева сталь та її історія

Що таке марганцева сталь?

Марганцева сталь, яку також називають сталлю Хадфілда або мангалоєм, - це сталевий сплав, що містить 12-14% марганцю. Відома своєю високою ударною в'язкістю та стійкістю до стирання у затверділому стані, сталь часто описують як сталь остаточного загартовування.

Історія

  • У 1882 році Роберт Хедфілд Creat Mn14 марганцева сталь;
  • У середині 20 століття США Climax проектує марганцеву сталь середнього класу;
  • У середині 20 століття дотепер розробляються високомарганцеві та надвисокомарганцеві сталі.

Стандарт марганцевої сталі та хімічний склад

У Китаї це стандарт GB / T 5680-2010.

Grade Китай GB / T 5680-2010 Стандартний хімічний склад%
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 - - -
Примітка: Прийняти приєднання елемента V, Ti, Nb, B, Re

 

У США це стандарт ASTM A128.

Grade 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

Застосування марганцевої сталі

Здатність марганцевої сталі твердіти від ударних навантажень разом з винятковою в'язкістю роблять її найкращим вибором матеріалу для зношування для багатьох вимогливих задач. Тож марганцева сталь широко використовується в промислових зношуваних деталях.

  • Знос деталей дробарки, які включають щелепну пластину, конусні кожухи дробарки, вкладиші чаші конусної дробарки, маніпулятори дротової дробарки та деякі виличні пластини;
  • Шахтні лопати зношують деталі, до яких входять трекпади;
  • Знос деталей подрібнювача, які включають молоток подрібнювача, подрібнювач решіток та подрібнювач ковадла;

Вплив різних елементів на лиття із марганцевої сталі

Різні елементи мають різні функції та ефекти у зношуваних деталях із марганцевої сталі.

Вуглецевий елемент. Вуглець є одним із двох найважливіших елементів марганцевих сталей поряд з марганцем. Марганцеві сталі - це перенасичений розчин вуглецю. Для більшості стандартних марганцевих марок вуглець та марганець мають приблизне співвідношення Mn / C = 10. Отже, ці сталі, як правило, становлять 12% Mn та 1.2% C. Цей коефіцієнт головним чином був встановлений обмеженнями раннього виробництва сталі, і фіксований коефіцієнт не має реального значення. Збільшення вмісту вуглецю підвищує межа текучості та знижує пластичність. Дивіться наступну картину щодо ефектів збільшення вмісту вуглецю на властивості 13% марганцевої сталі.

Вплив вуглецю на розтягуючі властивості марганцевої сталі

Вплив вуглецю на розтягуючі властивості марганцевої сталі

Більшість марганцевих сталей використовуються при руйнуванні при стиранні та сильному ударі, тому виробники намагаються максимізувати вміст вуглецю. Практичні межі існують, і оскільки вміст вуглецю перевищує 1.3%, тріщини стають більш поширеними нерозчинені карбіди на кордоні зерен. Марганцеві сталі вищого сорту, що мають високий вміст марганцю, перевищили верхню межу вуглецю значно вище 1.3%.

Марганцевий елемент. Марганець є стабілізатором аустеніту і робить можливим це сімейство сплавів. Це знижує аустеніт до температури перетворення фериту і, отже, допомагає зберегти повністю аустенітну структуру при кімнатній температурі. Сплави з 13% Mn та 1.1% C мають температуру початку мартенситу нижче -328 ° F. Нижня межа вмісту марганцю в звичайній аустенітній марганцевій сталі становить близько 10%. Збільшення рівня марганцю, як правило, збільшує розчинність азоту та водню в сталі. Преміум-сплави з більшим вмістом вуглецю та додаткові елементи сплаву існують із вмістом марганцю від 16-25% марганцю. Ці сплави є власністю їх виробника.

Силіконовий елемент. Специфічний вміст кремнію у високомарганцевій сталі становить 0.3% ~ 0.8%. Кремній зменшить розчинність вуглецю в аустеніті, сприятиме випаданню твердих сплавів і зменшить зносостійкість та ударну в'язкість сталі. Тому вміст кремнію слід контролювати на нижній межі специфікації.

Фосфорний елемент. Специфікація вмісту високомарганцевої сталі становить P ≤ 0.7%. При виплавці високомарганцевої сталі через високий вміст фосфору в феромарганці вміст фосфору в сталі, як правило, високий. Оскільки фосфор зменшить ударну в'язкість сталі і полегшить розливання виливків, вміст фосфору в сталі слід якомога менше зменшити.

Сірчаний елемент. Специфікація високомарганцевої сталі вимагає S ≤ 0.05%. Через високий вміст марганцю більша частина сірки і марганцю в сталі поєднуються між собою з утворенням сульфіду марганцю (МНС) і потрапляють у шлак. Тому вміст сірки в сталі часто є низьким (як правило, не більше 0.03%). Отже, шкідливий вплив сірки на високомарганцеву сталь вищий, ніж у фосфору.

Елемент хрому. Хром використовується для підвищення міцності на розрив і опору потоку марганцевих сталей. Часто використовують додавання до 3.0%. Хром збільшує відпалену в розчині твердість і зменшує в'язкість марганцевої сталі. Хром не підвищує максимальний рівень твердості, затверділий роботою, або швидкість деформаційного затвердіння. Марки, що містять хром, вимагають більш високих температур термічної обробки, оскільки карбіди хрому важче розчиняються в розчині. У деяких додатках хром може бути корисним, але в багатьох випадках додавання хрому в марганцеву сталь не приносить користі.

Молібден елемент. Додавання молібдену до марганцевих сталей призводить до кількох змін. По-перше, температура пуску мартенситу знижується, що додатково стабілізує аустеніт і гальмує випадання карбіду. Далі додавання молібдену змінює морфологію карбідів, які утворюються під час повторного нагрівання після обробки матеріалу розчином. Зернові межові плівки голкоподібних карбідів зазвичай утворюються, але після додавання молібдену карбіди, які випадають в осад, зливаються і диспергуються по зернах. Результат цих змін полягає в тому, що в'язкість сталі покращується додаванням молібдену. Ще однією перевагою добавок молібдену можуть бути поліпшені механічні властивості під час лиття. Це може бути справжньою вигодою під час ливарного виробництва. У вищих класах вуглецю молібден збільшить тенденцію до початкового плавлення, тому слід дотримуватися обережності, щоб уникнути цього, оскільки отримані механічні властивості будуть сильно знижені.

Нікелевий елемент. Нікель - сильний стабілізатор аустеніту. Нікель може запобігти перетворенню та осадженню карбіду навіть при знижених швидкостях охолодження під час гартування. Це може зробити нікель корисним доповненням до продуктів, що мають великі розміри секцій. Збільшення вмісту нікелю пов'язане з підвищеною в'язкістю, незначним падінням міцності на розрив і не впливає на межу текучості. Нікель також використовується для зварювання присадочних матеріалів для марганцевих сталей, щоб забезпечений матеріал не містив карбідів. Типово, щоб у цих матеріалах був нижчий рівень вуглецю разом із підвищеним вмістом нікелю, щоб отримати бажаний результат.

Алюмінієвий елемент. Алюміній використовується для деоксидування марганцевої сталі, що може запобігти появі отворів та інших газових дефектів. Типово використовувати додавання 3lbs / т в ковші. Збільшення вмісту алюмінію зменшує механічні властивості марганцевої сталі, одночасно збільшуючи крихкість і гаряче розривання. На практиці доцільно знижувати залишки алюмінію досить низькими для більшості марганцевих сталей.

Титановий елемент. Титан можна використовувати для деоксидування марганцевої сталі. Крім того, титан може зв’язувати газ азоту з нітридами титану. Ці нітриди є стабільними сполуками при температурах виробництва сталі. Після зв’язування азот уже не доступний, щоб викликати отвори в штампуванні. Титан також може бути використаний для уточнення розміру зерен, але ефект є мінімальним на важчих ділянках.

Стандартні механічні властивості ливарних деталей із марганцевої сталі

Характеристики продуктивності

Стандартна марганцева сталь - Mn13. Після протизносної обробки поверхня матеріалу може досягати 500-550 твердості за Бринелем, продовжувати підтримувати внутрішню гнучкість, мінімізувати поверхневе тертя, може бути зварена високомарганцевою сталлю або подібними матеріалами, може бути розрізана ацетиленовим пальником, немагнітним тощо

Технічні параметри

Фізичні параметри
дані
Елемент (%)
Сила врожайності
60,000 85,000–XNUMX XNUMX psi
Mn
12.0-14.0
Міцність на розрив
120,000 130,000–XNUMX XNUMX psi
C
1.00-1.25
Подовження
35% -50%
Si
≤ 0.60
Твердість
230–255 млрд. Грн
P
≤ 0.05
Максимальна твердість
550 млрд
S
≤ 0.04
Магнітний
Ні
Fe
85.0-88.0

Процес виробництва лиття з марганцевої сталі

Переробка: з метою підвищення якості розплавленої сталі дедалі ширше застосовується процес вторинного рафінування. З 1980-х років він також застосовується у виробництві високомарганцевої сталі. Після очищення включення зменшуються, розподіл покращується, а міцність збільшується з 657мпа до 834мпа, а зносостійкість також може бути збільшена на 30%.

Лиття підвіски: температура заливки має великий вплив на властивості високомарганцевої сталі. Виробники часто мають велику потужність печі, тривалий час заливки та складний контроль температури. Хоча вживаються різні заходи, недоліків грубих зерен не уникнути. Досліджується, що 2% ing 3% (розмір 0.15 ~ 0.3 м) порошку заліза або суміші порошку феромарганцю та порошку заліза безперервно додають з розплавленою сталлю під час заливки. Він діє як внутрішнє охолоджуюче залізо і збільшує кристалізаційне ядро, покращує властивості високомарганцевої сталі та підвищує зносостійкість на 30% ~ 50%. Однак слід звернути увагу на зменшення плинності сталі після додавання.

Поверхневе легування: з метою підвищення зносостійкості та економії елементів сплаву методом додавання сплаву на поверхню можна досягти мети. Конкретні заходи полягають у нанесенні щіткового сплаву на поверхню форми, посипанні порошком марганцевого заліза або наклеюванні сплаву чавунного листа, розплавленні та зварюванні цих матеріалів після заливки розплавленої сталі, що покращує поверхневі характеристики виливків. Зараз хром-містить електрод використовується для наплавлення зварювальних матеріалів на високомарганцевій сталі для поліпшення поверхневих характеристик виливків. Висока зносостійкість, високий ефект наплавлення блоку порошку хрому також дуже хороший.

Вибухоне твердіння: не ідеально зміцнювати високомарганцеву сталь шляхом прокатки та шліфування дробу. Високий тиск 3 × 107 кПа, вироблений вибухом за дуже короткий час, робить поверхню високомарганцевої сталі формою 40 ~ 50 мм загартованого шару, твердість загартованого шару досягає hb300 ~ 500, межа текучості поверхневого шару може бути збільшена в 2 рази, а зносостійкість можна збільшити на 50%. Цей метод є найбільш ефективним методом для стандартної високомарганцевої сталі.

Як обробка для зміцнення литої води: після затвердіння сталі з високим вмістом марганцю відпрацьоване тепло використовується для очищення води, що зміцнює воду, вище 960 ℃, що може зменшити зневугленення поверхні, скоротити цикл виробництва та заощадити енергію. Цей метод можна застосовувати для малих і середніх виливків з товщиною стінки. Завод цементного машинобудування Таншань використовував цей метод під час лиття висококладної марганцевої сталевої пластини металевою формою, але температуру на вході води потрібно ретельно контролювати.

Посилення опадів: після обробки водою, що зміцнює стандартну високомарганцеву сталь, не підходить для повторного нагрівання. Після додавання елементів сплаву термообробку, що зміцнює осади, можна використовувати для зміцнення матриці з високомарганцевої сталі, а дисперсні зернисті карбіди розподіляються по матриці для поліпшення зносостійкості.

Порівняння виливки марганцевої сталі за різних умов праці 

За умови слабкого удару абразивного зносу:

високомарганцева сталь не може в основному працювати на затвердіння. Через малу ударну силу та низькі вимоги до в’язкості матеріалу можна вибрати матеріали з високою вихідною твердістю, такі як повітряне транспортування та гідравлічний трансмісійний трубопровід, які можуть бути виготовлені з базальтового литого каменю. Для другого та третього бункерів цементного млина шліфувальне середовище невелике, а сила удару невелика, тому можна вибрати крихкі зносостійкі матеріали, такі як чавун з низьким вмістом хрому, чавун з високим вмістом хрому і навіть білий чавун. Термін служби марганцевої сталі можна збільшити в 1-4 рази.

Для абразивного зносу з низьким ступенем удару:

Хоча сталь з високим вмістом марганцю може спричинити загартовування, її твердість дуже низька. Завдяки низькій ударній силі можна вибрати високовуглецеву високомарганцеву сталь, середню марганцеву сталь, бейнітну сталь, низьколеговану мартенситну сталь та бейнітний ковкий чавун. Наприклад, для футерувальної пластини (смітник №1) великого млина термін служби легованої мартенситної сталі zg42crmnsi2mo може бути збільшений у 2-3 рази без деформації. Особливо зараз шліфувальне середовище при шліфуванні цементу поступово популяризує використання кульки з високим вмістом хрому, яка не відповідає твердості футерувальної пластини із високомарганцевої сталі, що прискорює деформацію футерувальної плити та зменшує термін служби, що свідчить про необхідність заміни високомарганцевої сталі. При подрібненні матеріалу з твердістю по Проктору f ≤ 12 термін служби щелеподібної пластини 400 × 600 із середньолегованої мартенситної сталі можна збільшити на 20% ~ 50%, а залишки заліза в подрібненому матеріалі можна висмоктувати до покращують чистоту матеріалу, що корисно для збільшення білизни білого цементу та зменшення невеликої печери оксиду заліза із силікатної цегли. Крім того, невеликий дробарковий молоток може бути виготовлений із сталі з певною в'язкістю 12 кг.

Для абразивних умов зносу із середнім ударом:

Наприклад, коли енергія удару становить 4 Дж, це еквівалентно дроблення руди з F = 12-14. Для зубчастих пластин можуть бути обрані мартенситна сталь і модифікована високомарганцева сталь з кращою в'язкістю, а їх зносостійкість збільшена на 20% - 100% порівняно з високомарганцевою сталлю. Для подрібнення граніту ми також використовуємо високомарганцеву сталь і композитну зубну пластину з високохромною литою сталлю. Термін служби марганцевої сталі збільшується в 2.5 рази.

Для сильного удару абразивного зносу:

коли енергія удару перевищує 5 Дж і твердість руди f = 16-19, безпека або зносостійкість мартенситної сталі як зубчастої пластини або вкладиша недостатня, і все ще необхідний матеріал із високомарганцевої сталі. Наприклад, зносостійкість конусної дробарки φ 200 приблизно на 50% вища, ніж у стандартної високомарганцевої сталі за допомогою модифікованої хромом та титаном високомарганцевої сталі для подрібнення f = 17-19 руд. При подрібненні f = 12-14 руд зносостійкість збільшується на 70% - 100%, а це означає, що щілина зносостійкості між ними зменшується у разі сильного ударного зносу. Можливо, що за умови сильного удару темпи їх загартовування в роботі подібні. Початкова твердість модифікованої високомарганцевої сталі вища, а поверхнева твердість модифікованої високомарганцевої сталі залишається високою, досягаючи приблизно hv700, тоді як у стандартної високомарганцевої сталі після затвердіння більше hv600, але різниця твердості менша ніж при помірному ударі, в результаті чого різниця зносостійкості також зменшується. Ультрависока марганцева сталь може бути використана для забезпечення нормальної роботи деяких молотків великого розміру під сильним ударом. Коли твердість руди f ≤ 14, термін служби низьколегованої мартенситної сталі приблизно на 50% вищий, ніж у стандартної високомарганцевої сталі. Для руди з твердістю f> 14 у Китаї все ще використовується стандартна високомарганцева сталь. На виробництво та використання модифікованої високомарганцевої сталі впливає висока дорожнеча сировини, складний виробничий процес та суворі вимоги. У зарубіжних країнах мартенситна сталь є першим вибором підкладкового матеріалу, і тоді широко використовується гумовий вкладиш. Його термін служби можна збільшити в 1-5 разів порівняно зі стандартною високомарганцевою сталлю, а також споживану енергію, споживання кулі, шум фрези та трудомісткість під час технічного обслуговування також зменшуються. Китайська гумова промисловість розробляє цей продукт.

Механічна обробка лиття марганцевої сталі

Унікальні зносостійкі властивості марганцевої сталі в кращому випадку також ускладнюють обробку. У перші дні виробництва марганцевої сталі вважалося, що вона не піддається механічній обробці, а шліфування використовувалося для формування деталей. Тепер завдяки сучасним ріжучим інструментам можна точити, розточувати та фрезерувати марганцеві сталі. Марганцева сталь
не є машиноподібним, як інші сталі, і, як правило, потрібні інструменти, виготовлені з від’ємним кутом нахилу. Крім того, відносно низькі поверхневі швидкості з великою глибиною різання дають найкращі результати. Ця конструкція забезпечує високі зусилля різання, і обладнання та інструмент повинні бути надійними, щоб протистояти цим зусиллям. Будь-яке стукіт інструменту може додати до робочого зміцнення оброблюваної поверхні. Більшість різань зазвичай виконується без будь-якого змащення. Під час механічної обробки марганцю важливо безперервно видаляти затверділу робочу зону наступним зрізом. Невеликі фінішні обрізи або стукіт інструменту спричинять труднощі у нарощуванні та виконанні
решта поверхні практично не піддається механічній обробці.

Термічна обробка марганцевої сталі для лиття

В ідеалі термічно оброблені марганцеві сталі матимуть повністю гомогенізовану дрібнозернисту аустенітну мікроструктуру. Розмір зерен є функцією температури виливання, а термічна обробка, як правило, не впливає на розмір зерна. Деякі намагалися розробити стратегію термічної обробки, яка спочатку перетворила б структуру на перлитову структуру, яка потім дозволила б доопрацювати зерно в кінцевій термічній обробці. Ці стратегії не були широко прийняті або реалізовані з різних причин. Одна з причин полягає в тому, що ці цикли стають дорогими через високі температури печі та тривалий час витримки. Крім того, сплав часто не значно покращувався за ці цикли.

Типовий цикл термічної обробки для більшості марганцевих сталей складається з відпалу розчину з подальшим гартуванням водою. Цей цикл може розпочатися при кімнатній температурі або при підвищеній температурі, залежно від стартової температури виливків. Початкова температура в печі для термообробки встановлюється на рівні, близькій до температури виливків, а потім підвищується з повільною та помірною швидкістю до досягнення температури замочування. Температури замочування зазвичай високі, щоб полегшити розчинення будь-якого карбіду, який міг би бути присутнім. Зазвичай для досягнення бажаного гомогенізуючого ефекту використовують температури при або близько 2000 ° F. Хімічний склад сплаву в кінцевому рахунку встановить температуру замочування.

Відливки з марганцевої сталі вимагають швидкого гартування води після високотемпературного замочування. Це загартування має відбуватися негайно після видалення виливків з печі для термообробки. Швидкість цього загартування повинна бути достатньо високою, щоб запобігти осадженню карбідів. На малюнку 8 показана мікроструктура правильно загартованої марганцевої сталі. Слабке загартування може значно зменшити в'язкість матеріалу. У жорсткому стані виливки з марганцевої сталі можуть бути остаточно оброблені з особливою обережністю.

Єдиного елемента, якого слід уникати при термообробці виливками з марганцевої сталі, є перегрівання вище 500 ° F. Температури на рівні або вище цього рівня спричинять випадання голкоподібних карбідів, що може різко знизити в'язкість. Цей ефект - це час і температура, засновані на тривалих часах і більш високих температурах, що призводить до більших втрат в’язкості.