Аналіз зносостійкості вкладиша конусної дробарки на мідній шахті
З огляду на умови роботи Мідної шахти було проведено аналіз зносостійкості конусної дробарки. SEM-аналіз показав, що буріння, різання та віджимання (ударування) руди, що призвело до видобування ям, є домінуючим засобом зношування, а виснаження втоми, спричинене низькочастотною втомою, є одним із засобів зносу. Тому вкладиші повинні вимагати як дуже високої поверхні, щоб протистояти бурінню та рубанню руди, так і дуже високої міцності та в'язкості, щоб протистояти низькочастотній втомі та ударному навантаженню. Отже, високолеговане марганцеве легування сталі було обрано для підвищення попередньої твердості та швидкості зміцнення вкладиша. Тим часом покращення якості ливарного виробництва та якості термообробки високомарганцевої сталі також було фактором, який не можна було ігнорувати.
Наш клієнт - шахта міді Dexing, яка є найбільшою мідною шахтою в Азії. Він має більше 30 наборів конусних дробарок, тому потрібна велика кількість конусні дробарки зношують деталі щороку. У ній багато постачальники зношуваних деталей дробаркиоднак якість цих деталей не є стабільною. Тому наш ливарний завод допоміг їй виявити зносостійкість вкладишів конусної дробарки та покращити термін служби.
Умови праці
Руду в руднику мідної копалини можна поділити на порфірову та філітову за типом гірської породи. Співвідношення об'єму руди 1: 3. У районі видобутку корисних копалин є три промислових типи окисленої руди, змішаної руди та первинної сульфідної руди. Сульфідна руда є основним видом і становить понад 99% маси.
Твердість дексингової мідної руди, як правило, становить f = 5-8, яка належить до середньотвердої руди. Середня міцність руди типу філіту на стиск становить 84.8 МПа, а міцність руди типу гранодіорит - 109.2 МПа.
Вибірка
Ключовим етапом аналізу дефектів зносу є аналіз морфології зношеної поверхні, тому зразок потрібно брати зі свіжої поверхні зношеного сміття. Рухомий конус (вкладиш), який ми взяли у зразка, був просто вийнятий з конусної дробарки і відправлений назад у часі.
Зламаний вкладиш конусної дробарки розрізається на великі зразки киснево-ацетиленовим полум'ям, а 4 проби відбираються зверху вниз. Розмір проби повинен бути таким, щоб на місце відбору проб не впливало тепло. Потім, у процесі різання дроту, виймають зразок у центрі великого зразка для скануючого електронного мікроскопа, щоб спостерігати морфологію зносу. Розмір зразка становить близько 10 мм × 10 мм × 10 мм, і один зразок береться для вимірювання зміни мікротвердості від поверхні всередину.
Спостереження за зразком проводили на скануючому електронному мікроскопі S-2700. Перед спостереженням за допомогою електронного мікроскопа зразки очищали ультразвуковими хвилями.
Морфологія зносу та механізм зносу
Абразивний знос із трьох корпусів утворюється між конусною дробилкою, увігнутою конусною дробаркою та грунтовою рудою, а поверхня вкладиша знаходиться у складному напруженому стані.
Під дією величезного пружинного стискаючого напруження руда створює величезне стискаюче напруження на локальній поверхні футерувальної плити, і в той же час рухомий конус одночасно створює великі напруги зсуву. Ці два дії діють одночасно, що спричиняє різку, різання та екструзію облицювальної пластини.
З першого малюнка “Морфологія зносу після поломки конусної дробильної вкладиші x100”, конусна дробильна моторизована накладка виконує ексцентричний рух обертання. Коли він відхиляється до закріпленої футерувальної плити, це дасть величезне ударне навантаження на зламану руду, що призведе до стискання та пластичної деформації футеровки. У разі повторної багаторазової пластичної деформації вкладиш утворює численні ями стиснення (удару), перевірте “Морфологія зносу після несправності конусної дробилки вкладишів x500”.
У той же час рудоносне величезне навантаження буде піддавати облицювальну плиту напрузі стиснення та напрузі зсуву. Напруження стиснення викликає пластичну деформацію рухомого вкладиша. У разі повторної багаторазової пластичної деформації на поверхні вкладиша утворюються численні ями видавлювання (удару), як на малюнках "Видавлювання (удару) ямок на зношуваній поверхні вкладиша конусної дробарки". У той же час на дні екструзійної ями після багаторазової екструзії відбувається зміцнення деформації, і пластика вичерпується, утворюючи крихкий перелом. Його поява “Морфологія крихкого руйнування на дні котловану”
Подальші спостереження показали, що руда стискала поверхню вкладиша під впливом величезного дробильного напруження. Оскільки руда має низьку твердість f за Платтом, значення f фактично відображає міцність руди на стиск, f = R / 100, R означає міцність на стиск. Тому міцність руди на стиск низька, міцність на розрив також низька, і її легко зламати. Після руйнування руди її видавлюють на дно ями через нижчу твердість футеровки, див. Наступне зображення:
У той же час, коли рухомий конус обертається, між рудою і гільзою створюється напруга зсуву. Ковзна руда і руда, вичавлені на дні котловану, розрізали і розрізали поверхню футеровки.
Тому при фактичній експлуатації футеровки конусної дробарки існують одночасно ріжучі, ріжучі та пресувальні (ударні) ями Різні форми зносу. Що стосується питомої ваги трьох типів зносу, то вона пов’язана не тільки з силою та розмірами руди, але також із величиною твердості Платтса f, що відображає міцність руди на стиск.
Слід зазначити, що конусна дробарка має велику силу дроблення і високу швидкість обертання. Під дією величезного тиску стиснення та зсуву на облицювальну дошку періодично виникають контактні втомні навантаження. На підземному шарі можуть легко виникати втомні тріщини, що призводить до виснаження втоми. Лущення також є одним із факторів руйнування зносу вкладиша дробарки.
Підсумовуючи, механізм зносу накладки конусної дробарки - це співіснування ріжучого зносу, пластикового зносу та зношеного зносу. За різних умов праці, особливо за різного значення F твердості руди, пропорції трьох механізмів зношування різні.
Поверхневе зміцнення конусної дробарки
Оскільки матеріалом зразка конусної дробильної вкладиша (футеровальної пластини) є високомарганцева сталь, футеровальна плита під час роботи конусної дробарки зазнає величезного ударного навантаження, завдяки чому вона має хороший ефект загартовування при роботі.
Твердість конусної дробарки
пункт | Відстань від поверхні (мм) | |||||||||
0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | |
1 (верхня область) | 527 | 350 | 336 | 313 | 291 | 285 | 285 | 250 | 245 | 264 |
2 (середня область) | 569 | 336 | 283 | 299 | 265 | 248 | 257 | 243 | 245 | 245 |
3 (нижня область) | 494 | 289 | 280 | 272 | 274 | 274 | 269 | 246 | 245 | 230 |
З таблиці результатів випробувань видно, що вкладиш конусної дробарки зазнає величезного ударного навантаження в подрібненій руді. Твердість Hv поверхні вкладиша може досягати 500 і більше, але глибина затвердіння становить лише 2 мм.
Отже, вкладиш повинен мати хорошу в'язкість і достатню міцність, щоб протистояти величезному ударному навантаженню і викликати відкол.
Значення поверхневого зміцнення різних частин однієї і тієї ж футеровочної дошки різні, що показує, що різні деталі футеровочної дошки мають різні напруження та різні розміри руди.
На верхню частину рухомої футерувальної дошки впливає велика руда, тому величина твердіння є найвищою; тоді як у нижній частині рухомої футеровачної дошки руда зламана, а її поверхневе твердіння низьке.
Підбір матеріалів
Згідно з вищезазначеним аналізом морфології зносу та механізму зношування, футеровка конусної дробарки вимагає не тільки високої твердості поверхні, щоб протистояти рубанню рубання та різання, але також вимагає високої міцності та в'язкості для поліпшення стійкості до величезних ударних навантажень та низької втомної здатності циклу зламати і зламати. Тому основною вимогою до вибору матеріалу вкладиша конусної дробарки є якомога більше збільшення поверхневої твердості та поліпшення її стійкості до ріжучого зносу, гарантуючи, що підкладка не тріскається. Завдяки високій пластичності та в'язкості сталі з високим вмістом марганцю та неперевершеній високій здатності до зміцнення, що відрізняється роботою, інших зносостійких матеріалів, сталь з високим вмістом марганцю все ще залишається вибором для обшивки конусних дробарок. Однак, оскільки потужність дробарки продовжує зростати, коефіцієнт дроблення зростає, а сорт руди продовжує знижуватися, особливо Шахта мідної шахти - це нежирна руда, і загалом важко для марганцевої сталі відповідати вимогам виробництва. Отже, необхідно збільшити початкову твердість високомарганцевої сталі та збільшити швидкість її загартовування за умови кращого виконання властивих їй характеристик високомарганцевої сталі та забезпечення належної пластичності та в'язкості високомарганцевої сталі . Виходячи з цього, виходячи зі складу звичайної високомарганцевої сталі, ми розглядаємо обробку легуванням для підвищення міцності та твердості високомарганцевої сталі та рівномірно розподіляємо значну кількість масових точок високої твердості на основі аустеніту для поліпшення зношеної форми лайнера, Уповільніть швидкість зносу. Однак додавання легуючих елементів до високомарганцевих сталей корисно для підвищення міцності та твердості, але це неминуче призведе до зменшення пластичності та в'язкості. Отже, кількість легуючих елементів повинна бути додана, щоб уникнути надмірного зниження пластичності та в'язкості та призвести до дроблення. Тому наша ливарня пропонує використовувати марганцеву сталь CrMoVTiRe для лиття їх конусних дробарок,
CrMoVTiRe Хімічний склад марганцевої сталі | |||||||||
C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | V | Ti | Re |
1. 3 ~ 1. 5 | 0. 3 ~ 0. 6 | 13 ~ 15 | <0 | <0 | 1. 8 ~ 2. 2 | 0. 8 ~ 1. 2 | 0. 3 ~ 0. 5 | 0. 15 ~ 0. 25 | 0. 5 |
Результати випробувань показують, що початкова твердість високомарганцевої сталі CrMoV TiRe може досягати близько HB 260, що сприяє поліпшенню стійкості до ріжучого зносу.
Однак додавання легуючих елементів, особливо додавання карбідоутворюючих елементів, неминуче призведе до збільшення кількості нерозчинених карбідів, що певною мірою зменшить пластичність і в'язкість порівняно зі звичайними високомарганцевими сталями.
Надаючи значення легуванню високомарганцевих сталей, ми не повинні нехтувати покращенням металургійної якості, особливо зменшенням кількості фосфору та включень. Це економічний та зручний спосіб поліпшити термін служби високомарганцевих сталевих накладок. Під час обробки в'язкості води параметри процесу теплової обробки, такі як температура обробки в'язкості води, час входу та виходу води та температура води, повинні суворо контролюватися, щоб кількість нерозчинених карбідів та обложених карбідів контролювалася в межах, встановлених національними стандартами.
Слід зазначити, що, приділяючи увагу матеріалу вкладиша конусної дробарки, формулювання процесу лиття не слід ігнорувати. Товщина стінки футеровки конусної дробарки велика, а максимальна товщина стінки тонкодробленої футеровки може досягати 200 мм. Якщо використовується звичайне лиття з піску, швидкість охолодження повільніша, а температура лиття суворо не контролюється. Грубий. Через грубих зерен при збільшенні до 100 разів спостерігається лише одне зерно, тому воно збільшується лише до 50 разів, тому його не можна оцінювати відповідно до національного стандарту GB6394. Доопрацювання зерна допоможе збільшити термін служби вкладиша.
Тому в процесі лиття рекомендується використовувати металевий пісок для цвілі і знизити температуру заливки, що допоможе уточнити зерно висококладної марганцевої сталевої облицювальної плити.