河卵石对破碎机耐磨件的磨损及解决办法电能
文章来源：猎奇机械网 | 2022-07-14
河卵石对破碎机耐磨件的磨损及解决办法
制砂机就是把石头制成砂子，拿人工砂石料与天然砂石料相比，它具有料源丰富、加工受季节影响小、成品料的粒形及级配良好、拌制的砼有利于温控及减少砼裂缝等优势.近年来，人工沙石料加工得到了日益广泛的应用。河卵石是一种石英砂岩机制砂原料，SiO2平均含量为85％，较高抗压强度达351MPa，综合硬度为莫氏7度以上，是截止目前国内已建工程砂石料加工原料中较坚硬的，对加工设备的磨蚀严重。为此,我们在磨料对耐磨件的磨损及解决办法方面作了一些探索。 1. 磨损形式对耐磨件磨损特性的影响磨料在破碎设备的挤压、劈裂、弯曲、冲击、碾磨等力作用下被破碎时,对耐磨件产生了碰撞、研磨、刮削等磨损,并在耐磨件表面呈现梨沟和疲劳两种主要磨损形式。碰撞磨损时耐磨件受高冲击及挤压载荷,对耐磨件产生较大的加工硬化和疲劳磨损,梨沟磨损较小。研磨磨损时,耐磨件受高而集中的挤压载荷,一般切向应力较大,对耐磨件产生的加工硬化和疲劳磨损较小,梨沟磨损较大。刮削磨损时,耐磨件受很小的挤压载荷,对耐磨件无加工硬化,疲劳磨损小,梨沟磨损也较小。各种破碎机的相对磨损率见表1。梨沟的形式是由于磨料在外力的作用下,以一定的速度作相对运动时,磨料尖角部位切入金属基体,经一段距离后又从金属基体中脱出来,从而在基体上留下一道梨沟。梨沟的形成取决于局部应力的大小和金属表面硬度与磨料硬度的相对值,一般认为金属表面硬度在磨料硬度的0.8-1.25倍为宜,如果小于0.8 倍,则梨沟磨损十分严重。在应力相同的情况下,磨料硬度越大,越容易产生梨沟磨损。人工石英砂石料由于硬度大,对金属基体产生的梨沟磨损往往在磨损中占主要地位。疲劳是在应力较低或磨料形状较圆整时发生的,当磨料对金属基体产生轻微划痕时,划痕两侧形成局部应力场,由于磨料的重复作用,应力场发生变化,金属的表面发生局部加工硬化,局部应力形成纵横交错的微裂纹,并逐步扩大而造成微粒剥落。由于破碎设备耐磨损形式为梨沟和疲劳磨损。因此在选择耐磨件材料时应当保证足够的硬度以对付梨沟磨损,同时必须保证足够的韧性以对付疲劳磨损。2.磨损种类对耐磨件磨损性能的影响在反击式破碎机锤头与磨料磨损的试验中,磨料对锤头材料高铬白口铸铁AC19-1的磨损见表3,金刚石磨料产生的磨损较小。这主要有以下两个因素。(1)磨料硬度的影响在相同条件下,磨料硬度高则比较容易压入金属基体,并在切向应力的作用下,对金属基体产生切削,从而在其表面形成梨沟。由于石英岩的硬度远远超过AC19-1铸铁的硬度, AC19-1基体表面产生严重的梨沟磨损,梨沟呈梯形或倒三角形。而石灰岩由于比金属表面软得多,在压力的作用下,不易压入金属基体,破碎时,并有石粉产生,这种极软的石粉在磨料与金属基体之间形成了阻碍金属磨损的垫层,所以石灰岩对AC19-1铸铁的磨损极小。磨料硬度对耐磨件磨损性能的影响,在一般情况下,可用下述公式表示：实际使用的河卵石石料中含石英岩、石英砂岩和砂岩夹灰绿色板岩。这种软硬混杂的磨料,在使用中较软的磨料石粉往往成为较硬磨料的垫层,对金属的磨损比单一的石英岩磨料为小。因此,我们在实际使用中按石英岩磨料的综合硬度Pa是莫氏7度 (相当于HRC50)来选择耐磨件表面硬度Ps。Ps>1.25Pa=HRC62.5 时,就认为耐磨件已达到正常使用寿命;Ps石英岩>花岗岩>片麻岩>杂砂岩>玄武岩>辉绿岩> 白云岩>石灰岩。从表三也可以看出,硬度低的杂砂岩磨损速率大于玄武岩,玄武岩又大于辉绿岩,主要原因是于由磨料成份不同。石灰岩主要成份是极软的方解石,所以对金属的磨损极小。石英岩为硬度极大的纯石英,磨损速率仅次于金刚石。花岗岩基本上由石英及长石组成,磨损速率居第三位,片麻岩成份基本上和花岗岩相同,但属层纹或叶片状变质岩,所以磨损速率居第四位。杂砂岩含41% 的石英和36%的方解石,由于石英对金属基体的切削作用,致使金属基体表面出现比玄武岩和辉绿岩为深的梨沟,居第五位。玄武岩中长石与辉石占79% ,辉绿岩只占68%,且辉绿岩中有9%的极软的方解石,所以玄武岩比辉绿岩的磨损速率大。而白云岩本身是一种含镁碳酸盐较多的石灰岩或大理石,所以其磨损速率仅比石灰岩大一些。我们在PF反击式破碎机锤头试验中得出：石英岩中SiO2含量40-60% 时,抗压强度为200 MPa以下,锤头使用寿命为400h;石英岩中SiO2含量75%,抗压强度在200-250MPa之间,锤头寿命为350h;石英岩中SiO2含量85% ,抗压强度为250MPa,锤头使用寿命为125h。岩石SiO2成份含量越高,对金属的磨损也越大。3.磨料尺寸对耐磨件磨损性能的影响粒度越小,其表面积增加,而与金属的接解面积也增大,在外部载荷相同的条件下,磨料对金属基体的局部应力减少,难于切入基体,从而使金属的磨损速率减小。在棒磨机上对棒子磨损测试中得到：进料粒度为20-40mm时,耗棒量为每立方成品砂2.26kg;进料粒度为5-20mm时,进耗量为每立方成品砂2.20kg。相同尺寸时,无棱角或棱角小的磨料比棱角大的对于金属基体的磨损速率要低得多。所以人工砂石料对于设备的磨损比天然砂石料要大得多。4.棒磨机耐磨件存在的问题及解决办法在人工石英砂石料的工艺流程中,棒磨机主要存在问题及解决办法如下：(1) 衬板磨损表由于ZGMn13衬板硬度为HB229,远远小于石英岩硬度,在工作时受冲击、挤压力较大,所以产生的梨沟磨损严重,每付筒体衬板平均生产6.5万t砂子就需更换,每吨砂子耗钢量达170g,每立方米砂子的衬板成本0.8元。 原机的ZGMn13衬板使用寿命如此低,可以认为不适用于加工石英岩砂子（见表5）。中碳多元合金钢衬板价格便宜,综合经济效益甚高,被认为是替代ZGMn13的第二代衬板材料。不过由于石英岩硬度太高,中碳多元合金钢硬度一般小于 HRC55,根据公式计算,使用寿命K值只达到正常使用寿命的0.73。当采用高铬白口铸铁或金属型铸镍硬铸铁会有更好的效果。 (2)开式齿轮磨损太快由于石英岩粉末极易粘到开式齿轮表面,在开式齿轮表面形成 “石英凡尔砂磨料” ,造成极快的磨损。因此小齿轮寿命只有660h ,大齿轮寿命只有1200h。我们在加强密封的基础上,一方面将大小齿轮齿面硬度提高约10%;Ι另一方面将润滑脂改润滑油飞溅滑润,使用寿命已有很大提高。同时,目前正在进行喷雾化机油润滑的改造。据国外资料介绍,成功的喷雾化机油润滑开式齿轮使用寿命可达25年。5.反击式破碎机耐磨件的存在问题及解决办法锤头承受石英磨料的冲击、研磨及挤压载荷,由于锤头速度达37m/s,切向应力较大,梨沟磨损严重。高铬白口铸铁表面硬度虽然大于HRC60,但需进行250-350 ℃的低温回火,这种材料抗回火性能差,软化时较大硬度为HRC40,Ps所以使用寿命偏低,只有125h左右,而设备利用率仅50%。巍立路桥正在致力于高铬铸铁多元合金化的研究,以期直接由铸态获得所需的抗磨组织,并进一步改善这种铸铁的抗磨性和抗冲击性能,我们研制的多元高铬铸铁锤头不但获得了HRC63.9的热处理硬度,而且铸态硬度达HRC54-58,铸态抗磨性和抗冲击性能甚好,使用寿命己经超过了AC19一 1 锤头,达130h（见表4）。同时我们还在研制HARDNi4镍硬铸铁锤头,该锤头不用回火处理,不受抗回火性能的影响,如果试用成功,使用寿命可以超过进口高铬白口铸铁的30%以上。根据资表明,锤头本体采用高强度结构钢,以获得高的冲击韧性,不易变形,而锤头前沿边缘镶铸耐磨合金,以获得高的耐磨性,是较有前途的办法。6.圆锥破碎机耐磨体存在问题及解决办法圆锥破碎机主要借助挤压、弯曲和碾磨等力使磨料破碎。质硬的石英岩磨料在衬板和护套表面相对滑动产生微切削而形成梨沟磨损,同时在磨料反复挤压作用下,耐磨体表层和亚表层产生严重的变化,导致微裂纹扩展到剥落。为提高耐磨性,我们采用了强韧化处理的高锰钢ZGMn13Cr2及ZGMn13Mo1作为原料，ZGMn13Cr2由于形成铬碳化物提高了屈服极限及硬度,预计可提高使用寿命20%。ZGMn13Mo1由于钥能抑制铸件冷却时珠光体和针片状碳化物的形成,经水淬后可使断面获得较大的韧性,从而可使铸件裂纹减至较低,使用寿命提高的30%。鉴于高锰钢强韧化提高的硬度有限,因此较终解决办法是使用高铬白口铸铁或高铬合金钢（HRC>60）。动锥护套磨损量只有固定衬板的二分之一 ,所以使用ZGMn13Mo1是可以的。本文系巍立路桥原创，转载请注明出处，谢谢配合！