水泥工業(yè)用耐磨材料的選擇與應(yīng)用

1、水泥工業(yè)用耐磨材料的選擇與應(yīng)用作者：合肥水泥研究設(shè)計(jì)院  魯幼勤 在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中需應(yīng)用大量的耐磨材料，近幾年其應(yīng)用范圍已突破傳統(tǒng)的鑄造耐磨材料，非鑄造類的耐磨材料得到更廣泛的應(yīng)用。就作者的研究、應(yīng)用和了解的有限認(rèn)識(shí)，作一介紹。一、鑄造耐磨材料用于磨機(jī)襯板、隔倉(cāng)板、篦板，破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、顎板，立磨輥、盤等易損件的耐磨材料仍為鑄造類的耐磨材料。第一代耐磨材料-高錳鋼。優(yōu)點(diǎn)：韌性極好，在強(qiáng)沖擊條件下產(chǎn)生加工硬化。缺點(diǎn)：易塑性變形，不耐磨。目前，高錳鋼、合金高錳鋼及超高錳鋼僅限用于大型破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、篦板、顎式破碎機(jī)顎板及圓錐破內(nèi)外錐等易損件。第二

2、代耐磨材料-鎳硬鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性好。缺點(diǎn)：脆性較大，應(yīng)用范圍小。目前，僅有部分立磨輥采用鎳硬鑄鐵，其它應(yīng)用很少。第三代耐磨材料-高鉻鑄鐵和各類合金鋼。高鉻鑄鐵優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性好，韌性比鎳硬鑄鐵大幅度提高。缺點(diǎn)：在高沖擊條件下，韌性仍嫌不足。合金鋼優(yōu)點(diǎn)：可通過(guò)調(diào)整含碳量、加入不同含量的合金元素及相應(yīng)的熱處理工藝，獲得寬范圍的硬度與韌性相匹配的綜合機(jī)械性能，應(yīng)用范圍更廣。1. 高錳鋼系列耐磨材料在大型破碎設(shè)備中高沖擊力的工況條件下，大多采用標(biāo)準(zhǔn)型高錳鋼，同時(shí)發(fā)展了合金高錳鋼、中錳鋼（68%Mn）和超高錳鋼（16.019.0 %Mn）。1.1 美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)奧氏體錳鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn) AST

3、M A128/A128M-93表1 美國(guó)奧氏體錳鋼鑄件化學(xué)成分（%）牌 號(hào)CMnCrMoNiSiPA>11.0-<1.00<0.07B-<1.00<0.07C11.5-14.0-<1.00<0.07D-<1.00<0.07E-<1.00<0.07F-<1.00<0.071.2 日本高錳鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn) JIS G5131-1991 表2 日本高錳鋼鑄件化學(xué)成分(%)牌號(hào) C Si Mn P S Cr VSCMnH1 -<0.100<0.050 - -SCMnH2 <0.80<0.070<0.0

4、40-SCMnH3<0.050<0.035- -SCMnH11<0.80<0.070<0.040 -SCMnH21<0.80<0.070<0.0401.3 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)高錳鋼鑄件GB/T5680-1998表3中國(guó)高錳鋼化學(xué)成分(%)牌號(hào) CSiMnCrMo S PZGMn13-1/0.0400.090ZGMn13-2/0.0400.070ZGMn13-3/0.0350.070ZGMn13-40.90-1.30/0.0400.070ZGMn13-5/0.0400.0701.4 超高錳鋼為保證厚大鑄件的中心部位全為奧氏體，錳含量提高到18%，同時(shí)加入Cr

5、、Mo、Ni等元素，提高屈服強(qiáng)度和初始硬度，從而具有足夠的韌性及優(yōu)異的加工硬化能力，主要用于制作90kg以上大錘頭。成分性能見(jiàn)表4。表4超高錳鋼化學(xué)成分及機(jī)械性能化學(xué)成份（）機(jī)械性能金相組織CMnCrMoSi硬度沖擊韌性16-192-3<0.8HB240176J/cm2全奧氏體2. 鎳硬鑄鐵美國(guó)、日本等國(guó)在1930年前后開(kāi)始使用鎳硬鑄鐵，目前已發(fā)展到鎳硬4#，鉻含量由2%提高到9%，鎳含量由4%提高到6%，金相組織中的碳化物由Fe3C型變?yōu)镸7C3型，使韌性等力學(xué)性能顯著提高，鑄態(tài)厚截面也可獲得馬氏體組織，硬度在HRC62以上，并具有一定的韌性，其特點(diǎn)是幾噸重的大型磨輥，可以不經(jīng)熱處理，

6、鑄態(tài)使用，用于立式磨的磨盤和磨輥。鎳硬鑄鐵的成分性能見(jiàn)表5。表5 國(guó)際鎳公司鎳硬鑄鐵牌號(hào)、成分和性能牌號(hào)化 學(xué) 成 分 （%）機(jī) 械 性 能CSiMnNiCrMoHRCw(Mpa)b(Mpa)k30Ni-Hard1#3.0-3.60.3-0.50.3-0.73.3-4.81.5-2.60.4砂53/61金54/64500-600560-850230-350350-42028/4135/55Ni-Hard2#<2.90.3-0.50.3-0.73.3-5.01.4-2.40.4砂52/59金55/62560-680680-870320-390420-53035/4848/76Ni-Hard

7、3#1.0-1.60.4-0.70.4-0.74.0-4.81.4-1.80.4砂53/61金54/64500-600560-850230-350350-42028/4135/55Ni-Hard4#2.6-3.21.8-2.00.4-0.65.0-6.58.0-9.00.4砂53/63金56/64620-750680-870500-600/35/4248/76注：砂砂型鑄造，金金屬模鑄造。3. 高鉻鑄鐵美國(guó)Climax鉬公司率先對(duì)含鉻1030%的合金白口鐵進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高鉻鑄鐵有很多優(yōu)點(diǎn)。第一：在含鉻12%時(shí)可以形成Cr7C3型碳化物，顯微硬度HV13001800，比普通白口鐵中Fe3C型碳

8、化物的顯微硬度（HV8001100）高很多，因此耐磨性好；第二：碳化物形狀變?yōu)閿嗑W(wǎng)狀、菊花狀，因此比網(wǎng)狀碳化物韌性高；此外，高鉻鑄鐵的基體可以通過(guò)不同的熱處理工藝來(lái)獲得從全部奧氏體到全部馬氏體的各種基體，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，滿足不同工況條件的需要。3.1 美國(guó)高鉻鑄鐵成分性能表6美國(guó)高鉻鑄鐵牌號(hào)、成分和性能牌號(hào)化 學(xué) 成 分 （%）硬度 (HRC)CCrMoCuNiSiMn鑄態(tài)淬火12Cr11-14<1.5<1.2<1.0<1.0496015-3高碳14-16<1.20.7-1.051-5662-6715-3中碳14-16<1.250-5460-6515-3低碳

9、14-16<1.244-4858-6315-2-114-1650-5560-6720-2-118-2150-5460-6726Cr24-28<0.83.0<1.0<1.048-50>563.2 中國(guó)抗磨白口鑄鐵件成分性能1999年我國(guó)把低、中、高鉻鑄鐵及鎳硬鑄鐵合并制定了抗磨白口鑄鐵件標(biāo)準(zhǔn)GB/T8263-1999。表7抗磨白口鑄鐵件牌號(hào)、成分牌號(hào)CSiMnCrMoNiCuS PKmTBNi4Cr2-DT0.82.01.03.3-5/0.150.15KmTBNi4Cr2-GT0.82.01.03.3-5/0.150.15KmTBCr9 Ni52.02.01.04.

10、5-7/0.150.15KmTBCr21.22.01.01.01.20.100.15KmTBCr82.22.01.51.01.20.060.10KmTBCr121.52.03.02.51.20.060.10KmTBCr15Mo1.22.03.02.51.20.060.10KmTBCr20Mo1.22.03.02.51.20.060.10KmTBCr261.22.03.02.52.00.060.10注：DT、GT分別表示低碳、高碳。Cr15Mo和Cr20Mo硬度58，其余硬度56。建材行業(yè)1998年制定了標(biāo)準(zhǔn)高鉻鑄鐵襯板技術(shù)條件JC/T6911998，見(jiàn)表8。表8高鉻鑄鐵襯板牌號(hào)、成分牌號(hào)CSi

11、MnCrMoNiCuS PCBCr15<1.0<1.00-1.2<0.06<0.10CBCr20<1.0<1.5<0.06<0.10注：CBCr15硬度52，沖擊韌性5J/cm2；CBCr20硬度48，沖擊韌性7J/cm2。4. 耐磨合金鋼上世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)科研工作者根據(jù)高錳鋼韌性富余硬度過(guò)低、高鉻鑄鐵硬度很高韌性不足的狀況，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)資源，研發(fā)出多種耐磨合金鋼，具有較高的韌性及硬度，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，應(yīng)用范圍更廣。按含碳量和合金含量分為下列3類：4.1   低碳低合金鋼由于含碳量及合金含量均不高，熱處理通常

12、采用水淬，可獲得足夠高的韌性和較高的硬度，在較強(qiáng)烈沖擊磨損條件下代替高錳鋼?；瘜W(xué)成分如表9，力學(xué)性能如表10。4.2   中碳低合金鋼水淬低碳低合金鋼有良好的韌性、較低的成本，但由于碳含量低，淬火后的硬度難以進(jìn)一步提高，耐磨性不足，且水淬工藝控制不好的話，鑄件容易開(kāi)裂。為此，增加碳含量，提高其硬度并適當(dāng)犧牲韌性，通過(guò)變質(zhì)處理、采用油淬或空淬的方法提高鋼的綜合性能，滿足低、中沖擊高耐磨性工況條件的要求?；瘜W(xué)成分如表11，力學(xué)性能如表12。4.3   中碳中合金鋼由于中碳低合金鋼的合金含量不高，淬透性差，油淬工藝復(fù)雜、成本高，因此又研制了適當(dāng)提高合金含量、采

13、用風(fēng)淬的中碳中合金鋼。具有代表性的是合肥水泥研究設(shè)計(jì)院89年鑒定的中碳多元合金鋼，熱處理采用風(fēng)淬，金相組織為馬氏體+彌散碳化物，力學(xué)性能為：硬度HRC4255，沖擊韌性1550J/cm2，綜合機(jī)械性能優(yōu)異，在大型磨機(jī)襯板、隔倉(cāng)板、篦板及顎板上應(yīng)用，使用壽命是高錳鋼的23倍?；瘜W(xué)成分如表13，力學(xué)性能如表14。表9低碳低合金鋼的化學(xué)成分（%）牌 號(hào)CSiMnCrNiMoCuBReZG30Mn2SiReB0.25-0.350.8-1.11.0-1.6/0.005-0.0070.10-0.15ZG30CrMn2SiReB0.27-0.330.8-1.11.0-1.50.8-1.2/0.005-0.0

14、070.10-0.15ZG33CrMnSiNiMoCuRe0.30-0.360.8-1.20.8-1.30.8-1.31.0-1.20.2-0.50.5-1.5/0.10-0.20表10低碳低合金鋼的力學(xué)性能牌 號(hào)抗拉強(qiáng)度b (MPa)屈服強(qiáng)度0.2 (MPa)沖擊韌性ak (J/cm2)延伸率5 (%)硬度HRCZG30Mn2SiReB>1550>1300>30/45-52ZG30CrMn2SiReB1700-17701300-138055-6548-50ZG33CrMnSiNiMoCuRe1439-14871186-122643-4747-51表11中碳低合金鋼的化學(xué)成分

15、牌號(hào)CSiMnCrNiMoCuVBReZG37SiMnCr2MoV0.30- 0.400.8-1.41.0-1.61.5-2.5/0.5-1.0/0.1-0.50.2-0.4ZG42Cr2MnSi2MoRe0.38-0.481.5-1.80.8-1.01.8-2.2/0.1-0.3/0.10-0.15ZG48SiMn2Cr2CuRe0.45-0.500.6-1.21.3-1.81.5-2.5/0.5-1.0/0.10-0.15表12中碳低合金鋼的力學(xué)性能牌 號(hào)抗拉強(qiáng)度 b (MPa)沖擊韌性 ak (J/cm2)硬度 HRCZG37SiMnCr2MoV182851-53ZG42Cr2MnSi2

16、MoRe174751-55ZG48SiMn2Cr2CuRe1140-117054-59表13 中碳多元合金鋼的化學(xué)成分元素CCrMoSiMnNiCuTiVRe含量1.0微量微量微量表14 不同含碳量的中碳多元合金鋼的金相組織和力學(xué)性能牌 號(hào)金相組織b（MPa）0.2（MPa）ak（J/cm2）HRCZG30Cr5MoM+B+Ar12408005042ZG40Cr5MoM+ AG50Cr5MoM+ Ar+K13002550ZG60Cr5MoM+ Ar+K12001555注：M-馬氏體，B-貝氏體，Ar-殘余奧氏體，K-碳化物 綜觀國(guó)內(nèi)金屬耐磨材料現(xiàn)狀，品種系列已基本齊全

17、，其中以耐磨合金鋼、高鉻鑄鐵的發(fā)展最為迅速，可以滿足各種生產(chǎn)規(guī)模水泥生產(chǎn)線的需求。5. 典型易損件耐磨材料的選擇5.1 錘式破碎機(jī)錘頭 磨損機(jī)理 當(dāng)物料與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭撞擊時(shí)，物料尖角壓入錘面，形成撞擊坑，其沖擊力全部轉(zhuǎn)為對(duì)錘面的壓應(yīng)力，此時(shí)錘頭屬于沖擊鑿削磨損。當(dāng)物料以一定角度撞擊錘頭或錘頭與篦板相互搓磨時(shí)，沖擊力分解為平行錘面的切向應(yīng)力，對(duì)錘頭表面進(jìn)行切削，形成一道道切削溝槽，則為切削沖刷磨損。 影響錘頭使用壽命的因素 錘頭的磨損情況與諸多因素有關(guān)，如：物料性質(zhì)（入機(jī)粒度、種類、硬度、水分、溫度等）、錘頭線速度、篦板篦縫的大小等，會(huì)有相當(dāng)大的差異。合理選材十分重要。 錘頭材料的選擇大型破碎

18、機(jī)、進(jìn)料粒度400 mm、單重 50-125 kg以上的大錘頭，因?yàn)槭軟_擊力大，應(yīng)該使用安全為前提，主要選擇高韌性的超高錳合金鋼，也可選用合金化高錳鋼。中小型破碎機(jī)、入料粒度200mm、單重50kg以下的錘頭，受沖擊力相對(duì)較小，普通高錳鋼加工硬化能力不能充分發(fā)揮，因而不耐磨，應(yīng)該選擇含碳量為上限的合金高錳鋼或中低碳合金鋼。小型破碎機(jī)、入料粒度50mm、單重15kg以下的錘頭，受沖擊力更小，不適宜選用高錳鋼，可選擇中碳中合金鋼，更適宜選用復(fù)合鑄造錘頭。錘頭頂部采用高鉻鑄鐵，錘柄用35#鋼或低合金鋼，兩種材料分別發(fā)揮各自的特點(diǎn)。入料粒度100mm 的細(xì)碎機(jī)錘頭，受沖擊力適中，應(yīng)選用高韌性超高鉻鑄鐵

19、，硬度>HRC60，沖擊韌性>ak8J/cm²，使用壽命可比高錳鋼提高35倍。破碎旋窯熟料或高硬度礦物的細(xì)碎機(jī)，高韌性超高鉻鑄鐵的硬度不能無(wú)限度提高，應(yīng)選擇硬質(zhì)合金與超高鉻鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼組合的“三合一”組合錘頭。鈷基硬質(zhì)合金的硬度高達(dá)HRC70以上，抵抗高硬度物料的磨損效果最好，使整體錘頭的使用壽命大幅度提高。例如：產(chǎn)量100t/h的PCX100型細(xì)碎機(jī)中一付組合錘頭可破碎熟料15萬(wàn)噸。5.2 單段錘破大錘頭用于破碎5001500mm大塊石料的單段錘式破碎機(jī)，錘頭單重80-220kg。因承受的沖擊力太大，錘頭材質(zhì)有如下5種選擇。就作者的經(jīng)驗(yàn)，因石灰石的性質(zhì)差異太大，目前尚不

20、能確認(rèn)哪種方案最好，只能通過(guò)對(duì)比使用后合理選擇。 合金高錳鋼：在ZGMn13中加入Cr、Mo等合金。 超高錳鋼：含Mn16%以上，并加入Cr、Mo等合金。 表面堆焊：高錳鋼錘頭工作面堆焊TM55(Mn系)、ZD3(Cr系)等，表面堆焊層硬度HRC56-62。 雙金屬鑄造：Magotteaux公司頭部高鉻鑄鐵柄部鉻鉬合金鋼（頭部：3.4%C，16%Cr，HRC61。柄部：0.2%C，1.9%Cr）。 合金高錳鋼頭部鑲鑄硬質(zhì)合金塊。5.3 立磨輥 中小型磨輥：高鉻鑄鐵整體鑄造，HRC6264。鎳硬鑄鐵整體鑄造，HRC5864。 大型磨輥：上述兩種材質(zhì)分塊鑄造。 表面堆焊：碳鋼堆焊新輥和舊輥修復(fù)。

21、雙金屬?gòu)?fù)合磨輥-DUOCAST ®(塑性鑄鐵高鉻鑄鐵鑲嵌塊)。Magotteaux公司在塑性鑄鐵（HB320）上，以機(jī)械方式鑲嵌燕尾槽的高鉻鑄鐵塊（FMU18，Cr16%，HRC 64）。其優(yōu)點(diǎn)：同樣材質(zhì)的高鉻鑄鐵鑲嵌塊比整體鑄造的磨輥硬度高，耐磨性更好。塑性鑄鐵對(duì)立磨運(yùn)行中產(chǎn)生的各種應(yīng)力的擴(kuò)散有非常好的阻礙作用。即使金屬異物使鑲嵌塊產(chǎn)生裂紋，也難以向內(nèi)部擴(kuò)展。設(shè)備運(yùn)行更可靠。耐磨壽命比Nihard提高50%以上。鑲嵌塊之間的塑性鑄鐵磨損快，形成小凹槽，增加了對(duì)物料的咬合力，可提高粉磨效率。 金屬基陶瓷復(fù)合材料磨輥-X-win ®。Magotteaux公司將陶瓷顆粒均勻地分

22、布在高鉻鑄鐵的蜂巢狀結(jié)構(gòu)中。其優(yōu)點(diǎn)：陶瓷的硬度Hv2100，遠(yuǎn)高于其它材料的硬度(石英Hv1800，Nihard和高鉻鑄鐵Hv<900，熟料Hv600)，因此具有優(yōu)異的耐磨性。磨輥使用壽命比Nihard 和高鉻鑄鐵提高1倍以上。X-win應(yīng)用于立磨盤，使用壽命提高1-3倍。X-win應(yīng)用于熟料破碎機(jī)，使用壽命比合金錘頭提高1-1.8倍。5.4 磨機(jī)粗磨倉(cāng)襯板 磨損機(jī)理 通常粗磨倉(cāng)入磨粒度為15-25 mm，研磨體平均球徑75mm左右，最大球徑Ø90mm。磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，球和物料以較大的沖擊力鑿削襯板；球在下落的滑動(dòng)或滾動(dòng)中擠壓物料，物料尖角切削襯板，因此粗磨倉(cāng)襯板磨損機(jī)理是以高應(yīng)力

23、沖擊鑿削磨損為主，擠壓切削磨損為輔。 材料的選擇 粗磨倉(cāng)襯板受高應(yīng)力沖擊要求材料有足夠韌性，受切削磨損要求材料有高硬度。根據(jù)磨損原理，材料硬度(Hm)應(yīng)達(dá)到物料硬度(Ha)的倍，即，水泥熟料硬度為HV500-550，相當(dāng)于HRC49-53。所以襯板材料硬度應(yīng)在HRC50以上才耐磨，同時(shí)要求沖擊韌性>ak10J/ cm²才能不開(kāi)裂，滿足安全使用要求。因此粗磨倉(cāng)襯板應(yīng)選擇中碳多元合金鋼及類似合金鋼材料，硬度>HRC48，沖擊韌性>ak15J/ cm²，使用壽命可達(dá)2-3年。 如果磨前有細(xì)碎機(jī)或輥壓機(jī)作預(yù)粉磨，并采用單螺孔的溝槽襯板結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇高鉻鑄鐵，使用壽命

24、可達(dá)8年以上。5.5 磨頭端襯板 磨損機(jī)理 磨頭端襯板在粗磨倉(cāng)進(jìn)料端，物料粒度大，平均球徑大，受磨球和物料的側(cè)沖擊力大，磨損機(jī)理以高應(yīng)力沖擊鑿削磨損和切削沖刷并重。特別是中間部位磨損最大。 材料的選擇 磨頭端襯板應(yīng)選擇韌性高、耐沖擊、硬度高的抗切削材料，應(yīng)選擇中碳多元合金鋼，使用壽命可比高錳鋼提高一倍。<Ø3米磨機(jī)的單塊磨頭端襯板，應(yīng)在磨損最大部位加厚。>Ø3米的大型磨機(jī)磨頭端襯板，應(yīng)在徑向上分24圈，減小單塊磨頭襯板的尺寸，可選擇高鉻鑄鐵類耐磨材料，使用壽命可比高錳鋼提高3-4倍。 磨頭襯板最大磨損半徑Rmax的確定Rmax=Kr Ri/ Cos 式中：Kr

25、系數(shù) Ri 磨機(jī)有效半徑 Cos 磨頭襯板的錐角Kr與磨機(jī)比轉(zhuǎn)速和填充率有關(guān)，按表15選擇。表15 70%75%80%85%25%0.7250.7710.8010.82530%0.6350.7000.7460.77735%/0.6180.6830.72640%/0.5080.6060.669 防止磨損措施磨損區(qū)局部加厚a平面形局部加厚（如圖1.1）。在磨頭襯板最大磨損區(qū)域處等厚度地加厚某一個(gè)寬度。b圓弧形局部加厚（如圖1.2）在磨頭襯板最大磨損區(qū)域用圓弧來(lái)加厚此處。c三角形局部加厚（如圖1.3）在磨頭襯板最大磨損區(qū)域用三角形來(lái)加厚此處。設(shè)置徑向凸棱 在磨頭襯板上設(shè)置適當(dāng)寬度和厚度的徑向凸棱，它

26、一方面可以減小磨頭襯板與研磨體和被粉磨物料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而提高磨頭襯板的使用壽命并能保證其磨損比較均勻；另一方面，徑向凸棱還有增加摩擦系數(shù)，使鋼球提升得更高以及使鋼球進(jìn)行合理分級(jí)的作用。凸棱可設(shè)置在中間或邊緣。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，凸棱的高度建議在20mm左右。同時(shí)采用局部加厚與設(shè)置凸棱效果更好，如下圖。5.6 磨機(jī)隔倉(cāng)板 磨損機(jī)理 粗磨倉(cāng)的鋼球?qū)Ω魝}(cāng)板進(jìn)行側(cè)沖擊鑿削磨損，物料對(duì)隔倉(cāng)板篦縫進(jìn)行擠壓沖刷磨損。對(duì)于<Ø3米磨機(jī)的單層隔倉(cāng)板，為懸臂梁式安裝，受力情況惡劣，因此材料韌性要好，沖擊韌性>ak25J/ cm²，硬度HRC45-50。對(duì)于雙層隔倉(cāng)板的篦板，特別是

27、在徑向上分24圈的單塊小尺寸隔倉(cāng)篦板，受力情況在為改善，對(duì)材料韌性的要求減小。    材料的選擇 隔倉(cāng)板不適宜選用高錳鋼，因?yàn)橐桩a(chǎn)生塑性變形，堵塞篦縫，且加工硬化不足，壽命短。應(yīng)選擇中碳多元合金鋼及類似合金鋼材料，使用壽命可比高錳鋼提高1-2倍。雙層隔倉(cāng)篦板還可選擇高鉻鑄鐵類耐磨材料，使用壽命可比高錳鋼提高3-4倍。二、非鑄造耐磨材料隨著新工藝、新裝備的發(fā)展應(yīng)用，如：立磨輥、盤，輥壓機(jī)輥面，V型及其它各種選粉機(jī)風(fēng)管、導(dǎo)風(fēng)葉、撒料盤，風(fēng)機(jī)葉輪、殼體，螺旋輸送機(jī)葉片，溜槽，料倉(cāng)等，鑄造耐磨材料的應(yīng)用受到限制，非鑄造耐磨材料如：耐磨鋼板、復(fù)合鋼板、硬面堆焊、表面熱處理、

28、耐磨陶瓷片、耐磨陶瓷涂料、超高分子量聚乙烯板、環(huán)納復(fù)合板等得到更廣泛的應(yīng)用。1. HARDOX焊達(dá)耐磨鋼板HARDOX焊達(dá)耐磨鋼板由瑞典鋼鐵奧克隆德有限公司（SSAB）獨(dú)家生產(chǎn)，年產(chǎn)量50萬(wàn)噸，占世界總量的50%。目前有6個(gè)品種，更高硬度的H700即將推出。1.1 硬度高。在不適宜采用鑄造耐磨材料時(shí)體現(xiàn)其耐磨性。見(jiàn)表16。品種HiTufH400H450H500H550H600硬度HB370HB400HB450HB500HB550HB600碳當(dāng)量板厚40-1203-1303-804-8010-504-801.2 可焊接。相當(dāng)于含碳量0.350.80的碳素結(jié)構(gòu)鋼。1.3 沖擊韌性高。硬度最高的H6

29、00可達(dá)24J，比同等硬度的鑄造耐磨材料韌性高很多。1.4 彎曲性能好。20mm厚的HARDOX500鋼板可彎曲半徑為80mm。有利于加工半徑較小的工件。見(jiàn)表17。H400H450H500H550H600韌性(J)5042322824彎曲半徑R/鋼板厚度t2.53.54.0/1.5 不能用于200的場(chǎng)合。因晶粒長(zhǎng)大導(dǎo)致硬度下降較大。2. 硬面堆焊耐磨鋼板（復(fù)合鋼板）復(fù)合鋼板是在基板表面上堆焊一層高鉻合金而成。硬面層表面密布許多小裂紋，其作用是釋放焊接應(yīng)力，同時(shí)為彎曲成型提供可能。特點(diǎn)：2.1 硬度高，耐磨性優(yōu)異。硬面層中含有硬度達(dá)HV1600的M7C3型碳化物構(gòu)成，宏觀硬度達(dá)HRC5862。2

30、.2 可焊接。其硬面磨損后可反復(fù)堆焊多次，也可與其它構(gòu)件焊接。2.3 可彎曲。硬面層向內(nèi)彎曲，彎曲半徑R板厚×15。硬面層也可向外彎曲，但彎曲半徑再加大1倍，防止表面碳化物剝落。2.4 可切割。因硬面層中含有大量碳化物，故火焰無(wú)法切割，只能用等離子、激光或高壓水槍切割。為防止碳化物剝落，應(yīng)從基板面進(jìn)行切割。2.5 復(fù)合鋼板的主要化學(xué)成分及性能見(jiàn)表18。型號(hào)化學(xué)成分(%)硬 度厚度基板+硬面最小彎曲半徑CrCHVHRCUP-X750315.075061.56+61508+615010+830012+10350UP-X700294.970059.56+61508+615010+83001

31、2+10350UP-X650214.065057.56+4150注：最小彎曲半徑為硬面層朝內(nèi)的數(shù)值。若硬面層朝外，彎曲半徑×2。2.6 耐磨鋼板與HADOX鋼板性能對(duì)比兩者各有特長(zhǎng)，僅從耐磨性比較，前者遠(yuǎn)優(yōu)于后者；從工藝性比較，后者優(yōu)于前者。如何選用，視具體工況決定。對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表19。性能相對(duì)耐磨性磨耗量g參考價(jià)格硬度UP-X70014.80.02630元/kgHRC60HADOX5001.30.28720元/kgHRC51性能耐熱性最薄板厚抗沖擊性可彎曲半徑UP-X700<500 5+3mm中等板厚×15HADOX500<2004mm優(yōu)良板厚×4注：

32、相對(duì)耐磨性：按ASTMG65標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。磨耗量：亞州水泥公司提供的測(cè)試結(jié)果。3. 硬面堆焊技術(shù)在立磨輥、盤的應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)的硬面堆焊技術(shù)發(fā)展很快，除復(fù)合鋼板外，在立磨輥、盤上的應(yīng)用取得突破性進(jìn)展，與鑄造輥、盤相比，具有較大優(yōu)勢(shì)。3.1 國(guó)內(nèi)可提供在線或離線的硬面堆焊服務(wù)的公司蘇州優(yōu)霹耐磨復(fù)合材料公司(由日本Kurimoto公司授權(quán)的臺(tái)灣上慶栗本鋼鐵公司國(guó)內(nèi)公司)，其復(fù)合鋼板品牌為UP-PLATE。昆山惠豐耐磨工業(yè)有限公司（臺(tái)灣上慶栗本鋼鐵公司的子公司）除生產(chǎn)復(fù)合鋼板外，主要承接立磨輥、盤的堆焊，稱為UP-welding。北京嘉克新興科技有限公司主要承接立磨輥、盤的堆焊，也生產(chǎn)復(fù)合鋼板。鄭州機(jī)械研究

33、所提供輥壓機(jī)輥、立磨輥、錘頭、風(fēng)機(jī)等易損件的堆焊。德國(guó)法奧迪磨損技術(shù)漢斯瓦博士有限公司中國(guó)代表處和鄭州機(jī)械研究所提供各種硬面堆焊的焊絲和焊條。此外，中國(guó)農(nóng)機(jī)科研院中包公司也生產(chǎn)復(fù)合鋼板。3.2 硬面堆焊技術(shù)用于立磨輥、盤的優(yōu)點(diǎn) 可在各種金屬材料（碳鋼、鑄鐵、高鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵、高錳鋼等）表面堆焊。 對(duì)磨損后的高鉻鑄鐵或鎳硬鑄鐵立磨輥、盤進(jìn)行在線或離線修復(fù)堆焊（離線修復(fù)的質(zhì)量?jī)?yōu)于在線修復(fù)）。可反復(fù)堆焊數(shù)次。 用碳鋼或高錳鋼鑄造磨輥、盤的基體，預(yù)留尺寸后表面堆焊，直接提供新品。與整體鑄造的磨輥、盤相比，售價(jià)略低，耐磨性更優(yōu)。 修復(fù)一次的費(fèi)用約相當(dāng)于進(jìn)口磨輥的1/3，國(guó)產(chǎn)磨輥的1/2。3.3 硬面堆

34、焊技術(shù)修復(fù)立磨輥的應(yīng)用效果嘉新京陽(yáng)水泥公司MPS5000B生料立磨，一套磨輥3只，由單重1噸12塊組成。使用PFEIFFER公司Nihard磨輥4套(125萬(wàn)元/套)，使用壽命均為1年。改用Magotteaux公司高鉻鑄鐵磨輥，使用壽命近2年。2006年2月采用UP-welding技術(shù)修復(fù)磨輥(40萬(wàn)元)。據(jù)磨損量推算，使用壽命可達(dá)4年。年節(jié)省100萬(wàn)元。輥面磨損小，還可提高立磨的臺(tái)產(chǎn)、降低電耗。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表20。磨損初期磨損中期磨損后期過(guò)度磨損期磨損量<39mm40-79mm80-99mm>100mm臺(tái)產(chǎn)(t/h)450440420410電耗(kWh/t)4. 沖刷磨損條件下耐磨

35、材料的選擇氣固兩相流沖刷磨損條件下，耐磨材料的選擇與沖蝕角有關(guān)。小沖蝕角時(shí)，以切削為主，應(yīng)提高材料的硬度，此時(shí)選擇陶瓷類材料最合適；大沖蝕角時(shí)，應(yīng)提高材料的韌性或變形能力，吸收其沖擊功，此時(shí)選擇高硬度金屬材料或橡膠為宜。見(jiàn)右圖。因此，選粉機(jī)殼體、風(fēng)機(jī)葉輪、管道彎頭等，其中高濃度含塵氣流的沖刷磨損工況下，宜選擇使用耐磨陶瓷片或耐磨陶瓷涂料。4.1 耐磨陶瓷片以Al2O3為主要原料，稀有金屬氧化物為溶劑，經(jīng)1700焙燒成為95 Al2O3剛玉陶瓷。硬度高，耐磨性極好。HRA85-90（HRC67-73，莫氏硬度8.5），耐磨性達(dá)碳鋼的20倍以上。重量輕，設(shè)備負(fù)荷小。剛玉陶瓷密度3.6g/cm3。表

36、面光滑，摩擦系數(shù)非常小。吸水率低，不易粘粉料。Al2O3是兩性材料，耐酸、堿化學(xué)腐蝕；熔點(diǎn)高達(dá)2000，抗高溫性能好（但粘接劑在高溫下會(huì)老化，AD-504A膠110，無(wú)機(jī)硅膠350）。陶瓷片可制成燕尾槽式條塊互卡互壓，加強(qiáng)與設(shè)備的粘接強(qiáng)度。4.2 耐磨陶瓷涂料在使用溫度高、工件形狀復(fù)雜等不適宜采用耐磨陶瓷片的情況下，應(yīng)選擇耐磨陶瓷涂料。丹麥DENSIT公司最早研制出耐磨陶瓷涂料(僅涂料售價(jià)4.5萬(wàn)元/噸)，現(xiàn)國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)(包含施工費(fèi)2.8萬(wàn)元/噸)。 耐磨陶瓷涂料的組成耐磨陶瓷涂料由骨料和結(jié)合系統(tǒng)組成。骨料的硬度和密度決定涂料的耐磨性。骨料有高鋁釩土熟料(主要含剛玉和莫來(lái)石，莫氏硬度8)、

37、剛玉和碳化硅(莫氏硬度均為9) ，僅次于鉆石(莫氏硬度10 ) 。其耐磨性非常優(yōu)異。骨料由粗、中、細(xì)顆粒組成，堆積密度愈大強(qiáng)度愈高。通常加入<5m的Al2O3和SiO2復(fù)合超細(xì)粉，填充孔隙，使涂料更密實(shí)、強(qiáng)度更高、更耐磨。結(jié)合系統(tǒng)通常選擇高標(biāo)號(hào)的高鋁水泥和純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑。涂料的耐壓強(qiáng)度90-130MPa，抗折強(qiáng)度10-20MPa。采用有機(jī)樹脂結(jié)合劑，強(qiáng)度更高，耐壓強(qiáng)度160-180MPa，抗折強(qiáng)度35-40MPa。涂料中加入5%鋼纖維，當(dāng)涂料產(chǎn)生裂紋時(shí)，可阻礙裂紋的擴(kuò)展，提高了涂料抗變形和斷裂的能力。為充分發(fā)揮結(jié)合劑和超細(xì)粉的作用，必須加入微量的減水劑，以保證其充分水化和分散，增加強(qiáng)度。 陶瓷涂料的施工一般磨損條件下施工厚度20mm，工件表面清除銹、漆、油脂，焊接鋼絲網(wǎng)，焊點(diǎn)間距200-300mm，涂料干粉6-7%水，攪拌均勻后涂抹。在常溫下養(yǎng)護(hù)3-7天即可達(dá)到所需的強(qiáng)度和硬度。磨損嚴(yán)重部位，施工厚度30-40mm，先在工件表面焊接隔離鋼筋（6-10mm），再按上述方法施工。陶瓷涂料硬化后的體積密度為2900kg/m3，涂層20mm厚