Co jsou odlitky s vysokým obsahem chrómu a jak maximalizujete životnost jejich opotřebení?

Co je litina s vysokým obsahem chrómu a proč odolává opotřebení?

Litina s vysokým obsahem chromu je slitina železa obsahující 11 až 30 procent chrómu a 2,0 až 3,5 procenta uhlíku, přičemž chrom a uhlík se během tuhnutí spojují za vzniku karbidů chrómu typu M7C3. Tyto karbidy mají tvrdost podle Vickerse 1 400 až 1 800 HV, což z nich dělá jednu z nejtvrdších fází, které se nacházejí v jakémkoli strojírenském materiálu, kromě keramiky jakosti nástrojů. Okolní kovová matrice, obvykle martenzitická po vhodném tepelném zpracování, poskytuje houževnatost, která zabraňuje křehkému lomu, který by zničil keramický materiál za stejných podmínek nárazu.

Objemová tvrdost tepelně zpracovaného odlitku z bílé litiny s vysokým obsahem chromu je obvykle 58 až 66 HRC (stupnice Rockwell C), ve srovnání s 35 až 45 HRC u tepelně zpracované nástrojové oceli a 180 až 220 HB u standardní šedé litiny používané v odlitcích pro všeobecné strojírenství. Tato podstatná výhoda tvrdosti se přímo promítá do odolnosti proti abrazivnímu opotřebení: v testu otěru Millerovým číslem a testu suchého pískového kotouče ASTM G65 vykazují bílé litiny s vysokým obsahem chromu trvale 3 až 10krát nižší objemovou ztrátu než standardní šedá litina a 2 až 5krát nižší objemovou ztrátu než kalená ocel ve stejných testovacích podmínkách.

Role obsahu Chromium ve výkonu Wear

Obsah chrómu ve slitině určuje typ, objemový podíl a distribuci karbidů, které se tvoří při tuhnutí, a také určuje korozní odolnost kovové matrice. Ve slitinách s 11 až 14 procenty chrómu je objemový podíl karbidu relativně nízký (15 až 20 procent) a matrice je náchylnější ke korozi v prostředí kyselé suspenze. Jak se obsah chrómu zvyšuje směrem k 25 až 30 procentům, objemový podíl karbidu se zvyšuje na 25 až 35 procent a obsah chrómu v matrici se zvyšuje na úroveň, která poskytuje smysluplnou odolnost proti korozi ve středně agresivním prostředí.

Třídy 25 až 28 procent chromu, často označované jako Cr26 nebo vyhovující specifikaci ASTM A532 Třída III Typ A, jsou nejrozšířenější pro náročné kombinované otěrové a korozní služby v aplikacích těžebních kalů, zatímco třídy s 15 až 18 procenty chromu (Cr15, ASTM A532 Třída II Typ E) nabízejí dobrou odolnost proti drcení, odolnost proti drcení a tvrdost. mlýny. Výběr vhodné třídy chromu pro konkrétní aplikaci je prvním technickým rozhodnutím při specifikaci odlitky s vysokým obsahem chrómu a má větší vliv na životnost než jakékoli následné tepelné zpracování nebo provozní parametr.

Legující přísady, které upravují výkon

Kromě chrómu a uhlíku jsou kompozice litiny s vysokým obsahem chrómu modifikovány několika dalšími legujícími prvky, které zjemňují mikrostrukturu, zlepšují prokalitelnost nebo zlepšují specifické vlastnosti:

• Molybden (0,5 až 3,0 procenta): Zvyšuje prokalitelnost a zajišťuje, že martenzitická přeměna je kompletní v celých tlustých úsecích během tepelného zpracování vzduchem nebo kalením do oleje. Bez molybdenu mohou odlitky s tlustým průřezem zadržovat austenit v jádru, čímž se snižuje tvrdost v oblastech, kde dochází k nejhlubšímu opotřebení v průběhu času, jak se povrch opotřebovává. Molybden je standardním přídavkem do odlitků pro aplikace vyžadující stálou tvrdost v průřezech přesahujících 50 milimetrů.
• Mangan (0,5 až 1,5 procenta): Zvyšuje stabilitu austenitu, což může být prospěšné pro kontrolu hladiny zadrženého austenitu v odlévaném stavu před tepelným zpracováním, ale nadměrný mangan destabilizuje tvorbu martenzitu během tepelného zpracování a měl by být udržován ve specifikovaném rozmezí pro cílovou jakost.
• Nikl (0,5 až 1,5 procenta): Používá se v kombinaci s molybdenem ke zvýšení prokalitelnosti u jakostí, kde samotný molybden nestačí pro velmi silné části nebo kde je cena molybdenu kontrolována. Nikl má menší vliv na prokalitelnost na jednotku přídavku než molybden, ale je méně nákladný, díky čemuž je kombinace ekonomicky optimální pro mnoho komerčních odlévacích slitin.
• Měď (0,5 až 1,2 procenta): Podporuje potlačení perlitu a zlepšuje tvrdost matrice u některých nižších druhů chromu. Přídavky mědi jsou běžnější ve slitinách Cr15, kde kalitelnost samotným chrómem může být hraniční pro vzduchové kalení středních tlouštěk průřezu.

Výhody litiny s vysokým obsahem chromu oproti standardním odlitkům

Výkonnostní výhody litiny s vysokým obsahem chromu oproti standardním odlitkům ze šedé litiny, tvárné litiny a uhlíkové oceli používané v aplikacích všeobecného strojírenství jsou nejzřetelněji demonstrovány porovnáním specifických údajů o rychlosti opotřebení z provozních zkoušek a standardizovaných laboratorních zkoušek za stejných podmínek použití. Následující srovnání se zabývá klíčovými kategoriemi výhod, které řídí specifikace odlitků s vysokým obsahem chrómu v aplikacích průmyslového opotřebení.

Porovnání životnosti abrazivního opotřebení

Při vysokonapěťovém abrazivním provozu s hrubými, tvrdými abrazivními částicemi (žula, křemenec, železná ruda a podobná abraziva z tvrdé horniny s tvrdostí podle Mohse vyšší než 6) dosahují odlitky z bílé litiny s vysokým obsahem chromu běžně 3 až 8krát delší životnost než ekvivalentní součásti vyrobené ze standardní šedé litiny. Proti kalené středně uhlíkové oceli (350 až 400 HB) je výhoda typicky 2 až 4násobná v závislosti na tvrdosti brusných částic a napěťových podmínkách. Při abrazi s nízkým napětím s jemnými měkkými abrazivními částicemi je výhoda životnosti opotřebení skromnější, v rozsahu 1,5 až 2,5krát, protože jemnější částice jsou méně účinné při pronikání tvrdým karbidovým povrchem a výhoda mikrostruktury karbidů oproti tvrdé martenzitické matrici je menší.

V publikované provozní zkoušce při drcení vápence dosáhly ofukovací tyče Cr26 s vysokým obsahem chromu v horizontálním hřídelovém nárazovém drtiči 850 metrických tun vápence na kilogram opotřebení foukací tyče, ve srovnání s 210 metrickými tunami na kilogram u tvrzených ocelových ofukovacích tyčí ekvivalentní geometrie ve stejném drtiči zpracovávajícím stejný materiál. To představuje čtyřnásobnou výhodu životnosti při opotřebení, která po zohlednění vyšších jednotkových nákladů na odlitky s vysokým obsahem chrómu přinesla 60procentní snížení nákladů na tunu drceného produktu ze samotného rozpočtu opotřebení vyfukovací tyče.

Kombinovaná odolnost proti korozi a otěru

V aplikacích zpracování za mokra, kde abrazivní suspenze přichází do styku s povrchem opotřebení, synergický efekt současného oděru a koroze urychluje opotřebení rychlostí větší, než je součet dvou nezávisle působících mechanismů. Pasivní vrstva oxidu chrómu, která se tvoří na povrchu litiny s vysokým obsahem chrómu (zejména třídy Cr26 s obsahem chrómu v matrici přesahujícím 13 procent), poskytuje smysluplnou ochranu proti korozi, která zpomaluje toto synergické zrychlení, díky čemuž je výhoda kombinované životnosti železa s vysokým obsahem chromu oproti nechráněné uhlíkové oceli výrazně větší než samotná výhoda suchého otěru.

V aplikacích s kyselou minerální kaší s hodnotami pH mezi 4 a 6, kde je koroze významným mechanismem opotřebení, prokázaly oběžná kola a vložky čerpadel Cr26 s vysokým obsahem chromu životnost 5 až 10krát delší než ekvivalenty uhlíkové oceli, ve srovnání s 2 až 4krát výhodou, kterou lze pozorovat u aplikací suchého oděru s podobnou tvrdostí částic a rázovými podmínkami.

Srovnávací tabulka opotřebení: Materiálové třídy v brusném provozu

Drtič odlitky s vysokým obsahem chromu : Aplikace nárazových drtičů

Nárazové drtiče, včetně horizontálních hřídelových impaktorů (HSI) a vertikálních hřídelových impaktorů (VSI), vystavují své opotřebitelné součásti zvláště náročné kombinaci vysokorychlostního nárazu a abrazivního skluzu. Primárními součástmi, které se opotřebovávají u nárazových drtičů s horizontálním hřídelem, jsou foukací tyče, krycí vložky (také nazývané nárazové desky nebo nárazové desky) a boční vložky. U svislých nárazových těles hřídele jsou klíčovými součástmi opotřebení rotorové patky, kovadliny a vložky podávací trubky. Litina s vysokým obsahem chrómu je standardní specifikací materiálů pro všechny tyto komponenty ve středních a tvrdých aplikacích pro drcení hornin.

Foukací tyče pro nárazové drtiče s horizontálním hřídelem

Úderná tyč je primární drtící prvek v horizontálním hřídelovém impaktoru, který se otáčí s rotorem rychlostí 25 až 45 metrů za sekundu a opakovaně naráží vysokou rychlostí na podávanou horninu. Úderná tyč musí odolávat jak vysokoenergetickému nárazu počátečního úderu horniny, tak následnému abrazivnímu klouzání úlomků horniny podél pracovní plochy tyče, když je materiál urychlován drtící komorou. Tato kombinace nárazu a oděru vyžaduje materiál, který nabízí jak přiměřenou houževnatost, aby přežil rázová zatížení bez křehkého lomu, tak vysokou tvrdost, aby odolal abrazivnímu kluznému opotřebení.

Optimálním materiálem foukací tyče pro vápenec, pískovec a podobné vstupní materiály střední tvrdosti je typicky vysokochromové železo Cr26 nebo Cr20 s tepelně zpracovanou tvrdostí 60 až 65 HRC, což poskytuje nejlepší kombinaci životnosti a odolnosti proti lomu v této službě. U tvrdších, abrazivnějších vstupních materiálů, jako je žula, křemenec a železná ruda, může být obsah chrómu zvýšen na 28 až 30 procent a další molybden (1,5 až 2,5 procenta) je použit k zajištění úplné transformace martenzitu v celé tloušťce sekce foukací tyče typicky 80 až 150 milimetrů.

Pro vysoce abrazivní vstupní materiály s obsahem oxidu křemičitého nad 60 procent (jako je křemen a křemičitý písek) se používají kompozitní ofukovací tyče s vložkou s vysokým obsahem chromu zalité do nosného tělesa z tvárné litiny nebo oceli, aby se spojila odolnost proti opotřebení vysoce chromité litiny na pracovní ploše s houževnatostí tvárné litiny nebo oceli v místech připojení, kde by křehký lom celé části z chromové litiny mohl způsobit vysoké ztráty.

Vložky zástěry a boční vložky

Vložky zástěry v horizontálním hřídelovém impaktoru tvoří sekundární nárazové plochy, na které kámen naráží poté, co byl vyhozen z rotoru. Tyto vložky jsou vystaveny nárazům s nižší rychlostí než úderové tyče, ale stále vyžadují vysokou tvrdost, aby odolávaly abrazivnímu opotřebení způsobenému klouzáním horniny po jejich povrchu mezi nárazy. Výstelky ze železa s vysokým obsahem chromu třídy Cr15 nebo Cr20 jsou standardem pro aplikace ve vápencích a středně tvrdých horninách; pro tvrdší horninu lze zvolit jakost Cr26. Boční vložky, které obsahují materiál v drticí komoře a vedou drcený produkt směrem k vypouštěcímu otvoru, podléhají primárně abrazivnímu kluznému opotřebení s menším nárazem a třída Cr15 je vhodná pro většinu aplikací bočních vložek bez ohledu na tvrdost horniny.

Součásti rotoru VSI

Vertikální hřídelové impaktory fungují tak, že urychlují podávaný materiál rotorem na rychlost 45 až 75 metrů za sekundu, než narazí na okolní prstenec kovadlin nebo skalní polici. Botky rotoru (komponenty, které urychlují materiál rotorem) a kovadliny (pevné terče nárazu) jsou vystaveny extrémně agresivnímu kombinovanému nárazu a oděru. Botky rotoru VSI v aplikacích s tvrdou horninou jsou typicky třídy Cr26 nebo Cr28 s tvrdostí 63 až 66 HRC a jsou vyměňovány v intervalech 100 až 400 hodin v závislosti na tvrdosti horniny a indexu abrazivity. Vysoká frekvence výměny opotřebitelných dílů VSI činí ekonomiku výběru materiálu extrémně citlivou na jednotkové náklady na hodinu služby a poměr ceny a výkonu různých druhů železa s vysokým obsahem chromu a konkurenčních materiálů se hodnotí spíše na základě nákladů na tunu zpracovaného produktu než samotné jednotkové ceny.

Vertikální bruska odlitky s vysokým obsahem chrómu

Vertikální mlecí mlýny (také nazývané vertikální válcové mlýny nebo VRM) melou surovinu, slínek, strusku a uhlí lisováním a válcováním vstupního materiálu mezi rotujícími mlecími válci a stacionárním nebo rotujícím mlecím stolem. Kontaktní tlaky mezi válcem a stolem přesahují 200 megapascalů v moderních vysoce účinných konstrukcích VRM a kombinace vysokého normálního namáhání, abrazivního klouzání v kontaktní zóně mezi válcem a stolem a tepelnými účinky vysokorychlostního broušení tvoří jedny z nejtěžších podmínek opotřebení, se kterými se setkává jakékoli průmyslové odlévání.

Broušení pneumatik a segmentů stolu

Pneumatika brusného válce (vyměnitelný vnější plášť brusného válce) a segmenty brusného stolu (segmenty vložky odolné proti opotřebení přišroubované k mlecímu stolu) jsou primárními opotřebitelnými součástmi ve vertikální brusce. Obě součásti jsou obvykle odlévány ze železa s vysokým obsahem chrómu, přičemž konkrétní jakost je zvolena na základě broušeného materiálu a specifických provozních parametrů VRM.

Pro mletí cementových surovin a slínku, kde se při vysokých výkonech zpracovává vsázka střední tvrdosti (Mohs 3 až 5), je standardní železo s vysokým obsahem chromu Cr15 až Cr20 jak pro válcové pneumatiky, tak pro segmenty stolu, poskytuje životnost 8 000 až 15 000 provozních hodin, než je nutná výměna. Pro mletí strusky, kde je granulovaná vysokopecní struska výrazně tvrdší a abrazivnější než cementový slínek (tvrdost podle Mohse 6 až 7 pro některé typy strusky), je preferována třída Cr26 a typická životnost 6 000 až 10 000 hodin v závislosti na vlastnostech strusky.

Velikost válečkových pneumatik VRM a segmentů stolu představuje značné problémy při odlévání, protože sekce o tloušťce 100 až 250 milimetrů musí dosáhnout stejnoměrné tvrdosti, aby se zabránilo zrychlenému opotřebení, ke kterému dochází, když je odkryto měkčí jádro, když se původní vrstva tvrdého povrchu opotřebovává. To vyžaduje pečlivou konstrukci slitiny s přiměřenou prokalitelností (dosahovanou přidáním molybdenu a niklu, jak je popsáno výše) a řízené postupy tepelného zpracování, které dosáhnou požadované rychlosti ochlazování v celé tloušťce řezu.

Mlecí prvky uhelného mlýna

Uhelné drtiče používané v elektrárnách drtí uhlí na jemný prášek před vstřikováním do kotlových pecí. Mlecí prvky (vložky misek, pláště válců a segmenty stolu) v uhelných drtičích pracují v prostředí současného obrušování od uhlí a minerálních vměstků, tepelného cyklování z horkého vzduchu používaného k sušení uhlí během mletí a potenciálního nebezpečí vznícení výbušniny v důsledku hromadění uhelného prachu. Litina s vysokým obsahem chromu je standardním materiálem mlecích prvků pro všechny hlavní konstrukce mísových mlýnů a válcových mlýnů používaných při výrobě energie, přičemž nejběžnější je třída Cr15 a třída Cr26 se používá pro vysoce abrazivní uhlí s vysokým obsahem minerálních látek (obsah popela nad 20 procent).

Souhrn aplikací VRM podle zemního materiálu

Jak zlepšit odolnost odlitků s vysokým obsahem chrómu proti opotřebení

Odolnost proti opotřebení u odlitků s vysokým obsahem chrómu není pevnou vlastností určenou pouze chemií. Je výsledkem celého výrobního procesu od návrhu slitiny přes tavení, tuhnutí a tepelné zpracování a lze jej podstatně zlepšit cílenými zásahy v každé fázi. Pochopení toho, které proměnné mají největší vliv na výkon opotřebení, umožňuje slévárnám a koncovým uživatelům provádět dobře zaměřená zlepšení spíše než aplikovat obecná zlepšení kvality, která nemusí řešit konkrétní omezující faktor jejich aplikace.

Tepelné zpracování: Jediná nejpůsobivější proměnná

Tepelné zpracování odlitků z bílé litiny s vysokým obsahem chromu je jediným výrobním krokem s největším vlivem na konečnou odolnost odlitku proti opotřebení. Účelem tepelného zpracování je přeměnit kovovou matrici z odlévaného stavu (směs austenitu, karbidů a často nějakého perlitu nebo martenzitu v závislosti na slitině a rychlosti ochlazování) na plně martenzitický stav, který poskytuje jak maximální tvrdost, tak houževnatost potřebnou k odolnosti proti lomu při rázovém zatížení.

Standardní cyklus tepelného zpracování pro bílé železo s vysokým obsahem chromu se skládá ze dvou fází:

1. Destabilizační (austenitizační) léčba: Odlitek se zahřeje na teplotu v rozmezí 950 až 1060 stupňů Celsia (přesná teplota závisí na jakosti slitiny a cíli rozpouštění karbidu) a udržuje se na této teplotě po dobu 2 až 6 hodin v závislosti na tloušťce řezu. Během tohoto zdržení se sekundární karbidy, které se vysrážely během tuhnutí, částečně rozpustí zpět do austenitové matrice, čímž se matrice obohatí o chrom a uhlík a zajistí jednotné výchozí podmínky pro následný krok vytvrzování. Teplota destabilizace musí být přesně řízena v rozmezí plus nebo minus 10 stupňů Celsia, aby se zabránilo nedostatečnému rozpouštění sekundárních karbidů (které zanechává matrici příliš chudou pro plnou prokalitelnost) nebo nadměrnému rozpouštění primárních karbidů (které hrubují karbidovou strukturu a snižují odolnost proti opotřebení).
2. Hašení vzduchem nebo olejem: Po zastavení destabilizace se odlitek rychle přenese do kalícího média. Ochlazení vzduchem (nucené chlazení vzduchem) je dostatečné pro většinu slitin s adekvátními přísadami pro kalitelnost (molybden nad 1,5 procenta pro průřezy do 100 milimetrů); Olejové kalení se používá u slitin s nižší prokalitelností nebo u velmi silných profilů, kde je chlazení vzduchem příliš pomalé na to, aby potlačilo tvorbu perlitu. Cílem je ochlazovat přes teplotu perlitové špičky (přibližně 550 až 650 stupňů Celsia) dostatečně rychle, aby se potlačila perlitická transformace a dosáhlo se plně martenzitické matrice, a zároveň dostatečně pomalu ochlazovat na teplotu martenzitu (pod 200 stupňů Celsia), aby se předešlo praskání v důsledku tepelného napětí.

Po úpravě kalením se aplikuje temperování při 200 až 260 stupních Celsia po dobu 2 až 4 hodin, aby se snížilo vnitřní pnutí vzniklé během rychlého ochlazení, čímž se zlepšila odolnost proti lomu, aniž by se výrazně snížila tvrdost matrice.

Zjemnění mikrostruktury během tuhnutí

Velikost a distribuce karbidu dosažené během tuhnutí nastavují horní hranici odolnosti proti opotřebení, kterou nemůže překročit ani dokonalé tepelné zpracování. Hrubé, špatně distribuované karbidy poskytují méně účinnou bariéru pro abrazivní opotřebení než jemné, rovnoměrně distribuované karbidy o stejném celkovém objemovém podílu, protože hrubé karbidy umožňují větším abrazivním částicím najít matricový materiál mezi karbidy a proříznout je, zatímco jemné karbidy představují pro brusivo efektivně jednotný tvrdý povrch.

Zušlechtění karbidu lze dosáhnout pomocí:

• Kontrolovaná teplota lití: Lití při nejnižší přijatelné teplotě pro úplné vyplnění formy (typicky 1 350 až 1 420 stupňů Celsia pro železo s vysokým obsahem chromu) zvyšuje podchlazení během tuhnutí, což podporuje jemnější nukleaci karbidu a jemnější konečnou velikost karbidu. Nadměrná teplota lití zdrsňuje mikrostrukturu tuhnutí a vytváří větší primární karbidy.
• Inokulace: Malé přídavky titanu (0,05 až 0,1 procenta), vanadu (0,1 až 0,3 procenta) nebo jiných prvků tvořících karbidy poskytují další nukleační místa pro tvorbu karbidu během tuhnutí, čímž vzniká jemnější a rovnoměrnější distribuce karbidu. Zlepšení odolnosti proti opotřebení ze samotné inokulace (bez dalších změn) bylo kvantifikováno na 10 až 20 procent v laboratorních testech opotřebení porovnávajících inokulované a neočkované tavby stejného nominálního složení.
• Řízená rychlost tuhnutí: Rychlejším tuhnutím vznikají jemnější karbidy. U malých až středních odlitků zvyšuje použití kovových chladů na pracovních plochách ve formě rychlost ochlazování na těchto plochách a vytváří jemnější karbidy v oblastech, které jsou při provozu nejvíce opotřebovávány.

Správa zachování austenitu

Po standardním tepelném zpracování obsahuje většina odlitků z bílé litiny s vysokým obsahem chromu 5 až 20 procent zadrženého austenitu v matrici, v závislosti na složení slitiny a parametrech tepelného zpracování. Zadržený austenit je měkčí fáze (přibližně 300 až 400 HV) než martenzit (800 až 1 000 HV) a vysoké hladiny zadrženého austenitu snižují tvrdost matrice a odolnost odlitku proti abrazivnímu opotřebení. V aplikacích, kde je vyžadována maximální odolnost proti abrazivnímu opotřebení a rázové zatížení je mírné, by měl být obsah zadrženého austenitu minimalizován na méně než 10 procent jedním z následujících přístupů: kryogenní zpracování při minus 70 až minus 196 stupních Celsia po normálním tepelném zpracování, podchlazení na teploty pod teplotou martenzitu nebo úprava složení pro snížení počáteční teploty martenzitu.

V aplikacích se značným rázovým zatížením je určitá úroveň zadrženého austenitu (10 až 20 procent) výhodná, protože poskytuje houževnatost při zadržení trhlin, která zabraňuje šíření mikrotrhlin vyvolaných rázem odlitkem. Optimální úroveň zadrženého austenitu je proto specifická pro aplikaci a představuje kompromis mezi odolností proti opotřebení a houževnatostí, který musí být vyřešen na základě dominantního způsobu selhání ve specifickém provozním prostředí.

Jak udržovat odlitky s vysokým obsahem chromu pro dlouhou životnost

Údržba odlitků s vysokým obsahem chrómu v aplikacích drtičů a mlecích mlýnů zahrnuje jak provozní postupy, které zachovávají integritu instalovaných opotřebitelných dílů, tak postupy monitorování a plánování výměny, které maximalizují celkovou životnost každého dílu, aniž by došlo k výrobním ztrátám a mechanickému poškození, ke kterému dochází, když jsou díly před výměnou opotřebovány za hranici použitelnosti. Následující rámec údržby se zabývá oběma dimenzemi.

Provozní postupy, které zachovávají integritu lití

Způsob, jakým je drtič nebo drtič provozován, má přímý vliv na rychlost opotřebení a výskyt lomu jeho odlitků s vysokým obsahem chrómu a provozní disciplína kolem následujících postupů vede k měřitelným zlepšením životnosti odlitků:

• Ovládejte trampolínu a nerozdrtitelný materiál v krmivu: Ocelové výztužné tyče, zuby rypadla a další kov v posuvu drtiče vytvářejí extrémní nárazy, které mohou zlomit foukací tyče z vysoce chromového železa, vložky zástěry a VSI boty, i když je normální provozní úroveň nárazu v rozsahu houževnatosti materiálu. Instalujte a udržujte účinnou detekci naražených kovů (typicky detektory kovů a magnetické systémy vhodné pro daný typ materiálu) před všemi nárazovými drtiči zpracovávajícími smíšené nebo demoličně odvozené vstupní proudy.
• Ovládejte velikost posuvu a rychlost posuvu: Předimenzovaný posuv v rázovém drtiči vytváří vyšší nárazové události, než je navrženo, což urychluje opotřebení a zvyšuje riziko zlomenin. Udržujte síta pro skalpování a třídění před drtičem v dobrém provozním stavu, abyste zajistili, že podávání drtiče odpovídá specifikaci jmenovité velikosti podávání, pro kterou byly ofukovací tyče a vložky navrženy. Nárazy rychlosti posuvu, které způsobují, že rotor naráží na masivní nahromaděné materiály spíše než na jednotlivé částice, podobně zvyšují špičkové nárazové zatížení; používejte systémy řízeného podávání (pásové podavače s regulací rychlosti spíše než násypné zásobníky s nekontrolovaným vypouštěním), abyste udrželi konzistentní rychlost podávání.
• Udržujte správné nastavení otáček rotoru a mezery: U nárazových drtičů určuje rychlost rotoru kinetickou energii každé úderné tyče do nárazu horniny a je primární provozní proměnnou ovlivňující jak rychlost výroby, tak rychlost opotřebení. Běh při minimální rychlosti rotoru, která dosahuje požadované specifikace velikosti produktu, minimalizuje míru opotřebení na tunu; běh vyšší rychlostí, než je nutné, zvyšuje spotřebu energie a urychluje opotřebení bez zlepšení kvality produktu. Ověřte, zda je nastavení mezery mezistěny v rámci specifikace; příliš těsné mezery zvyšují pravděpodobnost zaseknutí velkých úlomků mezi rotorem a krytem, ​​což vytváří nárazové události, které mohou rozbít jak foukací tyče, tak kryty současně.
• Otáčejte foukacími tyčemi ve správných intervalech: Horizontální hřídelové nárazové drtiče jsou navrženy tak, aby se foukací tyče mohly otočit o 180 stupňů nebo přemístit z orientace náběžné hrany k zadní hraně, když se jedna strana opotřebuje na mez otáčení. Otáčení ve správném bodě vyrovnává opotřebení mezi dvěma pracovními plochami každé ofukovací tyče, čímž se účinně zdvojnásobuje celkový objem opotřebení extrahovaný z každé tyče ve srovnání s chodem, aby došlo k úplnému opotřebení na jedné ploše před rotací. Zpožděné otáčení má za následek nerovnoměrné opotřebení, které snižuje využitelný objem opotřebení a může vytvářet nevyváženost rotoru, která zvyšuje zatížení ložisek a vibrace.

Plán kontrol a měření opotřebení

Systematické měření hloubky opotřebení odlitku v pravidelných intervalech je základem efektivního plánování výměny. Bez kvantitativních údajů o opotřebení jsou rozhodnutí o výměně založena pouze na vizuálním posouzení, což má tendenci vést buď k předčasné výměně dílů se zbývající životností (vznikající zbytečné náklady na díly), nebo k opožděné výměně dílů opotřebovaných pod jejich bezpečný provozní limit (riziko mechanického poškození hostitelského zařízení).

Zaveďte rutinu měření opotřebení pomocí posuvných měřítek nebo ultrazvukových tloušťkoměrů, které měří hloubku opotřebení v definovaných referenčních bodech na každém odlitku v pravidelných intervalech kontroly (obvykle každých 250 až 500 provozních hodin u silně zatížených opotřebitelných dílů drtiče a každých 500 až 1 000 hodin u mlecích prvků VRM). Zaznamenejte tato měření do sledovací tabulky a vykreslete kumulativní opotřebení v závislosti na provozních hodinách. Výsledná křivka míry opotřebení umožňuje predikci zbývající životnosti v kterémkoli kontrolním bodě, což umožňuje naplánovat plánovanou výměnu během vhodného intervalu údržby namísto reakce na nouzovou poruchu způsobenou opotřebovanou součástí.

Svařování Opravy odlitků s vysokým obsahem chrómu

Bílé železo s vysokým obsahem chrómu je obtížné svařovat konvenčními metodami kvůli jeho křehkosti a vysokému uhlíkovému ekvivalentu, které podporují praskání jak ve svarovém návaru, tak v tepelně ovlivněné zóně sousedící se svarem. K obnově opotřebovaných povrchů tlustoprofilových odlitků na místě lze však použít navařovací svar s použitím vhodných navařovacích elektrod z karbidu chromu nebo plněného drátu, čímž se prodlouží životnost bez nákladů na úplnou výměnu součásti. Klíčové požadavky pro úspěšné navařování odlitků z litiny s vysokým obsahem chromu jsou:

• Předehřejte na 400 až 500 stupňů Celsia před svařováním, aby se snížil teplotní gradient mezi svarovou lázní a okolním studeným odlévacím materiálem, který je primární hnací silou praskání tepelně ovlivněných zón u želez s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chrómu.
• Používejte tvrdonávarový spotřební materiál z karbidu chromu (nikoli univerzální nebo austenitické nerezové elektrody), které vytvářejí povlak s vlastnostmi opotřebení srovnatelnými se základním odlévacím materiálem. Usazenina z nevhodné elektrody, která je měkčí než okolní základní materiál, se bude přednostně opotřebovávat, což neguje účel opravy.
• Regulace interpass teploty a umožňují kontrolované pomalé ochlazování po svařování zabalením součásti do izolačních potahů, aby se minimalizovalo tepelné namáhání během chlazení, které způsobuje opožděné praskání u odlitků s tlustým průřezem.

Odlitky s vysokým obsahem chrómu představují technicky vyspělé a ekonomicky osvědčené řešení problému opotřebení v nejnáročnějších průmyslových aplikacích. Kombinace výběru vhodného stupně chrómu pro konkrétní podmínky abraziva a nárazu, specifikování správných parametrů tepelného zpracování pro maximalizaci tvrdosti a houževnatosti matrice, uplatňování osvědčených provozních postupů pro zachování integrity odlitku v provozu a implementace systematického měření opotřebení a plánování výměny vede k nejnižším celkovým nákladům na vlastnictví z dílů s vysokým obsahem chromu opotřebitelných po celou dobu životnosti drtícího a mlecího zařízení.

Kontrola kvality při výrobě odlitků s vysokým obsahem chromu

Konzistence výkonu odlitků s vysokým obsahem chrómu v provozu závisí na přísné kontrole kvality uplatňované při jejich výrobě. Na rozdíl od výrobků z komoditní oceli, kde jsou rozsahy složení a mechanických vlastností přísně řízeny široce přijímanými normami, jsou odlitky z bílé litiny s vysokým obsahem chromu často vyráběny podle vlastních nebo specifických specifikací, kde jsou kontroly kvality výroby uplatňované slévárnou primární zárukou konzistentního výkonu. Pochopení toho, jaké kontroly kvality by měly být specifikovány a ověřeny při nákupu odlitků s vysokým obsahem chrómu, umožňuje kupujícím odlišit spolehlivé zdroje od těch, kteří vyrábějí nekonzistentní produkt.

Ověření chemického složení

Každé teplo z železo s vysokým obsahem chromu by měly být analyzovány před naléváním pomocí optické emisní spektrometrie (OES) na vzorek odebraný z pánve nebo pece. Analýza musí potvrdit, že všechny specifikované legující prvky (chróm, uhlík, molybden, nikl a křemík) jsou v cílovém rozmezí složení, než se teplo nalije do forem. Teploty mimo specifikaci by měly být před litím korigovány přidáním slitiny; vylití tepla, které nesplňuje specifikace, v očekávání, že to bude přijatelné, představuje významné kvalitativní riziko, protože důsledky nesprávného složení na opotřebení a odezvu tepelného zpracování nemusí být zjevné, dokud nejsou díly instalovány do provozu.

Kupující by měli vyžadovat osvědčení o zkoušce mlýna (MTC) ukazující skutečnou analýzu pánve pro každou výrobní šarži, spíše než přijímat certifikáty obecné třídy, které potvrzují shodu se standardní specifikací, aniž by uváděli skutečné složení konkrétních dodávaných dílů. Porovnání dat MTC napříč více objednávkami umožňuje identifikovat trendy ve variacích složení dříve, než ovlivní výkon služby, a poskytuje data potřebná pro korelaci variací složení s pozorovanými rozdíly v životnosti mezi jednotlivými šaržemi.

Testování tvrdosti po tepelném zpracování

Každý železo s vysokým obsahem chromu casting by měla být po tepelném zpracování testována tvrdost podle Rockwella, aby se ověřilo, že požadované tvrdosti bylo dosaženo v celé zamýšlené měřicí zóně. Pro většinu opotřebitelných dílů drtičů a mlýnů je specifikovaný rozsah tvrdosti 58 až 66 HRC v závislosti na jakosti slitiny a aplikaci. Testování tvrdosti by mělo být provedeno minimálně na třech místech na odlitek: dvě protilehlé polohy pracovní plochy a jedna poloha hrany. Odlitek, který vykazuje přijatelnou tvrdost na pracovním povrchu, ale výrazně nižší tvrdost v polohách hran, ukazuje na neúplnou transformaci martenzitu v oblastech s nižší rychlostí ochlazování během kalení, což může způsobit přednostní opotřebení v těchto polohách v provozu.

U velkých odlitků, kde může kolísání tloušťky průřezu ovlivnit distribuci tvrdosti tloušťky, destruktivní zkouška tvrdosti na vzorcích vyříznutých z reprezentativních pozic odlitků prototypu nebo prvního předmětu stanoví gradient tvrdosti napříč průřezem a ověří, že tepelné zpracování dosahuje minimální požadované tvrdosti ve všech hloubkách, které budou vystaveny po celou dobu životnosti součásti. Toto testování je zvláště důležité pro pneumatiky brusných válců VRM a segmenty stolu se sekcemi přesahujícími 100 milimetrů, kde je tvrdost jádra po tepelném zpracování kritická pro výkon, protože povrch se opotřebovává a hlubší materiál se časem stává pracovním povrchem.

Rozměrová kontrola a kvalita povrchu

Rozměrová shoda se zadaným výkresem se ověřuje měřením všech kritických rozměrů pomocí kalibrovaných měřidel a šablon. U odlitků, které jsou finálně opracovány po tepelném zpracování (jako jsou oběžná kola čerpadel, segmenty brusných kroužků a přesné otěrové desky), měření rozměrů po konečném opracování potvrzuje, že opracováním bylo dosaženo požadované rozměrové přesnosti a povrchové úpravy. U odlitků, které se používají v odlévaném nebo jako broušeném stavu, se rozměrové kontroly zaměřují na montážní a dosedací plochy, které určují správné uložení a vyrovnání v hostitelském zařízení.

Kontrola kvality povrchu zahrnuje jak vizuální vzhled povrchu odlitku, tak nedestruktivní testování podpovrchových vad v kritických aplikacích. Vizuální kontrola identifikuje pórovitost při smršťování při porušení povrchu, studené uzávěry, horké trhliny a značnou drsnost povrchu, které indikují problémy s kvalitou odlitku. U vysoce náročných aplikací, jako jsou velké botky rotoru VSI, brusné prvky VRM a součásti v kritických procesních strojích, poskytuje testování průniku barvivem nebo testování magnetických částic přístupných povrchů dodatečnou jistotu, že před montáží dílů do provozu nejsou přítomny žádné praskliny na povrchu. Trhliny v odlitcích z litiny s vysokým obsahem chromu se samovolně nezablokují, jako by tomu bylo u tvárných materiálů; povrchová trhlina na silně zatíženém opotřebitelném dílu nárazového drtiče se může při provozním zatížení rychle rozšířit až ke katastrofálnímu lomu, takže detekce trhlin před servisem je smysluplnou investicí jak do bezpečnosti, tak do spolehlivosti výroby.