水泥工业破碎与粉磨设备易损件耐磨材料的选择

1 锤式破碎机锤头

1.1 影响锤头使用寿命的因素
锤头的磨损情况与诸多因素有关,如:物料性质(入机粒度、种类、硬度、水分、温度等)、锤头线速度、篦板篦缝的大小等,会有相当大的差异。合理选材十分重要。

1.2 锤头材料的选择 大型破碎机、进料粒度>500 mm、单重 80-125 kg以上的大锤头,因为受冲击力大,应以使用安全为前提。
中小型破碎机、入料粒度<200mm、单重50kg以下的锤头,受冲击力相对较小,高锰钢加工硬化性能不能充分发挥,因而不耐磨,应该选择复合铸造锤头(高铬铸铁和结构钢冶金复合或机械复合)。 小型破碎机、入料粒度<50mm、单重15kg以下的锤头,受冲击力更小,更不宜选用高锰钢,应选择单一高韧性高铬铸铁铸造,或机械复合铸造锤头。
入料粒度<100mm 的细碎机锤头,受冲击力适中,应选用高韧性超高铬铸铁,硬度>HRC60,冲击韧性>ak8J/cm2,使用寿命可比高锰钢提高3~5倍。
破碎旋窑熟料或高硬度矿物的细碎机,高韧性超高铬铸铁的硬度不能无限度提高,应选择硬质合金与超高铬铸铁、结构钢组合的“三合一”组合锤头。钴基硬质合金的硬度高达HRC70以上,抵抗高硬度物料的磨损效果最好,使整体锤头的使用寿命大幅度提高。例如:产量100t/h的PCX100细碎机中一副组合锤头可破碎熟料15万吨。

2 单段锤破大锤头
用于破碎500~1500mm大块石料的单段锤式破碎机,锤头单重80-220kg。因承受的冲击力太大,锤头材质有如下5种选择。
1)合金高锰钢:在ZGMn13中加入Cr、Mo等合金。
2)超高锰钢:含Mn16%以上,并加入Cr、Mo等合金。
3)表面堆焊:高锰钢锤头工作面堆焊TM55(Mn系)、ZD3(Cr系)等,表面堆焊层硬度HRC56-62。
4)双金属复合铸造:头部高铬铸铁(20%Cr+Mo+Ni),HRC≥60,柄部为碳钢或低合金钢。
5)合金高锰钢头部镶铸硬质合金块。
因石灰石的性质差异太大,同一种材质的锤头寿命会相差十倍。总体来说,目前双金属复合铸造锤头的使用效果和性价比最好。

3 反击破板锤
用于破碎500~1500mm大块石料的反击式破碎机,板锤单重400~1000kg。因承受的冲击力太大,板锤材质通常选择合金高锰钢或超高锰钢。单重<200kg的板锤,用于破碎砂岩等硬质物料时,建议选择超高铬铸铁。

4 立磨辊和盘
1)中小型磨辊和盘:高铬铸铁整体铸造,HRC62-64。镍硬铸铁Ⅳ整体铸造,HRC58~64。
2)大型磨辊和盘:上述两种材质分块铸造。
3)表面堆焊:碳钢堆焊新辊,旧辊和磨盘可堆焊修复。
4)双金属复合磨辊:在塑性铸铁(HB320)上,以机械方式镶嵌燕尾槽的高铬铸铁块(Cr≥16%,HRC≥64)。其优点:①同样材质的高铬铸铁镶嵌块比整体铸造的磨辊硬度高,耐磨性更好。②塑性铸铁对立磨运行中产生的各种应力的扩散有非常好的阻碍作用。即使金属异物使镶嵌块产生裂纹,也难以向内部扩展。设备运行更可靠。③耐磨寿命比Nihard Ⅳ提高50%以上。④镶嵌块之间的塑性铸铁磨损快,形成小凹槽,增加了对物料的咬合力,可提高粉磨效率。
5)金属基陶瓷复合材料磨辊和盘:将陶瓷颗粒均匀地分布在高铬铸铁的蜂巢状结构中。其优点:①陶瓷的硬度Hv2100,远高于其它材料的硬度(石英Hv~1800,Nihard Ⅳ和高铬铸铁Hv<900,熟料Hv~550),因此具有优异的耐磨性。②磨辊使用寿命比Nihard Ⅳ和高铬铸铁提高1倍以上。③X-win应用于立磨盘,使用寿命提高1~3倍。

5 磨机粗磨仓衬板
通常粗磨仓入磨粒度为15~25mm,最大球径?90mm,平均球径70~76mm。球以较大的冲击力凿削衬板,同时挤压物料的尖角切削衬板,因此粗磨仓衬板磨损机理是以高应力冲击凿削磨损为主,挤压切削磨损为辅。受高应力冲击-要有足够韧性,受切削磨损-要有高硬度。根据磨损原理,材料硬度(Hm)应大于物料硬度(Ha)的0.8倍,水泥熟料硬度为Hv500~550,相当于HRC49~53。所以衬板硬度应在HRC46以上才耐磨,同时要求冲击韧性ak>10J/cm2才能不断裂。因此粗磨仓衬板应选择中碳多元合金钢及类似合金钢材料,硬度>HRC48,冲击韧性ak>15J/ cm2,使用寿命可达2~5年。
如果磨前有辊压机组成联合粉磨,并采用单螺孔的沟槽衬板结构,应选择高铬铸铁,使用寿命可达6~10年。

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