Vélrænn slit tekur til margra þátta, þar á meðal er slípiefni meira en 50% af öllu iðnaðarsliti. Lönd eins og Þýskaland og Bretland verða fyrir milljarða dollara tapi árlega vegna slípiefnisslits og í Ástralíu tapar námuiðnaðurinn 2% af sölutekjum steinefnaafurða á hverju ári vegna slípiefnisslits. Verulegur hluti af þessu sliti á sér stað í kúlumyllufóðringum. Það eru tvær meginaðferðir til að takast á við þetta vandamál: Í fyrsta lagi að bæta slitþol efna; og í öðru lagi að bæta slitumhverfið með hagræðingu ferlisins. Þessi rannsókn beinist fyrst og fremst að efnislega þættinum.
Hefðbundið efni ZGMn13 notað í kúlumyllum:
ZGMn13 er há-manganstál, fundið upp af Hadfield árið 1882. Það er búið til með því að bæta um það bil 13% Mn við stál, nota eiginleika Mn til að færa "nef" S-kúrfu stálsins til hægri og lækka Ms og Mf línurnar. Fullkomlega austenítísk uppbygging fæst með langvarandi haldi við 1000-1050 gráður og síðan þvinguð kæling. Þessi fullkomlega austenítíska uppbygging sýnir vinnuherðandi eiginleika. Notkun þess sem kúlumyllafóður miðar að því að ná vinnuherðingu með áhrifum malakúla og slípiefna á fóðrið. Hins vegar, meðan kúlumyllan er í gangi, eru malakúlurnar og slípiefnin flutt á háan punkt með snúningi strokksins og falla síðan í fossi. Malakúlurnar og slípiefnin sem falla úr hæð hafa aðeins bein áhrif á malakúlurnar og slípiefnin við botn efnishaugsins og hafa óbeint áhrif á fóðrið í gegnum uppsafnað lag malakúlna og slípiefna. Þetta veldur minni höggstyrk og minni vinnuherðingu. Hagnýt reynsla sýnir að í kolaverksmiðjum í virkjunum er vinnu-hertu hörku austenítísks há-manganstáls á milli HB230 og 250 og í málmgrýtisvinnslum fer hún ekki yfir HB300, langt undir vinnu-herðingarmörkum fyrir há-manstál. Þess vegna er óviðeigandi að nota há-manganstál til að framleiða kúluverksmiðjur vegna þess að það nýtir ekki slitþolna-eiginleika hámanganstáls.
Þróunarstaða fóðurefna
Vegna óviðeigandi notkunar á ZGMn13 efni í kúluverksmiðjum, hafa málmfræðingar um allan heim rannsakað ný fóðurefni síðan á sjöunda áratugnum og náð mörgum árangri.
(1) Ný þróun í ZGMn13
Vísindamenn hafa bætt ZGMn13 með því að bæta við frumefnum eins og Cr, Mo og V til að mynda stöðuga, dreifða kornótta og eyjalaga-laga há-hörku álkarbíð eins og (FeCr)3C og VC. Þetta hindrar vöxt austenítkorna við vatnsslökkvandi meðferð, sem leiðir til austenítískrar uppbyggingar með dreifðum karbíðhörðum punktum, og bætir þar með vinnuherðingargetu efnisins og herðandi áhrif.
Bandaríkin framleiða staðlað steypt há-manganstál með 1,5%~2,5% Cr (gráðu C) og staðlað steypt há-manganstál með 0,9%~1,2% eða 1,8%~2,1% Mo (einkunn E-1 og E-2).
Japan framleiðir staðlað steypt há-manganstál með 1,5%~2,5% Cr (einkunn SCMnH11) og staðlað steypt há-manganstál með 2,0%~3,0% Cr og 0,4%~0,7% V (einkunn SCMnH12). Inner Mongolia Casting and Forging Research Institute hefur þróað króm-sem inniheldur mikið-manganstál með 1,5%~2,5% Cr, og meðhöndlað bráðið stál með sjaldgæfum jarðefnum. Yfirborðslag (0,01 mm) þessa króm-sem inniheldur mikið-manganstál getur náð HB390 hörku eftir vinnuherðingu í kúluverksmiðju, sem er 1,5 sinnum meira en venjulegt há-manganstál, og endingartími þess er 1,5 til 2,2 sinnum lengri2.5 venjulegt manganstál.
(2) Álblendi hvítt steypujárn
① 15Cr-3Mo hvítt steypujárn og þróun þess. Dæmandi valefnið fyrir há-manganstálfóður er martensitic hvítt steypujárn sem inniheldur 15% Cr + 3% Mo. Þetta efni samanstendur af ósamfelldum eutectic járn-krómkarbíðum (Cr, Fe)7C3 og króm-ríku einni karbítefni sem dreift er í um það bil karbítefni í 40% til 50% af heildarmagni. Þessi krómkarbíð hafa mjög mikla hörku, öll yfir HV1200-1800, nægjanleg til að standast slit frá algengum slípiefnum. Hins vegar er hörku martensitic fylkisins í kringum HRC50, sem er mýkri en sum slípiefni og mun slitna, sem gæti losað karbíð. Þess vegna er framúrskarandi slitþol karbíðanna aðeins nýtt að hluta. Tækniháskólinn í Harbin hefur einnig unnið umfangsmikið starf við að bæta árangur 15Cr-3Mo hás-krómhvítts steypujárns. Þeir notuðu sölt og málmblöndur af K, Na, Mg og Ca til að framkvæma úðabreytingarmeðferð á 15Cr-3Mo steypujárni, sem útilokaði upprunalega netdreifingu karbíða og lét þau líta út eins og orma eða kekkjulega, en minnkaði einnig stærð karbíðanna. Þetta bætti verulega hörku efnisins og slitþol. Rannsóknir hafa sýnt að slithraði 15Cr-3Mo hákrómhvíts steypujárns sem er meðhöndlað með mismunandi breytingaefnum er lægra en ómeðhöndlaðs efnis. Nánar tiltekið var meðalslitahraði kalíumbreytts 15Cr-3Mo hákrómhvítts steypujárns 63,2% lægra en ómeðhöndlaðs efnis og slithlutfall ákjósanlegustu lausnarinnar var 74,4% lægra en ómeðhöndlaðs efnis.
② Cu-hvítt steypujárn sem inniheldur málmblöndu. Þetta álhvíta steypujárn, þróað með góðum árangri af Shandong Xinwen Verkfæraverksmiðjunni, er framleitt með því að bæta við 1,0% Cu og 0,9% sjaldgæfu jarðar kísiljárni til að breyta og sáningu fyrir steypu, fylgt eftir með 950 gráðu eðlilegri og 600 gráðu temprunarmeðferð, sem leiðir til dreifðs, fíns og jafndreifðs karbíða. Vélprófanir sýndu að í L1,83m × 6,4m sementsverksmiðju var hlutfallslegt slitþol hins sjaldgæfa jarðar Cu-sem innihélt álhvít steypujárnsfóður 2,4 sinnum hærra en há-manganstálfóðrið. (3) Miðlungs og lágt ál stál
Þrátt fyrir að há-manganstálfóður eða málmblönduð hvít steypujárns kúlumylla með viðbættum málmblöndurþáttum sýni verulega bætt slitþol samanborið við venjulegt há-manganstálfóður, eru þessi efni dýrari vegna þess að mikið magn af góðmálmum eins og Cr, Ni og Mo er innihaldið og eru hætt við að sprunga og jafnvel nota. Á grundvelli þessara ástæðna hófu kínverskir málmfræðingar og steypustarfsmenn, með hliðsjón af sérstökum aðstæðum í landinu mínu, að rannsaka notkun á meðalstáli og lágblendi stáli fyrir kúluverksmiðjur og hafa náð uppörvandi árangri.
① Cr, Mo, Cu miðlungs-kolefnislítið-slitþolið stálblendi-. Meðal-kolefnislítið-blendi-slitþolið stál sem inniheldur Cr, Mo og Cu, og meðhöndlað með sjaldgæfum jarðefnum, þróað af Shenyang University of Technology, náði hörku yfir HRC50 og högggildi upp á 25-60 J/cm² eftir loftslökkvun við 0.2 gráður við 0.2 gráður. Fylki þess er mildað martensít og rafeindasmásjárrannsókn leiddi í ljós uppbyggingu á knippum af -laga martensíti. Við rafeindasmásjá með mikilli-stækkunarstækkun sýndi uppbyggingin greinilega blöndu af martensíti og litlu magni af tvíburamartensíti, með ósamfelldri þunnri filmu-eins og varðveittu austeníti sem dreift er á milli martensítlistanna. Þessi lögun og dreifing austeníts bætti höggseigleika og hlutfallslega slitþol stálsins. Slitþol þessa stáls við mismunandi höggorku sýndi sláandi andstæðu við hátt mangan stál.
Með aukinni höggorku batnaði höggslitþol há-manganstáls verulega, en slitþol nýþróaðs Cr, Mo, Cu stáls minnkaði. Hins vegar, við öll höggorkuskilyrði sem valin voru í samanburðarprófunum, var slitþol nýja stálsins hærra en há-manganstáls. Notað í L1,83m × 3m kúluverksmiðju í Qian'an járnnámunni í Hebei héraði, var klæðningin úr þessu efni 10-12 mánuðir en líftími ZGMn13 fóðringa var aðeins 3-5 mánuðir.
② Cr-Mo-V-Ti miðlungs-kolefnis fjöl-eininga álstál. Meðal-kolefnis fjöl-þátta álstálið sem inniheldur Cr, Mo og snefilmagn af V, Ti og Nb, þróað af Hefei Cement Research and Design Institute, fær mildað martensít + lítið magn af lægra bainít fylki með dreifðum karbíð hörðum fasum eftir meðhöndlun sjaldgæfra jarðar (RE) og sértæka hitameðferð. Prófanir sýna að þessi tegund af fóðri hefur mikla hörku, góða slitþol og mikla högg- og beygjustyrk, með líftíma meira en þrefalt lengri en venjulegt-manganstál. Það hefur verið notað í mölunarverksmiðjum í Huaihai sementsverksmiðju (L4,2m×12m), Kunming sementsverksmiðju (L3,5m×11m), og Sichuan Dukou sementsverksmiðju (L2,2m×13m), með meðalslitahraða 3,16 g/t í fyrsta hólfinu og 1,53 g/t í öðru hólfinu; en meðalslit á háum-manganstálfóðrum er 13 g/t af sementi.
③ Há-kolefnis meðalstál-krómblendi. Annar hár-kolefnismiðill-fóður úr krómblendi sem inniheldur 4,5%~5,5% Cr og 0,3%~0,7% Mo, og meðhöndluð með RE sáningu, einnig þróað af Hefei Cement Research and Design Institute, hefur verið beitt með góðum árangri í sementkúlumyllum.
④ Cr-Ti miðlungs-manganstál. Meðal-manganstál sem innihélt 5,5%~8,0% Mn, 1,5%~2,0% Cr, 0,05%~0,1% Ti, og meðhöndlað með 0,02%~0,05% RE, fékk eina austenítbyggingu með fínni kornum en venjulegt{12}há{12}}manganstál í gegnum 10 ±0 gráðu vatnsmanganstál. Fóðringar úr þessu efni hafa náð góðum árangri í kúluverksmiðjum í Banshigou járnnámu Tonghua stálverksmiðjunnar og Tonghua koparnámu. Hlutfallsleg slitþol þess er 1,64 sinnum hærra en há-manganstál þegar malað er magnítgrýti; og 1,48 sinnum hærra en há-manganstál þegar malað er kopargrýti. Aðalástæðan fyrir bættri slitþol þessa efnis er betri vinnuherðingarafköst þess í kúlumyllum samanborið við venjulegt há-manganstál.
⑤ Cr-Mo fjöl-lágt-blendi stálblendi. Margfasa lág--slitþolið- stálfóðrið sem rannsökuð var, sem innihélt 3% Cr og 0,4% Mo, var látin fara í jafnhita-slökkvandi hitameðferð til að fá bainít + martensít + varðveitt austenít örbyggingu. Þetta efni hefur mikla hörku og mikla hörku, sem leiðir til framúrskarandi mótstöðu gegn höggum, þreytu, aflögun og sliti. Notkun á vettvangi hefur sýnt að þessi fóður hefur 1 til 2 sinnum lengri endingartíma en venjulegt há-manganstál.
