Облицовочные пластины из высокомарганцовистой стали: состав материала, процесс термообработки и применимые условия работы

Облицовочные пластины из высокомарганцевой стали (сталь Гадфилда, серия ZGMn13) — наиболее широко используемые износостойкие -литые детали в горнодобывающей, цементной, заполнительной, металлургической и угольной промышленности. В отличие от легированного чугуна с высокой твердостью, но низкой ударной вязкостью, марганцевая сталь обладает уникальными характеристиками механического закаливания: ее поверхность образует закаленный слой при сильной ударной экструзии, в то время как сердечник сохраняет превосходную вязкость, избегая растрескивания, разрушения и преждевременного выхода из строя под большой нагрузкой. В этой статье систематически представлены химический состав, процесс термической обработки для повышения жесткости воды, применяемое оборудование и соответствующие условия работы, чтобы помочь покупателям со всего мира выбрать правильные футеровочные пластины и снизить эксплуатационные затраты на замену.
1. Материал и химический состав гильз из высокомарганцовистой стали.
1.1 Стандартная базовая марка ZGMn13 (X120Mn12/1.3401)
Стандартный химический состав (весовой процент):
Углерод (С): 0,90–1,50 %.
Марганец (Mn): 10,0–15,0 %.
Кремний (Si): 0,30–1,00 %.
Сера (S): Меньше или равно 0,05%.
Фосфор (P): Меньше или равно 0,10%.
Углерод и марганец являются основными функциональными элементами: высокое содержание марганца стабилизирует аустенитную матрицу; умеренное содержание углерода повышает износостойкость, а чрезмерное содержание углерода приводит к выделению хрупких карбидов на границах зерен и снижает ударную вязкость.
1.2 Оптимизированные модифицированные сплавы для суровых условий эксплуатации
ZGMn13Cr2: добавление 1,5–2,5 % хрома, улучшение зернистой структуры, усиление растворения карбидов, улучшение защиты от-коррозии и защиты от-абразивного воздействия, идеально подходит для твердых пород, железной руды и мокрого шлифования.
ZGMn17 Сталь со сверх-высоким содержанием марганца: содержание Mn до 16–19 %, сверх-высокая ударная вязкость, подходит для очень-больших дробилок и сверхмощных-мельниц самоизмельчения со сверхсильной ударной нагрузкой.
Модифицированный редкоземельными элементами ZGMn13: очищает расплавленную сталь, устраняет литейные поры и усадку, увеличивает срок службы на 15–25 % по сравнению с обычными гильзами из Mn13.
1.3 Механические свойства сердечника после квалифицированной термообработки
Твердость матрицы (исходное состояние): HB170–230.
Твердость нанесённой-поверхности при ударе: HB500–600.
Ударная вязкость: больше или равна 150 Дж/см², отсутствие хрупкого разрушения при сильном ударе.
Хорошая пластичность, отсутствие магнетизма, выдерживает повторную силовую экструзию.
2. Процесс термообработки активной зоны: закалка водой (закалка на раствор)
Литая-сталь с высоким содержанием марганца содержит массивные сетчатые карбиды по границам зерен, демонстрирует сильную хрупкость, легко растрескивается при незначительном ударе и не может быть введена в эксплуатацию. Водоупрочняющая термообработка является обязательным ключевым процессом для активации всех износостойких-свойств гильз из марганцовистой стали.
2.1 Полный стандартный технологический процесс закалки воды
Сегментированный медленный нагрев во избежание термических трещин
Комнатная температура → 680 градусов: скорость нагрева 80–100 градусов в час, удерживайте 1,5 часа при температуре 680 градусов, чтобы устранить внутреннее напряжение отливки, предотвратить термическое растрескивание толстой гильзы.
680 градусов → 1050–1100 градусов: скорость нагрева 120 градусов/ч, непрерывный нагрев без паузы.
Высокотемпературная-изоляция (важный этап)
Удерживайте температуру 1050–1100 градусов в течение достаточного времени в зависимости от толщины лайнера:
Толщина Меньше или равна 50 мм: удерживайте 2–2,5 часа.
Толщина 50–100 мм: выдержка 3–4 часа.
Цель: Полностью растворить все карбиды в аустените для получения однородной однофазной аустенитной матрицы.
Быстрая закалка водой (строгое ограничение по времени)
Время перемещения из печи в бассейн охлаждения Менее или равно 30 секундам
Начальная температура охлаждающей воды Меньше или равна 30 градусам, общий объем воды Больше или равен 10-кратному общему весу вкладышей
Продолжайте покачивать подвеску во время охлаждения, чтобы обеспечить равномерную скорость охлаждения. Не менее 30 градусов/с.
Заканчивайте охлаждение до тех пор, пока температура лайнера не упадет ниже 200 градусов, максимальная температура воды после закалки не может превышать 60 градусов.
Естественное воздушное охлаждение после закалки в воде, без вторичного отпуска.
2.2 Запрещенный диапазон рабочих температур и распространенные дефекты
Не используйте вкладыши при постоянной рабочей температуре 250–500 градусов: карбиды снова выпадают в осадок по границам зерен, вкладыш становится хрупким и легко растрескивается.
Последствия неквалифицированной термообработки: недостаточная изоляция → остаточные карбиды; медленная закалка → частичное выделение карбидов; и то, и другое приводит к сокращению срока службы, сколам кромок и поломке вкладыша во время эксплуатации.
3. Применимое оборудование и соответствующие условия работы.
Вкладыши из стали с высоким содержанием марганца полагаются на ударную нагрузку для реализации поверхностного упрочнения, поэтому они подходят только для условий среднего и сильного ударного износа. Чем ниже сила удара, тем слабее эффект самозакалки-и хуже показатели износостойкости. Для справки клиентам мы классифицируем применимые сценарии по твердости оборудования и материалов:
3.1 Полностью применимые условия работы с высокими-ударными воздействиями (первый выбор для серии ZGMn13)
Дробильное оборудование
Щековая дробилка: фиксированная щековая пластина, подвижная щековая пластина.
Условия работы: Первичное дробление крупнокусковых материалов, сильное сдавливание + ударная нагрузка.
Подходящие материалы: известняк, медный купорос, каменноугольная порода, железная руда, гранит, базальт.
Ударная дробилка: ударный футеровщик, фартук
Рабочие условия: удар материала на высокой-скорости, сильный повторяющийся удар.
Футеровка и кожух конусной дробилки: среднее и мелкое дробление кусковой руды твердых пород.
Молотковая дробилка, футеровка молотка, решётка
Шлифовальное оборудование
Шаровая мельница/стержневая мельница/первый бункер мельницы ПСИ (зона грубого помола)
Рабочие условия: удар при падении большого стального шарика + трение при экструзии материала.
Применимые отрасли: обогатительная фабрика железной руды, золотой рудник, мельница для цементного сырья, завод по производству кварцевого песка.
Особенность: крупный размер частиц сырья, высокая ударная сила, футеровка из марганцовистой стали постоянно самозатвердевает-, что продлевает срок службы.
Бункер шахты, желоб, футеровка передаточного бункера: износ при падении сыпучего материала
3.2 Условно применимые сценарии (рекомендуется модифицированный сплав ZGMn13Cr2)
Мокрое измельчение со шламовой коррозией: железорудные, марганцевые, меднорудные флотационные мельницы.
Абразивные материалы средней-твердости: речная галька, песчаник, бокситы.
Вторичное дробление средней силы удара, бункер среднего помола с маленькими стальными шариками
3.3 Нерекомендуемые условия работы с низким-воздействием
Второй бункер шаровой мельницы для чистого тонкого помола, ультра-тонкое измельчение порошка, футеровка бункера с низким-трением без воздействия падения материала: недостаточная сила удара не может образовать затвердевший слой, футеровка из марганцевой стали быстро изнашивается; Чугунные или композитные вкладыши с высоким содержанием хрома-износостойкие-более экономичны для таких сценариев.
3.4 Справочная информация по подбору твердости материала
Материалы средней-твердости (прочность на сжатие менее 150 МПа): известняк, уголь, доломит → стандартный футеровщик ZGMn13, самая низкая стоимость закупки.
Твердые породы (прочность на сжатие 150–300 МПа): гранит, железная руда, медный купорос → лейнер из марганцевой стали из сплава ЗГМн13Х2.
Сверхтвердая абразивная порода (базальт, кварцит, руда с высоким содержанием кремния): ультра-высокомарганцевая ZGMn17 или биметаллические композитные вкладыши.
4. Преимущества и ограничения футеровок из высокомарганцовистой стали
Основные преимущества
Выдающаяся ударопрочность: отсутствие внезапных трещин даже при воздействии крупных кусков руды, снижение риска остановки оборудования из-за поломки хвостовика.
Динамическое самозакаливание-: чем тяжелее ударная нагрузка, тем тверже поверхность, тем дольше срок службы.
Хорошая производительность обработки: возможность резки, сварки и сверления для-регулировки установки на месте.
Преимущество в затратах: более низкая цена за единицу, чем детали из чугуна с высоким содержанием хрома и композитные износостойкие-детали, подходящие для массовых закупок на крупных рудниках.
Стабильная производительность литья: продуманный производственный процесс, настраиваемый размер, форма зуба, подъемные и монтажные отверстия в соответствии с чертежом оборудования.
Ограничения
Плохая износостойкость при слабых ударах и чистом трении.
Не может работать в течение длительного времени при постоянной высокой температуре 250–500 градусов.
Начальная твердость поверхности низкая, скорость износа высокая на начальном этапе работы-на стадии
5. Настройка и сервисная поддержка
Наш завод производит полную серию износостойких вкладышей из стали с высоким содержанием марганца, включая стандартные марки ZGMn13, модифицированный сплавом Cr-Mn13, а также марки Mn17 со сверх-высоким содержанием Mn17.
Индивидуальное обслуживание: футеровочные пластины OEM для всех моделей щековых дробилок, конусных дробилок, ударных дробилок, шаровых мельниц, мельниц ПСИ.
Техническая поддержка: предоставление отчета об испытаниях материала, сертификата процесса термообработки, отчета о неразрушающем УЗ/МТ дефектоскопии.
Подбор решения: в зависимости от модели вашего оборудования, твердости материала, размера частиц исходного материала и интенсивности удара порекомендуйте наиболее экономичную-марганцевую сталь и структуру футеровки, чтобы снизить ежегодную стоимость замены.
Заключение
Характеристики облицовочных пластин из стали с высоким содержанием марганца определяются совместно формулой материала и полной водоупрочняющей термической обработкой. Правильный выбор должен сочетать в себе интенсивность удара оборудования и твердость материала: серия ZGMn13 является оптимальным экономичным-решением для всех условий работы при тяжелом ударном дроблении и грубом измельчении. Если вас беспокоят частые поломки и быстрый износ вкладышей, свяжитесь с нашей технической командой для профессионального подбора рабочих условий и индивидуальных решений для -устойчивых к износу вкладышей.