特高铬铸铁的研制及其在磨球中的应用.docVIP

特高铬铸铁的研制及其在磨球中的应用 　　【摘　要】　把特高铬铸铁材质用于磨球，代替原来的球耗较高的低铬球，通过研究确定高铬铸铁的化学成份，使其达到最佳配置以获得M3C7，并经热处理后发挥最佳效能，所制成的磨球使用寿命比普通低铬合金铸铁高2倍。由于寿命的延长，此种磨球的应用取得了较好的效果，创造了良好的经济效益。 　　【关键词】　高铬铸铁；磨球；马氏体；淬火；碳化物 ? 1　特高铬铸铁磨球的应用成果 　　在我们中国铝业广西分公司检厂内已研制在功并投入生产了一种性能很好的的磨球，它是用我们自行研制的特高铬耐磨合金铸铁制成，它的含铬量比普通高铬铸铁要高，由于其具有良好的耐磨性及韧性，我们用它制作的磨球应用在我们公司氧化铝厂原料车间球磨机上，获得了很大的成功。该磨球的主要性能指标为：HRC(洛氏硬度)=65，每吨干矿原料球耗在450克以下，破碎率在0.15％以下，要比之前的球磨机所使用低铬合金磨球的性能(HRC=55，每吨干矿原料球耗为980克，破碎率为5％高2倍以上。经过我们在同类型的磨机上进行比较，可以明显的看到这种耐磨材料制成的磨球的应用创造出了很好的经济效益，具体可表现为加球量比原来少了一半，每吨原料的球耗仅用原来的一半就可以磨出等量原料而且原料的质量指标更好，在磨出同等原料的情况下，所使用的磨球少了一半，原来需要2吨低铬球（约4000元/吨）磨出的原料现用1吨特高铬球（约6000/吨）元就可以完成，由此可算出每吨可以减少费用2000元。按我公司每月产30万吨干矿石的产量来算，每月需低铬铸铁磨球295吨而用特高铬铸铁磨球则需要147.5吨就可以完成，每月可节约磨球所耗费用29.5万元，每年可节约354万元。由于球耗减少了，所磨出的原料中含铁量就更少，也为产品---氧化铝的品质更上一新的台阶创造了一个很好的条件。球耗减少一半所带来的人工工作量也相应减少、磨机负荷减轻而使得电机使用寿命延长，相应的维修时间也大大缩减，生产时间得到增加，产量也相对而言在同等时间内有所增长。采用特高铬磨球代替低铬磨球来实现降本增效，也是我们中铝广西分分公司检修厂为公司降低氧化铝生产成本，创造效益的重要举措。实践证明用特高铬铸铁材质制作成的磨球用在我们的磨机上所创造出来的经济效益是相当可观的。 ? 2　磨球在球磨机中的失效分析 　　磨球在磨机中主要有两种破坏形式，即磨损及破碎，这是由于磨球受到矿石的剧烈摩擦及其冲击所至，其中摩擦就有磨球与矿石与筒体衬板还有磨球自身彼此之间的摩擦。磨机内由于筒体直径大，筒体高速旋转时所产生的巨大离心力也使得磨球与矿石与筒体及自身发生撞击，在这种条件下所产生的摩擦与撞击就是磨球产生磨损与破碎的主要原因，此外剧烈的摩擦和撞击还会产生热，摩擦热会造成高温，金属表面会发生再结晶，退火，软化，甚至熔化的现象，当热作用可以使接触微区达到金属相变温度时，相变即影响磨球的性能，导致硬度、强度等机械性能下降而加剧磨损和破碎，球耗增加，我们中铝广西分公司原料磨车间的球磨机直径达4.5米，长度8.5米，转速高，每分钟15.5转，在球磨机家族中算得上是“大哥大”。所磨的铝矿石又是矿石家族中比较硬的一种，因此磨球在工作中环境是非常恶劣的。这就要求磨球具有较高的机械性能来足于抵抗上述破坏形式。因该说低铬球、有着成本低的优势在各种磨球中的使用也是非常广泛的，但它在我们原料磨车间的磨机上的应用不能够完全达到我们的要求，因此用新型材料来代替之是势在必行的。 ? 3　特高铬铸铁磨球的研制及其铸造工艺 3.1? 合金成份的确定 　　特高铬铸铁的化学成份中主要元素为：C、Cr、Si、Mn、W。高铬铸铁中有一参数是最重要的，那就是碳铬比，只有碳铬比合适时，铸铁基体中才会产生一种叫M7C3的碳化物这种碳化物具有极高的显微硬度及强韧性，它是决定高铬铸铁性能的关键因素。当高碳低铬时，容易出M3C的碳化物，当低碳高铬时容易出现M4C的碳化物。这两种碳化物的性能都不及M3C7，且它们的分布形式不良，对高铬铸铁的硬度及韧性影响是很明显的。铬与碳配合得当，则可以得到M3C7，经过我们对不同成份的试样的金相观察，要想使基体中分布较多的M3C7其碳铬比应控制在6-7的范围内，但必须是高碳高铬。因此我们所确定的材质的含碳量为：C=3％-3.5％。含铬量为Cr=18％-25％。这样就可以在被合金固溶强化的基体上均匀分布着较多的M3C7，整个基体就会显示出优良的硬度及相当的韧性。Si是一种促进石墨化的元素，高铬铸铁是抗磨白口铸铁的一种。白口组织是不允许有游离碳存在的。因此硅含量不宜过高，但硅能提高马氏体转变温度，有利于热处理后马氏体组织的稳定(高铬铸铁热处理后的组织主要是马氏体加碳化物)。所以将其含量控制为；Si=0.4％-1.o％。锰是抗磨白口铸铁中必有的元素，锰不但能提高抗磨