1、前言
    湘鋼燒結(jié)廠一燒車間2×24 m2燒結(jié)機(jī)的設(shè)備作業(yè)率一直在90%左右的低水平線上徘徊，主要原因是單輥破碎機(jī)鏟牙和篦條使用周期短，檢修更換時(shí)間長(zhǎng)，制約了作業(yè)率的提高。原鏟牙和篦條的材質(zhì)為高錳鋼，這種材料在200～1000℃的工況下沖擊韌性、強(qiáng)度和硬度較差，致使耐磨性能較差，其幾何斷面每天的最大磨損達(dá)5-6mm，使用壽命最長(zhǎng)不過10天。每次檢修整體更換時(shí)間為8-l0小時(shí)，嚴(yán)重影響了燒結(jié)設(shè)備作業(yè)率和產(chǎn)量。
    為解決此問題，我們對(duì)單輥鏟牙的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了改進(jìn)，并采用新型材質(zhì)多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼制造鏟牙和篦條，從而延長(zhǎng)了其使用壽命，使設(shè)備作業(yè)率提高到96%以上，不僅提高了燒結(jié)礦產(chǎn)量，減少了耐磨材料的消耗，還降低了生產(chǎn)成本。
2、單輥鏟牙結(jié)構(gòu)布置的改進(jìn)
    原單輥鏟牙的布置形式為順料方式，從臺(tái)車落下的燒結(jié)礦，順著鏟牙直溜進(jìn)單輥齒冠與篦條之間，進(jìn)行擠壓破碎。鏟牙表面直接受燒結(jié)礦磨擦、沖擊，極易磨損�，F(xiàn)將鏟牙的結(jié)構(gòu)布置改為分上直牙區(qū)和下橫牙區(qū)兩部分，如圖1所示。上直牙區(qū)起到撞破、順料的作用；下橫牙區(qū)貯存底料，起到料磨料的作用，從而延緩上、下鏟牙的磨損，提高其使用壽命。
3、單輥鏟牙及篦條材質(zhì)的改進(jìn)
3.1多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼的耐磨原理
    金屬材料的耐磨性能主要是由強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性、疲勞等機(jī)械綜合性能共同來決定的。在具有沖擊載荷的條件下，強(qiáng)度和硬度不變，韌性則是決定其是否耐磨的關(guān)鍵因素。提高金屬材料沖擊韌性的方法，主要是靠調(diào)整元素配置以提高其強(qiáng)度，同時(shí)細(xì)化晶粒以改善晶間組織結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼正是根據(jù)這一原理而研制的。
3.2多元高臺(tái)金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼與高錳鋼的性能比較
3.2.1組織結(jié)構(gòu)對(duì)比
    多元高臺(tái)金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼的鑄態(tài)組織為奧氏體及以碳化鉻為主要成分的碳化物。經(jīng)水韌處理后，絕大部分碳化鉻固溶于奧氏體中，故其組織為奧氏體加少量碳化鉻。
    高錳鋼的鑄態(tài)組織為奧氏體及以碳化硅為主要成分的碳化物。經(jīng)水韌處理后，絕大部分碳化硅固溶于奧氏體中，故其組織為奧氏體加少量碳硅。
    由于碳化硅的比容較鋼大15%左右，粗大的碳化硅在水韌處理時(shí)溶于奧氏體中，原碳化硅的位置就會(huì)留下空洞，俗稱顯微裂紋，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)疏松，極大地降低了高錳鋼的沖擊韌性，嚴(yán)重影響了其耐磨性能的發(fā)揮。
    而碳化鉻的比容只比鋼大2%左右，細(xì)小的碳化鉻在水韌處理時(shí)溶于奧氏體中，不僅其本身質(zhì)地堅(jiān)硬，同時(shí)還能起到加強(qiáng)組織，密實(shí)結(jié)構(gòu)的作用，較大地增強(qiáng)了鋼的沖擊韌性，顯著地提高了其抗磨能力。
3.2.2化學(xué)元素配置對(duì)比
    多元高臺(tái)金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼以錳、鉻兩種化學(xué)元素為基本成分，再根據(jù)工況條件添加鋁、鎳、釩、鈦等元素，元素配置至少在兩種以上，其性質(zhì)與高錳鋼就有了很大區(qū)別。
    1)適應(yīng)溫度變化的能力
    高錳鋼的性質(zhì)單一，適應(yīng)溫度變化的能力有限，在高溫環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)熱變形，而低溫環(huán)境中則出現(xiàn)冷脆，所以零部件設(shè)計(jì)時(shí)，都要成倍地增大體積，既造成資源浪費(fèi)，又導(dǎo)致制造成本上升。而多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼可根據(jù)高溫、常溫、低溫三種溫度區(qū)間進(jìn)行化學(xué)元素配置。高溫加鉬，提高其高溫韌性；低溫加鎳，提高其低溫韌性。添加量雖少，卻有效地改變了金屬材料的性質(zhì)，克服了高錳鋼在高溫下軟弱不耐磨，低溫下脆弱被迅速剝離或脆斷的缺點(diǎn)，使其耐磨性能得到充分發(fā)揮。
  2)沖擊韌性
    耐磨金屬材料在使用中所受到的沖擊載荷是極不相同的，相差可達(dá)幾百倍，要適應(yīng)這種沖擊載荷的變化，就必須改變材料的性質(zhì)。高錳鋼只能靠調(diào)整錳和碳的比例來調(diào)整沖擊韌性，其適應(yīng)范圍非常有限。在重沖擊載荷下，其沖擊韌性偏低，既不耐磨，又容易斷裂；在輕沖擊載荷下，磨面誘發(fā)產(chǎn)生的馬氏體量減少，抗磨損能力下降。多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼則是根據(jù)重沖擊、一般沖擊、輕沖擊等幾種不同的載荷狀況進(jìn)行合理的元素配置。重沖擊載荷下添加釩和鈦，進(jìn)一步細(xì)化結(jié)晶，改善晶粒間組織結(jié)構(gòu)，提高沖擊韌性以抵抗重沖擊載荷；輕沖擊載荷下則減少錳含量，提高奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的能力。元素的增減量雖然不多，卻有效地改變了金屬材料的性質(zhì)，克服了高錳鋼在重沖擊載荷下易斷裂，輕沖擊載荷下不耐磨的缺點(diǎn)，使其耐磨性得到充分發(fā)揮，安全性有了保障。
  本廠采用的單輥鏟牙和篦條材質(zhì)的化學(xué)成分見表l，物理性能見表2。
3.3多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼的冶煉及熱處理
    1)多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼對(duì)冶煉鑄造設(shè)備要求一般，電弧爐或感應(yīng)電爐均可，有條件的地方還可采用爐外精煉工藝，以增強(qiáng)其品質(zhì)。但對(duì)熱處理設(shè)施要求嚴(yán)格，水韌處理時(shí)必須非常嚴(yán)格地控制加熱溫度、速度、保溫時(shí)間和冷卻速度。其熱處理工藝制度如圖2所示。
    2)冶煉過程要嚴(yán)格控制化學(xué)成分，防止某一元素偏高或偏低。
    3)因其硬度高，加工非常困難，為保證孔型和其它關(guān)鍵部位的尺寸精確，川采用臘模。如果采用砂模，則必須在鑄型和型芯上采取適當(dāng)措施，以防粘砂和掉砂。
    4)多元高臺(tái)金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼的熱膨脹系數(shù)比較大，線收縮比鑄造碳鋼大，線收縮率約為2.5%～3%．故要特別注意提高鑄型和型芯的退讓性。
    5)澆注溫度尤其關(guān)鍵，為防止晶粒粗大影響鑄體的力學(xué)性能，應(yīng)將其嚴(yán)格控制在低溫澆鑄范圍之內(nèi)。
4、多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼的使用效果
  一燒單輥鏟牙、篦條于2002年5月改用此材質(zhì)后，使用壽命由原來的10天提高到3個(gè)月，為原材質(zhì)的9倍，設(shè)備月作業(yè)率提高到96%以上，極大地降低了生產(chǎn)成本，提高了燒結(jié)礦產(chǎn)量。
5、結(jié)語
    1)采用新型多元高合金超強(qiáng)鑄造耐磨鋼替代高錳鋼制造單輥鏟牙和篦條，大大延長(zhǎng)了其使用壽命，有效地提高了設(shè)備作業(yè)率。
    2)新材質(zhì)的使用，極大地減輕了工人的勞動(dòng)量，且經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
    3)使用過程中發(fā)現(xiàn)，該材質(zhì)有明顯裂紋，說明其碳含量偏高，應(yīng)作調(diào)整。
    4)通過進(jìn)一步提高化學(xué)元素的精確配置，可望將其使用壽命延長(zhǎng)至6個(gè)月以上。

相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、顎式破碎機(jī)
2、球磨機(jī)

3、雷蒙磨粉機(jī)