论文部分内容阅读
[摘 要]机械磨损是水泥生产中导致金属材料损耗的重要原因。为了能够在最大程度上降低金属材料的耗损，需要对金属材料的磨损形式进行研究并掌握其综合机械性能，实现加工的合理化和选择的科学化，最终达成水泥机械耐磨材料的优化。笔者在本文中就优化选择水泥机械耐磨材料的相关问题进行了分析和探讨。
[关键词]水泥生产；机械耐磨材料；优化选择
中图分类号：TQ172.63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0086-01
1.前言
我们知道，水泥生产中存在着各种各样的机械磨损情况，由此而消耗的金属材料数量巨大，不仅浪费了大量的金属材料，增加了生产成本，还在提高了水泥生产的社会成本和环境成本。相关统计结果显示，我国每年因为水泥生产而直接浪费的钢材大约在二百万吨左右。合理选择耐磨材料能够在很大程度上降低水泥生产的金属材料损耗，既有效节约了钢材资源，又提高了水泥生产企业的经济效益。
2.水泥生产中机械磨损原因
导致水泥生产中机械磨损的原因较多，但是依据导致机械磨损的不同原因将机械磨损划分为三种类型，即粘着磨损、磨粒磨损以及其他原因导致的磨损，其中磨粒磨损是最为常见的磨损原因。具体而言：
第一，粘着磨损。高温粘连是导致粘着磨损的主要原因之一。水泥生产中存在着较多高速而且荷载较重的工作状态，其中处于相对运动下的工作表面有时会因为温度瞬间升高而出现粘连问题，工作表面的高速重载荷工作加上高温粘连会撕裂工作表面，导致工作表面的严重损伤。在生产实际中，大型磨机的传动齿轮工作表面常常会出现粘着磨损问题，特别是在高速段齿轮传动表面，更加容易出现粘着磨损问题。
第二，磨粒磨损。磨粒磨损在水泥生产当中非常常见，存在于所有的处于工作状态下的相对运动的工作表面当中。处于相对运动状态下工作表面会处于持续损失状态中，经过较长的工作時间之后，便会出现严重的磨损状态。水泥生产过程中存在着很多不同的工况，并且被磨材料的受力状态也有差异，所以我们通常将磨粒磨损划分为三种具体的磨损情况，即低应力挫伤磨损、高应力冲击磨损以及凿削磨损。详细来讲，低应力挫伤磨损是水泥生产输送装置的多发磨损问题，特别是对于HL型斗式提升机的上下托轮与链环、螺旋输送装置中间轴等，非常容易出现低应力挫伤磨损；高应力冲击磨损是水泥生产中水泥磨的多发问题，尤其是是水泥磨的衬板、钢球等非常容易出现高应力冲击磨损；凿削磨损是水泥生产中反击式破碎机和锤式破碎机的多发问题，尤其是在破碎机的反击板、锤头等非常容易出现凿削磨损。
第三，其他原因导致的磨损。除了粘着磨损、磨粒磨损之外，低强度导致的塑性变形、高温导致的氧化烧损同样也是水泥机械磨损的原因之一，但是发生几率相对于粘着磨损、磨粒磨损较低。
3.水泥机械耐磨材料的优化措施
第一，金属的合理合金化。水泥机械耐磨材料的选择必须要确保其具有基本的使用性能，在这个前提之下，建议在选择铁合金的时候，应该选择那些成本比较经济、我国蕴藏量较多的金属元素进行合金化处理。如此一来，我们不仅获得了具有良好使用性能的耐磨材料，满足了水泥生产的基本要求，同时也节约了资源、降低了企业的生产成本，获得了更好的环境效益和经济效益。举例来说，锤式破碎机在化工领域、矿山领域、建材领域当中主要用于将最大粒度为600至1800 mm的石灰石、岩石等破碎脆性、中硬、含水份不大的物料进行破碎处理，将其破碎为低于25 mm的原料。一般而言，锤式破碎机所作业的物料抗压强度不超过140 MPa，具有大体相近的工况，在此前提之下，我们可以根据耐磨件锤头的大小来合理选择锤头的材质。简单来说，不超过20 公斤的比较小的锤头建议选择高韧性高铬铸件或者低碳中合金钢；而对于超过50公斤的比较大的锤头则建议选择标准高锰钢，加铬镍合金化高锰钢或超高锰钢。另外，我们还应该高度注意选择采用VC复合奥氏体耐磨钢的锤头，这种加工工艺使得锤头具有非常优秀的耐磨能力，使得锤头同时具备了高度耐磨能力、较强韧性的综合素质。VC复合奥氏体耐磨钢的耐磨性能是高铬铸铁五倍左右、是Mn 13的六倍左右，有效延缓了锤头的磨损进程、延长了锤头的使用周期，能够让企业获得更好的效益。
第二，整体效果的最优化。整体效果的最优化是实现水泥机械耐磨材料的优化措施的纲领性原则，同时也是一个非常重要的指导性原则。主要是指，我们所选择的耐磨材料能够依照不同的使用工况进行耐磨等级的合理划分，不采用高耐磨等级的材料进行底耐磨等级的作业。这要求我们能够正确地分析水泥机械耐磨材料的磨损原理及其使用的具体工况条件，能够在最佳情况下发挥出最佳的效果。这样不仅能够有效降低了材料的磨损，节约了水泥生产的能耗，同时也节约了能源，获得了更好的经济效益。
第三，不同工作状况下推荐使用的金属材料。（1）首先，水泥生产中低应力挫伤磨损的工况条件很多，同时可以选用的金属材料也十分广泛，只要设计合理，热处理方法得当，均能起到耐磨损的效果。以HL型斗式提升机链环用的材料为例，建议选用25MnV低合金结构钢。（2）其次，水泥生产中的水泥磨一、二仓的钢球和衬板等受高应力冲击磨损，推荐使用高格铸铁作为耐磨金属材料。高铬铸铁：含铬量在12%-19%，含碳量在3%-3.5%，外加一些极少量的其它合金成分，铸造成型后经热处理获得的是马氏体金相组织。这种金相组织具有极高硬度，达到HRC 56-62，十分耐磨损。但高铬铸铁不适宜凿削磨损工况条件，因为在高冲击力载荷作用下，其冲击韧性（ak值）不能满足工作要求，易发生脆性断裂。（3）最后，可以使用25MnV低合金结构钢，这种钢以碳CO、23%-0.29，锰Mn：1.43%，钒V微量。这种金属组织具有较好的韧性，能很好地吸收高载荷冲击能量而不发生剥离，但硬度值很低，一般只有HB170-220，是不耐磨的。高锰钢在使用过程中能表现出极强的耐磨性能是因为在高冲击载荷作用表面发生形变，在工作表面产生晶格错位，而使工作表面产生冷作硬化现象，使表面硬度迅速提高达到HRC 450-550，从而提高了耐磨性。
4.结束语
本文首先分析了水泥生产中机械磨损原因，让人们对其有一个大体了解，而后给予了水泥机械耐磨材料的优化措施，包括金属的合理合金化、耐磨材料能够基于现实技术条件批量生产、具有良好的技术经济效果以及整体效果的最优化，比较系统地探讨了合理选择水泥机械耐磨材料的问题，希望能够对相关人士有借鉴和启发意义。
参考文献
[1] 辛振武.水泥机械耐磨材料的选择[J].散装水泥，2008，（01）：125-126.
[2] 刘芳，周科朝，李志友.高韧高强铁基粉末冶金耐磨材料的制备[J]. 金属热处理，2009，（04）：155-157.
[3] 李永志.分级破碎机破碎齿耐磨材料的发展现状及展望[J].煤矿机械，2009，（09）：51-54.
[4] 关成君，周平安.立磨用耐磨材料与抗磨技术[J].中国水泥，2009，（10）：152-153.
[5] 李艳，张金龙，曾鲁举，陈雪峰，郑海.回转窑用不定形耐磨材料的技术现状与应用[J].水泥，2009，（06）：84-85.
[6] 李艳.不定型耐磨材料在水泥烧成系统中的应用[J].新世纪水泥导报，2009，（06）：166-167.
[关键词]水泥生产；机械耐磨材料；优化选择
中图分类号：TQ172.63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0086-01
1.前言
我们知道，水泥生产中存在着各种各样的机械磨损情况，由此而消耗的金属材料数量巨大，不仅浪费了大量的金属材料，增加了生产成本，还在提高了水泥生产的社会成本和环境成本。相关统计结果显示，我国每年因为水泥生产而直接浪费的钢材大约在二百万吨左右。合理选择耐磨材料能够在很大程度上降低水泥生产的金属材料损耗，既有效节约了钢材资源，又提高了水泥生产企业的经济效益。
2.水泥生产中机械磨损原因
导致水泥生产中机械磨损的原因较多，但是依据导致机械磨损的不同原因将机械磨损划分为三种类型，即粘着磨损、磨粒磨损以及其他原因导致的磨损，其中磨粒磨损是最为常见的磨损原因。具体而言：
第一，粘着磨损。高温粘连是导致粘着磨损的主要原因之一。水泥生产中存在着较多高速而且荷载较重的工作状态，其中处于相对运动下的工作表面有时会因为温度瞬间升高而出现粘连问题，工作表面的高速重载荷工作加上高温粘连会撕裂工作表面，导致工作表面的严重损伤。在生产实际中，大型磨机的传动齿轮工作表面常常会出现粘着磨损问题，特别是在高速段齿轮传动表面，更加容易出现粘着磨损问题。
第二，磨粒磨损。磨粒磨损在水泥生产当中非常常见，存在于所有的处于工作状态下的相对运动的工作表面当中。处于相对运动状态下工作表面会处于持续损失状态中，经过较长的工作時间之后，便会出现严重的磨损状态。水泥生产过程中存在着很多不同的工况，并且被磨材料的受力状态也有差异，所以我们通常将磨粒磨损划分为三种具体的磨损情况，即低应力挫伤磨损、高应力冲击磨损以及凿削磨损。详细来讲，低应力挫伤磨损是水泥生产输送装置的多发磨损问题，特别是对于HL型斗式提升机的上下托轮与链环、螺旋输送装置中间轴等，非常容易出现低应力挫伤磨损；高应力冲击磨损是水泥生产中水泥磨的多发问题，尤其是是水泥磨的衬板、钢球等非常容易出现高应力冲击磨损；凿削磨损是水泥生产中反击式破碎机和锤式破碎机的多发问题，尤其是在破碎机的反击板、锤头等非常容易出现凿削磨损。
第三，其他原因导致的磨损。除了粘着磨损、磨粒磨损之外，低强度导致的塑性变形、高温导致的氧化烧损同样也是水泥机械磨损的原因之一，但是发生几率相对于粘着磨损、磨粒磨损较低。
3.水泥机械耐磨材料的优化措施
第一，金属的合理合金化。水泥机械耐磨材料的选择必须要确保其具有基本的使用性能，在这个前提之下，建议在选择铁合金的时候，应该选择那些成本比较经济、我国蕴藏量较多的金属元素进行合金化处理。如此一来，我们不仅获得了具有良好使用性能的耐磨材料，满足了水泥生产的基本要求，同时也节约了资源、降低了企业的生产成本，获得了更好的环境效益和经济效益。举例来说，锤式破碎机在化工领域、矿山领域、建材领域当中主要用于将最大粒度为600至1800 mm的石灰石、岩石等破碎脆性、中硬、含水份不大的物料进行破碎处理，将其破碎为低于25 mm的原料。一般而言，锤式破碎机所作业的物料抗压强度不超过140 MPa，具有大体相近的工况，在此前提之下，我们可以根据耐磨件锤头的大小来合理选择锤头的材质。简单来说，不超过20 公斤的比较小的锤头建议选择高韧性高铬铸件或者低碳中合金钢；而对于超过50公斤的比较大的锤头则建议选择标准高锰钢，加铬镍合金化高锰钢或超高锰钢。另外，我们还应该高度注意选择采用VC复合奥氏体耐磨钢的锤头，这种加工工艺使得锤头具有非常优秀的耐磨能力，使得锤头同时具备了高度耐磨能力、较强韧性的综合素质。VC复合奥氏体耐磨钢的耐磨性能是高铬铸铁五倍左右、是Mn 13的六倍左右，有效延缓了锤头的磨损进程、延长了锤头的使用周期，能够让企业获得更好的效益。
第二，整体效果的最优化。整体效果的最优化是实现水泥机械耐磨材料的优化措施的纲领性原则，同时也是一个非常重要的指导性原则。主要是指，我们所选择的耐磨材料能够依照不同的使用工况进行耐磨等级的合理划分，不采用高耐磨等级的材料进行底耐磨等级的作业。这要求我们能够正确地分析水泥机械耐磨材料的磨损原理及其使用的具体工况条件，能够在最佳情况下发挥出最佳的效果。这样不仅能够有效降低了材料的磨损，节约了水泥生产的能耗，同时也节约了能源，获得了更好的经济效益。
第三，不同工作状况下推荐使用的金属材料。（1）首先，水泥生产中低应力挫伤磨损的工况条件很多，同时可以选用的金属材料也十分广泛，只要设计合理，热处理方法得当，均能起到耐磨损的效果。以HL型斗式提升机链环用的材料为例，建议选用25MnV低合金结构钢。（2）其次，水泥生产中的水泥磨一、二仓的钢球和衬板等受高应力冲击磨损，推荐使用高格铸铁作为耐磨金属材料。高铬铸铁：含铬量在12%-19%，含碳量在3%-3.5%，外加一些极少量的其它合金成分，铸造成型后经热处理获得的是马氏体金相组织。这种金相组织具有极高硬度，达到HRC 56-62，十分耐磨损。但高铬铸铁不适宜凿削磨损工况条件，因为在高冲击力载荷作用下，其冲击韧性（ak值）不能满足工作要求，易发生脆性断裂。（3）最后，可以使用25MnV低合金结构钢，这种钢以碳CO、23%-0.29，锰Mn：1.43%，钒V微量。这种金属组织具有较好的韧性，能很好地吸收高载荷冲击能量而不发生剥离，但硬度值很低，一般只有HB170-220，是不耐磨的。高锰钢在使用过程中能表现出极强的耐磨性能是因为在高冲击载荷作用表面发生形变，在工作表面产生晶格错位，而使工作表面产生冷作硬化现象，使表面硬度迅速提高达到HRC 450-550，从而提高了耐磨性。
4.结束语
本文首先分析了水泥生产中机械磨损原因，让人们对其有一个大体了解，而后给予了水泥机械耐磨材料的优化措施，包括金属的合理合金化、耐磨材料能够基于现实技术条件批量生产、具有良好的技术经济效果以及整体效果的最优化，比较系统地探讨了合理选择水泥机械耐磨材料的问题，希望能够对相关人士有借鉴和启发意义。
参考文献
[1] 辛振武.水泥机械耐磨材料的选择[J].散装水泥，2008，（01）：125-126.
[2] 刘芳，周科朝，李志友.高韧高强铁基粉末冶金耐磨材料的制备[J]. 金属热处理，2009，（04）：155-157.
[3] 李永志.分级破碎机破碎齿耐磨材料的发展现状及展望[J].煤矿机械，2009，（09）：51-54.
[4] 关成君，周平安.立磨用耐磨材料与抗磨技术[J].中国水泥，2009，（10）：152-153.
[5] 李艳，张金龙，曾鲁举，陈雪峰，郑海.回转窑用不定形耐磨材料的技术现状与应用[J].水泥，2009，（06）：84-85.
[6] 李艳.不定型耐磨材料在水泥烧成系统中的应用[J].新世纪水泥导报，2009，（06）：166-167.