Mitä ovat korkeakromivalukappaleet ja miten maksimoit niiden käyttöiän?

Mikä on korkea kromivalurauta ja miksi se kestää kulutusta?

Korkea kromi valurauta on rautaseos, joka sisältää 11 - 30 prosenttia kromia ja 2,0 - 3,5 prosenttia hiiltä, jolloin kromi ja hiili yhdistyvät jähmettymisen aikana muodostaen M7C3-tyyppisiä kromikarbideja. Näiden kovametallien Vickers-kovuus on 1 400 - 1 800 HV, mikä tekee niistä kovimpien vaiheiden joukossa kaikissa teknisissä materiaaleissa, työkalutason keramiikkaa lukuun ottamatta. Ympäröivä metallimatriisi, tyypillisesti martensiittinen sopivan lämpökäsittelyn jälkeen, tarjoaa sitkeyttä, joka estää hauraan murtumisen, joka tuhoaisi keraamisen materiaalin samoissa iskuolosuhteissa.

Lämpökäsitellyn runsaasti kromia sisältävän valkoraudan irtokovuus on tyypillisesti 58-66 HRC (Rockwell C -asteikko), verrattuna 35-45 HRC lämpökäsitellylle työkaluteräkselle ja 180-220 HB tavalliselle harmaalle raudalle, jota käytetään yleisissä teknisissä valuissa. Tämä merkittävä kovuusetu näkyy suoraan kulutuksenkestävyydessä: Miller-numeron hankaustestissä ja ASTM G65 kuivahiekkakumipyörätestissä korkean kromin valkoiset raudat osoittavat jatkuvasti 3–10 kertaa pienemmän tilavuushäviön kuin tavallinen harmaarauta ja 2–5 kertaa pienemmän tilavuushäviön kuin karkaistu teräs samoissa testiolosuhteissa.

Kromisisällön rooli kulumisen tehokkuudessa

Seoksen kromipitoisuus määrää jähmettymisen aikana muodostuvien karbidien tyypin, tilavuusosuuden ja jakautumisen sekä metallimatriisin korroosionkestävyyden. Seoksissa, joissa on 11–14 prosenttia kromia, karbidin tilavuusosuus on suhteellisen alhainen (15–20 prosenttia) ja matriisi on herkempi korroosiolle happamissa lieteympäristöissä. Kun kromipitoisuus kasvaa kohti 25-30 prosenttia, karbidin tilavuusosuus kasvaa 25-35 prosenttiin ja matriisin kromipitoisuus nousee tasolle, joka tarjoaa mielekkään korroosionkestävyyden kohtalaisen aggressiivisissa ympäristöissä.

25 - 28 prosentin kromilaadut, joita usein kutsutaan nimellä Cr26 tai jotka ovat ASTM A532 Class III Type A -spesifikaatioiden mukaisia, ovat yleisimmin käytettyjä voimakkaissa yhdistetyissä hankaus- ja korroosiopalveluissa kaivoslietettävissä sovelluksissa, kun taas 15 - 18 prosentin kromilaadut (Cr15, ASTM A532) tarjoavat hyvän kovuuden, tyypin E532 luokan II. kuivahiontapalvelu murskaimissa ja myllyissä. Sopivan kromilaadun valitseminen tiettyyn käyttötarkoitukseen on ensimmäinen tekninen päätös määrittelyssä runsaasti kromia sisältävät valukappaleet , ja sillä on suurempi vaikutus käyttöikään kuin millään myöhemmällä lämpökäsittelyllä tai käyttöparametrilla.

Seoslisäaineet, jotka muuttavat suorituskykyä

Kromin ja hiilen lisäksi runsaasti kromia sisältäviä valurautakoostumuksia modifioidaan useilla lisäseoselementeillä, jotka jalostavat mikrorakennetta, parantavat kovettuvuutta tai parantavat tiettyjä ominaisuuksia:

• Molybdeeni (0,5-3,0 prosenttia): Parantaa kovettuvuutta varmistaen, että martensiittisen muunnos on täydellinen paksuissa osissa ilma- tai öljyjäähdytyslämpökäsittelyn aikana. Ilman molybdeenia paksun poikkileikkauksen valukappaleissa saattaa jäädä austeniittia ytimeen, mikä vähentää kovuutta alueilla, jotka kärsivät suurimmasta kulumisesta ajan myötä, kun pinta kuluu. Molybdeeni on vakiolisäaine valukappaleisiin sovelluksissa, joissa vaaditaan tasaista kovuutta yli 50 millimetrin osissa.
• Mangaani (0,5-1,5 prosenttia): Lisää austeniitin stabiilisuutta, mikä voi olla hyödyllistä säädettäessä säilytettyä austeniitin tasoa valutilassa ennen lämpökäsittelyä, mutta liiallinen mangaani horjuttaa martensiitin muodostumista lämpökäsittelyn aikana, ja se tulee pitää tavoitelaadun määritetyllä alueella.
• Nikkeli (0,5–1,5 prosenttia): Käytetään yhdessä molybdeenin kanssa parantamaan kovettuvuutta laatuluokissa, joissa molybdeeni yksin ei riitä erittäin paksuille osille tai joissa molybdeenin hintaa valvotaan. Nikkelillä on vähemmän vaikutusta karkaisuun lisäysyksikköä kohti kuin molybdeenillä, mutta se on halvempaa, mikä tekee yhdistelmästä taloudellisesti optimaalisen monille kaupallisille valuseoksille.
• Kupari (0,5–1,2 prosenttia): Edistää perliitin suppressiota ja parantaa matriisin kovuutta joissakin alemmissa kromilaaduissa. Kuparilisäykset ovat yleisempiä Cr15-seoksissa, joissa pelkkä kromin karkaisu voi olla keskipaksujen ilmakarkaisun raja.

Korkeakromipitoisen valuraudan edut tavallisiin valuihin verrattuna

Runsaasti kromia sisältävän valuraudan suorituskykyedut yleisissä suunnittelusovelluksissa käytettäviin tavanomaisiin harmaaraudan, pallografiikkaan raudan ja hiiliteräsvaluihin verrattuna näkyvät selkeimmin vertaamalla erityisiä kulumisnopeustietoja huoltokokeista ja standardoiduista laboratoriotesteistä samoissa käyttöolosuhteissa. Seuraavassa vertailussa käsitellään tärkeimpiä etuluokkia, jotka ohjaavat runsaasti kromia sisältäviä valukappaleita teollisissa kulumissovelluksissa.

Hioma-aineen käyttöiän vertailu

Korkean jännityksen hankauskäytössä karkeilla, kovilla hiomahiukkasilla (graniitti, kvartsiitti, rautamalmi ja vastaavat kovakivihioma-aineet, joiden Mohs-kovuus on yli 6), korkeakromipitoiset valkorautavalut saavuttavat rutiininomaisesti 3–8 kertaa pidemmän käyttöiän kuin vastaavat tavallisesta harmaaraudasta valmistetut komponentit. Karkaistua keskihiiliterästä (350 - 400 HB) vastaan ​​etu on tyypillisesti 2 - 4-kertainen, riippuen hiomahiukkasten kovuudesta ja jännitysolosuhteista. Pienen jännityksen hankauksessa hienoilla, pehmeillä hiomahiukkasilla kulutusetu on vaatimattomampi, 1,5-2,5-kertainen, koska hienommat hiukkaset tunkeutuvat vähemmän tehokkaasti kovametallipintaan ja karbidin mikrorakenteen etu kovaan martensiittimatriisiin verrattuna on pienempi.

Julkaistussa palvelukokeessa kalkkikiven murskaussovelluksessa Cr26-pitoiset rautapuhallustangot vaakaakselisessa iskumurskaimessa saavuttivat 850 tonnia kalkkikiveä puhalluspalkin kulumiskiloa kohti, kun samassa syöttömurskaimessa samaa geometriaa käsittelevien karkaistujen teräspuhallustankojen 210 tonnia kiloa kohden. Tämä edustaa 4-kertaista kulutusetua, joka, kun otetaan huomioon runsaskromipitoisten valukappaleiden korkeammat yksikkökustannukset, alensi 60 prosentin kustannuksia murskatun tuotteen tonnia kohden pelkällä puhalluspalkkien kulumisbudjetilla.

Korroosion kulutuskestävyys yhdistettynä

Märkäkäsittelysovelluksissa, joissa hankaava liete koskettaa kulutuspintaa, samanaikaisen hankauksen ja korroosion synergistinen vaikutus kiihdyttää kulumista suuremmalla nopeudella kuin kahden itsenäisesti toimivan mekanismin summa. Passiivinen kromioksidikerros, joka muodostuu runsaasti kromia sisältävän valuraudan pinnalle (erityisesti Cr26-laadut, joiden matriisikromipitoisuus on yli 13 prosenttia), tarjoaa mielekkään korroosiosuojan, joka hidastaa tätä synergististä kiihtyvyyttä, mikä tekee runsaan kromipitoisen raudan yhdistetystä korroosion kulutuksen käyttöiästä huomattavasti enemmän etua kuin yksinään suojaamaton hiiliteräs.

Happamissa mineraalilietettävissä sovelluksissa, joiden pH-arvot ovat 4–6 ja joissa korroosio on merkittävä kulumismekanismi, korkeakromipitoiset Cr26-rautapumpun juoksupyörät ja vuoraukset ovat osoittaneet käyttöiän 5–10 kertaa pidempään kuin vastaavat hiiliteräkset, verrattuna 2–4-kertaiseen etuun, joka havaitaan kuivahankaussovelluksissa, joissa hiukkaskovuus ja iskuolosuhteet ovat samanlaiset.

Kulumisen vertailutaulukko: Materiaaliluokat hiomahuollossa

Crusher High Chromium Castings : Iskumurskainsovellukset

Iskumurskaimet, mukaan lukien vaaka-akseli-iskulaitteet (HSI) ja pystyakseli-iskulaitteet (VSI), altistavat kuluvien komponenttiensa erityisen vaativalle yhdistelmälle suurnopeusiskua ja hankaavaa liukumista. Vaakaakselisten iskumurskaimien ensisijaiset kuluvat komponentit ovat puhallustangot, esiliinan vuoraukset (kutsutaan myös iskulevyiksi tai iskulevyiksi) ja sivuvaipat. Pystyakselin iskulaitteiden tärkeimmät kulumiskomponentit ovat roottorin kengät, alasimet ja syöttöputken vuoraukset. Runsaskrominen valurauta on kaikkien näiden komponenttien vakiomateriaalispesifikaatio keskikovassa ja kovassa kiven murskaussovelluksissa.

Puhallustangot vaaka-akselisiin iskumurskaimiin

Puhallustanko on vaakaakselisen iskulaitteen ensisijainen murskauselementti, joka pyörii roottorin kanssa kärjen nopeuksilla 25–45 metriä sekunnissa ja iskee toistuvasti suurella nopeudella syötökiveen. Puhallustangon tulee vastustaa sekä alkuperäisen kallioniskun suurta energiavaikutusta että sitä seuraavaa rikkoutuneiden kivikappaleiden hankaavaa liukumista tangon työpintaa pitkin, kun materiaalia kiihdytetään murskauskammion läpi. Tämä iskun ja hankauksen yhdistelmä vaatii materiaalia, joka tarjoaa sekä riittävän sitkeyden kestämään iskukuormitukset ilman hauraita murtumia että korkean kovuuden kestämään hankaavaa liukukulumista.

Optimaalinen puhallustankomateriaali kalkkikivelle, hiekkakivelle ja vastaaville keskikoville syöttömateriaaleille on tyypillisesti Cr26- tai Cr20-korkea kromirauta, jonka lämpökäsitelty kovuus on 60–65 HRC, mikä tarjoaa parhaan yhdistelmän kulumisikää ja murtumiskestävyyttä tässä palvelussa. Kovempien, hankaavampien syöttömateriaalien, kuten graniitin, kvartsiitin ja rautamalmin, kromipitoisuus voidaan nostaa 28-30 prosenttiin, ja lisää molybdeeniä (1,5-2,5 prosenttia) käytetään varmistamaan täydellinen martensiitin muunnos puhallustangon osan paksuudelta, joka on tyypillisesti 80-150 millimetriä.

Erittäin hankaaville syöttömateriaaleille, joiden piidioksidipitoisuus on yli 60 prosenttia (kuten kvartsiitti ja piidioksidihiekka), käytetään komposiittipuhallustankoja, joissa on korkea kromirauta-insertti, joka on valettu pallografiseen rautaa tai terästä olevaan taustakappaleeseen, yhdistämään korkean kromiraudan kulutuskestävyys työpinnassa ja kromimetallin sitkeys, jossa hauraat raudat voivat aiheuttaa täysmurtumia kiinnityskohdissa. katastrofaalinen baaritappio.

Esiliina- ja sivusuojat

Vaakasuuntaisen akseli-iskulaitteen esiliinat muodostavat toissijaiset iskupinnat, joihin kivi iskee sen jälkeen, kun se on heitetty pois roottorista. Nämä vuoraukset kokevat pienemmän nopeuden iskuja kuin puhalluspalkit, mutta vaativat silti korkean kovuuden vastustaakseen hankauskulumista, joka aiheutuu kiven liukumisesta niiden pintoja pitkin iskujen välillä. Cr15- tai Cr20-laadun runsaskromipitoiset rautavuoraukset ovat vakiona kalkkikivessä ja keskikovassa kiviaineksessa; kovempaa kiveä varten voidaan valita Cr26-laatu. Sivuvuoraukset, jotka sisältävät materiaalia murskauskammiossa ja ohjaavat murskattua tuotetta kohti poistoaukkoa, kokevat ensisijaisesti hankaavaa liukukulumista pienemmällä iskulla, ja Cr15-laatu on riittävä useimpiin sivuvuoraussovelluksiin kiven kovuudesta riippumatta.

VSI-roottorikomponentit

Pystyakselin iskulaitteet toimivat kiihdyttämällä syöttömateriaalia roottorin läpi 45–75 metrin sekunnissa nopeuksiin, ennen kuin se törmää ympäröivään alasinrenkaaseen tai kalliohyllyyn. Roottorin kengät (komponentit, jotka kiihdyttävät materiaalia roottorin läpi) ja alasimet (kiinteät iskukohteet) kokevat erittäin aggressiivista yhdistettyä iskua ja hankausta. VSI-roottorikengät kovakivisovelluksissa ovat tyypillisesti Cr26- tai Cr28-laatua ja niiden kovuus on 63-66 HRC, ja ne vaihdetaan 100-400 tunnin välein kiven kovuudesta ja hankausindeksistä riippuen. VSI-kulutusosien korkea vaihtotiheys tekee materiaalien valinnan taloudellisuudesta erittäin herkän yksikköhinnalle palvelutuntia kohden, ja eri korkean kromirautalaatujen ja kilpailevien materiaalien hinta-laatusuhdetta arvioidaan prosessoidun tuotteen tonnihinnan sijaan pelkän yksikköhinnan perusteella.

Pystyhiomamylly, korkea kromivalu

Pystyjauhatusmyllyt (kutsutaan myös pystyrullamyllyiksi tai VRM:ksi) jauhavat raaka-ainetta, klinkkeriä, kuonaa ja hiiltä puristamalla ja valssaamalla syöttömateriaalia pyörivien jauhatustelojen ja kiinteän tai pyörivän jauhatuspöydän välissä. Telan ja pöydän väliset kosketuspaineet ylittävät 200 megapascalia nykyaikaisissa, tehokkaissa VRM-malleissa, ja korkean normaalijännityksen, hankaavan liukumisen telan ja pöydän kosketusalueella sekä nopean hionnan lämpövaikutusten yhdistelmä muodostaa joukon vakavimpia kulumisolosuhteita, joita missä tahansa teollisessa valussa kohtaavat.

Hiontarullien renkaat ja pöytäsegmentit

Hiomatelan rengas (hiomatelan vaihdettava ulkokuori) ja jauhatuspöydän segmentit (hiomapöytään pultatut kulutusta kestävät vuoraussegmentit) ovat pystyhiomamyllyn ensisijaisia kuluvia komponentteja. Molemmat komponentit on tyypillisesti valettu runsaasta kromista raudasta, ja tietty laatu valitaan hiottavan materiaalin ja VRM-rakenteen erityisten toimintaparametrien perusteella.

Sementin raaka-aineen ja klinkkerin hionnassa, jossa keskikovaa syöttöä (Mohs 3 - 5) käsitellään suurilla suoritusnopeuksilla, Cr15 - Cr20 -luokan korkea kromirauta on vakiona sekä telarenkaissa että pöytäsegmenteissä, ja sen käyttöikä on 8 000 - 15 000 tuntia ennen vaihtoa. Kuonan jauhamiseen, jossa rakeistettu masuunikuona on huomattavasti kovempaa ja hankaavampaa kuin sementtiklinkkeri (Mohsin kovuus 6-7 joillekin kuonatyypeille), Cr26-laatu on edullinen, ja 6 000 - 10 000 tunnin käyttöikä on tyypillinen kuonan ominaisuuksista riippuen.

VRM-rullarenkaiden ja pöytäsegmenttien koko luo merkittäviä valuhaasteita, koska 100–250 millimetrin paksuisten osien on saavutettava tasainen kovuus kauttaaltaan, jotta estetään nopeutettu kuluminen, joka ilmenee, kun pehmeämpi ydin paljastuu alkuperäisen kovan pintakerroksen kuluessa. Tämä vaatii huolellista seoksen suunnittelua, jossa on riittävä kovettuvuus (saavutetaan molybdeenin ja nikkelin lisäyksellä, kuten edellä on kuvattu) ja kontrolloituja lämpökäsittelymenetelmiä, joilla saavutetaan vaadittu jäähdytysnopeus koko leikkauspaksuuden ajan.

Hiilitehtaan jauhatuselementit

Voimalaitoksissa käytetyt hiilen jauhaajat jauhavat hiilen hienoksi jauheeksi ennen ruiskutusta kattilan uuneihin. Hiilen jauhatuslaitteiden jauhatuselementit (kulhojen vuoraukset, telan kuoret ja pöytäsegmentit) toimivat ympäristössä, jossa hiilen ja mineraalien sulkeumat hankautuvat samanaikaisesti, hiilen kuivaamiseen käytetystä kuumasta ilmasta syntyy lämpökiertoa ja hiilipölyn kerääntymisestä aiheutuu mahdollinen räjähdysvaara. Runsaskrominen valurauta on vakiohiomaelementtimateriaali kaikissa tärkeimmissä voimantuotannossa käytettävissä kulho- ja valssimyllyissä. Cr15-laatu on yleisin ja Cr26-laatu erittäin hankaaville hiileille, joissa on korkea mineraalipitoisuus (tuhkapitoisuus yli 20 prosenttia).

VRM-sovelluksen yhteenveto pohjamateriaalin mukaan

Kuinka parantaa kromipitoisten valukappaleiden kulutuskestävyyttä

Runsaasti kromia sisältävien valukappaleiden kulutuskestävyys ei ole kiinteä ominaisuus, jonka määrää pelkkä kemia. Se on tulos koko tuotantoprosessista metalliseossuunnittelusta sulatukseen, jähmettymiseen ja lämpökäsittelyyn, ja sitä voidaan merkittävästi parantaa kohdistetuilla toimenpiteillä kussakin vaiheessa. Sen ymmärtäminen, millä muuttujilla on suurin vaikutus kulumissuorituskykyyn, valimot ja loppukäyttäjät voivat tehdä hyvin suunnattuja parannuksia sen sijaan, että ne soveltaisivat yleisiä laatuparannuksia, jotka eivät ehkä vastaa niiden sovelluksen tiettyä rajoittavaa tekijää.

Lämpökäsittely: Yksi vaikuttavin muuttuja

Runsaasti kromia sisältävien valkorautavalujen lämpökäsittely on yksittäinen tuotantovaihe, jolla on suurin vaikutus valun lopulliseen kulumiskestävyyteen. Lämpökäsittelyn tarkoituksena on muuttaa metallimatriisi sen valettu tilasta (austeniitin, karbidien ja usein jonkin verran perliittiä tai martensiitin seos lejeeringistä ja jäähdytysnopeudesta riippuen) täysin martensiittiseen tilaan, joka tarjoaa sekä maksimaalisen kovuuden että lujuuden, jota tarvitaan murtumista vastaan ​​iskukuormituksessa.

Korkeakromipitoisen valkoraudan vakiolämpökäsittelysykli koostuu kahdesta vaiheesta:

1. Destabiloiva (austenitisoiva) käsittely: Valu lämmitetään lämpötilaan, joka on alueella 950 - 1 060 celsiusastetta (tarkka lämpötila metalliseoslaadun ja karbidin liukenemistavoitteen mukaan) ja pidetään tässä lämpötilassa 2 - 6 tunnin ajan poikkileikkauksen paksuudesta riippuen. Kiinteytymisen aikana saostuneet toissijaiset karbidit liukenevat osittain takaisin austeniittimatriisiin, rikastaen matriisia kromilla ja hiilellä ja varmistaen tasaisen aloitusolosuhteet seuraavalle kovettumisvaiheelle. Destabilointilämpötilaa on säädettävä tarkasti plus tai miinus 10 celsiusasteessa, jotta vältetään aliliukenevat sekundääriset karbidit (mikä jättää matriisin liian laihaksi täyteen kovettumiseen) tai yliliukenevia primaarisia karbideja (joka karkeaa karbidin rakennetta ja vähentää kulutuskestävyyttä).
2. Ilman tai öljyn sammutus: Destabilointipidon jälkeen valu siirretään nopeasti sammutusväliaineeseen. Ilmasammutus (pakotettu ilmajäähdytys) riittää useimmille seoksille, joissa on riittävät karkaisulisät (molybdeeni yli 1,5 prosenttia osissa 100 millimetriin asti); öljykarkaisua käytetään seoksille, joiden karkenevuus on heikompi tai erittäin paksuissa osissa, joissa ilman jäähtyminen on liian hidasta perliitin muodostumisen estämiseksi. Tavoitteena on jäähtyä perliitin nokan lämpötilan läpi (noin 550-650 celsiusastetta) riittävän nopeasti perliittimuunnoksen tukahduttamiseksi ja täysin martensiittisen matriisin saavuttamiseksi, samalla kun jäähdytetään tarpeeksi hitaasti martensiitin viimeistelylämpötilassa (alle 200 celsiusastetta), jotta vältetään lämpörasituksen aiheuttama sammutushalkeilu.

Kovetuskäsittelyn jälkeen käytetään 200-260 celsiusasteen jännityksenpoistolämpötilaa 2-4 tunnin ajan vähentämään nopean jäähdytyksen aikana syntyviä sisäisiä jännityksiä, mikä parantaa murtumiskestävyyttä alentamatta merkittävästi matriisin kovuutta.

Mikrorakenteen parantaminen jähmettymisen aikana

Kovettumisen aikana saavutettu karbidin koko ja jakautuminen asettavat kulutuskestävyyden ylärajan, jota täydellinen lämpökäsittely ei voi ylittää. Karkeat, huonosti jakautuneet karbidit tarjoavat vähemmän tehokkaan hiontakulumisen esteen kuin hienot, tasaisesti jakautuneet karbidit, joilla on sama kokonaistilavuusosuus, koska karkeat karbidit mahdollistavat suurempien hiomahiukkasten löytämisen karbidien välistä matriisimateriaalia läpi leikattavaksi, kun taas hienot karbidit muodostavat tehokkaasti tasaisen kovan pinnan hioma-aineelle.

Karbidin jalostus voidaan saavuttaa seuraavilla tavoilla:

• Valvottu kaatolämpötila: Kaataminen alimmassa hyväksyttävässä lämpötilassa täydellistä muotin täyttämistä varten (tyypillisesti 1 350 - 1 420 celsiusastetta korkean kromiraudan osalta) lisää alijäähdytystä jähmettymisen aikana, mikä edistää hienompaa karbidin ytimen muodostumista ja hienompaa lopullisen karbidin kokoa. Liiallinen kaatolämpötila karkentaa jähmettymismikrorakennetta ja tuottaa suurempia primäärikarbideja.
• Rokotus: Pienet lisäykset titaania (0,05 - 0,1 prosenttia), vanadiinia (0,1 - 0,3 prosenttia) tai muita karbidia muodostavia elementtejä tarjoavat lisäydintymiskohtia karbidin muodostumiselle jähmettymisen aikana, mikä tuottaa hienomman ja tasaisemman karbidin jakautumisen. Kulutuskestävyyden paraneminen pelkästään siirrostuksesta (ilman muita muutoksia) on kvantifioitu 10-20 prosentiksi laboratoriokulumistokeissa, joissa verrataan saman nimellisen koostumuksen inokuloituja ja siirrostamattomia lämpöjä.
• Hallittu jähmettymisnopeus: Nopeampi jähmettyminen tuottaa hienompia karbideja. Pienissä ja keskikokoisissa valukappaleissa metallijäähdytysten käyttö muotin työpintojen kohdissa lisää jäähdytysnopeutta kyseisillä pinnoilla, mikä tuottaa hienompia karbideja alueilla, joilla on eniten kulumista käytössä.

Säilytetty Austenite Management

Tavanomaisen lämpökäsittelyn jälkeen useimmat runsaskromipitoiset valkorautavalukappaleet sisältävät 5–20 prosenttia matriisissa säilynyt austeniittia, riippuen lejeeringin koostumuksesta ja lämpökäsittelyparametreista. Pysyvä austeniitti on pehmeämpi faasi (noin 300 - 400 HV) kuin martensiitti (800 - 1 000 HV), ja korkeat pidättyneen austeniitin määrät vähentävät valun matriisin kovuutta ja kulutuksenkestävyyttä. Sovelluksissa, joissa vaaditaan maksimaalista kulutuksenkestävyyttä ja iskukuormitus on vaatimaton, säilytetty austeniittipitoisuus tulee minimoida alle 10 prosenttiin jollakin seuraavista tavoista: kryogeeninen käsittely miinus 70 - miinus 196 celsiusasteessa normaalin lämpökäsittelyn jälkeen, alijäähdytys martensiitin viimeistelylämpötilan alapuolelle tai koostumuksen säätö martensiitin aloituslämpötilan alentamiseksi.

Sovelluksissa, joissa on huomattava iskukuormitus, jonkin verran säilytettyä austeniittia (10–20 prosenttia) on hyödyllistä, koska se tarjoaa halkeamista estävän sitkeyden, joka estää iskun aiheuttamien mikrohalkeamien leviämisen valun läpi. Optimaalinen säilynyt austeniittitaso on siksi sovelluskohtainen, ja se edustaa kulutuskestävyyden ja sitkeyden välistä kompromissia, joka on ratkaistava tietyssä palveluympäristössä vallitsevan vikatilan perusteella.

Kromipitoisten valukappaleiden säilyttäminen pitkää käyttöikää varten

Runsaasti kromia sisältävien valukappaleiden huolto murskain- ja jauhatussovelluksissa kattaa sekä käyttötavat, jotka säilyttävät asennettujen kuluvien osien eheyden, että seuranta- ja vaihtosuunnittelukäytännöt, jotka maksimoivat kunkin osan kokonaiskäyttöiän ilman tuotantohäviöitä ja mekaanisia vaurioita, joita syntyy, kun osat ovat kuluneet yli käyttörajansa ennen vaihtamista. Seuraava ylläpitokehys käsittelee molempia ulottuvuuksia.

Toimintakäytännöt, jotka säilyttävät valun eheyden

Murskaimen tai jauhatusmyllyn käyttötavalla on suora vaikutus sen runsaan kromipitoisten valukappaleiden kulumisnopeuteen ja murtumien ilmaantuvuuteen, ja seuraavien käytäntöjen mukainen toimintakuri tuo mitattavia parannuksia valun käyttöikään:

• Ohjaa syöttömetallia ja murskautumatonta materiaalia: Teräsraudoitustanko, kaivinkoneen hampaat ja muu murskaimen syötössä oleva metalli saa aikaan äärimmäisiä iskutapahtumia, jotka voivat murtaa korkean kromipitoiset rautapuhallustangot, esiliinan vuoraukset ja VSI-kengät, vaikka normaali käyttöiskutaso olisi materiaalin sitkeysalueella. Asenna ja ylläpidä tehokas metallinilmaisin (yleensä materiaalityypille sopivat metallinilmaisimet ja magneettijärjestelmät) ennen kaikkia iskumurskaimia, jotka käsittelevät seka- tai purkuperäisiä syöttövirtoja.
• Säädä syöttökokoa ja syöttönopeutta: Ylimitoitettu syöttö iskumurskaimessa aiheuttaa suunniteltua suurempia iskutapahtumia, jotka nopeuttavat kulumista ja lisäävät murtumisriskiä. Säilytä esimurskaimen päällystys- ja mitoitusseulat hyvässä toimintakunnossa varmistaaksesi, että murskaimen syöttö vastaa nimellissyöttökokomäärittelyä, jota varten puhallustangot ja vuoraukset on suunniteltu. Syöttönopeuden ylitykset, jotka saavat roottorin iskemään massiivisiin materiaalikertymiin yksittäisten hiukkasten sijaan, lisäävät vastaavasti huippuiskukuormituksia; Käytä kontrolloituja syöttöjärjestelmiä (nopeussäädettyjä hihnasyöttölaitteita hallitsemattoman tyhjennyksen sijaan aaltosuppiloiden sijaan) tasaisen syöttönopeuden ylläpitämiseksi.
• Säilytä oikeat roottorin nopeus- ja rakoasetukset: Iskumurskaimissa roottorin nopeus määrittää kunkin puhalluspalkin kineettisen energian kiveen ja on ensisijainen toimintamuuttuja, joka vaikuttaa sekä tuotantonopeuteen että kulumisnopeuteen. Käynti roottorin miniminopeudella, joka saavuttaa vaaditun tuotekokomäärityksen, minimoi kulumisnopeuden tonnia kohden; Tarvittavaa suuremmalla nopeudella ajaminen lisää energiankulutusta ja nopeuttaa kulumista parantamatta tuotteen laatua. Varmista, että esiliinavälin asetukset ovat ohjeiden mukaiset; liian tiukat raot lisäävät todennäköisyyttä, että suuret palaset juuttuvat roottorin ja esiliinan väliin, jolloin syntyy törmäystapahtumia, jotka voivat murtaa sekä puhallustankoja että esiliinoja samanaikaisesti.
• Pyöritä puhallustankoja oikein väliajoin: Vaakaakseliset iskumurskaimet on suunniteltu siten, että puhallustankoja voidaan kääntää 180 astetta tai siirtää etureunasta takareunaan, kun toinen puoli on kulunut pyörimisrajaan asti. Oikeassa kohdassa pyöriminen tasaa kulumisen kunkin puhallustangon kahden työpinnan välillä ja kaksinkertaistaa tehokkaasti kustakin tangosta erotetun kokonaiskulumismäärän verrattuna juoksuun ja yhden pinnan kulumiseen ennen pyörimistä. Viivästynyt pyöriminen johtaa epätasaiseen kulumiseen, joka vähentää käyttökelpoista kulumistilavuutta ja voi aiheuttaa roottorin epätasapainoa, joka lisää laakerien kuormitusta ja tärinää.

Tarkastus- ja kulumismittausaikataulu

Valun kulumissyvyyden systemaattinen mittaus säännöllisin väliajoin on tehokkaan vaihtosuunnittelun perusta. Ilman kvantitatiivisia kulumistietoja vaihtopäätökset perustuvat pelkkään visuaaliseen arviointiin, mikä johtaa joko ennenaikaiseen osien vaihtamiseen, joilla on jäljellä käyttöikä (josta aiheutuu tarpeettomia osakustannuksia) tai viivästyneeseen osien vaihtamiseen, jotka ovat kuluneet alle niiden turvallisen käyttörajan (vaara isäntälaitteiston mekaanisen vaurion vaara).

Luo kulumisen mittausrutiini käyttämällä jarrusatulat tai ultraäänipaksuusmittareita, jotka mittaavat kulumissyvyyttä määritellyissä vertailupisteissä kussakin valukappaleessa säännöllisin tarkastusvälein (tyypillisesti 250–500 käyttötunnin välein raskaasti kuormitettujen murskaimen kuluvien osien osalta ja 500–1 000 tunnin välein VRM-hiomaelementtien osalta). Tallenna nämä mittaukset seurantataulukkoon ja kuvaa kumulatiivinen kuluminen käyttötuntien funktiona. Tuloksena oleva kulumiskäyrä mahdollistaa jäljellä olevan käyttöiän ennustamisen missä tahansa tarkastuskohdassa, jolloin suunniteltu vaihto voidaan ajoittaa kätevän huoltoikkunan aikana sen sijaan, että reagoidaan kuluneen osan aiheuttamaan hätävikaan.

Korkeakromivalujen hitsauskorjaus

Runsaasti kromia sisältävää valkoista rautaa on vaikea hitsata tavanomaisilla menetelmillä sen haurauden ja suuren hiiliekvivalentin vuoksi, mikä edistää halkeilua sekä hitsausmassassa että hitsin viereisellä lämmön vaikutukselle altistuvalla alueella. Kuitenkin kovapintaista hitsauspäällystystä käyttämällä sopivia kromikarbidin kovapinnoiteisia elektrodeja tai täytelankaa voidaan käyttää paksujen profiilivalujen kuluneiden pintojen ennallistamiseen paikan päällä, mikä pidentää käyttöikää ilman osien täyden vaihdon kustannuksia. Tärkeimmät vaatimukset korkeakromipitoisten rautavalujen onnistuneelle pinnoittamiselle ovat:

• Esilämmitä 400-500 celsiusasteeseen ennen hitsausta vähentääksesi lämpögradienttia hitsausaltaan ja sitä ympäröivän kylmävalumateriaalin välillä, mikä on ensisijainen syy lämmön vaikutukselle vyöhykkeiden halkeilulle korkeahiilisessä ja runsaasti kromia sisältävissä raudassa.
• Käytä kromikarbidin kovapintaisia kulutusosia (ei yleiskäyttöiset tai austeniittiset ruostumattomat elektrodit), jotka tuottavat saostuman, jonka kulumisominaisuudet ovat verrattavissa perusvalumateriaaliin. Sopimattomasta elektrodista peräisin oleva kerros, joka on pehmeämpi kuin ympäröivä perusmateriaali, kuluu ensisijaisesti, mikä tekee korjauksen tarkoituksen tyhjäksi.
• Ohjaa läpikulkulämpötilaa ja salli hallitun hitaan jäähtymisen hitsauksen jälkeen käärimällä osa eristyspeitoihin, jotta minimoidaan jäähdytyksen aikana aiheutuvat lämpöjännitykset, jotka aiheuttavat viivästynyttä halkeilua paksun profiilin valuissa.

Korkeakromivalukappaleet ovat teknisesti kypsä ja taloudellisesti todistettu ratkaisu vaativimpien teollisten sovellusten kulumishaasteisiin. Yhdistelmä, jossa valitaan sopiva kromilaatu tiettyihin hioma- ja iskuolosuhteisiin, määritetään oikeat lämpökäsittelyparametrit matriisin kovuuden ja sitkeyden maksimoimiseksi, parhaiden toimintatapojen noudattaminen valun eheyden säilyttämiseksi käytössä sekä järjestelmällinen kulumisen mittaus ja vaihtosuunnittelu tuottaa alhaisimmat omistamiskustannukset runsaasti kromia sisältävistä kuluvista osista murskauslaitteiston koko käyttöiän ajan.

Laadunvalvonta korkeakromivalutuotannossa

Käytössä olevien runsaan kromipitoisten valukappaleiden suorituskyvyn tasaisuus riippuu koko tuotannon ajan sovelletun laadunvalvonnan tiukasta. Toisin kuin perusterästuotteet, joiden koostumusta ja mekaanisia ominaisuuksien vaihteluväliä säätelevät tiukasti laajalti hyväksytyt standardit, korkean kromivalkoraudan valukappaleet valmistetaan usein patentoitujen tai sovelluskohtaisten vaatimusten mukaisesti, jolloin valimon soveltamat tuotannon laadunvalvonta ovat ensisijainen tae jatkuvasta suorituskyvystä. Kun ostajat ymmärtävät, mitkä laadunvalvontatoimenpiteet tulisi määrittää ja tarkistaa hankittaessa runsaasti kromia sisältäviä valukappaleita, ostajat voivat erottaa luotettavat lähteet niistä, jotka valmistavat epäjohdonmukaisia ​​tuotteita.

Kemiallisen koostumuksen tarkistus

Jokainen lämpö korkea kromi rauta tulee analysoida ennen kaatamista käyttämällä optista emissiospektrometriaa (OES) senkan tai uunin näytteeseen. Analyysin on vahvistettava, että kaikki määritellyt seosaineet (kromi, hiili, molybdeeni, nikkeli ja pii) ovat tavoitekoostumusalueella, ennen kuin lämpö kaadetaan muotteihin. Spesifikaatioiden ulkopuoliset lämmöt tulee korjata seosainelisäyksillä ennen kaatamista; spesifikaatioiden mukaisen lämmön kaataminen sen hyväksyttävyyden toivossa on merkittävä laaturiski, koska väärän koostumuksen seuraukset kulumissuorituskykyyn ja lämpökäsittelyvasteeseen eivät välttämättä ole ilmeisiä ennen kuin osat on asennettu käyttöön.

Ostajien tulisi vaatia tehtaan testitodistuksia (MTC), jotka osoittavat kunkin tuotanto-erän todellisen senkan analyysin, sen sijaan, että he hyväksyisivät yleiset laatutodistukset, jotka vahvistavat standardispesifikaatioiden noudattamisen ilmoittamatta toimitettujen tiettyjen osien todellista koostumusta. MTC-tietojen vertailu useiden tilausten välillä mahdollistaa koostumuksen vaihtelun trendien tunnistamisen ennen kuin ne vaikuttavat palvelun suorituskykyyn, ja tarjoaa tiedot, joita tarvitaan koostumuksen vaihteluiden korreloimiseksi havaittujen erien käyttöiän erojen kanssa.

Kovuustesti lämpökäsittelyn jälkeen

Jokainen korkea kromi rauta casting Rockwell-kovuus tulee testata lämpökäsittelyn jälkeen sen varmistamiseksi, että vaadittu kovuus on saavutettu koko aiotulla mittausalueella. Useimpien murskaimien ja jauhinmyllyjen kulutusosien määritetty kovuusalue on 58–66 HRC seosainelaadusta ja sovelluksesta riippuen. Kovuustesti tulee suorittaa vähintään kolmessa paikassa valua kohden: kahdessa vastakkaisessa työpinnan asennossa ja yhdessä reuna-asennossa. Valu, joka osoittaa hyväksyttävän kovuuden työpinnalla, mutta huomattavasti alhaisempaa kovuutta reuna-asemissa, osoittaa epätäydellistä martensiitin muutosta alueilla, joilla on alhaisempi jäähdytysnopeus sammutuksen aikana, mikä voi aiheuttaa ensisijaista kulumista näissä käyttökohdissa.

Suurille valukappaleille, joissa poikkileikkauksen paksuuden vaihtelu voi vaikuttaa paksuuden kovuusjakaumaan, prototyypin tai ensimmäisen kappaleen valukappaleiden edustavista kohdista leikattujen näytteiden tuhoava kovuustesti määrittää kovuusgradientin leikkauksen poikki ja varmistaa, että lämpökäsittelyllä saavutetaan vaadittu vähimmäiskovuus kaikilla syvyyksillä, jotka ovat alttiina osan täyden käyttöiän aikana. Tämä testaus on erityisen tärkeä VRM-hiontarullarenkaille ja pöytäsegmenteille, joiden poikkileikkaus on yli 100 millimetriä, joissa ytimen kovuus lämpökäsittelyn jälkeen on kriittinen suorituskyvyn kannalta, koska pinta kuluu ja syvemmälle tulee työpinta ajan myötä.

Mittatarkastus ja pinnan laatu

Mittojen vastaavuus määritellyn piirustuksen kanssa varmistetaan mittaamalla kaikki kriittiset mitat käyttämällä kalibroituja mittareita ja malleja. Valukappaleille, jotka on viimeistelty lämpökäsittelyn jälkeen (kuten pumpun siipipyörät, hiomarengassegmentit ja tarkkuuskulutuslevyt), loppukoneistuksen jälkeinen mittamittaus vahvistaa, että koneistuksessa on saavutettu vaadittu mittatarkkuus ja pintakäsittely. Valukappaleissa, joita käytetään valuna tai pohjana, mittatarkistukset keskittyvät kiinnitys- ja liitäntäpintoihin, jotka määrittävät oikean istuvuuden ja kohdistuksen isäntälaitteistossa.

Pintalaadun tarkastus kattaa sekä valupinnan visuaalisen ulkonäön että ainetta rikkomattoman testauksen pinnanalaisten vikojen varalta kriittisissä sovelluksissa. Silmämääräinen tarkastus tunnistaa pinnan rikkoutuvan kutistumisen huokoisuuden, kylmäsulkeutumiset, kuumat repeytymät ja merkittävän pinnan karheuden, jotka viittaavat valun laatuongelmiin. Suurin seurauksille tarkoitetuissa sovelluksissa, kuten suurissa VSI-roottorikengissä, VRM-hiomaelementeissä ja kriittisten prosessikoneiden komponenteissa, väriaineen tunkeutumiskykytestaus tai magneettisten hiukkasten testaus saavutettaville pinnoille antaa lisävarmuutta siitä, että pintaa rikkovia halkeamia ei esiinny ennen osien asentamista käyttöön. Runsaskromipitoisten rautavalujen halkeamat eivät pysäytä itseään, kuten ne voisivat tehdä sitkeissä materiaaleissa; raskaasti kuormitetun iskumurskaimen kuluvan osan pintahalkeama voi levitä nopeasti katastrofaaliseen murtumaan käyttökuormituksen alaisena, mikä tekee huoltoa edeltävästä halkeamien havaitsemisesta mielekästä investointia sekä turvallisuuteen että tuotannon luotettavuuteen.