Ce sunt turnările cu conținut ridicat de crom și cum le maximizați durata de viață?

Ce este fonta cu conținut ridicat de crom și de ce rezistă la uzură?

Fontă cu conținut ridicat de crom este un aliaj feros care conține 11 până la 30% crom și 2,0 până la 3,5% carbon, cromul și carbonul combinându-se în timpul solidificării pentru a forma carburi de crom de tip M7C3. Aceste carburi au o duritate Vickers de 1.400 până la 1.800 HV, ceea ce le face printre cele mai dure faze găsite în orice material de inginerie, cu excepția ceramicii de calitate pentru scule. Matricea metalică înconjurătoare, de obicei martensitică după un tratament termic adecvat, oferă o tenacitate care previne fractura fragilă care ar distruge un material ceramic în aceleași condiții de impact.

Duritatea în vrac a unei turnări de fier alb cu crom înalt tratat termic este de obicei de 58 până la 66 HRC (scara Rockwell C), comparativ cu 35 până la 45 HRC pentru oțelul pentru scule tratat termic și 180 până la 220 HB pentru fierul cenușiu standard utilizat în turnările de inginerie generală. Acest avantaj substanțial de duritate se traduce direct în rezistența la uzură abrazivă: în testul Miller de abraziune și testul ASTM G65 cu nisip uscat pe roți de cauciuc, fierele de călcat cu conținut ridicat de crom alb arată în mod constant pierderi de volum de 3 până la 10 ori mai mici decât fierul gri standard și pierderi de volum de 2 până la 5 ori mai mici decât oțelul călit în aceleași condiții de testare.

Rolul conținutului de crom în performanța la uzură

Conținutul de crom al aliajului determină tipul, fracția de volum și distribuția carburilor care se formează în timpul solidificării și, de asemenea, determină rezistența la coroziune a matricei metalice. În aliajele cu 11 până la 14 procente de crom, fracția de volum de carbură este relativ scăzută (15 până la 20 la sută) și matricea este mai susceptibilă la coroziune în medii cu șlam acide. Pe măsură ce conținutul de crom crește cu 25 până la 30%, fracția de volum de carbură crește până la 25 până la 35%, iar conținutul de crom al matricei crește până la un nivel care oferă rezistență semnificativă la coroziune în medii moderat agresive.

Calitățile de crom de 25 până la 28 la sută, adesea desemnate ca Cr26 sau conforme cu specificația ASTM A532 Clasa III Tip A, sunt cele mai utilizate pentru servicii combinate severe de abraziune și coroziune în aplicații de nămol minier, în timp ce gradele de crom de 15 până la 18 la sută (Cr15, ASTM A532 oferă un echilibru bun al costurilor de abraziune și duritate E de clasă II). în concasoare și mori. Selectarea calității de crom potrivite pentru aplicația specifică este prima decizie inginerească în specificare piese turnate înalt crom și are un efect mai mare asupra duratei de viață decât orice tratament termic ulterior sau parametru de funcționare.

Adăugări de aliere care modifică performanța

Dincolo de crom și carbon, compozițiile de fontă cu conținut ridicat de crom sunt modificate de câteva elemente de aliere suplimentare care rafinează microstructura, îmbunătățesc întăribilitatea sau îmbunătățesc proprietățile specifice:

• Molibden (0,5 până la 3,0 procente): Îmbunătățește călibilitatea, asigurând că transformarea martensitică este completă pe secțiuni groase în timpul tratamentului termic de stingere cu aer sau ulei. Fără molibden, piesele turnate cu secțiune transversală groasă pot reține austenita în miez, reducând duritatea în regiunile care suferă cea mai profundă uzură în timp, pe măsură ce suprafața se uzează. Molibdenul este un adaos standard în piese turnate pentru aplicații care necesită duritate constantă pe secțiuni care depășesc 50 de milimetri.
• Mangan (0,5 până la 1,5 procente): Crește stabilitatea austenitei, care poate fi benefică pentru controlul nivelului reținut de austenită în starea de turnare înainte de tratamentul termic, dar manganul excesiv destabiliza formarea martensitei în timpul tratamentului termic și trebuie menținut în intervalul specificat pentru gradul țintă.
• Nichel (0,5 până la 1,5 procente): Folosit în combinație cu molibden pentru a spori călibilitatea în clasele în care molibdenul singur este insuficient pentru secțiuni foarte groase sau în care costul molibdenului este controlat. Nichelul are un efect mai mic asupra întăririi pe unitate de adăugare decât molibdenul, dar este mai puțin costisitor, făcând combinația optimă din punct de vedere economic pentru multe aliaje comerciale de turnare.
• Cupru (0,5 până la 1,2 procente): Promovează suprimarea perlitei și îmbunătățește duritatea matricei în unele grade mai mici de crom. Adăugările de cupru sunt mai frecvente în aliajele Cr15, unde întărirea numai din crom poate fi limită pentru călirea cu aer a grosimilor de secțiune medie.

Avantajele fontei cu conținut ridicat de crom față de turnările standard

Avantajele de performanță ale fontei cu conținut ridicat de crom față de fonta cenușie standard, fontă ductilă și oțel carbon turnate utilizate în aplicațiile generale de inginerie sunt cel mai clar demonstrate prin compararea datelor specifice privind rata de uzură din testele de service și testele standardizate de laborator în aceleași condiții de aplicare. Următoarea comparație abordează categoriile cheie de avantaje care conduc specificațiile turnatelor cu conținut ridicat de crom în aplicațiile de uzură industrială.

Uzură abrazivă Comparație de viață

În cazul lucrărilor de abraziune cu solicitări ridicate cu particule abrazive grosiere, dure (granit, cuarțit, minereu de fier și abrazive similare din roci dure cu duritate Mohs mai mare de 6), piesele turnate de fier cu crom alb ating în mod obișnuit de 3 până la 8 ori durata de viață a componentelor echivalente fabricate din fier cenușiu standard. Față de oțel carbon mediu întărit (350 până la 400 HB), avantajul este de obicei de 2 până la 4 ori, în funcție de duritatea particulelor abrazive și de condițiile de solicitare. În cazul abraziunii cu tensiuni reduse cu particule abrazive fine, moi, avantajul duratei de uzură este mai modest, în intervalul de 1,5 până la 2,5 ori, deoarece particulele mai fine sunt mai puțin eficiente la penetrarea suprafeței de carbură dură, iar avantajul microstructurii de carbură față de o matrice de martensită dură este mai mic.

Într-o încercare de service publicată într-o aplicație de concasare a calcarului, barele de suflare cu fier crom Cr26 într-un concasor cu impact cu ax orizontal au atins 850 de tone metrice de calcar pe kilogram de uzură a barei de suflare, comparativ cu 210 de tone metrice pe kilogram pentru barele de suflare din oțel întărit cu geometrie echivalentă în același proces de concasor. Acest lucru reprezintă un avantaj de 4 ori la uzură care, după ce a luat în considerare costul unitar mai mare al pieselor turnate cu crom ridicat, a produs o reducere cu 60 la sută a costului pe tonă de produs măcinat doar din bugetul de uzură al barei de suflare.

Rezistență combinată la coroziune la abraziune

În aplicațiile de prelucrare umedă în care nămolul abraziv intră în contact cu suprafața de uzură, efectul sinergic al abraziunii și coroziunii simultane accelerează uzura la o rată mai mare decât suma celor două mecanisme care acționează independent. Stratul pasiv de oxid de crom care se formează pe suprafața fontei cu conținut ridicat de crom (în special clasele Cr26 cu conținut de crom în matrice care depășește 13 la sută) oferă o protecție semnificativă împotriva coroziunii, care întârzie această accelerare sinergică, făcând avantajul combinat al duratei de viață a coroziunii de coroziune a fierului cu crom ridicat față de oțelul carbon neprotejat mult mai mare decât avantajul de abraziune uscată.

În aplicațiile cu șlamuri minerale acide cu valori ale pH-ului între 4 și 6, în care coroziunea este un mecanism de uzură semnificativ, rotoarele și căptușelile pompelor cu fier crom Cr26 au demonstrat o durată de viață de 5 până la 10 ori mai mare decât echivalentul din oțel carbon, comparativ cu avantajul de 2 până la 4 ori observat în aplicațiile de abraziune uscată cu duritate și condiții de impact similare ale particulelor.

Tabel de comparație a uzurii: Clasele materialelor în serviciul abraziv

Concasor Piese turnate cu conținut ridicat de crom : Aplicații de concasor cu impact

Concasoarele cu impact, inclusiv elementele de lovire cu arbore orizontal (HSI) și dispozitivele de lovire cu arbore vertical (VSI), își supun componentele de uzură unei combinații deosebit de solicitante de impact cu viteză mare și alunecare abrazivă. Componentele primare de uzură ale concasoarelor de impact cu arbore orizontal sunt barele de suflare, căptușelile șorțului (numite și plăci de impact sau plăci de spargere) și căptușelile laterale. La elementele de lovire cu arbore vertical, componentele cheie de uzură sunt saboții rotorului, nicovalele și căptușelile tubului de alimentare. Fonta cu crom ridicat este specificația materialului standard pentru toate aceste componente în aplicațiile de concasare a rocii medii și dure.

Bare de suflare pentru concasoare cu impact cu ax orizontal

Bara de suflare este elementul principal de strivire într-un element de lovire cu arbore orizontal, care se rotește cu rotorul la viteze de vârf de 25 până la 45 de metri pe secundă și lovind în mod repetat roca de alimentare cu viteză mare. Bara de suflare trebuie să reziste atât impactului de energie mare al lovirii inițiale cu roca, cât și alunecării abrazive ulterioare a fragmentelor de rocă sparte de-a lungul feței de lucru a barei, pe măsură ce materialul este accelerat prin camera de zdrobire. Această combinație de impact și abraziune necesită un material care oferă atât o duritate adecvată pentru a supraviețui sarcinilor de impact fără fracturi fragile, cât și o duritate mare pentru a rezista uzurii abrazive de alunecare.

Materialul optim pentru bara de suflare pentru calcar, gresie și materiale de alimentare cu duritate medie similară este, de obicei, fierul cu crom ridicat Cr26 sau Cr20, cu o duritate tratată termic de 60 până la 65 HRC, care oferă cea mai bună combinație de viață la uzură și rezistență la rupere în acest serviciu. Pentru materialele de alimentare mai dure, mai abrazive, cum ar fi granitul, cuarțitul și minereul de fier, conținutul de crom poate fi crescut cu 28 până la 30% și se folosește molibden suplimentar (1,5 până la 2,5%) pentru a asigura transformarea completă a martensitei pe toată grosimea secțiunii barei de suflare, de obicei de 80 până la 150 milimetri.

Pentru materialele de alimentare foarte abrazive cu conținut de silice de peste 60% (cum ar fi cuarțitul și nisipul de siliciu), barele de suflare compozite cu o inserție de fier cu conținut ridicat de crom turnate într-un corp de suport din fontă ductilă sau oțel sunt utilizate pentru a combina rezistența la uzură a fierului cu conținut ridicat de crom pe suprafața de lucru cu duritatea fontei ductile sau a oțelului la care secțiunea mare de crom ar putea cauza puncte de fixare completă a cromului. pierdere catastrofală a barei.

Căptușeli pentru șorț și căptușeli laterale

Căptușelile șorțului dintr-un element de lovire cu arbore orizontal formează suprafețele de impact secundare care lovesc pietrele după ce au fost aruncate din rotor. Aceste căptușeli suferă impacturi cu viteză mai mică decât barele de suflare, dar necesită totuși duritate mare pentru a rezista uzurii abrazive de la alunecarea pietrei de-a lungul suprafețelor lor între impacturi. Căptușelile de fier cu crom înalt de calitate Cr15 sau Cr20 sunt standard pentru aplicații de calcar și roci de durere medie; pentru roci mai dure, se poate selecta gradul Cr26. Căptușelile laterale, care conțin material în camera de zdrobire și ghidează produsul zdrobit către orificiul de evacuare, suferă în primul rând uzură abrazivă de alunecare cu un impact mai mic, iar calitatea Cr15 este adecvată pentru majoritatea aplicațiilor de căptușeală laterală, indiferent de duritatea pietrei.

Componentele rotorului VSI

Elementele de lovire cu arbore vertical funcționează prin accelerarea materialului de alimentare printr-un rotor la viteze de 45 până la 75 de metri pe secundă înainte de a lovi un inel de nicovale din jur sau un raft de piatră. Saboții rotorului (componentele care accelerează materialul prin rotor) și nicovalele (țintele de impact fixe) suferă un impact combinat extrem de agresiv și abraziune. Saboții rotorului VSI în aplicațiile cu roci dure sunt de obicei de calitate Cr26 sau Cr28 cu duritate de 63 până la 66 HRC și sunt înlocuiți la intervale de 100 până la 400 de ore, în funcție de duritatea rocii și indicele de abraziune. Frecvența ridicată de înlocuire a pieselor de uzură VSI face ca economia selecției materialelor să fie extrem de sensibilă la costul unitar pe oră de serviciu, iar raportul de performanță preț al diferitelor tipuri de fier cu crom ridicat și materiale concurente este evaluat pe costul pe tonă de produs procesat, mai degrabă decât pe prețul unitar.

Moara de macinare verticala Piese turnate cu conținut ridicat de crom

Morile de măcinare verticale (numite și mori cu role verticale sau VRM) macină materia primă, clincherul, zgura și cărbunele prin presarea și rularea materialului de alimentare între role de măcinare rotative și o masă de măcinare staționară sau rotativă. Presiunile de contact dintre rolă și masă depășesc 200 de megapascali în modelele moderne VRM de înaltă eficiență, iar combinația dintre tensiuni normale ridicate, alunecare abrazivă la zona de contact rolă cu masă și efectele termice ale șlefuirii de mare viteză generează condițiile de uzură cele mai severe întâlnite de orice turnare industrială.

Anvelope cu role de șlefuit și segmente de masă

Anvelopa rolei de măcinat (carcasa exterioară înlocuibilă a rolei de măcinat) și segmentele mesei de măcinat (segmentele de căptușeală rezistente la uzură fixate cu șuruburi pe masa de măcinat) sunt principalele componente de uzură într-o moară de măcinat verticală. Ambele componente sunt de obicei turnate din fier cu conținut ridicat de crom, cu gradul specific selectat în funcție de materialul care este șlefuit și de parametrii de funcționare specifici designului VRM.

Pentru materia primă de ciment și măcinarea clincherului, în care alimentarea cu duritate moderată (Mohs 3 până la 5) este procesată la rate mari de producție, fierul cu crom ridicat de calitate Cr15 până la Cr20 este standard atât pentru anvelopele cu role, cât și pentru segmentele de masă, oferind o durată de viață de 8.000 până la 15.000 de ore de funcționare înainte de a fi necesară înlocuirea. Pentru măcinarea zgurii, unde zgura granulată de furnal este semnificativ mai dură și mai abrazivă decât clincherul de ciment (duritate Mohs 6 până la 7 pentru unele tipuri de zgură), se preferă calitatea Cr26, iar duratele de viață de 6.000 până la 10.000 de ore sunt tipice, în funcție de caracteristicile zgurii.

Dimensiunea anvelopelor cu role VRM și a segmentelor de masă creează provocări semnificative de turnare, deoarece secțiunile cu grosimea de 100 până la 250 de milimetri trebuie să obțină o duritate uniformă pentru a preveni uzura accelerată care apare atunci când un miez mai moale este expus pe măsură ce stratul inițial de suprafață dur se uzează. Acest lucru necesită o proiectare atentă a aliajului, cu întăribilitate adecvată (obținută prin adaosuri de molibden și nichel, așa cum este descris mai sus) și proceduri de tratament termic controlat care să atingă viteza de răcire necesară pe toată grosimea secțiunii.

Elemente de măcinare pentru moara de cărbune

Pulverizatoarele de cărbune utilizate în centralele de producere a energiei macină cărbunele până la o pulbere fină înainte de injectarea în cuptoarele cazanului. Elementele de măcinare (căptușeli de bol, role și segmente de masă) din pulverizatoarele de cărbune funcționează într-un mediu de abraziune simultană de la cărbune și incluziuni de minerale, cicluri termice de la aerul fierbinte utilizat pentru a usca cărbunele în timpul măcinării și riscul potențial de aprindere explozivă din acumularea de praf de cărbune. Fonta cu un conținut ridicat de crom este materialul standard al elementului de măcinare pentru toate modelele majore de moare cu bol și role utilizate în generarea de energie, calitatea Cr15 fiind cea mai comună și calitatea Cr26 utilizată pentru cărbunii foarte abrazivi cu conținut ridicat de materie minerală (conținut de cenușă peste 20%).

Rezumatul aplicației VRM în funcție de materialul de teren

Cum să îmbunătățiți rezistența la uzură a pieselor turnate cu conținut ridicat de crom

Rezistența la uzură în turnările cu conținut ridicat de crom nu este o proprietate fixă determinată doar de chimie. Este rezultatul întregului proces de producție de la proiectarea aliajului până la topire, solidificare și tratament termic și poate fi îmbunătățit substanțial prin intervenții direcționate în fiecare etapă. Înțelegerea care variabile au cel mai mare efect asupra performanței la uzură permite turnătorilor și utilizatorilor finali să facă îmbunătățiri bine direcționate, mai degrabă decât să aplice îmbunătățiri generale ale calității care ar putea să nu abordeze factorul limitator specific în aplicarea lor.

Tratament termic: Variabila cu cea mai mare impact

Tratamentul termic al pieselor turnate din fier cu conținut ridicat de crom alb este singura etapă de producție cu cel mai mare efect asupra rezistenței finale la uzură a turnării. Scopul tratamentului termic este de a transforma matricea metalică din starea sa de turnare (un amestec de austenită, carburi și, adesea, perlită sau martensită, în funcție de aliaj și viteza de răcire) într-o stare complet martensitică care oferă atât duritatea maximă, cât și duritatea necesară pentru a rezista la rupere sub încărcarea la impact.

Ciclul standard de tratament termic pentru fierul alb cu crom bogat constă din două etape:

1. Tratament de destabilizare (austenitizare): Turnarea este încălzită la o temperatură cuprinsă între 950 și 1.060 de grade Celsius (temperatura precisă în funcție de calitatea aliajului și de ținta de dizolvare a carburii) și menținută la această temperatură pentru o perioadă de 2 până la 6 ore, în funcție de grosimea secțiunii. În timpul acestei rețineri, carburile secundare care au precipitat în timpul solidificării sunt parțial dizolvate înapoi în matricea de austenită, îmbogățind matricea în crom și carbon și asigurând o condiție de pornire uniformă pentru etapa de întărire ulterioară. Temperatura de destabilizare trebuie controlată cu precizie în plus sau minus 10 grade Celsius pentru a evita subdizolvarea carburilor secundare (care lasă matricea prea slabă pentru o călire completă) sau supradizolvarea carburilor primare (care îngroșează structura carburilor și reduce rezistența la uzură).
2. stingere cu aer sau ulei: După reținerea de destabilizare, turnarea este transferată rapid în mediul de stingere. Călirea cu aer (răcire forțată cu aer) este suficientă pentru majoritatea aliajelor cu adaosuri adecvate de călire (molibden peste 1,5 procente pentru secțiuni de până la 100 milimetri); călirea cu ulei este utilizată pentru aliaje cu întăribilitate mai mică sau pentru secțiuni foarte groase unde răcirea cu aer este prea lentă pentru a suprima formarea perlitei. Scopul este de a se răci prin temperatura nasului de perlite (aproximativ 550 până la 650 de grade Celsius) suficient de rapid pentru a suprima transformarea perlitică și a obține o matrice complet martensitică, în timp ce se răcește suficient de lent la temperatura de finisare a martensitei (sub 200 de grade Celsius) pentru a evita stingerea fisurilor din cauza stresului termic.

În urma tratamentului de întărire, se aplică o temperatură de detensionare la 200 până la 260 de grade Celsius timp de 2 până la 4 ore pentru a reduce tensiunile interne dezvoltate în timpul răcirii rapide, îmbunătățind rezistența la rupere fără a reduce semnificativ duritatea matricei.

Rafinarea microstructurii în timpul solidificării

Dimensiunea și distribuția carburii obținute în timpul solidificării stabilesc limita superioară a rezistenței la uzură pe care nici măcar tratamentul termic perfect nu o poate depăși. Carburele grosiere, slab distribuite oferă o barieră mai puțin eficientă împotriva uzurii abrazive decât carburile fine și uniform distribuite din aceeași fracțiune de volum total, deoarece carburile grosiere permit particulelor abrazive mai mari să găsească material de matrice între carburi pentru a tăia, în timp ce carburile fine prezintă o suprafață dură uniformă pentru abraziv.

Rafinarea carburilor poate fi realizată prin:

• Temperatura de turnare controlata: Turnarea la cea mai scăzută temperatură acceptabilă pentru umplerea completă a matriței (de obicei, 1.350 până la 1.420 de grade Celsius pentru fierul cu crom ridicat) crește subrăcirea în timpul solidificării, ceea ce promovează o nucleare mai fină a carburii și o dimensiune finală mai fină a carburii. Temperatura de turnare excesivă îngroșează microstructura de solidificare și produce carburi primare mai mari.
• Inoculare: Adăugările mici de titan (0,05 până la 0,1 la sută), vanadiu (0,1 până la 0,3 la sută) sau alte elemente de formare a carburilor oferă locuri de nucleare suplimentare pentru formarea carburilor în timpul solidificării, producând o distribuție mai fină și mai uniformă a carburii. Îmbunătățirea rezistenței la uzură doar prin inoculare (fără alte modificări) a fost cuantificată la 10 până la 20 la sută în testele de uzură de laborator comparând căldurile inoculate și neinoculate cu aceeași compoziție nominală.
• Viteza de solidificare controlată: O solidificare mai rapidă produce carburi mai fine. Pentru piese turnate mici și medii, folosirea frisurilor metalice la pozițiile suprafeței de lucru din matriță crește viteza de răcire la acele suprafețe, producând carburi mai fine în zonele care suferă cea mai mare uzură în timpul serviciului.

Managementul Austenitei păstrate

După tratamentul termic standard, majoritatea pieselor turnate cu fier alb de crom cu conținut ridicat de crom conțin 5 până la 20% austenită reținută în matrice, în funcție de compoziția aliajului și de parametrii tratamentului termic. Austenita reținută este o fază mai moale (aproximativ 300 până la 400 HV) decât martensita (800 până la 1.000 HV), iar nivelurile ridicate de austenită reținută reduc duritatea matricei și rezistența la uzură abrazivă a turnării. În aplicațiile în care este necesară rezistența maximă la uzură abrazivă și încărcarea la impact este modestă, conținutul de austenită reținut trebuie redus la minimum sub 10% printr-una dintre următoarele abordări: tratament criogenic la minus 70 până la minus 196 grade Celsius după tratamentul termic normal, subrăcire la temperaturi sub temperatura de finisare a martensitei sau ajustarea compoziției pentru a scădea temperatura de pornire a martensitei.

În aplicațiile cu încărcare semnificativă la impact, un anumit nivel de austenită reținută (10 până la 20 la sută) este benefic, deoarece oferă rezistență la oprirea fisurilor care previne propagarea microfisurilor inițiate de impact prin turnare. Nivelul optim de austenită reținută este, prin urmare, specific aplicației și reprezintă un compromis între rezistența la uzură și tenacitatea, care trebuie rezolvat pe baza modului de defecțiune dominant în mediul de serviciu specific.

Cum să întreținem piesele turnate cu crom ridicat pentru o viață lungă

Întreținerea pieselor turnate cu conținut ridicat de crom în aplicațiile de concasor și moare de măcinare cuprinde atât practicile operaționale care păstrează integritatea pieselor de uzură instalate, cât și practicile de monitorizare și planificare a înlocuirii, care maximizează durata de viață utilă totală a fiecărei piese, fără a suporta pierderi de producție și daune mecanice care apar atunci când piesele sunt uzate peste limita de funcționare înainte de înlocuire. Următorul cadru de întreținere se adresează ambelor dimensiuni.

Practici operaționale care păstrează integritatea turnării

Modul în care funcționează un concasor sau o moară de măcinare are un efect direct asupra vitezei de uzură și a incidenței ruperii a pieselor turnate cu crom ridicat, iar disciplina operațională în jurul următoarelor practici produce îmbunătățiri măsurabile în durata de viață a turnării:

• Controlați metalul vagabond și materialul nezdrobit în furaj: Bara de armare din oțel, dinții de excavator și alte metale din alimentarea concasorului creează evenimente de impact extreme care pot fractura barele de suflare cu fier cu crom ridicat, căptușelile șorțului și pantofii VSI, chiar dacă nivelul normal de impact de funcționare este în intervalul de rezistență al materialului. Instalați și mențineți o detectare eficientă a metalelor tramp (de obicei detectoare de metale și sisteme de magnet adecvate tipului de material) în amonte de toate concasoarele cu impact care procesează fluxuri de alimentare mixte sau derivate din demolări.
• Controlați dimensiunea și viteza de avans: Alimentarea supradimensionată într-un concasor cu impact creează evenimente de impact mai mari decât cele de proiectare, care accelerează uzura și cresc riscul de fractură. Mențineți sităle de scalping și dimensionare înaintea concasorului în stare bună de funcționare pentru a vă asigura că alimentarea concasorului este conformă cu specificațiile de dimensiune nominală de alimentare pentru care au fost proiectate barele de suflare și căptușelile. Creșterile vitezei de avans care fac ca rotorul să afecteze acumulări masive de materiale, mai degrabă decât particulele individuale, cresc în mod similar sarcinile de impact de vârf; utilizați sisteme de alimentare controlate (alimentatoare cu bandă cu control al vitezei, mai degrabă decât buncăre de supratensiune cu descărcare necontrolată) pentru a menține rata de alimentare constantă.
• Mențineți reglajele corecte pentru viteza rotorului și intervalul: La concasoarele cu impact, viteza rotorului determină energia cinetică a fiecărei bare de suflare la impactul cu roca și este variabila primară de funcționare care afectează atât rata de producție, cât și rata de uzură. Funcționarea la viteza minimă a rotorului care atinge specificația necesară pentru dimensiunea produsului minimizează rata de uzură pe tonă; funcționarea la viteză mai mare decât este necesar crește consumul de energie și accelerează uzura fără a îmbunătăți calitatea produsului. Verificați dacă setările spațiului șorțului sunt în cadrul specificațiilor; golurile excesiv de strânse cresc probabilitatea ca fragmentele mari să se blocheze între rotor și șorț, creând evenimente de impact care pot fractura atât barele de suflare, cât și șorțurile simultan.
• Rotiți barele de suflare la intervale corecte: Concasoarele cu impact cu ax orizontal sunt proiectate astfel încât barele de suflare să poată fi rotite la 180 de grade sau repoziționate de la orientarea de la marginea anterioară la cea de sus atunci când o parte s-a uzat până la limita de rotație. Rotirea în punctul corect egalizează uzura dintre cele două suprafețe de lucru ale fiecărei bare de suflare, dublând efectiv volumul total de uzură extras din fiecare bară în comparație cu rularea până la uzura completă pe o față înainte de rotație. Rotirea întârziată are ca rezultat o uzură neuniformă care reduce volumul de uzură utilizabil și poate crea un dezechilibru al rotorului care crește sarcinile lagărelor și vibrațiile.

Program de inspecție și măsurare a uzurii

Măsurarea sistematică a adâncimii uzurii de turnare la intervale regulate este baza planificării eficiente a înlocuirii. Fără date cantitative de uzură, deciziile de înlocuire se bazează doar pe evaluarea vizuală, ceea ce tinde să aibă ca rezultat înlocuirea prematură a pieselor cu durata de viață rămasă (care atrage costuri inutile ale piesei) sau înlocuirea întârziată a pieselor uzate sub limita lor de funcționare sigură (riscând deteriorarea mecanică a echipamentului gazdă).

Stabiliți o rutină de măsurare a uzurii utilizând șublere sau calibre de grosime cu ultrasunete care măsoară adâncimea uzurii la puncte de referință definite pe fiecare turnare la intervale regulate de inspecție (de obicei, la fiecare 250 până la 500 de ore de funcționare pentru piesele de uzură ale concasorului încărcate puternic și la fiecare 500 până la 1.000 de ore pentru elementele de șlefuit VRM). Înregistrați aceste măsurători într-o foaie de calcul de urmărire și trasați uzura cumulată în funcție de orele de funcționare. Curba de uzură rezultată permite estimarea duratei de viață rămase în orice punct de inspecție, permițând programarea înlocuirii planificate în timpul unei ferestre convenabile de întreținere, mai degrabă decât să răspundă la o defecțiune de urgență cauzată de o piesă uzată.

Reparații prin sudare a pieselor turnate cu conținut ridicat de crom

Fierul cu conținut ridicat de crom alb este dificil de sudat prin metode convenționale din cauza fragilității sale și a echivalentului ridicat de carbon, care favorizează fisurarea atât în depozitul de sudură, cât și în zona afectată de căldură adiacentă sudurii. Cu toate acestea, suprapunerea de sudură cu suprafață dură, folosind electrozi de acoperire dur cu carbură de crom sau sârmă cu miez flux poate fi utilizată pentru a restabili suprafețele uzate ale pieselor turnate cu secțiune groasă in situ, prelungind durata de viață fără costul înlocuirii complete a pieselor. Cerințele cheie pentru acoperirea cu succes a pieselor turnate din fier cu conținut ridicat de crom sunt:

• Preîncălziți la 400 până la 500 de grade Celsius înainte de sudare pentru a reduce gradientul termic dintre bazinul de sudură și materialul de turnare la rece din jur, care este principalul motor al crăpăturii zonei afectate de căldură în fierele cu conținut ridicat de carbon și crom.
• Folosiți consumabile de acoperire cu carbură de crom (nu electrozi de uz general sau inoxidabil austenitic) care produc un depozit cu proprietăți de uzură comparabile cu materialul de turnare de bază. Un depozit de la un electrod nepotrivit care este mai moale decât materialul de bază din jur se va uza de preferință, anulând scopul reparației.
• Controlați temperatura între treceri și permite o răcire lentă controlată după sudare prin învelirea piesei în pături izolatoare, pentru a minimiza solicitările termice în timpul răcirii care provoacă fisuri întârziate în turnările cu secțiuni groase.

Piesele turnate cu conținut ridicat de crom reprezintă o soluție matură tehnic și dovedită din punct de vedere economic pentru provocarea uzurii în cele mai solicitante aplicații industriale. Combinația dintre selectarea calității de crom potrivite pentru condițiile de abrazive și impact specifice, specificarea parametrilor corecti de tratament termic pentru a maximiza duritatea și tenacitatea matricei, aplicarea disciplinei operaționale de cele mai bune practici pentru a păstra integritatea turnării în funcționare și implementarea de măsurare sistematică a uzurii și planificare a înlocuirii produce cel mai scăzut cost total de proprietate, de la piesele de crom uzate pe întreaga durată de viață a echipamentului de zdrobire și șlefuire.

Controlul calității în producția de turnare cu conținut ridicat de crom

Consistența performanței pieselor turnate cu crom înalt în funcționare depinde de rigoarea controlului calității aplicat pe parcursul producției lor. Spre deosebire de produsele din oțel de bază, în care intervalele de compoziție și proprietăți mecanice sunt strict guvernate de standarde adoptate pe scară largă, piesele turnate de fier cu crom alb sunt adesea produse conform specificațiilor de proprietate sau specifice aplicației, unde controalele de calitate a producției aplicate de turnătorie reprezintă asigurarea principală a performanței consecvente. Înțelegerea ce controale de calitate ar trebui specificate și verificate atunci când achiziționează piese turnate cu conținut ridicat de crom le permite cumpărătorilor să distingă sursele de încredere de cele care produc produse inconsistente.

Verificarea compoziției chimice

Fiecare căldură de fier de crom ridicat trebuie analizat înainte de turnare folosind spectrometria de emisie optică (OES) pe o probă prelevată din oală sau cuptor. Analiza trebuie să confirme că toate elementele de aliere specificate (crom, carbon, molibden, nichel și siliciu) se află în intervalul de compoziție țintă înainte ca căldura să fie turnată în matrițe. Încălzirile din afara specificațiilor ar trebui corectate prin adaosuri de aliaj înainte de turnare; turnarea unei călduri care nu corespunde specificațiilor în așteptarea că aceasta va fi acceptabilă reprezintă un risc semnificativ de calitate, deoarece consecințele compoziției incorecte asupra performanței la uzură și a răspunsului la tratamentul termic pot să nu fie evidente până când piesele nu sunt instalate în funcțiune.

Cumpărătorii ar trebui să solicite certificate de testare la fabrică (MTC) care să arate analiza reală a oală pentru fiecare lot de producție, în loc să accepte certificate de calitate generică care confirmă conformitatea cu o specificație standard fără a raporta compoziția reală a pieselor specifice furnizate. Compararea datelor MTC în mai multe comenzi permite identificarea tendințelor în variația compoziției înainte ca acestea să afecteze performanța serviciului și furnizează datele necesare pentru a corela variațiile de compoziție cu diferențele observate în durata de viață între loturi.

Testarea durității după tratament termic

Fiecare fier de crom ridicat casting trebuie testată duritatea Rockwell după tratamentul termic pentru a verifica dacă duritatea necesară a fost atinsă în zona de măsurare prevăzută. Pentru majoritatea pieselor de uzură ale concasoarelor și al morii de măcinat, intervalul de duritate specificat este de 58 până la 66 HRC, în funcție de calitatea aliajului și de aplicație. Testarea durității trebuie efectuată în cel puțin trei locații pentru fiecare turnare: două poziții opuse suprafeței de lucru și o poziție de margine. O turnare care prezintă o duritate acceptabilă pe suprafața de lucru, dar o duritate semnificativ mai mică la pozițiile marginilor indică o transformare incompletă a martensitei în regiunile cu viteză de răcire mai mică în timpul călirii, ceea ce poate produce uzură preferențială la acele poziții în funcționare.

Pentru piese turnate mari în care variația grosimii secțiunii poate afecta distribuția durității grosimii, testarea transversală a durității distructive pe eșantioane tăiate din poziții reprezentative ale piesei turnate prototip sau primul articol stabilește gradientul de duritate pe secțiune și verifică dacă tratamentul termic atinge duritatea minimă necesară la toate adâncimile care vor fi expuse pe toată durata de viață a piesei. Această testare este deosebit de importantă pentru anvelopele cu role de șlefuit VRM și segmentele de masă cu secțiuni care depășesc 100 de milimetri, unde duritatea miezului după tratamentul termic este critică pentru performanță, deoarece suprafața se uzează și materialul mai adânc devine suprafața de lucru în timp.

Inspecția dimensională și calitatea suprafeței

Conformitatea dimensională cu desenul specificat este verificată prin măsurarea tuturor dimensiunilor critice folosind calibre și șabloane calibrate. Pentru piesele turnate care sunt finisate prelucrate după tratament termic (cum ar fi rotoarele pompei, segmentele inelelor de șlefuire și plăcile de uzură de precizie), măsurarea dimensională după prelucrarea finală confirmă că prelucrarea a atins precizia dimensională și finisarea suprafeței necesare. Pentru piese turnate care sunt utilizate în stare de turnare sau ca sol, verificările dimensionale se concentrează pe suprafețele de montare și de împerechere care determină potrivirea și alinierea corectă în echipamentul gazdă.

Inspecția calității suprafeței acoperă atât aspectul vizual al suprafeței de turnare, cât și testarea nedistructivă pentru defectele subterane în aplicații critice. Inspecția vizuală identifică porozitatea de contracție care se rupe la suprafață, închiderea la rece, ruperile fierbinți și rugozitatea semnificativă a suprafeței care indică probleme de calitate a turnării. Pentru aplicații cu consecințe mari, cum ar fi saboți mari de rotor VSI, elemente de șlefuire VRM și componente ale mașinilor de proces critic, testarea cu penetranți a coloranților sau testarea cu particule magnetice a suprafețelor accesibile oferă o încredere suplimentară că nu sunt prezente fisuri de rupere a suprafeței înainte ca piesele să fie instalate în funcțiune. Crăpăturile din piesele turnate de fier cu conținut ridicat de crom nu se blochează automat, așa cum ar putea fi în materialele ductile; o fisură de suprafață pe o piesă de uzură a unui concasor cu impact puternic încărcat se poate propaga rapid la o fractură catastrofală sub sarcini de funcționare, făcând detectarea fisurilor înainte de service o investiție semnificativă atât în ​​siguranță, cât și în fiabilitatea producției.