礦山耐磨件選材原則:基于工況與性能的綜合考量(一)
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在科技與工業(yè)飛速發(fā)展的背景下,大型機(jī)械設(shè)備零部件的磨損問題日益凸顯,嚴(yán)重制約了磨礦效率。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球 1/3 的能源消耗源于摩擦磨損,80% 的零件因磨損而失效,其中磨粒磨損作為最普遍的磨損失效形式,占比高達(dá) 50%。礦山行業(yè)作為耐磨件的高消耗領(lǐng)域,隨著企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大、礦石品位下降,破碎與粉磨設(shè)備的生產(chǎn)能力成為提升產(chǎn)能的關(guān)鍵,而物料粉碎過程中的能量消耗和鋼材消耗問題也愈發(fā)突出。因此,科學(xué)合理地選擇耐磨材料,對于提高耐磨件使用壽命、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。 免 費(fèi) 咨 詢 免 費(fèi) 咨 詢
當(dāng)前市場上的耐磨材料種類繁多,每種材料都有其獨(dú)特的優(yōu)越性和局限性。只有結(jié)合實(shí)際工況進(jìn)行合理選材,充分發(fā)揮材料特性,才能有效延長耐磨件的使用壽命。對于礦山設(shè)備而言,耐磨材料的選擇需遵循以下原則:
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1.工藝流程適配性
由于地理位置和巖石成形機(jī)理的差異,不同礦物的組成成分及機(jī)械性能存在顯著不同,導(dǎo)致礦石的破碎研磨難度各異。受礦山規(guī)模、采礦方式及投資運(yùn)營成本等因素影響,碎磨工藝流程呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)。選礦廠通常會(huì)根據(jù)自身實(shí)際情況設(shè)計(jì)和選擇工藝流程,且存在干法與濕法磨礦兩種生產(chǎn)方式。因此,需根據(jù)具體的工藝流程和磨礦方式,選用與之匹配的耐磨材料。
2.碎磨設(shè)備特性匹配
礦石碎磨過程主要由破碎作業(yè)和磨礦作業(yè)構(gòu)成,不同設(shè)備對耐磨材料的性能要求各不相同。
破碎設(shè)備:包括圓錐破碎機(jī)、鄂式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、高壓輥磨機(jī)、盤旋式破碎機(jī)等,作為碎磨工藝流程的上游環(huán)節(jié),其主要作用是將大塊礦石破碎成符合磨礦作業(yè)粒度要求的物料。破碎設(shè)備的襯板承受著強(qiáng)烈的沖擊和高接觸應(yīng)力,因此需要選用外硬內(nèi)韌的耐磨材料,以抵抗強(qiáng)沖擊和強(qiáng)大壓力。
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磨礦設(shè)備:主要有半自磨機(jī)、自磨機(jī)、球磨機(jī)和攪拌磨機(jī)等。自磨機(jī)以物料本身為磨礦介質(zhì),其襯板主要遭受大塊物料的研磨和較小的沖擊,適合選用高硬度、高耐磨性且具備一定韌性的材料,目前高鉻鑄鐵材質(zhì)襯板已開始在大型自磨機(jī)上嘗試應(yīng)用;半自磨機(jī)以一定比例的磨料作為介質(zhì),襯板承受磨料和物料的強(qiáng)烈沖擊與研磨,沖擊磨損較為嚴(yán)重,因此材料需具備良好的強(qiáng)韌性和硬韌性,如高韌性低合金鋼、新型高錳鋼及復(fù)合材料等,以保證襯板的安全可靠性和使用壽命,防止早期斷裂;球磨機(jī)的磨球規(guī)格小、物料填充率高,磨體對襯板的沖擊作用較弱,襯板以研磨為主,宜選用高硬度、耐磨性好且兼顧一定韌性的材料,如馬氏體耐磨鋼、高鉻鑄鐵或復(fù)合材料等;攪拌磨作為細(xì)磨和超細(xì)磨設(shè)備,主要依靠磨剝作用粉碎物料,襯板表面受到高應(yīng)力研磨,通常選用鉻系抗磨白口鐵作為耐磨材料。
隨著磨礦技術(shù)和工藝的發(fā)展,碎磨設(shè)備規(guī)格不斷增大,處理物料的塊度增加,設(shè)備比破碎率和處理能力提升,這使得碎磨設(shè)備用耐磨襯板的幾何形狀更大、截面更厚、質(zhì)量更重,所承受的碰撞、擠壓、沖擊和摩擦也更為強(qiáng)烈,因此對耐磨材料的韌性、強(qiáng)度、淬透性等性能提出了更高要求。
3.磨損規(guī)律把控
磨損是指相互接觸的物體因相對運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致表面材料丟失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。根據(jù)磨損產(chǎn)生的機(jī)制,可分為黏著磨損、表面疲勞磨損、磨料磨損和化學(xué)磨損 4 種類型。其中,磨料磨損的危害較為嚴(yán)重,尤其在濕態(tài)工況下,由于存在腐蝕介質(zhì),同種材料的磨損率是干態(tài)下的數(shù)倍,在酸性介質(zhì)中更為明顯。因此,襯板材料需具備較高的硬度和屈服強(qiáng)度,以抵抗磨粒磨損,同時(shí)抑制腐蝕對磨損的加速作用。
由于礦石屬性、碎磨工藝流程及碎磨設(shè)備工作原理的不同,襯板的磨損規(guī)律也存在差異。即使在相同工況下,同一破磨設(shè)備內(nèi)不同部位的磨損程度也不相同,存在高磨損區(qū)域、高沖擊區(qū)域以及低磨損、低沖擊區(qū)域。在高沖擊區(qū),宜選用強(qiáng)韌性良好的合金鋼;在高磨損區(qū),可選用馬氏體耐磨鋼、貝氏體鋼等耐磨材料;在低磨損、低沖擊區(qū),一般選用橡膠或鋼 - 橡膠復(fù)合材料,既能起到研磨作用,又能減輕重量。因此,只有掌握磨損類型及磨損規(guī)律,才能進(jìn)行差異化選材,實(shí)現(xiàn)襯板的合理更換,節(jié)省成本,提高磨礦效率。
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