Što su odljevci s visokim udjelom kroma i kako maksimalno povećati njihov životni vijek?

Što je lijevano željezo s visokim sadržajem kroma i zašto je otporno na habanje?

Lijevano željezo s visokim sadržajem kroma je željezna legura koja sadrži 11 do 30 posto kroma i 2,0 do 3,5 posto ugljika, pri čemu se krom i ugljik spajaju tijekom skrućivanja u kromove karbide tipa M7C3. Ovi karbidi imaju Vickersovu tvrdoću od 1400 do 1800 HV, što ih čini među najtvrđim fazama koje se mogu naći u bilo kojem inženjerskom materijalu osim alatne keramike. Okolna metalna matrica, obično martenzitna nakon odgovarajuće toplinske obrade, osigurava žilavost koja sprječava krti lom koji bi uništio keramički materijal pod istim uvjetima udara.

Ukupna tvrdoća toplinski obrađenog odljevka od bijelog željeza s visokim udjelom kroma obično je 58 do 66 HRC (Rockwell C ljestvica), u usporedbi s 35 do 45 HRC za toplinski obrađeni alatni čelik i 180 do 220 HB za standardni sivi lijev koji se koristi u općim odljevcima u inženjerstvu. Ova značajna prednost tvrdoće izravno se prevodi u otpornost na abrazivno habanje: u ispitivanju abrazivnog broja Millerovim brojem i ASTM G65 ispitivanju gumenim kotačem sa suhim pijeskom, bijelo željezo s visokim sadržajem kroma dosljedno pokazuje 3 do 10 puta manji gubitak volumena od standardnog sivog željeza i 2 do 5 puta manji gubitak volumena od kaljenog čelika u istim uvjetima ispitivanja.

Uloga sadržaja kroma u učinku trošenja

Sadržaj kroma u leguri određuje vrstu, volumni udio i raspodjelu karbida koji nastaju tijekom skrućivanja, a također određuje otpornost metalne matrice na koroziju. U legurama s 11 do 14 posto kroma, volumni udio karbida je relativno nizak (15 do 20 posto), a matrica je osjetljivija na koroziju u kiselim sredinama kaše. Kako sadržaj kroma raste prema 25 do 30 posto, volumni udio karbida raste na 25 do 35 posto, a sadržaj kroma u matrici raste do razine koja pruža značajnu otpornost na koroziju u umjereno agresivnim okruženjima.

Ocjene kroma od 25 do 28 posto, često označene kao Cr26 ili u skladu sa specifikacijom ASTM A532 klase III tipa A, najčešće se koriste za jaku kombiniranu abraziju i koroziju u primjenama rudarske suspenzije, dok razine kroma od 15 do 18 posto (Cr15, ASTM A532 klasa II vrsta E) nude dobru ravnotežu tvrdoće, žilavosti, i trošak usluge suhe abrazije u drobilicama i mlinovima. Odabir odgovarajuće razine kroma za određenu primjenu prva je inženjerska odluka u specifikaciji odljevci s visokim sadržajem kroma , i ima veći učinak na životni vijek nego bilo koja naknadna toplinska obrada ili radni parametar.

Dodaci za legiranje koji mijenjaju učinkovitost

Osim kroma i ugljika, sastavi lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma modificirani su s nekoliko dodatnih legirajućih elemenata koji pročišćavaju mikrostrukturu, poboljšavaju kaljivost ili poboljšavaju specifična svojstva:

• Molibden (0,5 do 3,0 posto): Povećava kaljivost, osiguravajući da je martenzitna transformacija potpuna kroz debele presjeke tijekom toplinske obrade zrakom ili uljem. Bez molibdena, odljevci debelog poprečnog presjeka mogu zadržati austenit u jezgri, smanjujući tvrdoću u područjima koja se tijekom vremena troše najdublje dok se površina troši. Molibden je standardni dodatak u odljevcima za primjene koje zahtijevaju postojanu tvrdoću u dijelovima većim od 50 milimetara.
• Mangan (0,5 do 1,5 posto): Povećava stabilnost austenita, što može biti korisno za kontrolu razine zadržanog austenita u lijevanom stanju prije toplinske obrade, ali prekomjerni mangan destabilizira stvaranje martenzita tijekom toplinske obrade i treba ga držati unutar specificiranog raspona za ciljani stupanj.
• Nikal (0,5 do 1,5 posto): Koristi se u kombinaciji s molibdenom za poboljšanje očvrsljivosti u klasama gdje je sam molibden nedostatan za vrlo debele presjeke ili gdje se cijena molibdena kontrolira. Nikal ima manji učinak na kaljivost po jedinici dodatka od molibdena, ali je jeftiniji, što kombinaciju čini ekonomski optimalnom za mnoge komercijalne legure za lijevanje.
• Bakar (0,5 do 1,2 posto): Promiče suzbijanje perlita i poboljšava tvrdoću matrice u nekim nižim stupnjevima kroma. Dodaci bakra češći su u legurama Cr15 gdje kaljivost samog kroma može biti granična za kaljenje zraka srednje debljine presjeka.

Prednosti lijevanog željeza s visokim udjelom kroma u odnosu na standardne odljevke

Prednosti performansi lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma u odnosu na standardne odljevke od sivog željeza, nodularnog željeza i ugljičnog čelika koji se koriste u općim inženjerskim primjenama najjasnije su prikazane usporedbom podataka o specifičnoj stopi trošenja iz radnih ispitivanja i standardiziranih laboratorijskih ispitivanja u istim uvjetima primjene. Sljedeća usporedba bavi se ključnim kategorijama prednosti koje pokreću specifikaciju odljevaka s visokim sadržajem kroma u industrijskim aplikacijama za habanje.

Usporedba životnog vijeka abrazivnog trošenja

U visokom opterećenju abrazivnom radu s grubim, tvrdim abrazivnim česticama (granit, kvarcit, željezna ruda i slični abrazivi od tvrdih stijena s Mohsovom tvrdoćom iznad 6), odljevci od bijelog željeza s visokim sadržajem kroma rutinski postižu 3 do 8 puta duži radni vijek od ekvivalentnih komponenti izrađenih od standardnog sivog željeza. U odnosu na kaljeni srednje ugljični čelik (350 do 400 HB), prednost je obično 2 do 4 puta, ovisno o tvrdoći abrazivnih čestica i uvjetima naprezanja. U abraziji s niskim naprezanjem s finim, mekim abrazivnim česticama, prednost u životnom vijeku trošenja je skromnija, u rasponu od 1,5 do 2,5 puta, jer su finije čestice manje učinkovite u probijanju površine tvrdog karbida, a prednost mikrostrukture karbida u odnosu na matricu tvrdog martenzita je manja.

U objavljenom ispitivanju usluge u primjeni drobljenja vapnenca, Cr26 željezne puhalice s visokim udjelom kroma u udarnoj drobilici s vodoravnom osovinom postigle su 850 metričkih tona vapnenca po kilogramu istrošenosti puhaljke, u usporedbi s 210 metričkih tona po kilogramu za puhalice od kaljenog čelika ekvivalentne geometrije u istoj drobilici pri obradi iste sirovine. Ovo predstavlja 4 puta veću prednost u vijeku trajanja, koja je, nakon što se uračuna viši jedinični trošak odljevaka s visokim udjelom kroma, dovela do 60-postotnog smanjenja troškova po toni drobljenog proizvoda samo iz proračuna trošenja šipke za puhanje.

Kombinirana otpornost na koroziju i abraziju

U primjenama mokre obrade gdje abrazivna suspenzija dolazi u kontakt s habajućom površinom, sinergistički učinak istodobne abrazije i korozije ubrzava trošenje brzinom većom od zbroja dva neovisna mehanizma. Pasivni sloj krom oksida koji se formira na površini lijevanog željeza s visokim udjelom kroma (posebice razreda Cr26 s sadržajem kroma u matrici većim od 13 posto) pruža značajnu zaštitu od korozije koja usporava ovo sinergijsko ubrzanje, čineći kombiniranu prednost vijeka trajanja željeza s visokim udjelom kroma u odnosu na nezaštićeni ugljični čelik znatno većom u odnosu na prednost suhe abrazije.

U primjenama kisele mineralne suspenzije s pH vrijednostima između 4 i 6, gdje je korozija značajan mehanizam trošenja, cr26 rotori i obloge crpke od željeza s visokim udjelom kroma pokazali su radni vijek 5 do 10 puta duži od ekvivalenata ugljičnog čelika, u usporedbi s 2 do 4 puta prednosti koja se vidi u primjenama suhe abrazije sa sličnom tvrdoćom čestica i uvjetima udara.

Tablica usporedbe trošenja: Ocjene materijala u abrazivnoj službi

Odljevci s visokim sadržajem kroma za drobilice : Primjena udarne drobilice

Udarne drobilice, uključujući udarne glave s horizontalnim vratilom (HSI) i udarne glave s okomitim vratilom (VSI), podvrgavaju svoje potrošne komponente posebno zahtjevnoj kombinaciji udarca velike brzine i abrazivnog klizanja. Primarne habajuće komponente u udarnim drobilicama s vodoravnom osovinom su šipke za puhanje, obloge pregača (također se nazivaju udarne ploče ili ploče za razbijanje) i bočne obloge. U udarnim glavama s okomitim vratilom ključne habajuće komponente su papuče rotora, nakovnji i obloge cijevi za dovod. Lijevano željezo s visokim udjelom kroma standardna je specifikacija materijala za sve ove komponente u primjenama drobljenja srednjih i tvrdih stijena.

Šipke za puhanje za udarne drobilice s vodoravnom osovinom

Šipka za puhanje je primarni element za drobljenje u udarnoj glavi s vodoravnom osovinom, rotira s rotorom pri vršnim brzinama od 25 do 45 metara u sekundi i opetovano udara u dovodnu stijenu velikom brzinom. Šipka za puhanje mora se oduprijeti visokom energetskom utjecaju početnog udara stijene i naknadnom abrazivnom klizanju fragmenata slomljene stijene duž radne površine šipke dok se materijal ubrzava kroz komoru za drobljenje. Ova kombinacija udarca i abrazije zahtijeva materijal koji nudi odgovarajuću žilavost da preživi udarna opterećenja bez krhkog loma i visoku tvrdoću da se odupre abrazivnom kliznom trošenju.

Optimalni materijal za puhanje za vapnenac, pješčenjak i slične materijale za punjenje srednje tvrdoće obično je Cr26 ili Cr20 željezo s visokim udjelom kroma s toplinski obrađenom tvrdoćom od 60 do 65 HRC, što pruža najbolju kombinaciju vijeka trajanja i otpornosti na lom u ovoj usluzi. Za tvrđe, abrazivnije sirovine kao što su granit, kvarcit i željezna ruda, sadržaj kroma može se povećati na 28 do 30 posto, a dodatni molibden (1,5 do 2,5 posto) koristi se kako bi se osigurala potpuna transformacija martenzita kroz debljinu dijela puhalice od tipično 80 do 150 milimetara.

Za visoko abrazivne materijale za punjenje s udjelom silicijevog dioksida iznad 60 posto (kao što su kvarcit i silikatni pijesak), kompozitne puhalice s umetkom od željeza s visokim sadržajem kroma izlivenog u nosivo tijelo od nodularnog lijeva ili čelika koriste se za kombiniranje otpornosti na habanje željeza s visokim udjelom kroma na radnoj površini s žilavošću nodularnog željeza ili čelika na točkama pričvršćivanja, gdje dolazi do krhkog loma punog željeza s visokim sadržajem kroma. dio mogao uzrokovati katastrofalan gubitak šipke.

Podstave za pregače i bočne podstave

Obloge pregače u udarnoj glavi vodoravne osovine tvore sekundarne udarne površine na koje kamen udara nakon što ih izbaci rotor. Ove košuljice doživljavaju udare niže brzine od udarnih šipki, ali još uvijek zahtijevaju visoku tvrdoću kako bi se oduprle abrazivnom trošenju uslijed klizanja stijena po njihovim površinama između udaraca. Obloge od željeza s visokim udjelom kroma, stupnja Cr15 ili Cr20 standardne su za primjene u vapnencu i srednje tvrdim stijenama; za tvrđu stijenu može se odabrati stupanj Cr26. Bočne obloge, koje sadrže materijal unutar komore za drobljenje i usmjeravaju zdrobljeni proizvod prema otvoru za pražnjenje, prvenstveno se troše abrazivnim kliznim djelovanjem s manjim udarom, a stupanj Cr15 prikladan je za većinu primjena bočnih obloga bez obzira na tvrdoću stijene.

Komponente VSI rotora

Impaktori s okomitom osovinom rade ubrzavanjem materijala za punjenje kroz rotor do brzina od 45 do 75 metara u sekundi prije nego što udare u okolni prsten nakovnja ili kamenu policu. Cipele rotora (komponente koje ubrzavaju materijal kroz rotor) i nakovnji (fiksne udarne mete) doživljavaju izuzetno agresivan kombinirani udar i abraziju. VSI papuče rotora u primjenama u tvrdim stijenama obično su razreda Cr26 ili Cr28 s tvrdoćom od 63 do 66 HRC, a zamjenjuju se u intervalima od 100 do 400 sati, ovisno o tvrdoći stijene i indeksu abrazivnosti. Visoka učestalost zamjene VSI trošnih dijelova čini ekonomičnost odabira materijala iznimno osjetljivom na jediničnu cijenu po satu usluge, a omjer performansi cijene različitih vrsta željeza s visokim udjelom kroma i konkurentskih materijala procjenjuje se na temelju cijene po toni prerađenog proizvoda, a ne samo na jediničnoj cijeni.

Vertikalni mlin za mljevenje Odljevci s visokim sadržajem kroma

Vertikalni mlinovi za mljevenje (koji se nazivaju i vertikalni mlinovi s valjcima ili VRM) melju sirovine, klinker, trosku i ugljen prešanjem i valjanjem dovodnog materijala između rotirajućih valjaka za mljevenje i stacionarnog ili rotirajućeg stola za mljevenje. Kontaktni pritisci između valjka i stola premašuju 200 megapaskala u modernim visoko učinkovitim VRM dizajnima, a kombinacija visokog normalnog naprezanja, klizanja abraziva na kontaktnoj zoni valjka i stola i toplinskih učinaka brušenja pri velikoj brzini stvara među najtežim uvjetima trošenja s kojima se susreće bilo koji industrijski lijev.

Gume valjaka za brušenje i segmenti stola

Guma valjka za mljevenje (zamjenjivi vanjski omotač valjka za mljevenje) i segmenti stola za mljevenje (segmenti obloge otporni na habanje pričvršćeni vijcima na stol za mljevenje) primarne su habajuće komponente u vertikalnom mlinu za mljevenje. Obje komponente obično su lijevane od željeza s visokim udjelom kroma, s određenim stupnjem odabranim na temelju materijala koji se melje i radnih parametara specifičnog dizajna VRM-a.

Za cementnu sirovinu i mljevenje klinkera, gdje se sirovina umjerene tvrdoće (Mohs 3 do 5) obrađuje uz visoku propusnost, željezo s visokim udjelom kroma razreda Cr15 do Cr20 standardno je i za gume valjaka i za segmente stolova, pružajući radni vijek od 8 000 do 15 000 radnih sati prije nego što je potrebna zamjena. Za mljevenje troske, gdje je granulirana troska iz visoke peći znatno tvrđa i abrazivnija od cementnog klinkera (Mohsova tvrdoća 6 do 7 za neke vrste troske), prednost se daje stupnju Cr26, a životni vijek od 6 000 do 10 000 sati tipičan je ovisno o karakteristikama troske.

Veličina VRM guma za valjke i segmenata stola stvara značajne izazove pri lijevanju jer dijelovi debljine od 100 do 250 milimetara moraju postići ujednačenu tvrdoću u cijelosti kako bi se spriječilo ubrzano trošenje koje se događa kada je mekša jezgra izložena kako se početni tvrdi površinski sloj istroši. Ovo zahtijeva pažljivo projektiranje legure s odgovarajućom sposobnošću kaljenja (postignutom dodatkom molibdena i nikla kao što je gore opisano) i kontroliranim postupcima toplinske obrade koji postižu potrebnu brzinu hlađenja kroz cijelu debljinu presjeka.

Elementi za mljevenje ugljena

Pulverizatori ugljena koji se koriste u postrojenjima za proizvodnju električne energije melju ugljen u fini prah prije ubrizgavanja u ložišta kotlova. Elementi za mljevenje (obloge zdjele, školjke valjka i segmenti stola) u raspršivačima ugljena rade u okruženju istodobne abrazije od ugljenih i mineralnih inkluzija, toplinskog ciklusa od vrućeg zraka koji se koristi za sušenje ugljena tijekom mljevenja i potencijalnog rizika od eksplozivnog paljenja zbog nakupljanja ugljene prašine. Lijevano željezo s visokim udjelom kroma standardni je materijal za mljevenje za sve glavne dizajne mlinova s ​​zdjelom i mlinova s ​​valjcima koji se koriste u proizvodnji električne energije, pri čemu je stupanj Cr15 najčešći, a stupanj Cr26 koji se koristi za visoko abrazivne ugljene s visokim udjelom mineralnih tvari (udio pepela iznad 20 posto).

Sažetak primjene VRM-a po materijalu tla

Kako poboljšati otpornost na trošenje odljevaka s visokim sadržajem kroma

Otpornost na trošenje u odljevcima s visokim udjelom kroma nije fiksno svojstvo određeno samo kemijom. To je rezultat cjelokupnog proizvodnog procesa od dizajna legure preko taljenja, skrućivanja i toplinske obrade, a može se značajno poboljšati kroz ciljane intervencije u svakoj fazi. Razumijevanje koje varijable imaju najveći učinak na performanse trošenja omogućuje ljevaonicama i krajnjim korisnicima da naprave dobro usmjerena poboljšanja umjesto primjene općih poboljšanja kvalitete koja se možda ne bave specifičnim ograničavajućim faktorom u njihovoj primjeni.

Toplinska obrada: pojedinačna najutjecajnija varijabla

Toplinska obrada odljevaka od bijelog željeza s visokim sadržajem kroma jedini je proizvodni korak s najvećim učinkom na konačnu otpornost odljevka na trošenje. Svrha toplinske obrade je transformirati metalnu matricu iz njenog lijevanog stanja (mješavina austenita, karbida i često malo perlita ili martenzita, ovisno o leguri i brzini hlađenja) u potpuno martenzitno stanje koje pruža i maksimalnu tvrdoću i žilavost potrebnu za otpornost na lom pod udarnim opterećenjem.

Standardni ciklus toplinske obrade za bijelo željezo s visokim sadržajem kroma sastoji se od dvije faze:

1. Tretman destabilizacije (austenitizacije): Odljevak se zagrijava na temperaturu u rasponu od 950 do 1060 stupnjeva Celzijusa (točna temperatura ovisi o stupnju legure i ciljnom otapanju karbida) i drži se na toj temperaturi u razdoblju od 2 do 6 sati, ovisno o debljini presjeka. Tijekom ovog zadržavanja, sekundarni karbidi koji su se istaložili tijekom skrućivanja djelomično se otapaju natrag u austenitnu matricu, obogaćujući matricu kromom i ugljikom i osiguravajući jednolike početne uvjete za sljedeći korak otvrdnjavanja. Temperatura destabilizacije mora se precizno kontrolirati unutar plus ili minus 10 stupnjeva Celzijusa kako bi se izbjeglo nedovoljno otapanje sekundarnih karbida (što ostavlja matricu previše siromašnom za potpunu očvrsljivost) ili prekomjerno otapanje primarnih karbida (što ogrubljuje strukturu karbida i smanjuje otpornost na trošenje).
2. Gašenje zrakom ili uljem: Nakon zadržavanja destabilizacije, odljevak se brzo prenosi u medij za gašenje. Kaljenje zrakom (prisilno hlađenje zrakom) dovoljno je za većinu legura s odgovarajućim dodacima za kaljenje (molibden iznad 1,5 posto za presjeke do 100 milimetara); gašenje uljem koristi se za legure slabije prokaljivosti ili za vrlo debele presjeke gdje je hlađenje zrakom presporo da bi se spriječilo stvaranje perlita. Cilj je dovoljno brzo ohladiti kroz temperaturu nosa perlita (otprilike 550 do 650 stupnjeva Celzijusa) kako bi se potisnula perlitna transformacija i postigla potpuno martenzitna matrica, uz dovoljno sporo hlađenje na završnoj temperaturi martenzita (ispod 200 stupnjeva Celzija) kako bi se izbjeglo pucanje uslijed toplinskog naprezanja.

Nakon tretmana stvrdnjavanja, primjenjuje se kaljenje za smanjenje naprezanja na 200 do 260 stupnjeva Celzijusa tijekom 2 do 4 sata kako bi se smanjila unutarnja naprezanja nastala tijekom brzog hlađenja, poboljšavajući otpornost na lom bez značajnog smanjenja tvrdoće matrice.

Pročišćavanje mikrostrukture tijekom skrućivanja

Veličina i raspodjela karbida postignuta tijekom skrućivanja postavljaju gornju granicu otpornosti na trošenje koju čak ni savršena toplinska obrada ne može prijeći. Grubi, slabo raspoređeni karbidi pružaju manje učinkovitu prepreku abrazivnom trošenju od finih, ravnomjerno raspoređenih karbida istog ukupnog volumenskog udjela, jer grubi karbidi dopuštaju većim abrazivnim česticama da pronađu matrični materijal između karbida za rezanje, dok fini karbidi predstavljaju učinkovito jednoliku tvrdu površinu abrazivu.

Pročišćavanje karbida može se postići putem:

• Kontrolirana temperatura izlijevanja: Izlijevanje na najnižoj prihvatljivoj temperaturi za potpuno punjenje kalupa (obično 1350 do 1420 stupnjeva Celzijusa za željezo s visokim udjelom kroma) povećava podhlađenje tijekom skrućivanja, što potiče finiju nukleaciju karbida i finiju konačnu veličinu karbida. Previsoka temperatura izlijevanja ogrubljuje mikrostrukturu skrućivanja i proizvodi veće primarne karbide.
• Inokulacija: Mali dodaci titana (0,05 do 0,1 posto), vanadija (0,1 do 0,3 posto) ili drugih elemenata koji tvore karbid osiguravaju dodatna mjesta nukleacije za stvaranje karbida tijekom skrućivanja, proizvodeći finiju i ravnomjerniju distribuciju karbida. Poboljšanje otpornosti na trošenje samo od inokulacije (bez drugih promjena) kvantificirano je na 10 do 20 posto u laboratorijskim testovima trošenja uspoređujući inokulirane i necijepljene topline istog nominalnog sastava.
• Kontrolirana brzina skrućivanja: Bržim skrućivanjem nastaju finiji karbidi. Za male do srednje odljevke, korištenje hlađenja metala na pozicijama radne površine u kalupu povećava brzinu hlađenja na tim površinama, proizvodeći finije karbide u područjima koja se najviše troše tijekom rada.

Upravljanje zadržanim austenitom

Nakon standardne toplinske obrade, većina odljevaka od bijelog željeza s visokim sadržajem kroma sadrži 5 do 20 posto zadržanog austenita u matrici, ovisno o sastavu legure i parametrima toplinske obrade. Zadržani austenit je mekša faza (otprilike 300 do 400 HV) od martenzita (800 do 1000 HV), a visoke razine zadržanog austenita smanjuju tvrdoću matrice i otpornost odljevka na abrazivno trošenje. U primjenama gdje je potrebna maksimalna otpornost na abrazivno habanje, a udarno opterećenje je skromno, sadržaj zadržanog austenita treba smanjiti na ispod 10 posto kroz jedan od sljedećih pristupa: kriogena obrada na minus 70 do minus 196 stupnjeva Celzijusa nakon normalne toplinske obrade, pothlađivanje na temperature ispod završne temperature martenzita ili prilagodba sastava kako bi se snizila početna temperatura martenzita.

U primjenama sa značajnim udarnim opterećenjem, neka razina zadržanog austenita (10 do 20 posto) je korisna jer osigurava otpornost na zaustavljanje pukotina koja sprječava širenje mikropukotina izazvanih udarom kroz odljev. Optimalna razina zadržanog austenita stoga je specifična za primjenu i predstavlja otpor otpornosti na trošenje nasuprot žilavosti koji se mora riješiti na temelju dominantnog načina kvara u specifičnom radnom okruženju.

Kako dugotrajno održavati odljevke s visokim sadržajem kroma

Održavanje odljevaka s visokim udjelom kroma u primjenama drobilica i mlina za mljevenje obuhvaća i operativne postupke koji čuvaju integritet ugrađenih potrošnih dijelova i prakse praćenja i planiranja zamjene koji maksimiziraju ukupni korisni vijek svakog dijela bez izazivanja gubitaka u proizvodnji i mehaničkih oštećenja do kojih dolazi kada su dijelovi istrošeni preko granice upotrebljivosti prije zamjene. Sljedeći okvir održavanja bavi se objema dimenzijama.

Radne prakse koje čuvaju integritet odljeva

Način rada drobilice ili mlina za mljevenje ima izravan učinak na stopu trošenja i učestalost loma odljevaka s visokim udjelom kroma, a operativna disciplina oko sljedećih postupaka proizvodi mjerljiva poboljšanja životnog vijeka odljevaka:

• Kontrolirajte otpadni metal i materijal koji se ne drobi u hrani: Čelična armaturna šipka, zubi bagera i drugi otpadni metali u dovodu drobilice stvaraju ekstremne udarne događaje koji mogu slomiti udarne šipke s visokim sadržajem kroma, obloge pregača i VSI cipele čak i ako je normalna radna razina udara unutar raspona žilavosti materijala. Instalirajte i održavajte učinkovitu detekciju metala (obično detektore metala i magnetske sustave koji odgovaraju vrsti materijala) uzvodno od svih udarnih drobilica koje obrađuju mješovite tokove ili tokove sirovine dobivene rušenjem.
• Kontrolirajte veličinu i brzinu dodavanja: Predimenzionirano punjenje u udarnoj drobilici stvara udare veće od projektiranih koji ubrzavaju trošenje i povećavaju rizik od loma. Održavajte sita prije drobilice za skalpiranje i dimenzioniranje u dobrom radnom stanju kako biste osigurali da je punjenje drobilice u skladu sa specifikacijom nominalne veličine sirovine za koju su dizajnirane puhalice i obloge. Nagli udari brzine koji uzrokuju da rotor utječe na masivne nakupine materijala, a ne na pojedinačne čestice, na sličan način povećavaju vršna udarna opterećenja; koristite sustave kontroliranog dodavanja (trakasti dodavači s kontrolom brzine, a ne kompenzacijski lijevci s nekontroliranim pražnjenjem) kako biste održali dosljednu brzinu dodavanja.
• Održavajte ispravnu brzinu rotora i postavke razmaka: Kod udarnih drobilica, brzina rotora određuje kinetičku energiju svake puhalice do udara stijene i primarna je radna varijabla koja utječe i na stopu proizvodnje i na stopu trošenja. Rad pri minimalnoj brzini rotora kojom se postiže potrebna specifikacija veličine proizvoda smanjuje stopu trošenja po toni; rad većom brzinom od potrebne povećava potrošnju energije i ubrzava trošenje bez poboljšanja kvalitete proizvoda. Provjerite jesu li postavke razmaka pregače unutar specifikacije; pretjerano uski razmaci povećavaju vjerojatnost zaglavljivanja velikih fragmenata između rotora i pregače, stvarajući događaje udara koji mogu slomiti i udarne letve i pregače istovremeno.
• Rotirajte puhalice u pravilnim intervalima: Udarne drobilice s vodoravnom osovinom dizajnirane su tako da se šipke za puhanje mogu rotirati za 180 stupnjeva ili premjestiti s prednjeg ruba na stražnji rub kada se jedna strana istroši do granice rotacije. Rotacija u ispravnoj točki izjednačava trošenje između dviju radnih površina svake šipke za puhanje, učinkovito udvostručujući ukupni volumen istrošenosti svake šipke u usporedbi s trčanjem do potpunog trošenja na jednoj strani prije rotacije. Odgođena rotacija rezultira neravnomjernim trošenjem koje smanjuje korisni volumen trošenja i može stvoriti neravnotežu rotora koja povećava opterećenje ležaja i vibracije.

Raspored pregleda i mjerenja istrošenosti

Sustavno mjerenje dubine istrošenosti odljevka u redovitim intervalima osnova je učinkovitog planiranja zamjene. Bez kvantitativnih podataka o istrošenosti, odluke o zamjeni temelje se samo na vizualnoj procjeni, što ima tendenciju rezultirati ili preuranjenom zamjenom dijelova s ​​preostalim radnim vijekom (što stvara nepotrebne troškove dijelova) ili odgođenom zamjenom dijelova koji su istrošeni ispod svoje sigurne radne granice (rizik mehaničkog oštećenja glavne opreme).

Uspostavite rutinu mjerenja trošenja pomoću čeljusti ili ultrazvučnih mjerača debljine koji mjere dubinu trošenja na definiranim referentnim točkama na svakom odljevku u redovitim intervalima inspekcije (obično svakih 250 do 500 radnih sati za teško opterećene trošne dijelove drobilice i svakih 500 do 1000 sati za VRM elemente za mljevenje). Zabilježite ta mjerenja u proračunsku tablicu za praćenje i iscrtajte kumulativno trošenje u odnosu na radne sate. Rezultirajuća krivulja stope trošenja omogućuje predviđanje preostalog životnog vijeka na bilo kojoj točki inspekcije, omogućujući da se planirana zamjena zakaže tijekom prikladnog perioda održavanja, umjesto da se reagira na hitan kvar uzrokovan istrošenim dijelom.

Popravak zavarivanjem odljevaka s visokim sadržajem kroma

Bijelo željezo s visokim udjelom kroma teško je zavariti konvencionalnim metodama zbog njegove krtosti i visokog ugljičnog ekvivalenta, koji potiču pucanje i u zavarenom sloju i u zoni pod utjecajem topline uz zavar. Međutim, navarivanje zavarenim slojem korištenjem odgovarajućih elektroda za tvrdo navarivanje od krom karbida ili punjene žice može se koristiti za obnavljanje istrošenih površina odljevaka debelih presjeka na licu mjesta, produžujući radni vijek bez troškova pune zamjene dijelova. Ključni zahtjevi za uspješno navarivanje odljevaka od željeza s visokim sadržajem kroma su:

• Zagrijte na 400 do 500 Celzijevih stupnjeva prije zavarivanja kako bi se smanjio toplinski gradijent između zavarene kupke i okolnog hladnog lijevanog materijala, koji je primarni pokretač pucanja u zoni utjecaja topline u željezu s visokim udjelom ugljika i kroma.
• Koristite potrošni materijal za tvrdo navarivanje krom karbida (ne opće namjene ili elektrode od austenitnog nehrđajućeg čelika) koje stvaraju talog sa svojstvima trošenja usporedivim s osnovnim materijalom za lijevanje. Talog s neprikladne elektrode koja je mekša od okolnog osnovnog materijala će se prvenstveno istrošiti, poništavajući svrhu popravka.
• Kontrolirajte međuprolaznu temperaturu i omogućiti kontrolirano sporo hlađenje nakon zavarivanja umotavanjem dijela u izolacijske pokrivače, kako bi se smanjila toplinska naprezanja tijekom hlađenja koja uzrokuju odgođeno pucanje u odljevcima debelog presjeka.

Odljevci s visokim sadržajem kroma predstavljaju tehnički zrelo i ekonomski dokazano rješenje za izazove trošenja u najzahtjevnijim industrijskim primjenama. Kombinacija odabira odgovarajućeg stupnja kroma za specifične abrazivne i udarne uvjete, određivanje ispravnih parametara toplinske obrade kako bi se maksimizirala tvrdoća i žilavost matrice, primjena najbolje prakse operativne discipline za očuvanje cjelovitosti lijevanja u radu, i implementacija sustavnog mjerenja trošenja i planiranja zamjene proizvodi najniže ukupne troškove vlasništva od habajućih dijelova s ​​visokim udjelom kroma tijekom cijelog vijeka trajanja opreme za drobljenje i mljevenje.

Kontrola kvalitete u proizvodnji odljevaka s visokim sadržajem kroma

Dosljednost performansi odljevaka s visokim udjelom kroma u uporabi ovisi o strogosti kontrole kvalitete koja se primjenjuje tijekom njihove proizvodnje. Za razliku od uobičajenih čeličnih proizvoda gdje su rasponi sastava i mehaničkih svojstava strogo regulirani široko prihvaćenim standardima, odljevci od bijelog željeza s visokim sadržajem kroma često se proizvode prema vlasničkim specifikacijama ili specifikacijama specifičnim za primjenu gdje su kontrole kvalitete proizvodnje koje primjenjuje ljevaonica primarno jamstvo dosljedne izvedbe. Razumijevanje koje kontrole kvalitete treba specificirati i provjeriti pri nabavi odljevaka s visokim sadržajem kroma omogućuje kupcima da razlikuju pouzdane izvore od onih koji proizvode nedosljedan proizvod.

Provjera kemijskog sastava

Svaka toplina od željezo s visokim sadržajem kroma treba analizirati prije izlijevanja uporabom optičke emisijske spektrometrije (OES) na uzorku uzetom iz lonca ili peći. Analiza mora potvrditi da su svi navedeni legirajući elementi (krom, ugljik, molibden, nikal i silicij) unutar ciljnog raspona sastava prije nego što se toplina ulije u kalupe. Zagrijavanje izvan specifikacije treba ispraviti dodavanjem legure prije lijevanja; izlijevanje topline izvan specifikacije u očekivanju da će biti prihvatljivo predstavlja značajan rizik kvalitete jer posljedice netočnog sastava na performanse trošenja i reakciju na toplinsku obradu možda neće biti vidljive sve dok se dijelovi ne ugrade u servisu.

Kupci bi trebali zahtijevati potvrde o ispitivanju mlinova (MTC) koje pokazuju stvarnu analizu lonca za svaku proizvodnu seriju, umjesto prihvaćanja generičkih potvrda o ocjeni koje potvrđuju sukladnost sa standardnom specifikacijom bez izvješćivanja o stvarnom sastavu specifičnih isporučenih dijelova. Usporedba MTC podataka za više narudžbi omogućuje prepoznavanje trendova u varijacijama sastava prije nego što utječu na izvedbu usluge i pruža podatke potrebne za korelaciju varijacija sastava s uočenim razlikama u vijeku trajanja između serija.

Ispitivanje tvrdoće nakon toplinske obrade

Svaki željezo s visokim sadržajem kroma casting treba ispitati tvrdoću po Rockwellu nakon toplinske obrade kako bi se potvrdilo da je tražena tvrdoća postignuta u cijeloj predviđenoj zoni mjerenja. Za većinu trošnih dijelova drobilica i mlina za mljevenje specificirani raspon tvrdoće je 58 do 66 HRC ovisno o stupnju legure i primjeni. Ispitivanje tvrdoće treba provesti na najmanje tri mjesta po odljevku: dva nasuprotna položaja radne površine i jedan položaj ruba. Odljevak koji pokazuje prihvatljivu tvrdoću na radnoj površini, ali značajno manju tvrdoću na rubnim pozicijama ukazuje na nepotpunu transformaciju martenzita u područjima niže brzine hlađenja tijekom kaljenja, što može uzrokovati pretežno trošenje na tim pozicijama tijekom rada.

Za velike odljevke gdje varijacija debljine presjeka može utjecati na raspodjelu tvrdoće kroz debljinu, destruktivno ispitivanje tvrdoće na uzorcima izrezanim iz reprezentativnih pozicija prototipa ili odljevaka prvog artikla utvrđuje gradijent tvrdoće po presjeku i provjerava da toplinska obrada postiže minimalnu potrebnu tvrdoću na svim dubinama koje će biti izložene tijekom punog životnog vijeka dijela. Ovo ispitivanje posebno je važno za VRM gume valjaka za brušenje i segmente stola s presjecima većim od 100 milimetara, gdje je tvrdoća jezgre nakon toplinske obrade presudna za izvedbu jer se površina troši, a dublji materijal s vremenom postaje radna površina.

Provjera dimenzija i kvaliteta površine

Sukladnost dimenzija s navedenim crtežom provjerava se mjerenjem svih kritičnih dimenzija pomoću kalibriranih mjerača i šablona. Za odljevke koji se završno obrađuju nakon toplinske obrade (kao što su impeleri pumpi, segmenti brusnog prstena i precizne habajuće ploče), mjerenje dimenzija nakon završne strojne obrade potvrđuje da je strojna obrada postigla potrebnu točnost dimenzija i završnu obradu površine. Za odljevke koji se koriste u lijevanom stanju ili kao tlo, dimenzionalne provjere usredotočuju se na montažne i spojne površine koje određuju ispravno pristajanje i poravnanje u glavnoj opremi.

Provjera kvalitete površine pokriva i vizualni izgled površine odljevka i ispitivanje bez razaranja za nedostatke ispod površine u kritičnim primjenama. Vizualnim pregledom identificira se poroznost skupljanja koja se lomi, hladna zatvaranja, vruća pukotina i značajna hrapavost površine koja ukazuje na probleme s kvalitetom lijevanja. Za primjene s velikim posljedicama, kao što su velike VSI papuče rotora, VRM elementi za mljevenje i komponente u kritičnim procesnim strojevima, ispitivanje penetrantima boje ili ispitivanje magnetskih čestica dostupnih površina pruža dodatnu sigurnost da nema površinskih pukotina prije nego se dijelovi ugrade u rad. Pukotine u odljevcima željeza s visokim udjelom kroma ne zaustavljaju se same od sebe kao što bi mogle biti u duktilnim materijalima; površinska pukotina na teško opterećenom habajućem dijelu udarne drobilice može se brzo proširiti do katastrofalnog loma pod radnim opterećenjima, čineći otkrivanje pukotina prije servisiranja značajnim ulaganjem u sigurnost i pouzdanost proizvodnje.