การหล่อเหล็กแมงกานีสสูง: คู่มือขากรรไกรและเครื่องบดกระแทก

การหล่อเหล็กแมงกานีสสูง เป็นวัสดุสวมใส่เทียมของอุตสาหกรรมบดและแปรรูปแร่ หล่อจากเหล็กกล้าออสเทนนิติกแมงกานีสที่มีปริมาณแมงกานีสโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 11 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์ ส่วนประกอบเหล่านี้นำเสนอคุณสมบัติที่ไม่มีโลหะผสมอื่นๆ ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดสามารถเทียบได้กับการบดอัดแบบเข้มข้น: พวกมันค่อนข้างอ่อนเมื่อติดตั้งครั้งแรก แต่กลับแข็งตัวอย่างมากที่พื้นผิวเมื่อต้องเผชิญกับแรงกระแทกซ้ำๆ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแข็งตัวของงานหรือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากความเครียด การแข็งตัวของพื้นผิวนี้เกิดขึ้นระหว่างการใช้งานมากกว่าก่อนการติดตั้ง ซึ่งหมายความว่าวัสดุจะสร้างพื้นผิวที่สึกหรอแข็งขึ้นใหม่อย่างต่อเนื่องตลอดอายุการใช้งานภายใต้สภาวะการทำงานที่ถูกต้อง

ข้อสรุปโดยตรงสำหรับทุกคนที่ระบุการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงคือ: โลหะผสมเป็นวัสดุมาตรฐานและถูกต้องสำหรับการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงแบบ Jaw Crusher และแบบบดกระแทก การหล่อเหล็กแมงกานีสสูง เนื่องจากสภาวะความเค้นกระแทกในเครื่องบดทั้งสองประเภทเป็นสิ่งที่กระตุ้นการทำงานของกลไกการแข็งตัวของงานซึ่งทำให้วัสดุมีอายุการใช้งานที่โดดเด่น ในการใช้งานที่มีแรงกระแทกต่ำและการสึกหรอจากการเสียดสีเป็นส่วนใหญ่ วัสดุอื่นอาจมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเหล็กกล้าแมงกานีสสูง แต่ในเครื่องบดแบบขากรรไกรและแบบกระแทกซึ่งทุกรอบการบดจะให้แรงอัดและแรงกระแทกที่สำคัญแก่ชิ้นส่วนที่สึกหรอ การหล่อเหล็กกล้าแมงกานีสสูงเป็นข้อกำหนดที่กำหนดไว้ด้วยเหตุผลทางเทคนิคที่ดี บทความนี้ครอบคลุมถึงโลหะวิทยา ข้อกำหนดในการผลิต และข้อพิจารณาด้านประสิทธิภาพการใช้งานเฉพาะสำหรับส่วนประกอบของขากรรไกรและเครื่องบดกระแทกแบบเจาะลึก

โลหะวิทยาของเหล็กแมงกานีสสูง: เหตุใดจึงต้องมีการชุบแข็ง

เหล็กแมงกานีสออสเทนนิติกได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยเซอร์โรเบิร์ต แฮดฟิลด์ในปี พ.ศ. 2425 และยังคงเป็นที่รู้จักในเชิงพาณิชย์ในชื่อเหล็กแฮดฟิลด์ คุณลักษณะที่กำหนดของมันคือโครงสร้างจุลภาคออสเทนนิติกโดยสมบูรณ์ซึ่งคงไว้ที่อุณหภูมิห้องโดยการผสมผสานระหว่างปริมาณคาร์บอนสูง (โดยทั่วไปคือ 1.0 ถึง 1.4 เปอร์เซ็นต์) และปริมาณแมงกานีสสูง (11 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์) ซึ่งร่วมกันยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกที่ปกติจะเกิดขึ้นในเหล็กกล้าคาร์บอนเมื่อทำความเย็นจากออสเทนไนต์ วัสดุแบบหล่อมีความแข็งประมาณ 170 ถึง 210 บริเนล ซึ่งอ่อนกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือและเหล็กสึกหรอโลหะผสมหลายชนิด แต่ความนุ่มนวลเริ่มแรกนี้มาพร้อมกับความเหนียวพิเศษ: วัสดุสามารถดูดซับแรงกระแทกขนาดใหญ่ได้โดยไม่แตกหัก เนื่องจากเมทริกซ์ออสเทนนิติกเปลี่ยนรูปเป็นพลาสติกแทนที่จะแตกร้าว

กลไกการชุบแข็งที่สำคัญ: เมื่อเหล็กแมงกานีสสูงต้องเผชิญกับความเครียดจากการอัดที่มากกว่าประมาณ 300 ถึง 500 MPa ออสเทนไนต์ที่และใกล้กับพื้นผิวที่มีความเครียดจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ผ่านการเปลี่ยนเฟสที่เกิดจากความเครียด ซึ่งจะทำให้ความแข็งของพื้นผิวเพิ่มขึ้นจากประมาณ 200 บริเนลเป็น 450 ถึง 550 บริเนล พื้นผิวที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงนี้มีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอ ในขณะที่แกนออสเทนนิติกที่อยู่ด้านล่างยังคงแข็งแกร่งและทนทานต่อการแตกหัก ผลลัพธ์ในทางปฏิบัติคือส่วนประกอบที่พัฒนาพื้นผิวที่สึกหรอในขณะใช้งาน ในขณะเดียวกันก็รักษาความทนทานต่อแรงกระแทกที่จำเป็นต่อการทนต่อแรงกระแทกของกระบวนการบดโดยไม่ทำให้แตกละเอียด

เกรดเนื้อหาแมงกานีสและคาร์บอน

การหล่อเหล็กแมงกานีสสูงสำหรับการใช้งานเครื่องบดผลิตขึ้นในเกรดมาตรฐานหลายเกรดโดยมีปริมาณแมงกานีสและคาร์บอนที่แตกต่างกันซึ่งปรับให้เหมาะกับหน้าที่การบดที่แตกต่างกัน:

• เกรดมาตรฐาน Mn13 (ASTM A128 เกรด B 2): คาร์บอนประมาณ 1.0 ถึง 1.4 เปอร์เซ็นต์ และแมงกานีส 11 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์ เกรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับขากรรไกรและเครื่องบดกระแทกในการใช้งานแบบฮาร์ดร็อคปานกลางถึงฮาร์ดร็อค ให้ความสมดุลที่ดีระหว่างอัตราการชุบแข็งของงานและความเหนียว
• เกรด Mn18 ดัดแปลง (แมงกานีสสูง): คาร์บอนประมาณ 1.0 ถึง 1.3 เปอร์เซ็นต์ และแมงกานีส 16 ถึง 19 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณแมงกานีสที่สูงขึ้นจะเพิ่มความเสถียรของออสเทนไนต์ ปรับปรุงความเหนียวแต่ลดอัตราการชุบแข็งในงานเล็กน้อย แนะนำให้ใช้กับส่วนประกอบเครื่องบดขนาดใหญ่ที่มีความเสี่ยงต่อการแตกหักจากการกระแทกมากเกินไป และอายุการสึกหรอจะต้องขยายออกไปผ่านชั้นที่ชุบแข็งที่มีความลึกมากขึ้น
• เหล็กแมงกานีสดัดแปลงด้วยโครเมียม: องค์ประกอบ Mn13 มาตรฐานโดยเติมโครเมียม 1.5 ถึง 2.5 เปอร์เซ็นต์ การเติมโครเมียมช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสีโดยมีค่าใช้จ่ายต่อความเหนียว ทำให้เกรดดัดแปลงด้วยโครเมียมเหมาะสำหรับการใช้งานแบบบดที่เกี่ยวข้องกับทั้งแรงกระแทกสูงและการสึกหรอจากการเสียดสีอย่างมากจากหินทรายหรือควอทซ์ไซต์

Jaw Crusher การหล่อเหล็กแมงกานีสสูง: ข้อกำหนดและประสิทธิภาพ

เครื่องบดกรามทำงานโดยการบีบอัดหินระหว่างแผ่นกรามคงที่และแผ่นกรามแบบเคลื่อนย้ายได้ (กรามแบบแกว่ง) โดยแผ่นกรามทั้งสองมาบรรจบกันที่ด้านล่างของห้องบดและแยกออกจากด้านบน หินถูกหนีบระหว่างขากรรไกรและแตกหักด้วยแรงอัดขณะที่กรามแกว่งเคลื่อนไปข้างหน้า แผ่นกรามเป็นส่วนประกอบหลักที่สึกหรอในระบบนี้ และเป็นการใช้งานที่สำคัญที่สุดสำหรับการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงของ Jaw Crusher

การออกแบบแผ่นกรามและการพิจารณาโปรไฟล์

แผ่นกรามสำหรับเครื่องบดกรามขนาดใหญ่จะถูกหล่อเป็นชิ้นเดียวหรือหลายส่วน ขึ้นอยู่กับขนาดเครื่องบดและความสามารถในการหล่อของโรงหล่อ พื้นผิวการทำงานของแผ่นกรามนั้นลูกฟูกด้วยสันที่เน้นแรงกดอัดและช่วยในการแตกหักของหิน โปรไฟล์ลอน (ความสูงของสัน ระยะพิทช์ และมุม) ได้รับการปรับปรุงโดยผู้ผลิตเครื่องบดสำหรับประเภทของหินและอัตราส่วนการลดขนาดของการใช้งาน สำหรับหินแข็งที่มีความสามารถ (หินแกรนิต หินบะซอลต์ gneiss) ที่มีกำลังอัดสูงกว่า 150 MPa อายุการใช้งานของแผ่นกรามในเหล็กแมงกานีสสูง โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 50,000 ถึง 200,000 ตันของวัสดุแปรรูป ขึ้นอยู่กับดัชนีการขัดถูของหิน การไล่ระดับฟีดของเครื่องบด และพารามิเตอร์การทำงานของเครื่องบด

ข้อกำหนดการรักษาความร้อนสำหรับแผ่นกราม

เนื่องจากเหล็กกล้าแมงกานีสสูงที่หล่อจะมีตะกอนคาร์ไบด์อยู่ที่ขอบเขตของเกรนซึ่งเป็นผลมาจากการระบายความร้อนอย่างช้าๆ ผ่านช่วงอุณหภูมิการตกตะกอนของคาร์ไบด์ในระหว่างการแข็งตัว คาร์ไบด์เหล่านี้ทำให้วัสดุเปราะและต้องละลายก่อนที่จะเริ่มใช้งานการหล่อ กระบวนการบำบัดความร้อนด้วยสารละลายเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่การหล่อที่อุณหภูมิ 1,020 ถึง 1,100 องศาเซลเซียสเป็นเวลาเพียงพอในการละลายคาร์ไบด์ทั้งหมด จากนั้นจึงทำให้เย็นลงในน้ำอย่างรวดเร็วเพื่อรักษาโครงสร้างออสเทนนิติกอย่างสมบูรณ์ Jaw Crusher การหล่อเหล็กแมงกานีสสูงที่ไม่ได้รับการแก้ปัญหาด้วยความร้อนอย่างถูกต้องจะล้มเหลวเนื่องจากการแตกหักแบบเปราะมากกว่าการสึกหรอทีละน้อย บ่อยครั้งภายในชั่วโมงแรกของการบริการในการใช้งานเครื่องบดที่มีความต้องการสูง การตรวจสอบการอบชุบด้วยความร้อนผ่านการวัดความแข็งของบริเนลและการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคถือเป็นการควบคุมคุณภาพที่สำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์นี้

Impact Crusher การหล่อเหล็กแมงกานีสสูง: สภาวะความเครียดที่แตกต่างกัน, ลำดับความสำคัญในการออกแบบที่แตกต่างกัน

เครื่องบดกระแทกจะทำให้หินแตกโดยการกระแทกด้วยความเร็วสูงแทนที่จะเป็นแรงอัด ในเครื่องบดกระแทกเพลาแนวนอน (HSI) โรเตอร์ที่ติดตั้งแท่งเป่าจะหมุนด้วยความเร็วสูงและกระแทกหินที่ป้อนเข้าไปในห้องบด และเร่งให้กลายเป็นแผ่นกระแทก (หรือที่เรียกว่าม่านหรือผ้ากันเปื้อน) ซึ่งจะแตกหักเมื่อสัมผัสกัน ในเครื่องบดกระแทกเพลาแนวตั้ง (VSI) หินจะถูกป้อนเข้าไปในโรเตอร์ความเร็วสูง และขับเคลื่อนแบบหมุนเหวี่ยงกับห้องด้านนอกที่มีหินเรียงรายหรือมีทั่งตีเหล็ก สภาวะความเค้นที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนที่สึกหรอในเครื่องบดแบบกระแทกนั้นแตกต่างโดยพื้นฐานจากสภาวะความเครียดในเครื่องบดแบบกราม โดยมีอัตราความเครียดที่สูงกว่าและทิศทางการใช้แรงที่แตกต่างกัน

แท่งระเบิด: ส่วนประกอบเครื่องบดกระแทกที่สำคัญที่สุด

แท่งเป่าเป็นส่วนประกอบหลักที่มีการสึกหรอในเครื่องบดกระแทกเพลาแนวนอน ซึ่งติดตั้งอยู่ในช่องบนโรเตอร์ และกระแทกหินที่เข้ามาที่ความเร็วรอบนอกของโรเตอร์ (โดยทั่วไปคือ 25 ถึง 45 เมตรต่อวินาทีในตัวกระแทกหลัก) แท่งหินจะต้องต้านทานการสึกหรอจากการเสียดสีจากการสัมผัสหินไปพร้อมๆ กัน และดูดซับแรงกระแทกที่มีพลังงานสูงจากการชนกันของแท่งหินแต่ละครั้งโดยไม่ทำให้แตกหัก การหล่อเหล็กแมงกานีสสูงเป็นข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับแท่งเป่าในเครื่องบดกระแทกหลักและรองที่แปรรูปฮาร์ดร็อค เนื่องจากการกระแทกที่ความเร็วสูงทำให้เกิดสภาวะความเครียดที่จำเป็นสำหรับการชุบแข็งงานอย่างมีประสิทธิภาพ อายุการใช้งานของโบลต์บาร์ในการแปรรูปหินปูนแข็งโดยทั่วไปคือ 200 ถึง 600 ตันของหินต่อกิโลกรัมของน้ำหนักโบลต์บาร์ ในขณะที่การประมวลผลหินที่แข็งกว่า เช่น หินบะซอลต์หรือหินแกรนิต อาจลดลงเหลือ 50 ถึง 200 ตันต่อกิโลกรัม ซึ่งสะท้อนถึงการเสียดสีที่สูงขึ้นและความรุนแรงของแรงกระแทกของหินประเภทที่แข็งกว่า

แผ่นกันกระแทกและแผ่นเบรกเกอร์

แผ่นกระแทก (หรือที่เรียกว่าผ้ากันเปื้อนหรือม่าน) จะรับก้อนหินที่หลุดออกจากโรเตอร์ และจะต้องดูดซับแรงกระแทกที่มีพลังงานสูงซ้ำๆ ตลอดอายุการใช้งาน โดยทั่วไปส่วนประกอบเหล่านี้ยังมีจำหน่ายในรูปแบบการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงแบบบดกระแทก แม้ว่าในการใช้งานที่มีแรงกระแทกต่ำกว่า ส่วนประกอบเหล่านี้อาจผลิตจากเหล็กสีขาว Cr Mo ซึ่งมีความทนทานต่อการเสียดสีสูงกว่าโดยมีต้นทุนความเหนียวลดลง ทางเลือกระหว่างเหล็กแมงกานีสสูงและเหล็กสีขาวสำหรับแผ่นกระแทกนั้นขึ้นอยู่กับระดับพลังงานกระแทกจำเพาะในเครื่องบด: ในกรณีที่แรงกระแทกรุนแรง ความทนทานต่อการแตกหักที่เหนือกว่าของเหล็กแมงกานีสถือเป็นสิ่งสำคัญ ในกรณีที่แรงกระแทกปานกลางและการเสียดสีเป็นส่วนใหญ่ เหล็กสีขาวอาจมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

การเปรียบเทียบการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงสำหรับเครื่องบดกรามและเครื่องบดกระแทก

ข้อควรพิจารณาในการควบคุมคุณภาพและการจัดซื้อสำหรับการหล่อเหล็กแมงกานีสสูง

ประสิทธิภาพของการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงในการใช้งานเครื่องบดขึ้นอยู่กับคุณภาพของกระบวนการหล่อและการบำบัดความร้อนอย่างมาก การเลือกซัพพลายเออร์และการตรวจสอบขาเข้าจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ควรระบุเกณฑ์คุณภาพต่อไปนี้และตรวจสอบความถูกต้องสำหรับการหล่อเหล็กแมงกานีสสูงทั้งหมดที่ใช้ในงานขากรรไกรและเครื่องบดกระแทก:

1. การตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมี การวิเคราะห์ทางสเปกโตรเมตริกควรยืนยันว่าปริมาณแมงกานีสอยู่ในช่วงที่ระบุ (11 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์สำหรับ Mn13, 16 ถึง 19 เปอร์เซ็นต์สำหรับ Mn18) และคาร์บอน ซิลิคอน ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์ อยู่ภายในข้อกำหนดเกรด ฟอสฟอรัสที่มากเกินไปที่สูงกว่า 0.07 เปอร์เซ็นต์และกำมะถันที่สูงกว่า 0.05 เปอร์เซ็นต์จะทำให้เหล็กเปราะและต้องได้รับการควบคุม
2. การตรวจสอบการรักษาความร้อนโดยการทดสอบความแข็ง เนื่องจากความแข็งที่ดับแล้วควรอยู่ในช่วง 170 ถึง 220 Brinell ค่าที่สูงกว่าช่วงนี้อย่างมีนัยสำคัญบ่งชี้ถึงการบำบัดสารละลายที่ไม่สมบูรณ์ (คาร์ไบด์ตกค้าง) หรือข้อผิดพลาดในองค์ประกอบของโลหะผสม ค่าที่ต่ำกว่า 160 บริเนลอาจบ่งชี้ว่าอุณหภูมิของสารละลายสูงเกินไป ส่งผลให้เกรนเติบโตซึ่งจะลดความเหนียวลง
3. ความแม่นยำของมิติและการตกแต่งพื้นผิว ขนาดการหล่อควรได้รับการตรวจสอบตามแบบของผู้ผลิตด้วยค่าความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสม แผ่นกรามและแท่งเป่าจะต้องพอดีกับระบบการติดตั้งที่เกี่ยวข้องอย่างถูกต้องเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายน้ำหนักที่สม่ำเสมอ และป้องกันความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรจากความเข้มข้นของความเครียดที่จุดติดตั้ง
4. ปราศจากข้อบกพร่องในการหล่อที่เป็นอันตราย ความพรุนของการหดตัว รอยแตกร้าว และการรวมตัวที่สำคัญในพื้นผิวการสึกหรอหรือบริเวณติดตั้งเป็นสาเหตุของการปฏิเสธ รอยแตกบนพื้นผิวสามารถตรวจพบได้โดยการตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็กหรือการทดสอบการแทรกซึมของสีย้อม ข้อบกพร่องภายในจำเป็นต้องมีการทดสอบอัลตราโซนิกหรือการตรวจสอบด้วยภาพรังสีในการใช้งานที่สำคัญ

การหล่อเหล็กแมงกานีสสูงสำหรับเครื่องบดกรามและเครื่องบดกระแทกเป็นตัวแทนของโซลูชันวัสดุสึกหรอที่เป็นที่ยอมรับและได้รับการตรวจสอบทางเทคนิคแล้ว ซึ่งให้บริการแก่อุตสาหกรรมเหมืองหิน เหมืองแร่ และการผลิตโดยรวมมานานกว่าศตวรรษ กลไกการแข็งตัวในตัวเองอันเป็นเอกลักษณ์ของวัสดุภายใต้สภาวะกระแทก รวมกับความทนทานต่อการแตกหัก ทำให้ยากต่อการปรับปรุงสำหรับสภาวะการรับน้ำหนักเฉพาะของเครื่องบดประเภทเหล่านี้ กุญแจสำคัญในการตระหนักถึงประสิทธิภาพการทำงานเต็มประสิทธิภาพอยู่ที่การเลือกเกรดโลหะผสมที่ถูกต้องสำหรับประเภทหินและหน้าที่เครื่องบดเฉพาะ การยึดมั่นในข้อกำหนดการบำบัดความร้อนของสารละลาย และการตรวจสอบคุณภาพขาเข้าอย่างเข้มงวดที่ตรวจสอบทั้งองค์ประกอบและความเพียงพอของการบำบัดความร้อนก่อนที่การหล่อจะเข้าสู่การบริการ