反击式破碎机易损件材料的研究

     國(guó)家重点建设项目五强溪水電(diàn)工程从奥地利引进了新(xīn)型破碎机一一诺里冲APK40型反击式破碎机。机内全套耐磨件7个品种8件均采用(yòng)抗磨材料制成。从奥钢联进口的产品单价為(wèi)2．5万元／t，仅破碎机一项，要完成该工程建设需要耗资2505．35万元。為(wèi)了使引进设备配件立足國(guó)内，我们对机内抗磨件进行了反复的研究及试制。经生产运行试验，用(yòng)所研制的抗磨合金制作的配件使用(yòng)寿命与进口产品相当，完全可(kě)以取代进口配件。 
l 破碎机易损件的工况及材质选择 
1．1 工况条件 
五强溪水電(diàn)工程中采用(yòng)石英岩和石英砂岩制成砂石料，然后进行混凝土的配制。这两种砂石料中SIO。含量达 75%～90%，莫氏硬度 7级以上，抗压强度為(wèi)200—300MPa。引进的破碎机技术参数為(wèi)：转子直径1000×宽1000mm，转速 740r／min，功率160 kw，**进料粒度為(wèi) 150mm，破碎能(néng)力 120 t／h。设备中随机带来的易损件经现场生产考核，使用(yòng)寿命為(wèi) 110— 125 h。易损配件在运行中的另一工况特点是：高速运转的冲击锤与高硬度的石英岩反复碰撞，冲击锤工作表面温度高达500—600℃，因此，抗磨材料必须在较高的温度下具有(yǒu)足够的韧性和硬度。 
1．2 磨损机理(lǐ) 
诺里冲反击破碎机中的冲击锤、反击板等易损件的磨损是凿削式磨粒磨损。这种磨损是表面应变和机械应变较强的沟槽磨损，沟槽的形成是由于磨料在外力作用(yòng)下，以一定的速度切人金属基體(tǐ)，经一段滑移后与金属基體(tǐ)脱离，从而在基體(tǐ)上留下一道道沟槽。沟槽的形成取决于局部应力的大小(xiǎo)和金属表面与磨料硬度的相对值。在相同应力的情况下，磨料硬度越大，越容易产生沟槽。由于砂烁石硬度大，因而对金属基體(tǐ)产生的沟槽往往在磨损中占主要地位。 
1．3 材质选择 
為(wèi)了借鉴國(guó)外经验，首先我们对奥钢联进口产品残體(tǐ)的金相组织、力學(xué)性能(néng)及化學(xué)成分(fēn)进行了分(fēn)析测试，结果表明，进口配件所用(yòng)的材料為(wèi)高合金抗磨材料，其化學(xué)成分(fēn)见表1，其金相组织為(wèi)马氏體(tǐ)加条块状一次碳化物(wù)加二次碳化物(wù)，硬度為(wèi)HRC62～64。我们对國(guó)内外常用(yòng)抗磨材料的使用(yòng)情况进行了广泛的调研和实物(wù)分(fēn)析，在此基础上再根据反击式破碎机的工作原理(lǐ)及國(guó)内资源进行了大量的材质试验，选用(yòng)CYK型高铬合金铸铁来进行试制。 
2 反击式破碎机抗磨件的研制 
2．L 熔炼工艺 
表1 进口冲击锤的化學(xué)成分(fēn) 
C Si Mn P S Cr Ni Cu 
3．32 0．22 0．70 0．065 0．020 26．18 0.51 0.42 
CYK型高铝合金铸铁在中频感应電(diàn)炉内熔炼，熔化温度為(wèi)1500～1550℃，以确保合金熔解并充分(fēn)扩散，為(wèi)防止铸件组织晶粒粗大或出现冷隔、皱皮等缺陷，浇铸温度控制在1360～1380℃。 
2．2 铸造工艺 
选用(yòng)的高铬合金铸铁材质，具有(yǒu)合金含量高、流动性好、收缩量大、导热性差等特点，因此在设计其铸件造型工艺时，采取顺序凝固的原则，并且為(wèi)增强冒口对铸件的补缩效果，冲击锤、反击板等厚大铸件采用(yòng)立浇雨淋式保温冒口的浇铸方法。 
2.3 热处理(lǐ) 
热处理(lǐ)采取多(duō)阶梯双曲型工艺，包括淬火、回火，见图2，其工艺参数与铸件壁厚密切相关，生产不同铸件，参数有(yǒu)所不同。此外，由于该材质合金含量高，导热性差，铸造应力大，且诺里冲反击式破碎机抗磨件在高应力下工作，因此必须经消除应力的热处理(lǐ)，以防止出现早期断裂。 


3 CYK型合金铸铁的金相组织和力學(xué)性能(néng) 
3．1 金相组织 
奥钢联冲击锤残體(tǐ)的金相组织，是回火马氏體(tǐ)加条块状一次碳化物(wù)加少量二次碳化物(wù)。為(wèi)CYK型高合金铸铁热处理(lǐ)后的组织，是回火马氏體(tǐ)加条块状一次碳化物(wù)及在回火马氏作基體(tǐ)上析出的颗粒状二次碳化物(wù)，比较两种合金的金相组织发现，CYK型高合金铸铁组织更细小(xiǎo)，且析出的二次碳化物(wù)数量较多(duō)。 
3．2 力學(xué)性能(néng) 
对合金的力學(xué)性能(néng)经反复测试后结果见表2。由表中数据可(kě)见，CYK型高铬合金铸铁不仅具有(yǒu)很(hěn)高的硬度且冲击韧性较好。 
表2 CYK型高铬合金铸铁的力學(xué)性能(néng) 
力學(xué)性能(néng)状态 冲击值ak（J/ cm2） 硬度（HRC） UW（Mpa） 
铸态 -　 54～58 >600 
热处理(lǐ)态 5—8 62～67 　 - 
注： ak采用(yòng) 20×20×110不加工，无缺口试样，支距70mm； 
σw采用(yòng)砂型铸造，试样尺寸為(wèi)φ30×340，支距300 mm。 
4 生产试验 
将CYK 型高铬合金铸铁的冲击锤与奥钢联进口冲击锤同机安装满负荷运转，结果见表3。数据表明：在完全相同的工况下用(yòng)＊＊K型高铬合金铸铁生产的抗磨件抗磨性能(néng)与进口产品相当，完全可(kě)以取代进口产品。在五强溪水電(diàn)工程中，由多(duō)家单位研制的产品对比使用(yòng)后，该合金生产的配件成為(wèi)**选定产品，并已多(duō)次出口巴基