hgjmn高抗磨合金衬板在大型水泥磨机上的应用

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1、GHJMn高抗磨合金衬板在大型水泥磨机上的应用邹伟斌中国建材工业经济研究会水泥专业委员会100831卫建胜华新水泥股份有限公司435000曹祥云鄂州市杨叶高锰钢铸造有限责任公司436055摘要：本文论述了GHJMn高抗磨合金材质衬板及其在大型水泥磨机上的应用过程；并以ZGMn13为基准参照材料，对比了其机械性能；探讨了GHJMn衬板的磨损机理以及综合提高高锰钢材料耐磨性与使用寿命的技术途径。关键词：GHJMnZGMn13磨料磨损使用寿命。1、导言自1882年英国工程师R·A·哈特菲尔德发明标准奥氏体高锰钢（ZGMn13）以来，由于这种韧性较好的耐磨材料，自身具备加工硬

2、化（冷作硬化）的机械性能，诱发AM相变，可获得高强度、高硬度（HB500以上），从而提高材料耐磨性和使用寿命的特性。所以，一直能够沿用至今。现代化水泥工业中的大型管磨机，一般多采用磨耗低（≤50g/t-c）、破损率小（＜1.0%）的高硬度（HRC≥55）合金研磨体。在与普通高锰钢（ZGMn13）衬板配副使用过程中，显示出衬板材料的耐磨性差，环境温度较高时产生塑性流变，易破损，最终导致其使用寿命降低。同时，由于ZGMn13材料耐温度变化的能力较差，用其制成的衬板不能长期在250℃及以上温度环境中使用。否则，高锰钢中的奥氏体基体组织极易析出碳化物，导致材料局部脆化，受研磨

3、体连续冲击时产生破损。普通高锰钢（ZGMn13）材料由于含有较多的奥氏体（Ar）组织，其韧性虽为其它材料所不能比拟，但因初始硬度较低（HB200左右），抵抗硬质磨料磨损能力较差。为了扬长避短，进一步提高材料的机械性能，现已引入合金化变质处理的概念。在铸造熔炼过程中选择加入适量的Cr、V、Ni、Mo、W、B、Ti、Re等合适元素，使材料基体保持良好冲击韧性的同时，获得呈弥散化分布的高硬度高抗磨合金碳化物组织，籍以提高其耐磨、耐蚀及耐温性能与使用寿命，这已成为优化高锰钢材料机械性能的主要发展方向。〔1〕为此，我们与鄂州市杨叶高锰钢铸造有限责任公司合作，共同开发研制出具有优

4、良机械性能的新品种GHJMn高抗磨合金锰钢衬板，并将其用于大型水泥磨机，GHJMn材料耐磨性和使用寿命比普通高锰钢（ZGMn13）提高3~5倍，且破损率极低，在使用过程中取得了良好的技术经济效果。现将研制、应用过程及相关技术经济分析总结如下。文中谬误之处，尚望各位同仁予以批评指正。2、开发研制技术思路在普通高锰钢（ZGMn13）中引入部分合金元素，通过提高材料的锰碳比（Mn/c），使基体组织中保持一定数量的高抗磨硬质相—合金碳化物，可显著改善材料的机械性能，提高基体的初始硬度及耐磨性。新研制的GHJMn材料的主要金相组织仍为奥氏体，但通过实施合金化变质处理后，已成为高

5、抗磨合金锰钢。合金元素的选择与匹配见表1。表1GHJMn高抗磨合金锰钢合金元素的选择与匹配合金元素作用质量百分数（%）C确保奥氏体的最基本、最重要元素，C增加，材料基体硬度增加1.3~1.8Mn稳定奥氏体元素；Mn增加奥氏体稳定性增强15~18Cr形成适量铬铁碳化物，提高材料基体硬度及耐磨性1~3Ti细化晶粒，同时形成碳化钛硬质相，提高抗磨性能0.1~0.6Re净化钢液，细化晶粒，提高材料基体韧性少量W、B形成碳化钨，碳化硼硬质相，提高抗磨性能少量2.1GHJMn高抗磨合金锰钢铸造及热处理工艺。GHJMn高抗磨合金锰钢铸造及热处理工艺与ZGMn13的生产工艺基本相同：

6、采用自控升温的工业电炉熔炼，砂模浇铸成型。再入自动控温的工业电阻炉在1050~1100℃处理，然后进行“水韧处理”。处理后的试件再经过一定的时效处理。〔2〕2.2GHJMn高抗磨合金锰钢的机械性能GHJMn高抗磨合金锰钢材料制成的衬板，经过热处理与时效处理后，其机械性能见表2。表2GHJMn高抗磨合金锰钢机械性能测试项目机械性能硬度（HRC）≥50冲击韧性（αK）＞180J/cm2适用范围耐磨料磨损及冲击、凿削磨损耐磨性是ZGMn13的3倍以上金相组织：奥氏体（Ar）+Cr7C3合金碳化物+其它合金碳化物。3、应用过程分析3.1用于φ2.7×4m二组一级水泥磨衬板。华

7、新水泥公司φ2.7×4m水泥粉磨系统系进口粉磨设备，在φ3.5×145m湿法回转窑未拆除前粉磨湿法窑熟料（熟料显微硬度HV650左右），生产P.O525R、P.O425、P.O525水泥。磨内研磨体采用高铬合金白口铸铁磨球，硬度HRC≥58，冲击韧性2K3-7J/cm2。该磨机采用φ90-φ60四级配球，平均球径DCP=77mm，研磨体填充率52.02%，装载量40T。该磨机一级磨及二级磨原采用ZGMn13材质阶梯衬板，使用寿命为一年，改用GHJMn高抗磨合金锰钢阶梯衬板后，仍采用高铬合金研磨体与衬板配副。一级磨衬板使用寿命为四年，二级磨衬板使用寿命