周平安:高效新型耐磨材料的應(yīng)用
中國耐磨技術(shù)委員會主任、中國鑄造協(xié)會耐磨鑄件分會 周平安
2012年4月28日,由中國水泥網(wǎng)主辦、安格爾·基業(yè)長青第一協(xié)辦的 “2012第五屆國際粉磨峰會”在南京隆重召開。中國建材機(jī)械工業(yè)協(xié)會耐磨材料與抗磨技術(shù)分會、中國機(jī)械工程學(xué)會磨損失效與抗磨技術(shù)專業(yè)委員會名譽(yù)主任周平安出席此次峰會,并做了題為《高效新型耐磨材料的應(yīng)用》的發(fā)言。關(guān)于高效新型耐磨材料的應(yīng)用,周平安主要講了耐磨材料與技術(shù)在建材水泥工業(yè)中的重要性、耐磨材料與技術(shù)的最新發(fā)展趨勢、幾種高效新型耐磨材料與技術(shù)三方面內(nèi)容。以下為報(bào)告全文:
一、高效耐磨材料技術(shù)在建材水泥工藝?yán)锏闹匾?/STRONG>
經(jīng)過市場統(tǒng)計(jì),我國每年因磨料磨損消耗金屬材料約達(dá)300萬噸以上,且其中在水泥、礦山、火力發(fā)電、磨球等行業(yè)消耗超過200萬噸,各種襯板消耗近30萬噸,冶金和建材消耗占60﹪;另外,軋輥和各種工程機(jī)械耐磨配件消耗各占50萬噸。在建材和水泥工業(yè)中材料和能源的主要消耗分布在粉磨生料、熟料和煤三個工藝過程中,其中鋼鐵材料消耗占總消耗的50%(磨球、磨段消耗85%、襯板消耗15%);消耗電能占總電能的65-70%.由這些數(shù)據(jù)我們不難看出行業(yè)節(jié)能的余地還是很大的。
從發(fā)展歷史來看,傳統(tǒng)的建材工業(yè)中常用抗磨材料主要有:鎳硬鑄鐵、低鉻鑄鐵、高鉻鑄鐵、高錳鋼和合金鋼。在水泥行業(yè),主要是采用高鉻鑄鐵。這里面主要是鉻系,目前高鉻鑄鐵磨球中含鉻量普遍在12%以上,高的可能在20%-30%。但是全世界鉻資源有限,尤其我國又是一個貧鉻國家,在近十年里,鉻資源被大消耗量,致使高碳鉻鐵價(jià)格翻了4-5倍,更重要的是,鉻資源的大量消耗最終必然導(dǎo)致鉻資源消耗殆盡,這對耐磨行業(yè)的發(fā)展帶來了很大的局限。
二、耐磨材料與技術(shù)的最新發(fā)展趨勢
正是因?yàn)殂t資源的局限很難突破,所以最近行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出兩大趨勢:一是降低鉻金屬含量,二是提高冶金質(zhì)量。究竟采取那種措施,要根據(jù)具體的情況具體分析。從最近這幾年的情況看來,一些新技術(shù)趨勢逐漸表現(xiàn)出來,它們主要是:
1、采用最佳熱處理工藝,開發(fā)具有強(qiáng)韌性的含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵(CADI)。這是耐磨材料行業(yè)中的一個新的系統(tǒng),而且正在應(yīng)用,并取得了很好的效果。
2、采用金屬變質(zhì)劑提高鋼鐵液體的組織和性能。雖然提高鋼鐵性能有很多方法,但是近十幾年來最有效的也是主攻的方向就是變質(zhì)劑。
3、采用復(fù)合鑄件、堆焊強(qiáng)化、雙液澆注、鑲嵌和涂覆等技術(shù)。如果采用單個技術(shù)提高整體耐磨材料的性能要花很大的力氣,而且其中強(qiáng)度和韌性存在著很大的矛盾,從最近的情況來看,從磨輥和錘頭特別是大型組件采用復(fù)合技術(shù)是一個很重要的發(fā)展方向。
4、采用行業(yè)合作和電子商務(wù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銷售模式,減少中間渠道,提高效益。這幾年我一直很關(guān)注中國水泥備件網(wǎng)的發(fā)展,中國水泥備件網(wǎng)的營銷模式可以作為整個行業(yè)將來的營銷模式的典范。在這一方面,水泥行業(yè)先行了一步,但是像礦山等行業(yè),雖然用戶量很大,卻一直沒有去做。同時(shí)對高效節(jié)能耐磨材料行業(yè)來說,如何適應(yīng)這個系統(tǒng),如何按照這種路程前行,我覺得未來我們可以共同努力、共同發(fā)展。
[Page]三、幾種高效新型耐磨材料與技術(shù)
1、低鉻鑄鐵和高鉻鑄鐵的缺陷
?。?)低鉻和高鉻鑄鐵磨球的缺點(diǎn)破碎和失園、堵塞隔窗板、磨耗高。在十幾年以前,低鉻產(chǎn)品占據(jù)了很大的市場,到了近幾年在水泥行業(yè),都是以高鉻鑄鐵為主。在實(shí)際的使用過程中顯現(xiàn)出的很多問題,主要有失園,硬度不夠;堵塞隔窗板,這是水泥行業(yè)中最頭疼兩個問題,但是受制于本身因素的制約,問題一直無法得到妥善的解決
(2)對球磨機(jī)依賴加大,球磨機(jī)直徑加大對磨球和襯板的性能要求更高。這個問題在水泥行業(yè)還不是很突出,可是對礦山行業(yè)來說,近幾年重點(diǎn)的發(fā)展方向就是將球磨機(jī)的直徑加大。在過去使用的都是數(shù)臺相連的系列型球磨機(jī),不過現(xiàn)在第一道工序使用的都是直徑8米~10米的大型球磨機(jī),后面在接一臺球磨機(jī),這也是礦山行業(yè)目前的發(fā)展方向。至于以后是否將這個技術(shù)應(yīng)用于水泥行業(yè)還是個未知數(shù),但對耐磨行業(yè)來說,大型球磨機(jī)不論對球的質(zhì)量還是對襯板的質(zhì)量都提出了更高的要求。這個問題不只是國內(nèi),在國際上也受到了廣泛關(guān)注。如果可以將這個問題解決,必將是世界性的突破。
2、幾種高效新型耐磨材料與技術(shù)
?。?)等溫淬火奧鐵體耐磨鑄球(CADI磨球)。這是我們目前正在研發(fā)的,相較于原來的球墨鑄鐵,等溫淬火奧鐵體耐磨鑄球?qū)⑵渲械囊徊糠智蚰優(yōu)樘蓟?,所以它的基本組織:奧鐵體+球形石墨+部分碳化物,其中炭化物含量一般在20%~30%,既保持了球墨鑄鐵的韌性,又滿足了硬度的要求。經(jīng)過測試沖擊韌性在11J以上,體積硬度HRC 57,沖擊疲勞壽命達(dá)到12000~15000次。
相較于傳統(tǒng)耐磨球它具有很多的優(yōu)點(diǎn):CADI磨球不破碎、不失園、不剝落;磨球表面加工硬化能力大,耐磨性好;磨球比重輕,既不影響研磨效果,節(jié)省球磨機(jī)電能消耗10-20%;提高球磨機(jī)產(chǎn)量10-20%左右;降低周圍環(huán)境噪音10-12分貝;減少球磨機(jī)周邊設(shè)備的磨損,提高壽命。
另外對水泥行業(yè)來說,最重要的問題就是節(jié)電,在新型干法水泥生產(chǎn)中,每噸水泥電耗為90-110 kW·h,其電費(fèi)占總成本的20-30%,其中,粉磨生料、熟料和燃煤的電耗占總電耗65%。其他的比例如:礦山及破碎6%、生料粉磨25%、生料均化4%、熟料燒成20 %、水泥粉磨40 %、包裝運(yùn)輸5 %。
CADI磨球裝機(jī)試驗(yàn)初步結(jié)果
[Page]?。?)金屬變質(zhì)劑在鋼鐵液體中的應(yīng)用
所謂變質(zhì)劑就是在鋼鐵液體中添加的含一種或多種微量元素、合金或納米粉體等,變質(zhì)劑基本可分為三大類:
①以各種合金成分為主體的鋼鐵液體的孕育劑、球化劑或凈化劑;
?、谝愿鞣N稀土元素為主體的變質(zhì)劑;
③以分散尺寸極細(xì)并有巨大表面能的納米材料為主體的特種添加劑-納米變質(zhì)劑。
各種變質(zhì)劑所起的基本作用有共同之處,也有明顯差別:納米變質(zhì)劑則既能增加結(jié)晶核心,明顯的細(xì)化晶粒和改變基體組織結(jié)構(gòu),又能在組織中形成均勻分布的硬質(zhì)點(diǎn),因此,它常常能同時(shí)顯著地提高鋼鐵材料的強(qiáng)度、硬度和韌性。
?。?)復(fù)合鑄件及表面強(qiáng)化和修復(fù)技術(shù)堆焊,這是需要重點(diǎn)發(fā)展的方向,包括:強(qiáng)化和修復(fù);鑲嵌蜂窩陶瓷技術(shù);雙液澆注;耐磨耐火涂料。這些都是表面技術(shù)的一個門類,每個門類都有其特點(diǎn),要根據(jù)具體的情況來甄選。以復(fù)合錘頭為例,錘柄要求韌性,要求不斷,錘頭要求硬度,這兩點(diǎn)是互相是矛盾的,只有復(fù)合鑄件才能滿足其要求。
?。?)采用行業(yè)合作和電子商務(wù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銷售模式
目前存在的交易弊端主要是:交易模式傳統(tǒng);價(jià)格不透明;貨款無法及時(shí)收付;交易地位不平等;質(zhì)量無法保證;買賣雙方交易黑幕等。所以我希望可以和中國水泥網(wǎng)開展更加廣泛的合作,獲得更進(jìn)一步的發(fā)展
最后希望各水泥企業(yè)和礦山企業(yè)能夠充分利用高效新型耐磨材料和技術(shù),可以大大提高水泥工業(yè)的生產(chǎn)效率和節(jié)約生產(chǎn)成本;加強(qiáng)水泥工業(yè)和耐磨材料行業(yè)之間的合作和交流,發(fā)展現(xiàn)代化的電子商務(wù)和網(wǎng)絡(luò)交易,創(chuàng)造新型的供應(yīng)和銷售模式,可以大大節(jié)省采購成本和提高效益。
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