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立磨选粉机的抗磨优化设计及试验研究

王海龙  
【摘要】:大型立磨是水泥工业的重要设备,选粉机是立磨的重要工作部件。选粉机的磨损失效直接影响立磨的正常运行,造成产品质量下降,带来经济损失。研究选粉机磨损失效问题,进行抗磨优化设计,对于降低磨损,延长选粉机的使用寿命,保证立磨正常运行,稳定粉磨质量,节材、节能、降耗,具有重大的经济和工程意义。 磨损失效发生在伯力鸠斯(RM)立磨选粉机中,失效部位为选粉机导向叶片,由堆焊的耐磨复合钢板制作;采用扫描电镜等分析手段,分析后认定:叶片受到粉料颗粒的强烈冲蚀后,低碳钢层局部被磨损殆尽,其背面布满裂纹的耐磨层碎裂脱落,叶片大面积缺损失去导风作用而失效。 采用两种途径对导向叶片进行抗磨优化设计:一是在叶片易磨损区采用双面堆焊耐磨层,根据磨损工况的需求,可以逐步加宽双面堆焊区域,一直到全部采用双面堆焊耐磨层,经装机试验,改进叶片未出现短时间磨损失效问题。二是对叶片原采用的Fe-Cr-C堆焊合金进一步优化,在其中添加适量的B元素,进一步提高其耐磨性,研究表明:B的添加提高了材料的硬度,增加了合金中碳化物的数量,使堆焊材料表面的裂纹形态和分布得到明显改善,加工性能变好,易于制作成型。 制作中发现,双面堆焊复合钢板制作工艺复杂,且因低碳钢层受三向拘束应力,钢板脆性大,容易碎裂,加工性差,建议采用两块单面复合钢板背靠背塞焊结构来代替两面堆焊。 为考察Fe-Cr-C-B合金材料的冲蚀磨损性能,自行设计制造了一台冲蚀磨损试验机,进行了冲蚀磨损试验。为深入研究材料在各种磨损方式下的磨损特性,扩大该堆焊材料的应用范围,还进行了湿砂橡胶轮磨料磨损试验,动载冲击磨损试验。在磨料磨损试验中发现,随Cr、C含量增加,耐磨性增加。研究发现,B对Fe-Cr-C-B合金耐磨性的影响显著,Fe-Cr-C-B合金耐磨性是Fe-Cr-C合金的2倍。在冲击磨料磨损试验中发现:在2000次冲击磨损条件下,Fe-Cr-C-B合金的耐磨性是Fe-Cr-C合金耐磨性的近2倍,超过2000次,试样碎裂。 冲蚀磨损试验中发现:冲蚀速度对Fe-Cr-C-B合金耐磨性影响显著,随速度增加,磨损失重呈指数增长。材料硬度与磨料硬度比值对耐磨性影响显著;随磨料粒度增大,冲蚀磨损失重加剧。 为考察堆焊层的磨损机理,进行了少数磨料颗粒的投射试验,试验表明,即使含有大量碳化物,宏观硬度达到HRC63以上的试样,仍然以犁削方式为主,这与最大冲蚀角度发生在3045。的试验数据是相互印证的。


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