8 800 333-0-772
(для бесплатных звонков по России)
Союзгормаш. Наш опыт Ваш ключ к успеху
+7(812) 578-09-48
телефон в Санкт-Петербурге
+7(495)797-85-88
телефон в Москве
ГлавнаяО компанииСтатьиБрони для дробилок - выбор оптимального сплава

Брони для дробилок - выбор оптимального сплава

Важной составляющей стоимости эксплуатации дробильно-сортировочного завода является стоимость быстроизнашиваемых элементов. И первое, что приходит в голову, когда слышишь быстроизнашиваемые элементы - это брони, плиты для дробилок. В этой заметке будет рассказано о путях оптимизации этой статьи расходов или как сделать, чтобы быстроизнашиваемые стояли дольше.

Вначале кратко какое воздействие бывает:

  1. сжатие
  2. сдвиг
  3. удар
  4. скользящий удар или истирание

В нашей стране самый распространённый сплав, который используется для производства броней, это марганцовистая сталь. Но не всегда "марганцовка" лучшее решение. Как выбрать какой сплав оптимален для задачи? Для этого надо изучить физические свойства сплавов.

Марганцовистая сталь (и высокомарганцовистая)

Плиты для щековой дробилки Ударная прочность 250-300 Дж/см2.
Твёрдость 200 HB (17 HRc).

Преимущество и недостаток этой стали - высокая вязкость вместе с возможностью наклёпа материала (из-за воздействия давлением и ударом), которая позволяет повысить поверхностную твердость до 550-600 HB (56-59 HRc) при дроблении крупного материала и 350-500 HB (38-51 HRc) при дроблении среднего материала. При дроблении мелкого материала характер взаимодействия с поверхностью косой, скользящий и с малой кинетической энергией взаимодействия, что не даёт возможность “нарастить” слой материала с повышенной твёрдостью (наклепа практически нет), приводя к повышенному износу. То есть марганцовистая сталь лучше подходит для среднего и крупного дробления, а наличие мелкой фракции только повышает износ поверхности, так как она работает на истирание.

Типичным и хорошо известным у нас представителем “марганцовки” (марганцовистой стали) является 110Г13Л (она же сталь Гадфильда). По отечественному стандарту ГОСТ 977-88 она помимо железа и углерода (до 1,3%) содержит до 13% марганца, до 1% хрома, другие постоянно встречающиеся примеси (фосфор и сера, например), которые определяют ее свойства. По более широким нормам к обычным марганцовистым сталям относят сплавы с содержанием марганца 11-14%. Начальные и последующие свойства этой стали связаны с хромом, чем ближе содержание хрома к 1%, тем менее вязкая и более хрупкая сталь изначально, а значит у нее выше и без наклепа износостойкие свойства к мелкому и среднему материалу при дроблении, но и риск разлома при сжатии или ударе крупным куском выше. Нахождение баланса вязкости и твердости является ключевым.

Также среди материалов для изготовления броней дробилок в мире предлагается новый стандарт: высокомарганцовистая сталь, в которой повышены содержания углерода (до 1,5%), марганца 18% и выше. На плавку таких сталей есть экологические ограничения, поэтому заводы по производству этой новинки как оригинальные, так и копирующие идею, находятся преимущественно в Китае. При этом у пользователей нет однозначного впечатления от улучшения. Так как стоящие в очереди далее элементы хром и загрязняющие примеси (всё те же сера и фосфор) в конечном итоге оказывают большее влияние, а возможность получить некачественное по добавкам и примесям литье будет давать отрицательные отзывы, в то время как правильный выбор состава и контроль качества обычной марганцовистой стали - положительные, что на фоне более высокой цены на высокомарганцовистую сталь делает ее применение менее оправданным.

Данная сталь успешно применяется для изготовления износостойких элементов практически всех типов дробилок (щековых, конусных и роторных с горизонтальным валом).

Мартенситная сталь (в российской терминологии мартенситно-стареющая сталь) для броней

Ударная прочность 100-300 Дж/см2.
Твёрдость 44-57 HRc.

В России известна мартенситно-стареющая сталь - это почти безуглеродистая сталь (менее 0,03%) с высоким содержанием различных легирующих элементов (прежде всего никель и кобальт, в меньшей степени молибден, хром), которая приобретает структуру мартенсита при закалке и выравнивание соотношения прочности, вязкости и пластичности при старении, то есть это материал затратный по химическому составу и по двойной термической обработке (закалка и старение). С одной стороны эти стали обладают высокими и очень высокими прочностными показателями (предел временной прочности при растяжении 2000 МПа и выше), связанными с этим износостойкостью как на удар, так и на истирание, но в силу существенно большей стоимости, чем даже легированных высокопрочных сталей, их применение ограничено областями, где такие стали незаменимы, а в приложении к износостойким материалам для быстроизнашиваемых элементов дробилок это пока что материал, который предлагают в экспериментальном режиме. У нас он в этом качестве практически не известен и не применяется. Ее поведение и преимущества в реальных задачах дробления не описаны.

За рубежом тоже предлагается использование мартенситной стали, но с более высоким содержанием углерода и других элементов, для изготовления износостойких частей.

Данная сталь могла бы применяется как альтернатива для износостойких элементов из марганцовистой стали, то есть для дробилок щековых, конусных и роторных с горизонтальным валом.

Износостойкий (белый) чугун (высокохромистый сплав) для броней дробилок

Ударная прочность до 10 Дж/см2.
Твердость 560-590 HB (около 57-60 HRc).

Наиболее распространённый в России сплав износостойкого чугуна ИЧХ28Н2 содержит углерода 2,7-3%, хрома 28-30%, никеля 1,5-3,0%, марганца 0,8%, кремния 0,7-1,4%. Углерод и кремний пагубно сказываются на свойствах сплава: углерод увеличивает хрупкость, а кремний способствует формированию из углерода графита вместо цементита в структуре сплава. С другой стороны как все чугуны, обладая высоким содержанием углерода (свыше 2,14%) по сравнению со сталями и существенным содержанием хрома (формирующего специальные карбиды хрома в структуре сплава), обладает повышенной твердостью, что является важным критерием, сдерживающим косой ударный и скользящий износ. Но существенно менее прочен на сжатие и прямой удар, что не позволяет его использовать для крупного и среднего дробления любым способом (сжатие, удар) и в местах, где возможно попадание металла (недробимого материала), так как такое воздействие как и механическая обработка этого сплава может приводить к раскрашиванию изделия.

Находит применение для дробилок с ударным принципом разрушения при небольшой крупности питания: роторных с горизонтальным и вертикальным валом (для последних в России довольно широкое применение).

Композиты с твердыми сплавами (керамикой) для быстроизнашивающихся элементов

элементы на статоре и роторе выполненны из высокохромистых сплавов с добавлением в них керамики Ударная прочность 250-300 Дж/см2.
Ударная прочность вставки на базе карбида вольфрама до 3,5 Дж/см2.

Твердость вставки на базе карбида вольфрама 80-92 HRA (около 73-76 HRc).

Для увеличения долговечности используют композитные материалы, т.е. совмещение в структуре материала различных сплавов и соединений, сохраняющих свою внутреннюю структуру без смешивания. Тогда основа, чаще сплав (сталь), называется матрицей, в которую погружены (внедрены) включения. Наибольшее распространение получили стали с добавлением керамики. Керамика (как довольно чистые соединения металлов с неметаллами полученные путем высокотемпературного формования - спекания) имеет более высокую твёрдость по сравнению со всеми рассмотренными выше сплавами (до 80 HRc), но и обладает и выраженной хрупкостью, т.е. низкой ударной прочностью.  Хрупкость керамики делает невозможным её “чистое” использование в дроблении материалов, кроме совсем специфичных износостойких элементов (например, концевые элементы, формирующие канал закрытого ротора у роторных дробилок с вертикальным валом). Для более общего применения на роторных дробилках (для бил и отражательных плит) разработаны следующие композиты, где керамические включения внедрены в матрицу либо из мартенситной стали, либо из белого чугуна. Керамика в этих композитах выглядит как армирующая решётка внутри основы.

Смысл использование керамики - локальное повышение твёрдости и сдерживание износа на поверхности, которая в данный момент подвержена ему: матрица принимает ударную нагрузку, твердосплавные (керамические) включения выдерживают сильный скользящий износ. По мере стирания включений, стирается и матрица, но этот совместный процесс имеет больший ресурс, чем отдельно было бы у основы, в силу ее меньшей твердости и противостояния истирающему износу, а у отдельных включений при выполнении всего изделия из них был бы велик риск ударного разрушения, раскрашивания. То есть керамические включения повышают ресурс основы именно за счет способности лучше противостоять истирающему износу.

Таким образом свойства и области применения керамических износостойких материалов зависят от свойств матрицы:

  • основа из мартенситной стали подходит для крупного и среднего дробления,
  • основа из белого чугуна подходит для мелкого дробления.

 

Композитные била с керамической, например, хорошо показывают себя в работе на рециклинге (подготовке для вторичной переработки) асфальтобетонов, бетонных изделий без арматуры. Также они могут использоваться при дроблении горных пород, давая прирост времени между переворотом бил и их заменой при полном износе.

Таков перечень основных применяемых и предлагаемых для использования материалов для быстроизнашиваемых элементов дробилок. Какие-то работают уже десятилетия, какие-то только завоевывают место. В большинстве своем вводимые в практику новые материалы (мартенситная сталь, композиты) обладают большей стоимостью, но и позволяют работать дольше без необходимости проводить замену (или переворачивать быстроизнашиваемый элемент), что даже при одинаковой удельной стоимости (то есть расходах) при пересчете на меньшее время простоев дает свой экономический эффект. На каких-то материалах прирост ресурса больше, на каких-то меньше, и выгоды может уже не быть. На текущей момент еще нет большого объема фактически накопленных данных по работе, тем более, что нюансы, отличающие разные задачи, разные свойства пород и отходов у разных заказчиков, проявляют себя по разному, и по сути пользователь выполняет роль экспериментатора, находясь в поиске оптимальных условий работы и пробуя разные расходные элементы.

Как с нами связаться

Союзгормаш-Инжиниринг

199034, Санкт-Петербург, 13 линия, д.6-8 лит.А
тел./факс: +7(812)578-09-48
8 800 333-0-772 бесплатно внутри России
Email: mail@sgm-eng.ru

Союзгормаш

121087, г. Москва, ул. Барклая, д. 6, строение 5,
Бизнес Центр “Барклай Плаза II”, офис 232
Тел./факс: +7(495)797-85-88
Email: gormash@sgormash.ru
Skype:sgormash

 

Группа компаний СоюзГорМаш поставляет дробильно-сортировочное оборудование по всей России и СНГ. Наши клиенты находятся в Москве и Подмосковье, Краснодарском крае, Екатеринбурге, Перми, Дагестане, на Дальнем Востоке и в многих других регионах. Они доверили нам решение своих задач, так как мы предлагаем лучшее.

  • <
  • >
Наша компания является дилером:

Davon Чехия.
Стационарные бутобои для разрушения негабаритов Стационарные бутобои для разрушения негабаритов
BAV Великобритания.
Ковши-дробилки и минидробилки для строительного мусора Ковши-дробилки и минидробилки для строительного мусора