高硬金属材料在风扇磨煤机打击板上的应用

【摘要】风扇磨煤机工况复杂，叶轮上的打击板需要有高耐磨性和良好韧性。根据实际条件改进多元高铬铸铁，制造的打击板能满足风扇磨的工作要求。

【关键词】风扇磨煤机；打击板；耐磨性

1、前言

相对于球磨机占地面积较大、损耗大、有噪声等来说，风扇磨煤机更加小巧、损耗低且安静，而且还具有干燥、制粉和运输等功能，故而风扇磨仍然还是火力发电的主要设备。然而，风扇磨叶轮上用以压碎煤石的主要部件-打击板往往是破损最严重的部件，所以冲压板的性能直接影响到风扇磨的使用。

我国上世纪九十年代就开始使用了高硬度和高耐磨性的材料――多元高铬铸铁来应用到球磨机等的关键部件。后来，这种材料也逐渐应用到风扇磨上，大大改进了

根据材料的性能来看，普通的白口铸铁韧性太低，工作时极易折断，所以后来改用ZGMn13。然而，此材料制作成零件后表面不能硬化，所以耐磨性低，不宜制作成大型的破碎零件。而双金属打压板耐磨性能较好，使用寿命可比ZGMn13提高一倍以上，然而当煤石质量比较差时，打击板的寿命就会大大降低；而且这种打压板生产制造工艺十分复杂，使用过程中有可能发生意外，如果出现性能不稳定或者突然断裂的情况，就会造成风扇磨无法正常工作，影响整机的工作效率，甚至给生产带来严重后果。

后来，超高锰钢也被研究者们使用到冲压板中。他们认为与一般高锰钢或合金高锰钢相比，超高锰钢能更好的使用加工硬化来强化，而且韧性也较后两者高。然而，它的性能是建立在高锰钢的加工硬化特性上，有使用性能不稳定的特点，在中大型风扇磨或球磨机上的应用有限。所以，研发性能更好的金属材料应用在磨机上仍是当前重要的课题。

2 风扇磨打击板的工况及条件

风扇磨煤机一般处于高速运转工作状态，其转速一般为425-1000r/min左右。虽然煤石是软磨料，但是风扇磨的速度非常高，叶轮对于煤的相对速度过大，导致煤与冲压板的磨损是显著的。而且，煤里的成分并不是都是软物质，还有一些高硬度的物质如二氧化硅、氧化铝等，它们的硬度高达1100HV以上，这些物质对冲压板的磨损更加恶劣。煤中还可能含有硫化物等物质，对冲压板有一定的腐蚀作用。磨煤时，煤并不可能是纯净的，其中难免会混入石块、铁块等高硬度杂质，这些杂质会对打击板造成更大的磨损。所以，高硬度和高耐磨性仅仅是打击板所要求的品质之一，它还需要良好的韧性，才能满足磨煤机复杂且恶劣的工作条件。

风磨机靠叶轮旋转带动冲压板转动，冲压板一般是矩形，支承并固定在叶轮上。打击板使用寿命一般很低，需要时常更换而且浪费材料，而且需要停产会造成经济损失。

3 打击板的结构和材料成分

以往风扇磨打击板的结构主要是根据高锰钢的特点来进行设计的，如果要使用更好性能的材料，还必须对打击板的结构进行改进。一方面，原来的卡槽是方形的，极易引起应力集中造成断裂，所以应将卡槽改进为圆形或者椭圆形。另一方面，叶轮应该尽可能的加厚以增加其强度，以提高其寿命。

根据上面的讨论，风扇磨工况复杂，对材料不仅要求其有高强度和高耐磨性，还需要有良好的韧性。经过不断试验，可以改进普通高铬铸铁成分，形成合金，以弥补其性能不足，改进其强度不高、韧性不足等缺点。

此合金是以铬为主的铁合金，铬碳比在5以上，形成具有足够强度的合金。根据风扇磨的实际工况条件，打击板所受冲击力比预想的大，易损坏情况更加严重，所以为了提高其硬度，铬碳比应在6-7之间。如果在加入一些其他元素如钒、钛、铜等合金元素，能改善其综合性能。钒、钛可以提高材料的抗磨性和韧性，钛还是良好的脱氧剂，能改善铸态碳化物的性能。钼和铜的含量提高有助于提高材料的淬透性，细化晶粒，提高打击板韧性，从而改善其综合性能。

4、处理工艺

4.1熔炼工艺

感应电炉是打击板熔炼的主要器具，原材料必需要经过除锈、除油并除去其它杂质。较贵重的金属在熔炼过程中应该在铁水出炉前十五分钟加进去，可以使合金带到更好的脱氧作用。

4.2造型工艺

虽然打击板的几何结构十分简单，但是在铸造过程中要注意补缩，注意减小其所受应力，在截面突变的地方要注意填充砂芯，以减少应力集中现象。其他的造型条件要严格按照铸造的要求来处理，以得到造型更好的铸件。

4.3热处理

铸件的表面需要经过硬化后才能进行其他热处理，以保证冲压板的高耐磨性。960-980℃的条件下保温2.5-3.5h后，出炉直接风冷，可以得到较高硬度的铸件。

5、结论

改进后的合金材料进过处理后具有较高的硬度、高耐磨性，更重要的是具有良好的韧性，适合风扇磨在复杂恶劣的环境下工作，而且能显著提高其使用寿命，且没有断裂现象，是一种比较适用的材料。

参考文献

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