2026-01-10
Роликовый мельница – это широко применяемое высокоэффективное энергосберегающее оборудование для помола, особенно подходящее для предварительного помола клинкера цемента. Кроме того, оно очень эффективно для помола известняка, доменного шлака, извести, песчаника, сырого угля, гипса, кварцевого песка, железной руды и других материалов. Основная особенность роликовой мельницы заключается в использовании высокого давления 50–300 МПа для сжатия материала с целью дробления. Поверхность роликов мельницы подвергается высоконапряженному абразивному износу, что создает крайне тяжелые условия работы, и после некоторого времени использования неизбежно происходит износ. Кроме того, из-за попадания инородных тел, таких как железные блоки, или неправильной эксплуатации, приводящего к слишком малому зазору между роликами, бандажи роликовой мельницы могут подвергаться отслаиванию или низкочастотному усталостному отслаиванию.
Материал валков — кованая сталь 34CrNiMoA или 42CrMo, что очень дорого, и в подавляющем большинстве случаев замена невозможна, только на месте продолжается их ремонт. Поэтому при изготовлении валкового пресса необходимо эффективно защищать поверхность сминающих валков. Покрытие поверхности сминающих валков износостойким материалом сваркой является в настоящее время общепризнанным самым эффективным и простым методом.
Высокотвердый износостойкий слой на поверхности вала и материал вала имеют значительную разницу в прочности, что приводит к проблеме обширного отслоения при прямом наплавлении износостойкого слоя на вал. Поэтому необходимо проектировать наплавочный материал с различными уровнями прочности между износостойким наплавленным слоем на поверхности вала и материалом вала для обеспечения надежности наплавки. Таким образом, помимо обеспечения износостойкости рельефного слоя поверхности вала, также необходимо гарантировать устойчивость переходного слоя к усталостному отслоению, поэтому наплавочный материал переходного слоя валоподавателя должен обладать хорошей пластичностью и вязкостью.
Материал вкладыша обычно представляет собой среднеуглеродистую легированную сталь, например, 42CrMo, которая подвергается термообработке после ковки. Сталь 42CrMo обладает высокой прочностью, хорошей прокаливаемостью, устойчивостью к деформации при закалке, а также высокой ползучестью и длительной прочностью при высоких температурах. Она используется для изготовления поковок, требующих более высокой прочности, чем сталь 35CrMo, и большего сечения после термообработки. Общий углеродный эквивалент 42CrMo составляет 0,78%, что указывает на высокую склонность к закалке, и она относится к материалам, которые трудно сваривать. Присутствие элементов, таких как Mn и Mo, в составе увеличивает чувствительность к белым точкам, что может привести к задержанным трещинам. При высоком содержании P и S также может образовываться горячая трещинность. Для предотвращения образования горячих трещин при выборе сварочной проволоки следует отдавать предпочтение проволоке с низким содержанием C, P и S, а также с высоким содержанием Mn для усиления десульфурации. После термообработки структура представляет собой отпущенное сорбитовое строение, сохраняющее мартенситную ориентацию.
Тяговый пруток серии T компании Shandong Xinyuan Botong представляет собой флюсированный пруток типа Fe-Cr-C с высоким содержанием хрома, обладающий самозащитой с микроскопическим или отсутствующим шлаком, без добавления каких-либо шлакообразующих агентов. Он является пионером в области открытой дуговой наплавки в Китае, имеет высокую долю рынка и получил единодушное признание в отрасли. Его сплав сохраняет хорошую твердость и износостойкость даже при температуре свыше 350°C. После наплавки износостойкого рабочего слоя твердость достигает HRC 60 и выше, с наличием множества трещин.
Если наплавлять износостойкую проволоку с флюсовой сердцевиной непосредственно на основной металл, из-за значительной разницы в температурах плавления наплавленного металла износостойкого слоя и основного металла плавление будет происходить несинхронно. Металл с низкой температурой плавления начнёт плавиться раньше, что может привести к его стечению или непроплавлению при соединении с металлом, имеющим высокую температуру плавления. Кроме того, металл с высокой температурой плавления затвердевает и сжимается раньше, что создаёт напряжение в ещё частично затвердевшем и слабом металле с низкой температурой плавления, что может вызвать образование трещин.
Два других типа материалов имеют значительную разницу в коэффициентах линейного расширения, что из-за несовпадения их охлаждения и усадки вызывает большие внутренние напряжения при наплавке, которые в тяжелых случаях могут привести к образованию трещин. При работе на высоких температурах возникают термические напряжения, которые невозможно устранить (термическая обработка после сварки устраняет остаточные напряжения, но термические напряжения возникают в процессе эксплуатации).
Согласно вышеуказанным условиям работы, данный режим уже не относится к сварке разных сталей, например, между F (ферритом), M (маренитом) и A (аустенитом). Этот режим должен быть сваркой среднеуглеродистой легированной стали с износостойким высококремнистым белым чугуном. Разрабатываемый переходный материал должен обладать высокой вязкостью и способностью предотвращать трещины. Наложенный металл должен иметь отличную устойчивость к трещинообразованию и высокую ударную вязкость. Он должен эффективно предотвращать распространение сварочных и усталостных трещин от поверхности вала к его телу, надежно защищая вал от повреждений.
Метод изолирующего наплавления применяется между среднеуглеродистой легированной сталью и износостойким наплавленным слоем, при этом в качестве промежуточного металла для наплавки выбирается металл с коэффициентом линейного расширения, находящимся между двумя металлами, чтобы уменьшить термические напряжения, вызванные разницей в коэффициентах расширения. Решение указанной проблемы также требует учета затрат. Отличие от химической и котлоагрегатной отраслей заключается в том, что толщина изоляционного слоя велика, и если для наплавки изоляционного слоя использовать обычные аустенитные нержавеющие стали (18-8), затраты будут очень высокими. Кроме того, необходимо учитывать пластичность и вязкость зоны сплавления с износостойким наплавленным слоем. В этом слое наблюдается явление “миграции” углерода, имеются переходные зоны карбидизации и декарбидизации, которые из-за резкого изменения твердости могут оказывать вредное влияние, что делает эту зону подверженной усталостному разрушению.
Однако из-за редкости никелевых ресурсов и значительного роста его цены в последнее время необходимо заменить никель другими элементами для снижения затрат. Мanganese действует на аустенит аналогично никелю, поэтому можно использовать марганец вместо никеля для производства дешевых аустенитных нержавеющих сварочных материалов.
Углерод является сильным элементом, образующим аустенит, его способность образовывать аустенит в 30 раз выше, чем у никеля, но его нельзя добавлять в коррозионностойкую нержавеющую сталь, так как после сварки он вызывает проблему коррозии посредством сенсибилизации и последующей межкристаллитной коррозии. Кроме того, в данном рабочем режиме содержание углерода после наплавки твердосплавной проволокой с флюсовой сердцевиной превышает 4%. Если содержание углерода слишком высоко, это увеличивает хрупкость сварного шва, что негативно влияет на пластичность.
Для преодоления межкристаллитной коррозии хромоникелевых сталей, таких как 18-8, обычно содержание углерода в стали снижают ниже 0,03% или добавляют элементы с большей сродством к хрому и углероду (титан или ниобий), чтобы предотвратить образование карбидов хрома. В условиях данной статьи высокая твердость и износостойкость становятся основными требованиями, поэтому увеличение содержания углерода в стали позволяет удовлетворить требования по твердости и износостойкости.
Марганец и никель являются элементами, образующими аустенит, то есть способны образовывать с железом бесконечно растворимые твердые растворы — аустенит. Однако роль марганца заключается не в образовании аустенита, а в снижении критической скорости закалки стали, повышении стабильности аустенита при охлаждении, подавлении его разложения и сохранении аустенита, образовавшегося при высоких температурах, до комнатной температуры. В повышении коррозионной стойкости стали марганец вносит незначительный вклад. Поэтому в условиях данной статьи, где требуется не устойчивость к коррозии, использование Mn вместо Ni для получения однофазной аустенитной структуры вполне осуществимо. Кроме того, элемент Mn обладает более выраженным эффектом твердорастворного упрочнения по сравнению с Ni, что позволяет улучшить свойства стали. Кроме того, образующийся MnS может заменить FeS, предотвращая образование горячих трещин, что благоприятно для сварки. Марганец также способен нейтрализовать негативное влияние некоторых вредных элементов и является элементом, снижающим чувствительность к кристаллизационным трещинам.
Азот обладает способностью формировать аустенит в 30 раз выше, чем никель, но он газ, и чтобы не вызывать проблем с пористостью, можно добавлять лишь ограниченное количество азота. Из уравнения с никелем видно, что добавление марганца не очень эффективно для формирования аустенита. Однако марганец позволяет растворять больше азота в нержавеющей стали, а азот является очень сильным элементом, формирующим аустенит. Содержание 0,25% азота эквивалентно способности формировать аустенит, как 7,5% никеля. Но содержание марганца не должно быть слишком высоким, иначе это может привести к укрупнению структуры при затвердевании и в процессе высокотемпературного использования, увеличивая хрупкость материала. Поэтому нельзя добавлять слишком много марганца и азота.
При отсутствии или малом содержании никеля для формирования 100% аустенитной структуры, в соответствии с диаграммой Шевеллевского, можно уменьшить количество добавляемого хрома. Это, хотя и приводит к снижению коррозионной стойкости, является допустимым только при условиях эксплуатации с ударными нагрузками, износом, отсутствием или слабой коррозией. В случае уже сниженного содержания хрома, для предотвращения образования карбидов хрома при высоком содержании углерода, можно добавить определенное количество сильных карбидообразующих элементов, таких как ниобий и титан.
В серии 200 нержавеющей стали именно достаточное количество марганца и азота используется для замены никеля с образованием 100% аустенитной структуры. Чем ниже содержание никеля, тем больше требуется добавить марганца и азота. Например, в стали 201 содержится только 4,5% никеля и 0,25% азота. Согласно уравнению для никеля, этот азот эквивалентен 7,5% никеля по способности образовывать аустенит, поэтому также можно сформировать 100% аустенитную структуру. Это и есть принцип формирования нержавеющей стали серии 200.
Согласно вышеуказанной концепции, мы успешно разработали специальный присадочный проволокой с флюсовой сердцевиной T96 для изолирующего наплавления. Твердость после наплавки составляет 180–220 HB. Это сварочный металлический сплав, обладающий устойчивостью к коррозии, ударам и высоким механическим напряжениям.
При соблюдении требований к характеристикам переходного слоя обоймы стоимость снижена на 45% по сравнению с аустенитной нержавеющей сталью 18-8. Это позволяет экономить ценные никелевые ресурсы и снизить затраты. Проволока с флюсовой пудрой T96 подходит не только для изготовления и восстановления обойм валковых прессов, но и для изготовления и восстановления обойм валков вертикальных мельниц из литой стали. Также ее можно использовать для наплавки деталей, подверженных высоким ударным или крутящим нагрузкам. Подходит для сварки переходных слоев при наплавке твердых покрытий, а также для восстановительной сварки износостойких деталей из марганцевой стали.
