鑄造磨段的生產(chǎn)應(yīng)用研究

陜西華縣金堆城鉬業(yè)集團有限公司 （714102） 李亞峰 劉利安

1.問題的提出

我公司機電修配廠自1988年研制開發(fā)生產(chǎn)磨球以來，先后研制生產(chǎn)了低合金磨球、復(fù)相球墨鑄鐵磨球及高鉻托氏體磨球，每類磨球的生產(chǎn)應(yīng)用都為公司帶來了巨大的經(jīng)濟效益。但隨著公司降低成本壓力的逐年增大，以及國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn)，致使磨球生產(chǎn)的不足逐年暴露，明顯存在以下幾個不利于生產(chǎn)發(fā)展的問題。

（1）模具費用相對較高，我廠每年模具消耗費用高達70多萬元。

（2）模具使用過程中的反復(fù)熱疲勞點蝕，致使磨球的外觀質(zhì)量難于保證。

（3）磨球作為磨礦介質(zhì)，其磨礦機率屬點接觸，不僅磨礦效率低，且易造成礦石的過磨，影響選礦效果。

（4）生產(chǎn)效率相對較低，一模僅4～8球。

綜上所述，采用鑄造磨段生產(chǎn)工藝取代現(xiàn)行磨球生產(chǎn)工藝，對簡化生產(chǎn)工藝，提高磨礦、選礦效果，降低生產(chǎn)成本，促進企業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)磨礦介質(zhì)的升級換代，都將具有特別重要的現(xiàn)實意義，是我公司磨礦介質(zhì)的一次技術(shù)性革命。

2.生產(chǎn)過程控制

（1）成分優(yōu)化試驗 為最大限度地發(fā)揮鉻系高合金白口鑄鐵的耐磨性，需要結(jié)合磨損工況的腐蝕環(huán)境和磨球的受力狀況，對鉻系高合金白口鑄鐵磨球的組織及性能提出要求，并根據(jù)工況條件和磨損環(huán)境來選擇合適的基體組織和碳化物類型，使沖擊韌度和硬度等力學(xué)性能指標均達到合理的匹配，從而大幅提高耐磨性，延長磨段的使用壽命。經(jīng)大量生產(chǎn)試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，最佳優(yōu)化成分為：wC＝2.5%～2.8%、wSi＝0.8%～1.2%、wMn＝0.8%～1.0%、wCr＝3.5%～4.5%、wS＜0.04%、wP＜0.04%、wRE＝0.15%～0.2%。

（2）熔煉工藝控制 為確保熔煉過程中，實現(xiàn)最大限度的的溫度起伏、濃度起伏及成分起伏，得到高質(zhì)量的鐵液，采用750kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，對出爐溫度、澆注溫度進行深入研究，通過生產(chǎn)試驗、數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化出最合理的出爐溫度為1450～1500℃，澆注溫度控制在1350～1380℃。

（3）鑄造磨段形狀確定 先后對柱形、紡錘形及膠囊形進行了試驗室模擬，經(jīng)試驗效果對比，最終選用膠囊形作為規(guī)模生產(chǎn)的磨段形狀。

（4）造型工藝確定 考慮爐子產(chǎn)能及生產(chǎn)效率，經(jīng)反復(fù)對比優(yōu)化，最終確定為模板造型。

（5）熱處理工藝 以100℃/h分別升溫至250℃、300℃、350℃及400℃不同溫度段進行保溫3～5h，然后隨爐緩慢冷卻，對試樣進行金相組織、力學(xué)性能分析，經(jīng)優(yōu)化確定熱處理工藝規(guī)范為：以100℃/h升溫至350℃進行保溫3～5h，然后隨爐緩慢冷卻。

3.試驗結(jié)果及分析

低鉻合金白口鑄鐵材料的硬度是由組織中碳化物的類型、數(shù)量，以及基體的類型共同決定的。不同熱處理狀態(tài)的試樣與鑄態(tài)試樣在宏觀硬度上表現(xiàn)出的明顯差異主要是試樣的基體組織變化引起的，當基體組織不同時，低鉻白口鑄鐵的宏觀硬度有較大的差異。

經(jīng)不同溫度熱處理的試樣，其硬度、沖擊韌度、金相組織見附表。

從附表可看出，經(jīng)以100℃/h升溫至350℃進行保溫3～5h，然后隨爐緩慢冷卻處理的磨段，其硬度、沖擊韌度及金相組織均達到了較理想的匹配，最終確定為磨段規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)方案。

不同熱處理態(tài)磨段性能對比表

4.工業(yè)性試驗

（1）試驗方法 將φ40mm磨球與磨段各生產(chǎn)1t，于2011年5月投入華光公司選鐵車間再磨機同機進行歷時一個月的工業(yè)性試驗。

（2）試驗結(jié)果 ①磨球/段磨耗對比。經(jīng)回收磨球、磨段稱重數(shù)據(jù)統(tǒng)計：磨球磨耗為每噸礦0.68kg，磨段磨耗為每噸礦0.66kg。 ②磨礦效率對比。用戶生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，磨球磨礦效率為88%，磨段為97%。

綜上可看出，無論是耐磨性，還是磨礦效率，磨段均優(yōu)于磨球。