矿山湿法破碎工况对圆锥破衬板磨损机理的影响及适配材质选择分析
当前所在位置: 首页 » 博客 » 行业博客 » 矿山湿法破碎工况对圆锥破衬板磨损机理的影响及适配材质选择分析

矿山湿法破碎工况对圆锥破衬板磨损机理的影响及适配材质选择分析

浏览数量: 0     作者: 本站编辑     发布时间: 2026-01-05      来源: 本站

询价

["wechat","line","twitter","facebook","linkedin","pinterest","whatsapp"]
矿山湿法破碎工况对圆锥破衬板磨损机理的影响及适配材质选择分析

在物料含水率高(通常指表面水分>3-5%)的湿法破碎工况下,圆锥破碎机衬板的磨损环境与干法破碎存在显著差异。水分的介入不仅改变了物料物理特性,更引入了电化学腐蚀作用,使得磨损机理复杂化。这对其耐磨材料的性能提出了独特的综合性要求。

一、 湿法工况下的复合磨损机理

湿法破碎中,衬板承受的是磨料磨损、腐蚀与高应力冲刷三者协同作用的复合损伤,其严重程度常高于单纯干法条件。

  1. 磨料磨损的加剧:料垫效应失效与润滑冲刷

    • 料垫保护层破坏:在理想干法破碎中,细颗粒物料能在衬板表面形成一层相对稳定的“料垫”,部分缓冲大块物料对衬板的直接冲击与切削。在湿法工况下,水流会冲刷带走这些细颗粒,使得料垫难以形成或非常不稳定,导致衬板金属表面更多暴露于粗颗粒物料的直接冲击与显微切削下。

    • “水楔”与润滑作用:水分降低了物料与衬板之间、物料颗粒之间的摩擦系数。这可能导致部分物料在破碎腔内发生滑动而非有效破碎,反而加剧了对衬板表面的滑动摩擦磨损。同时,水在高压下渗入微观裂纹,产生“水楔效应”,可能加速疲劳裂纹的扩展。

  2. 电化学腐蚀的引入与腐蚀-磨损协同效应

    • 原电池形成:衬板材料不同相之间(如奥氏体基体与碳化物)、新旧表面之间因电位差而在电解质(水)中形成微观原电池,发生电化学腐蚀。

    • 协同效应:这是湿法工况最核心的破坏机制。机械磨损(磨料切削)会不断去除衬板表面的钝化层或腐蚀产物,暴露出新鲜、活跃的金属基体,从而加速腐蚀进程。反之,腐蚀会弱化金属表面晶界、形成蚀坑或疏松层,使材料更容易在接下来的机械磨损中被去除。这种“腐蚀-磨损”的协同作用,其材料损失速率远高于单纯腐蚀与单纯磨损的简单叠加。

  3. 高应力泥浆冲刷磨损

    • 含水泥料混合物在高压下通过破碎腔,尤其是平行区时,会对衬板表面形成高速泥浆冲刷。其中硬质磨粒在水的携带下,持续切削金属表面。

二、 对衬板材质的特殊性能要求

基于上述机理,适用于湿法工况的衬板材质需在传统耐磨性基础上,额外强化以下性能:

  1. 高耐腐蚀性:这是区别于干法选型的首要要求。材料必须能够有效抵抗电化学腐蚀,以阻断“腐蚀-磨损”协同效应链的起点。

  2. 高硬度与高韧性在腐蚀环境下的平衡:在腐蚀环境中,高硬度但含有大量连续网状碳化物(如某些高铬铸铁中的初生碳化物)的组织,其碳化物与基体间的相界易成为腐蚀优先发生的通道,导致碳化物脱落。因此,材料需具备均匀、弥散分布的硬质相,且基体应具有足够的耐蚀性。

  3. 组织均匀性与致密性:疏松、偏析、晶粒粗大或存在铸造缺陷的组织,会形成腐蚀的“快速通道”和磨损的薄弱区。致密、均匀的组织能提供更一致的防护。

三、 材质选择建议与技术路径

1. 高铬铸铁(Cr15-Cr26)类材料的适用性提升

  • 分析:高铬铸铁(如Cr20、Cr26)因其高铬含量,能在表面形成致密的Cr₂O₃钝化膜,耐腐蚀性显著优于高锰钢及大多数中低合金钢。其高体积分数(>20%)的(Cr, Fe)₇C₃型碳化物硬度高,且呈不连续分布,能提供良好的抗磨粒磨损能力。

  • 适用部件与考量:尤其适用于定锥轧臼壁中下部、动锥破碎壁平行区等承受强烈泥浆冲刷与研磨的区域。需注意,其韧性低于高锰钢,在给料不均或有过铁风险时,需评估其抗断裂安全性,或考虑采用韧性基体的复合设计。

2. 高锰钢(如Mn18Cr2)应用的局限性及应对

  • 分析:高锰钢(奥氏体组织)在静置水中的耐蚀性尚可,但在剧烈冲击、磨损不断露出新鲜表面的动态工况下,其钝化膜无法稳定形成,耐蚀性优势不明显。且其依赖冲击硬化的特性,在湿法料垫效应减弱时可能无法被充分激发。

  • 应用建议:若选用高锰钢,应重点关注添加提高耐蚀性的合金元素,如适量提高铬(Cr)、钼(Mo)含量,并确保水韧处理规范,以获得尽可能均匀、致密的单一奥氏体组织。

3. 多元合金钢的中间路线

  • 分析:通过合理调配铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜(Cu)等合金元素,可以获得兼具一定韧性、较高硬度及改善后耐蚀性的合金钢。其性能介于高锰钢与高铬铸铁之间,适用于工况条件不是极端严苛的湿法破碎。

  • 考量:需通过热处理获得回火马氏体或贝氏体等耐蚀性相对较好的基体组织,并控制碳化物形态。

4. 复合材料技术的应用价值

  • 分析:采用双金属复合铸造(如高韧性钢基体+高铬铸铁耐磨层)或表面熔覆技术,可以在保证构件整体韧性和强度的基础上,在工作面获得高硬度、高耐蚀性的耐磨层,是应对湿法复杂工况的有效技术路径之一。

四、 超越材质的系统工艺配合

材料选择必须与工艺调整相结合,才能发挥效果:

  1. 优化给料与排水:尽可能降低入料含水率;确保破碎机底部排料顺畅,无积水。

  2. 保持连续满腔给料:即使是在湿法条件下,也应尽力维持稳定的料层,以利用物料自身减缓水流直接冲刷衬板。

  3. 针对性润滑:考虑使用具有一定防锈功能的润滑剂,并防止水进入润滑系统。

结论

湿法破碎工况对圆锥破衬板的要求,从对抗机械磨损转向对抗“机械-化学”复合损伤。在此条件下,材料的耐腐蚀性与抗磨性的协同表现成为选型的优先考量指标。

高铬铸铁类材料因其固有的高铬含量带来的耐蚀性提升,在此类工况中的适用性相对突出,尤其适用于强冲刷研磨区。而传统高锰钢需通过合金化改进来弥补其动态耐蚀性的不足。最终的材质决策,应基于对具体物料腐蚀性(如pH值)、含水率、冲击载荷大小的综合评估,并结合设备运行条件进行分析。同时,必须认识到,没有适用于所有湿法工况的单一材质解决方案,且合理的工艺操作对延长任何材质衬板的寿命都至关重要。


湖南湘建机械科技有限公司,是一家集设计、开发、制造、销售于一体的专业矿山机械设备及耐磨件制造商。

联系信息

电话:13327312194
电子邮件: zq@xjgmg.com
地址:营销部:湖南省长沙市雨花区伊景寓2515-2516
           生产部:湖南省娄底市娄星产业开发区

快速链接

产品

联系我们
版权所有 © 2024 湖南湘建机械科技有限公司。版权所有。 网站地图 技术支持 领动网 隐私政策