冶金设备磨损失效诊断与实例分析.pdf

第 3 5卷第4期 2 0 1 3年 8月 甘肃冶金 GANS U METALLURGY Vo I ． 3 5 No． 4 Au g．， 201 3 文章编号 1 6 7 2 4 4 6 1 2 0 1 3 0 4 - 0 1 2 3 - 0 2 冶金设备磨损失效诊断与实例分析 邹伟鸿 ， 洪艳霞 1 ． 甘肃钢铁职业技术学 院， 甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0； 2 ． 西北矿冶研究院 ， 甘肃白银7 3 0 9 0 0 摘要 主要介绍了冶金设备常见的粘着磨损、 磨料磨损和腐蚀磨损等故障现象， 并对其产生的机理及改进情况作 了详细分析， 着重对酒钢炼铁厂的有关设备的磨损现象进行了研究和阐述。 关键词 冶金设备 ； 磨料磨损 粘着磨损 中图分类号 T H1 7 文献标识码 B Di a g n o s i s a n d I n s t a n c e An a l y s i s o f M e t a l l u r g i c a l Eq u i p m e n t W e a r Fa i l u r e Z OU W e i h o n g ，HONG Ya n． x i a 1 ． G a n s u I r o n a n d S t e e l V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e ， J i a y u g u a n 7 3 5 1 0 0 ， C h i n a ； 2 ． N o r t h w e s t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n in g a n d Me t a l l u r g y ，B a i y i n 7 3 0 9 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s f a i l u r e s c o l n lT l O n a d h e s i v e we a r ，a b r a s i v e w e a r a n d c o r r o s i o n w e ar i n t h e me t a ll urg i c a l e q u i p me n t ， an d an a l y z e s i n d e t ai l t h e m e c h a n i s m o f o c c u r r e n c e s an d i n t r o d u c e s t h e i mp r o v e me n t me a s ure s ， w i t h e mp h a s i s o n we ar p h e n o me n o n o f t h e e q u i p me n t o f J i u q u an s t e e l i r o n w o r k s ． Ke y W o r d s m e t al l urg i c al e q u i p m e n t ；abr asi v e w e ar ； a d h e s i v e w e ar 1 引言 在当今的炼铁 、 炼钢 、 轧钢等生产厂家 ， 由于冶 金设备大部分是在高温、 高压及重载条件下工作 ， 所 以经常出现下料漏斗磨破 、 重载螺栓松动、 个别螺栓 出现疲劳断裂的事故 ， 结果常常给生产造成一定的 损失 。而冶金厂家的工程技术人员也在不断总结经 验， 不断提高 自身的点检水平， 使事故率大大降低。 2 冶金设备磨损方式及其机理探索 冶金设备的磨损在各个生产厂矿的表现状态千 差万别 ， 每年造成 的经济损失及维修费非常可观 ， 按 其生成机理的不 同可归纳为粘着磨损 、 磨料磨损和 腐蚀磨损三大类 。其 中磨料磨损在冶金厂矿表现最 为突出， 本文将对磨料磨损进行重点分析和研究 。 2 ． 1 冶金设备的磨损 据有关权威部 门的估计 ， 世界上 的能源消耗 中 约有 1 ／ 21 ／ 3是 由于磨损和摩擦造成 的。一般 的 冶金设备 中约有 8 0 ％ 的零 件 因磨 损而 失效报废 。 冶金设备的磨损可分为磨合阶段、 稳定磨合阶段和 剧烈磨损三个 阶段。 2 ． 1 ． 1 粘着磨损 粘着磨损是 当构成摩擦副的两个摩擦表面相互 接触并发生相对运动时 ， 由于粘着作用 ， 接触表面的 材料从一个表面转移到另一个表 面所引起 的磨损 ， 又叫粘附磨损 。粘着磨损可细分为轻微磨损 、 涂抹 、 擦伤、 撕脱等 四个方面。 轻微磨损 的剪切破坏发生在黏着结合面上， 表 面转移的材料极轻微。其损坏原因是粘着结合强度 比摩擦副的两基体金属都弱。这种现象在冶金设备 中并不多见。涂抹是粘着磨损 的第二种表现方式 ， 其剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属层 内， 软金属涂抹在 了硬金属的表面， 其原因是粘着结 合强度大于较软金属的抗剪强度。擦伤是粘着磨损 的第三种破坏方式 ， 剪切破坏主要发生在软金属的 亚表层内 ， 有时硬金属 的亚表面也有划痕。其破坏 原 因可能是粘着结合强度 比两基体金属抗剪强度都 高， 转移到硬面上 的粘着物质又拉削 软金 属表面。 撕脱是粘着磨损 的第 四种方式 ， 剪切破坏发生在摩 擦副一方或两方金属较深处。其破坏原因可断定为 粘着强度大于任一基体金属的抗剪强度， 剪切应力 更大于粘着结合强度 。 2 ． 1 ． 2 磨 料 磨损 磨料磨损又可称为磨粒磨损， 它是指当摩擦副 的接触表面之间存在着硬质颗粒 ， 或者当摩擦副材 料的一方的硬度 比另一方 的硬度大得 多时， 所产生 的一种类似金属切削过程的磨损 。磨料磨损约 占磨 损总量 的一半左右 ， 是一种十分 常见而且相当危险 警 舞 瓣 l 2 4 甘肃冶金 第 3 5卷 的磨损。在农 业 、 冶金 、 矿山 、 建筑 、 工程机械设备 中， 磨料磨损造成的经济损失尤为巨大 。因此 ， 对磨 料磨损的研究工作显得十分重要 。 磨料磨损按其产生条件的不同可解释为三种类 型 一是凿削式， 它的产生条件是磨料对材料表面产 生高应力碰撞 ， 破坏形式是从材料表面上凿削下大 颗粒金属， 被磨金属有较深 的沟槽。如挖掘机 的斗 齿 ， 破碎机的锤头、 颚板 。高炉的上料车 ， 大料罐衬 板的磨损等。 磨料磨损 的第二种形式是高硬力碾碎式 ， 它 的 产生条件是磨料与金属表面接触处的最大应力大于 磨粒的压溃强度。破坏形式为一般材料被拉伤 ， 韧 性材料产生变形或疲劳， 脆性材料发生裂碎或剥落。 在冶金生产单位里的球磨机衬板与钢球 ， 破碎机 的 滚轮等的磨损就属于高应力碾碎式 。 磨料磨损的第三种形式是低应力擦伤式。产生 的条件是磨料作用表面的应力不超过磨料的压溃强 度。破坏形式是材料表面擦伤或微小切削刀痕 ， 累 计磨损。在钢铁冶金生产中球磨机的衬板、 犁铧、 溜 槽 、 料仓 、 漏斗 ， 料车经常发生该类形式的磨损 。 2 ． 2 磨损机理分析 2 ． 2 ． 1 影响粘着磨损的有两个因素 据现场工程技术人员多年的观察和研究发现 ， 影响粘着磨损的有两个因素 一是摩擦表面的状态 ， 这主要指表面 自然洁净程度和微观粗糙度。二是摩 擦表面材料的成分和金相组织 ， 材料成分和金相组 织相近的两种金属材料之间最容易发生粘着磨损。 2 ． 2 ． 2 造成磨料磨损的两个因素 经多年的生产实践和教学经验认为造成磨料磨 损的因素主要有两个方面。一是磨料的相对硬度 、 形状 、 大小 粒度 有密切的关系。磨料 的硬度相对 于摩擦面材料硬度越大 ， 磨损越严重 ， 呈棱角状的磨 料 比圆滑状磨料 的挤切能力更强 ， 磨损率更高。二 是摩擦表面材料的显微组织 、 力学性能如硬度 、 断裂 韧度 、 弹性模量等与磨料磨损有很大的关 系。可 以 说在一定范 围内， 硬度越高 ， 材料就越耐磨 。所 以在 冶金工厂中经常采用一些硬度非常高的高铬铸铁或 陶瓷材料来充当耐磨构件。 3 冶金设备磨损失效分析及改进措施 在炼铁厂的原料人炉系统 中有从烧结厂来的烧 结矿， 有从焦化厂来的焦碳， 它们都要经过皮带机和 高位分料漏斗进行输送和分料， 烧结矿对皮带的热烧 损比较厉害， 但机械磨损 比较轻。在分料时， 焦碳和 烧结矿对钢板的冲刷非常严重， 一年之内就可将叠焊 在一起的共厚 5 0 m m的钢板完全磨透 ， 料车内1 5 m m 厚的衬板也可在一年内磨穿。下面将分别论证。 3 ． 1 矿槽 系统溜槽磨损问题的解决 面对酒钢炼铁厂矿槽系统上的几个与地面呈 4 5度角的分料漏斗及溜槽 ， 改进其快速磨损 的办法 是在原厚度为 1 0 m m， 材质为 Q 2 3 5的底板和侧板上 加焊材质为 1 6 Mn的耐磨钢板 ， 衬板厚度为 2 0 m m。 衬板挂靠有两种方法 一是钻孔后用螺栓固定法 ， 此 法的优点是便于趁衬板磨薄后及时更换 ， 但必须使 用钻 床 钻 装 配孑 L ， 而且 必 须 在 铆 焊 车 间 中使 用 Z 3 0 4 0型摇臂钻床进行加工， 生产成本较高。第二 种方法是直接在母板材料上 焊接 1 6 Mn钢板 ， 因为 1 6 Mn的钢板既好焊又耐磨。 3 ． 2 减少焦炭和矿石称量漏斗磨损程度的措施 在酒钢炼铁厂 的老 1 高炉和 2 高炉的大矿槽 下各有两个焦碳称量漏斗和两个矿石称量漏斗 ， 由 于焦碳的堆比重较小 ， 也就是说比较轻 ， 因此可在焦 碳称量漏 斗下壁处铆接厚胶皮 运输 用宽皮带 。 可在矿石称量漏斗 中用大螺栓固定高铬耐磨钢砖 ， 此砖厚 4 0 m m， 四脚铸有四个沉头螺栓孔 ， 该砖系国 家某科研单位最新研究 的高耐磨专利产品， 内部成 分保密。 3 ． 3 高炉炉喉布料溜槽的防磨措施 酒钢 1 高炉 的有效容积为 1 8 0 0 1T I ， 每天从 炉 喉下面的旋转式布料溜槽上流过 的球团矿有 5 0 0 0 多吨 ， 流过的焦碳有近 2 0 0 0 t ， 所以溜槽所承受的矿 料冲刷非常严重。在 1 9 9 2年前所使用 的是武汉某 单位铸造的“ U” 型带格衬圈 ， 一般在使用半年后 就 会磨透， 严重影响布料效果 ， 直接后果是影响炉况顺 行 ， 产铁量大量下降， 严重影响炼铁厂的经济效益 。 要处理此重大设备 事故必须停炉一天 ， 更换溜槽 。 后来我们采用了本溪某单位生产的用硬质合金 堆 6 6 7 堆焊的整体布料溜槽， 该种溜槽的使用期限可 达一年以上。使用时在达到期 限后定 时更换 ， 使用 效果 良好 。 4 结语 冶金设备在使用中的磨损是不可避免的， 但可 以采取有效措施减缓磨损 ， 保护基体 ， 延长机械产品 的使用寿命 ， 从而可以提高生铁产量 ， 提高本厂的经 济效益。随着耐磨材料的不断推陈出新 ， 现如今酒 钢炼铁厂的各种耐磨衬板 的寿命 已达到 1 0年前衬 板寿命的两倍以上 ， 冶金设 备的防磨问题也 得到了 很好的解决。 参考 文献 [ 1 ] 张翠凤． 机电设备维修技术[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 谷士强． 冶金机械安装与维护 [ M] ．北京 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 5 -08 作者简介 邹伟鸿 1 9 6 6 一 ， 1 9 8 9年毕 业于北京科 技大学 机械 系， 副 教授。 一E-．m。 。 。 a i l R V I , ．C ／ 0 N Tel U蹦 1 一辑 f