摘要：机械磨损是水泥生产过程中非常普遍的现象，如果不能有效地改善这种现象，水泥生产的产量、质量都会受到很大影响，并且在生产过程中也会有不少的原材料（资源）和能源被消耗，资源和能源没有得到充分利用。在这种情况下，耐磨材料的选择显得很重要，耐磨材料可以有效减少生产过程中的磨损同时对整体生产效率的提高有很大的帮助。自从研磨技术应用于水泥工业以来，水泥机械已成为水泥生产不可或缺的工具，但至今水泥机械在生产过程中会磨损大量的钢材。据不完全统计，在中国水泥生产过程中，水泥行业每年消耗数百万吨钢材。其中，水泥机械磨损和消耗的钢材占90％以上。
关键词：水泥机械；磨损；抗磨材料
在水泥生产过程中，需要使用大量的耐磨材料。近年来，其应用范围突破了传统的铸造耐磨材料，而非铸造耐磨材料得到了更广泛的应用。据不完全统计，在中国水泥生产过程中，水泥行业每年消耗数百万吨钢材。其中，水泥机械磨损和消耗钢材占90％以上，因此，合理选择耐磨材料对减少磨损、减少噪音、节约能源、促进可持续发展具有重要意义，同时，它也是提高企业经济效益的重要途径。
1 机械磨损的类型
在水泥生产中，机械磨损可分为两种类型，即磨料磨损（占71.4％），粘着磨损（21.4％）和其他磨损（7.9％）。
1.1 磨料磨损
这种磨损是指由于物体间相对运动而引起的持续损失，其主要作用在所有相互滑动的部件表面上，这种磨损在机械磨损中占很大比例。在磨粒磨损中，工作条件和待磨削材料的力量可分为三种类型：凿削磨损、高应力冲击磨损和低应力挫伤磨损。水泥生产过程中，在锤式破碎机中机壳和冲击式破碎锤之间以及反击式破碎机中反击板和颗粒破碎板之间，凿削磨损便是最常见例子；低应力挫伤磨损在水泥生产里的普通输送设备工作过程中的比较常见，如螺旋输送机中间轴与轴套的磨损、HL斗式提升机的上下链轮与链条磨损以及气力输送设备中的输送管道与物料的磨损等；高应力冲击磨损在水泥厂的管磨机里钢球和衬板之间也是经常见到。
1.2 粘着磨损
磨损是指在高速重载下相对移动的工件表面，由于温度过高而发生粘附现象。如工件粘合后继续移动，工作表面就容易被撕裂，工件表面在相对移动方向上也就形成伤痕，这种磨损在水泥生产中的传动齿轮里比较常见，特别是在高速齿轮传动时更为常见。
1.3 其他磨损
这种磨损是指除上述两种典型磨损外的磨损现象，比如高温环境下工作的机械设备氧化或低强度引起的塑性变形以及高温氧化烧蚀等，如水泥生产中回转窑等设备。
2 不同磨损类型，抗磨材料应具备的综合机械性能
在水泥生产中，磨料磨损占绝大多数，因此本文仅讨论此类磨损，其他两种磨损均不作论述。
2.1 凿削磨损
在工作条件下，金属材料经受连续的大力冲击，使工作表面局部产生塑性变形，进而形成裂缝造成研磨和剥离。当新的工作表面继续受到大的冲击力时，不断地重复剥离现象，导致金属材料很快被大量磨损。为了使金属材料抵抗大的冲击而不开裂和剥落，首先，应增加材料的硬度，同时材料不应在巨大冲击力的作用下破碎，所以必须要具有一定的抗冲击韧性，最终使工作面减少开裂和表现出良好的抗磨损性能。材料表面应具有足够的硬度，但硬度不能一直高到底，因为如果材料的硬度太高，材料在巨大的冲击力作用下容易发生脆性断裂。因此，在加工过程中，工件的工作表面具有较高的硬度同时基材要具有较好的冲击韧性。为了全面顾及材料的机械性能使它可以具有更好的耐磨性，建议选择抗拉强度为6b> 75kg / mm2，表面硬度应大于HB450-550，冲击韧性ak> 2.5kg / cm2以上。
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2.2 高应力冲击磨损
在这种工作条件下金属材料表面的冲击小于凿削和磨损的工作状态，它仅受冲击部分的影响，表面有轻微破裂一般不会引起剥落。由于局部冲击力的分布不均匀，金属材料的加工主要是提高强度和表面硬度，同时也要适当考虑韧性。建议选择抗拉强度为h> 75kg / mm2，表面硬度应大于HRc50~62，冲击韧性ak> 1.2-2kg / cm2。
2.3 低应力挫伤磨损
在这种工作条件下工作的金属材料不同于凿削磨损和高应力冲击磨损。工作表面基本上只受到小的冲击载荷甚至没有受到冲击载荷。工作表面的磨损是一个慢慢进行的过程。有时工作表面非常光滑，但几何尺寸会逐渐发生变化。在大多数工作场所，只要能够进行适当的润滑，磨损就会大大减少。对于HL型斗式提升机而言，由于磨损过程中介质的不同造成的磨损程度也不同，还有工作环境下链环的工作面无法得到润滑，因此建议选用不用润滑油也能保持良好机械抗磨性能的金属材料。在设计过程中，应从几何尺寸和结构上满足金属材料的硬度强度。在加工过程中，应主要考虑改善材料的表面硬度，并适当考虑冲击韧性。建议表面硬度大于HRc56~62，最好使用低碳钢或低碳合金钢，通过表面渗碳和淬火回火获得表面硬度，它不仅满足抗磨要求，还满足材料的韧性要求。
3 不同工作状况下推荐使用的金属材料
3.1 在水泥生产中，锤式破碎机的锤头、反击式破碎机的反击板和套环式破碎机的预制板都经受凿削磨损，建议使用高锰钢作为耐磨金属材料。该金属化学成分在1050℃下增韧后基本上完全是奥氏体，这种金属结构具有良好的韧性，可以很好地吸收高负荷冲击能量而不会剥落，但硬度值非常低，一般只有HB170-220，这本不是耐磨的。高锰钢在使用过程中可以表现出极高的耐磨性，是因为它在高冲击载荷的表面上变形，在工作表面上产生晶格不对中，并在工作表面上引起冷加工硬化，这使得表面硬度迅速增加，实现HRc450-550，提高耐磨性。该过程称为冷加工硬化过程，前提是它具有足够的冲击载荷以引起冷加工硬化过程，否则不会产生冷加工硬化，凿削磨损恰好就是这个过程。
3.2 水泥生产中的水泥磨钢球和水泥磨衬里会受到高应力冲击磨损，建议使用高球墨铸铁作为耐磨金属材料。高铬铸铁：铬含量为12％-19％，碳含量为3％-3.5％，并添加一些非常少量的其他合金成分。铸造后，通过热处理获得马氏体冶金结构，这种金相组织具有极高的硬度，达到HRC56-62，非常耐磨。由于铬含量超过12％，C15C3碳化铬在材料中的形成呈块状分布，使高铬铸铁材料具有一定的冲击韧性并能承受一定的冲击力不会破坏，其ak为0.8-1.8kg / cm2，适用于水泥磨的钢球和衬垫，可大大减少球消耗量（一般可达50-60克）/吨水泥），经济实惠，好处非常显着。但是，高铬铸铁不适合凿削条件，因为冲击韧性（ak值）不能满足高冲击载荷下的工作要求，容易发生脆性断裂。
3.3 水泥生产中有许多的工作条件导致低应力挫伤和磨损，这里适合使用的金属材料也非常多，只要设计合理且热处理方法合适，它们都可以具有耐磨效果。在此，仅推荐用于HL斗式提升机链的材料：建议使用25MnV低合金结构钢。25MnV：化学成分：碳C：0.23％-0.29％，锰Mn：1.43％，钒V：痕量。在严格控制温度和时间的前提下，经过表面渗碳（1.9-2.1mm）淬火回火热处理后，表面硬度可达HRC55~60，具有极高的耐磨性，它成本很低，经济效果显着。
结束语：我国耐磨钢件（耐磨材料）行业在过去20年中发展迅速，它有明显的成效和突出的成就。相关行业组织组织了10次全国技术和产业发展耐磨材料会议，总结了许多成功的会议经验。但是，目前整个行业的正处于历史转折点，公司必须有一个清醒的认识，在管理中实施IS09000，并充分重视产品和技术的发展和吸收和吸收进口技术，并加强对员工的培训。为提高生产和检测设备水平，我们相信在不久的将来，我国将成为一个强大的耐磨材料生产国家。在水泥生产中，由各种磨损引起的金属材料的消耗是不可避免的。只要我们能够仔细分析磨损类型和失效形式，在全面了解金属材料综合力学性能的前提下，选择恰当的材料和相适应加工方法可以最大限度地减少浪费，使企业能够实现最大的经济和社会效益、实现低成本和高产出、实现社会的可持续发展。
参考文献：
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论文作者:梁刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：磨损论文; 表面论文; 硬度论文; 工作论文; 金属材料论文; 材料论文; 水泥生产论文; 《基层建设》2018年第27期论文;