دراسة تجريبية على كرات الطحن عالية الكروم المطفأة بالهواء (1)
تُستخدم حاليًا أنواع عديدة من وسائط الطحن في مطاحن الكرات المختلفة. من بينها كرات طحن الحديد المرنسيتي المرن، وكرات صب الذهب عالية الكربون ومنخفضة الكروم، وكرات صب السبائك متعددة العناصر P-Cu-ti، وكرات صب cr-v-ti، وكرات طحن الحديد المصبوب ذاتيًا Cr-Mo-Cu، وطاولة متعددة العناصر، وكرات دقيق الفولاذ المصبوب الذهبي، وكرات طحن عالية الكروم، وكرات طحن الفولاذ المصبوب عالية الكروم، إلخ. ومع ذلك، بالنسبة لمطاحن الماء والطين واسعة النطاق، من المعترف به عمومًا أن المواد المقاومة للتآكل عالية الكروم تحتوي على كربيد من النوع g ذو صلابة عالية (HV > 1800) ومصفوفة معدنية مقاومة للتآكل نسبيًا، حيث تُعد الكرة المصبوبة المصنوعة من مادة الكروم العالية وسيطًا مقاومًا للتآكل وكاشطًا لمطحنة الطين الكبيرة.
1. التركيب الكيميائي
يُحدد اختيار التركيب الكيميائي لكرات الطحن عالية الكروم عملية صبها، ومعالجتها الحرارية، وبنيتها المعدنية، وخواصها الميكانيكية، ومقاومتها للتآكل أثناء الاستخدام النهائي. يُعدّ الاختيار الصحيح للتركيب الكيميائي لتحديد أفضل مجموعة من عناصر السبائك أساس إنتاج هذه الكرات. تهدف تجربتنا إلى تغيير تركيب كرات الطحن عالية الكروم CR13 (كما هو موضح في الجدول 1) لتحقيق تبريد هوائي أثناء عملية المعالجة الحرارية. بعد التجربة، تُحدد كرات الصب عالية الصلابة، كما هو موضح في الجدول 2.
- الكربون: دور الكربون هو تمكين المصفوفة المعدنية من تحقيق صلابة أعلى. يمكن للكربون أيضًا تكوين أنواع مختلفة من الكربيدات مع عناصر السبائك. تُصنع كربيدات نوع M7C3 عالية الصلابة بشكل رئيسي من الكروم والحديد في كرات طحن عالية الكروم. يمكن أن تؤدي زيادة محتوى الكربون إلى زيادة كمية الكربيد، مما يُحسّن مقاومة المواد للتآكل. ومع ذلك، مع زيادة محتوى الكربون، فإن الجمع بين الكربون وعناصر السبائك، والذي يُحسّن قابلية التصلب، يُؤدي إلى انخفاض عناصر السبائك الذائبة في المصفوفة المعدنية وبالتالي انخفاض قابلية التصلب. اخترنا بين 1.8% و2.1%.
- الكروم: في كرات الصب عالية الكروم، يُشكّل الكروم كربيدات مع الكربون والحديد. كما يُمكن إذابة الكروم في المصفوفة لتحسين قابلية التصلد للمادة. يمكن تحسين قابلية التصلد بزيادة محتوى الكروم أو تقليل محتوى الكربون عند ثبات نسبة الكربون. أي أن قابلية التصلد تزداد بزيادة نسبة الكروم إلى الكربون. لكن زيادة الكروم تؤثر على تكلفة الكرة. بناءً على قابلية التصلد للمادة وصلابة الكرة، نختار محتوى كروم يتراوح بين 14% و16%.
- المنغنيز: يُشكّل المنغنيز كربيدًا (نوع M3C) ويذوب في المصفوفة المعدنية. للمنغنيز المذاب في المصفوفة المعدنية تأثير قوي على استقرار الأوستينيت. في المواد عالية الكروم، يُمكن للمنغنيز أن يحل محل جزء من الموليبدينوم ويُحسّن قابلية التصلب. يكون تأثير المنجنيز والموليبدينوم على قابلية التصلب أكثر وضوحًا. أما بالنسبة لتأثير المنغنيز على معاملات المعالجة الحرارية، فتُظهر البيانات أن درجة حرارة الإخماد اللازمة للحصول على أعلى صلابة تنخفض مع زيادة محتوى المنغنيز. تنخفض نقطة Ms بشدة مع زيادة محتوى المنغنيز، مما يزيد من كمية الأوستينيت المُحتفظ بها بعد التبريد. لذا، يُحدد نطاق المنغنيز ليكون 1.2% ~ 2.0%.
- السيليكون: السيليكون عنصر يُقلل من قابلية التصلب، ولكن تُضاف كمية صغيرة منه لإزالة الأكسدة. عادةً ما تتراوح هذه الكمية بين 0.3% و0.8%.
- الموليبدينوم: يُضاف الموليبدينوم إلى كرة مصبوبة عالية الكروم، مما يُساهم في معظم تكوين كربيد M2C، وجزء منه في كربيد M2C3، وجزء آخر في إذابة المصفوفة المعدنية. يُحسّن الموليبدينوم في المصفوفة المعدنية القابلة للذوبان قابلية التصلب، ولكنه لا يُؤثر على نقطة الصلابة. نظرًا لتكلفة الإنتاج، نضيف 0.1% إلى 02% من الموليبدينوم.
- النيكل: النيكل عنصر غير مُكَوِّن للكربيد، يذوب كليًا في المصفوفة المعدنية، ويمكن تطويره بالكامل لتحسين قابلية التصلب. تأثير خفض نقطة Ms للنيكل أكبر من تأثير الموليبدينوم، ولكننا نضيف كمية صغيرة من النيكل ولا نشكل أوستينيتًا محتفظًا به كثيرًا.
- التيتانيوم: التيتانيوم هو عنصر قوي لتشكيل الكربيد؛ إضافة التيتانيوم في شكل TiC، من قاعدة التكرير دور أنسجة الجسم
- الكبريت والفوسفور: الكبريت والفوسفور من العناصر الضارة الموجودة في الكرات المصبوبة عالية الكروم، والتي تسبب عيوبًا مختلفة أثناء الصب والمعالجة الحرارية، ويجب التحكم فيها تحت 0.04%.
التالي: دراسة تجريبية على كرات الطحن عالية الكروم المطفأة بالهواء (1)
