立磨选粉机的抗磨优化设计及试验研究

论文摘要

大型立磨是水泥工业的重要设备,选粉机是立磨的重要工作部件。选粉机的磨损失效直接影响立磨的正常运行,造成产品质量下降,带来经济损失。研究选粉机磨损失效问题,进行抗磨优化设计,对于降低磨损,延长选粉机的使用寿命,保证立磨正常运行,稳定粉磨质量,节材、节能、降耗,具有重大的经济和工程意义。磨损失效发生在伯力鸠斯（RM）立磨选粉机中,失效部位为选粉机导向叶片,由堆焊的耐磨复合钢板制作；采用扫描电镜等分析手段,分析后认定：叶片受到粉料颗粒的强烈冲蚀后,低碳钢层局部被磨损殆尽,其背面布满裂纹的耐磨层碎裂脱落,叶片大面积缺损失去导风作用而失效。采用两种途径对导向叶片进行抗磨优化设计：一是在叶片易磨损区采用双面堆焊耐磨层,根据磨损工况的需求,可以逐步加宽双面堆焊区域,一直到全部采用双面堆焊耐磨层,经装机试验,改进叶片未出现短时间磨损失效问题。二是对叶片原采用的Fe-Cr-C堆焊合金进一步优化,在其中添加适量的B元素,进一步提高其耐磨性,研究表明：B的添加提高了材料的硬度,增加了合金中碳化物的数量,使堆焊材料表面的裂纹形态和分布得到明显改善,加工性能变好,易于制作成型。制作中发现,双面堆焊复合钢板制作工艺复杂,且因低碳钢层受三向拘束应力,钢板脆性大,容易碎裂,加工性差,建议采用两块单面复合钢板背靠背塞焊结构来代替两面堆焊。为考察Fe-Cr-C-B合金材料的冲蚀磨损性能,自行设计制造了一台冲蚀磨损试验机,进行了冲蚀磨损试验。为深入研究材料在各种磨损方式下的磨损特性,扩大该堆焊材料的应用范围,还进行了湿砂橡胶轮磨料磨损试验,动载冲击磨损试验。在磨料磨损试验中发现,随Cr、C含量增加,耐磨性增加。研究发现,B对Fe-Cr-C-B合金耐磨性的影响显著,Fe-Cr-C-B合金耐磨性是Fe-Cr-C合金的2倍。在冲击磨料磨损试验中发现：在2000次冲击磨损条件下,Fe-Cr-C-B合金的耐磨性是Fe-Cr-C合金耐磨性的近2倍,超过2000次,试样碎裂。冲蚀磨损试验中发现：冲蚀速度对Fe-Cr-C-B合金耐磨性影响显著,随速度增加,磨损失重呈指数增长。材料硬度与磨料硬度比值对耐磨性影响显著；随磨料粒度增大,冲蚀磨损失重加剧。为考察堆焊层的磨损机理,进行了少数磨料颗粒的投射试验,试验表明,即使含有大量碳化物,宏观硬度达到HRC63以上的试样,仍然以犁削方式为主,这与最大冲蚀角度发生在3045。的试验数据是相互印证的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及现状
• 1.2.1 立磨选粉机的发展历程
• 1.2.2 立磨选粉机磨损研究现状
• 第二章 选粉机磨损失效分析
• 2.1 选粉机叶片磨损失效实例
• 2.2 选粉机磨损失效原因分析
• 2.2.1 工况因素分析
• 2.2.2 磨料因素分析
• 2.2.3 材料因素分析
• 2.2.4 其他因素分析
• 2.2.5 叶片磨损失效分析
• 2.3 抗磨优化设计方案
• 第三章 立磨选粉机抗磨优化设计
• 3.1 合理选用耐磨材料
• 3.2 采用合理的抗磨设计
• 3.3 加强粉磨工艺管理
• 第四章 试验方案及条件准备
• 4.1 冲蚀磨损试验机设计与可靠性验证
• 4.1.1 冲蚀磨损试验机原理及结构
• 4.1.2 冲蚀磨损试验机可靠性验证
• 4.1.3 冲蚀磨损试验磨料速度测量
• 4.2 试样制备与测试方法
• 4.2.1 试验方法及设备
• 4.2.2 试验条件及测试方法
• 4.2.3 测试与评价方法
• 4.3 试验使用的部分设备仪器
• 第五章 选粉机叶片材料试验研究
• 5.1 Fe-Cr-C-B堆焊合金制备
• 5.1.1 铺粉堆焊工艺介绍
• 5.1.2 Fe-Cr-C-B合金制备
• 5.2 Fe-Cr-C-B的成分组织及硬度分析
• 5.2.1 合金成分分析
• 5.2.2 材料硬度与金相分析
• 5.2.3 B的存在形态及分布状态分析
• 5.3 冲蚀磨损试验研究
• 5.3.1 角度的影响
• 5.3.2 材料硬度的影响
• 5.3.3 速度的影响
• 5.3.4 磨料硬度的影响
• 5.3.5 磨料粒度的影响
• 5.3.6 冲蚀磨损规律分析
• 5.3.7 B作用的初步分析
• 5.4 磨料磨损试验研究
• 5.4.1 磨损试验结果
• 5.4.2 试验结果分析
• 5.4.3 小结
• 5.5 冲击磨损试验研究
• 5.5.1 冲击磨料磨损机制
• 5.5.2 冲击磨损试验结果
• 5.5.3 冲击磨损机理分析
• 5.5.4 冲击试验结果分析
• 5.5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 附图