您選擇的鋼球硬度合適嗎？
2020-11-19
最近有客戶問，要求的鋼球表面硬度是60HRC，在磨機(jī)內(nèi)用了一段時(shí)間后取出檢測(cè)表面硬度，為什么表面硬度成了65-67HRC了？
其實(shí)這種現(xiàn)象在很多地方都存在，比如表面經(jīng)過拋丸處理的工件表面硬度比未處理的工件表面要高得多。還比如我們小的時(shí)候拿一根鐵絲在同一位置反復(fù)折疊，那么折疊的位置會(huì)發(fā)熱而且會(huì)越來越硬，到一定程度后再進(jìn)行折疊就會(huì)斷裂。這些現(xiàn)象都可以通過金屬材料的加工硬化理論來解釋，那么何謂“加工硬化”？
金屬材料經(jīng)壓力加工（如軋制、鍛造、擠壓、拉絲和沖壓等）變形后，不僅改變了其外形尺寸，而且也使內(nèi)部組織和性能發(fā)生變化。例如，經(jīng)冷塑性變形后，金屬的強(qiáng)度、硬度顯著提高而塑性、韌性下降，也就是常稱的加工硬化或形變強(qiáng)化。不過，若壓力加工工藝不當(dāng)，在變形量超過金屬的塑性值后，將會(huì)產(chǎn)生裂紋或斷裂。這也就很好的解釋了為什么鐵絲經(jīng)過反復(fù)折疊后會(huì)發(fā)生斷裂的問題。
對(duì)于礦用鋼球來說也同樣面臨這樣的問題，鋼球在磨機(jī)內(nèi)以拋落、滑動(dòng)、滾動(dòng)等方式運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中與鋼球、礦石、襯板等物體之間不斷碰撞，撞擊過程即會(huì)產(chǎn)生加工硬化作用，導(dǎo)致鋼球表面硬度升高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常提高幅度達(dá)到10-15%，這也就解釋了客戶的疑慮。
隨著選礦工藝的不斷發(fā)展，磨機(jī)尺寸越來越朝著大型化的方向發(fā)展，據(jù)了解，目前最大的半自磨機(jī)尺寸達(dá)到13m，這對(duì)鋼球的使用來說是極大的考驗(yàn)，意味著鋼球拋落的高度不斷提高，對(duì)礦石、鋼球和襯板的沖擊作用更大，如果鋼球韌性較差，會(huì)因承受不了如此高強(qiáng)度的沖擊而發(fā)生破碎，影響礦山的正常生產(chǎn)。所以，要求鋼球在具備優(yōu)異的韌性的同時(shí)還要具備良好的耐磨性能。
眾所周知，硬度與韌性是彼此矛盾存在的，即，硬度越高韌性相對(duì)越差，硬度較低時(shí)韌性相對(duì)較高。因此，當(dāng)鋼球硬度過高時(shí)，韌性就會(huì)較差，表現(xiàn)為沖擊韌性值較低，抗疲勞壽命不足，從而導(dǎo)致在磨機(jī)內(nèi)磨損過程中較早的發(fā)生剝落掉塊，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生破碎，這將大大降低磨礦效果，增加礦山的運(yùn)行成本。所以，要避免此類情況的發(fā)生，那么鋼球的硬度到底多少合適呢？
早在1995年，丁慶如在《磨球選材的計(jì)算方法》一文中指出，磨球的磨損和耐磨性與Hm/Hs（Hm為鋼球的硬度，Hs為磨料的硬度）比值有關(guān)：當(dāng)沖擊作用小時(shí)，磨球可選用較高硬度的材料。取Hm/Hs=1.3~1.7，Hm=（1.3~1.7）Hs；當(dāng)沖擊作用較大時(shí)，磨球可選用較低硬度的材料，取Hm/Hs=0.7~1.1，Hm=（0.7-1.1）Hs。
以上鋼球硬度選擇的方法可供大家參考，但還要結(jié)合礦山具體的工況條件及工藝要求，如球磨機(jī)主要起到將礦石進(jìn)一步研磨到一定細(xì)度滿足選別的要求，通常鋼球在磨機(jī)內(nèi)沒有較大的拋落高度，這時(shí)可主要考慮鋼球的硬度，以具有較高的耐磨性為主，適當(dāng)考慮韌性即可滿足使用要求，而大型半自磨機(jī)則應(yīng)該首先考慮鋼球的韌性，保證鋼球使用過程不發(fā)生破碎。
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