1. Normes et qualités de base (fonte blanche résistante à l'abrasion GB/T 8263)
Grades correspondants courants pour les revêtements industriels :
Cr15 → KmTBCr15Mo (fonte à haute teneur en chrome à 15 % de chrome-molybdène)
Cr20 → KmTBCr20Mo (fonte à haute teneur en chrome à 20 % de chrome-molybdène)
Cr26 → KmTBCr26 (fonte à haute teneur en chrome à 26 %, molybdène faible ou nulle)
Composition chimique standard (fraction massique)
表格
| Qualité du matériau | Cr | C | Mo | Si | Mn | Impuretés P/S | Rapport Cr/C |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cr15 | 14.0~18.0% | 2.8~3.4% | 0.4~0.8% | 0.4~1.0% | 0.5~1.2% | Inférieur ou égal à 0,05% | 4.5~6 |
| Cr20 | 18.0~22.0% | 2.7~3.3% | 0.5~1.0% | 0.4~1.0% | 0.5~1.2% | Inférieur ou égal à 0,05% | 5~7 |
| Cr26 | 24.0~28.0% | 2.2~3.0% | 0.3~0.6% | 0.3~0.9% | 0.4~1.0% | Inférieur ou égal à 0,04% | 6~8 |
Principe de base : une teneur plus élevée en chrome génère davantage de phases dures de carbure de chrome M₇C₃. Un rapport Cr/C compris entre 4 et 8 assure une répartition uniforme et continue du carbure, équilibrant la résistance à l'usure et la ténacité.
2. Comparaison de la structure métallographique et des propriétés mécaniques
Les trois matériaux sont constitués de martensite trempée, de carbures durs M₇C₃ et d'austénite légèrement retenue. La microdureté des carbures atteint HV1800~2200, servant de squelette résistant à l'usure-.
Paramètres de performance après traitement thermique standard
表格
| Indice de performance | Revêtement Cr15 | Revêtement Cr20 | Revêtement Cr26 |
|---|---|---|---|
| Dureté Rockwell HRC | 58~61 | 59~62 | 60~65 |
| Résistance aux chocs k (J/cm²) | Supérieur ou égal à 7 | Supérieur ou égal à 8 | Supérieur ou égal à 8,5 |
| Fraction volumique de carbure M₇C₃ | 22%~28% | 28%~35% | 35%~45% |
| Durée de vie relative à l'usure (référence) | 100 % (Référence) | 140%~180% | 220%~300% |
| Résistance à l'érosion et à la corrosion | Moyenne | Bien | Excellent |
| Température de fonctionnement maximale en fatigue thermique | Inférieur ou égal à 300 degrés | Inférieur ou égal à 350 degrés | Inférieur ou égal à 400 degrés |
Différences dans la logique de performance
Cr15 : Teneur en chrome la plus faible avec le moins de carbures. Ténacité légèrement inférieure mais coût des matières premières le plus bas. Idéal pour les conditions de travail à faible-abrasion avec priorité aux coûts.
Cr20 : niveau de chrome équilibré avec un compromis optimisé-entre résistance à l'usure, robustesse et coût. Le matériau de revêtement courant largement adopté dans les industries du ciment et des mines.
Cr26 : une teneur élevée en chrome augmente considérablement la proportion de carbure, offrant une dureté, une résistance à l'usure, une résistance aux températures élevées-et une résistance à l'érosion acide-alcali. Le seul inconvénient est le coût plus élevé des matières premières.
3. Processus de traitement thermique standard (critique pour la durée de vie)
Des procédures complètes de trempe et de revenu sont obligatoires pour les revêtements à haute teneur en chrome. Étant donné que les-revêtements coulés n'atteignent que HRC40~46, avec une résistance à l'usure inférieure à 60 % des produits traités thermiquement-qualifiés.
Trempe Cr15 (KmTBCr15Mo) : Maintenir à 940 ~ 980 degrés pendant 2 ~ 4 heures, refroidir avec une trempe dédiée ; Trempe : température basse-à 220 ~ 280 degrés pendant 3 à 6 heures pour soulager le stress interne ; Dureté finale HRC Supérieure ou égale à 59.
Trempe Cr20 (KmTBCr20Mo) : Maintenir à 980~1030 degrés pendant 2~5 heures ; Trempe : température à basse-température à 230~290 degrés ; Dureté optimale HRC60 ~ 62.
Trempe Cr26 (KmTBCr26) : Maintenir à 1010~1060 degrés pendant 3~6 heures pour dissoudre complètement les carbures secondaires ; Trempe : Maintenir à 250~300 degrés pendant 4~8 heures ; Dureté stable supérieure à HRC62. La température de trempe peut être légèrement augmentée pour les scénarios de service -à haute température afin d'améliorer la stabilité thermique.
Tabous du processus : la trempe et le revenu par refroidissement naturel à l'air supérieur à 400 degrés sont strictement interdits, ce qui réduit considérablement la dureté et la résistance à l'abrasion.
4. Conditions de travail, équipements et matériaux applicables pour chaque qualité de revêtement
Revêtement à haute teneur en chrome 4.1 Cr15 (qualité économique)
Scénarios applicables : broyeurs à boulets à faible abrasion, de petit-diamètre, matières premières molles, production intermittente Équipement : petits broyeurs à boulets Φ inférieur ou égal à 2,4 m, broyeurs à charbon, petits concasseurs de sable fin, goulottes à faible-érosion Matières premières : charbon, calcaire, schiste, argile et autres minerais de dureté moyenne-faible Avantages : coût d'approvisionnement le plus bas, poids léger, faibles dépenses de remplacement Inconvénients : durée de vie courte sous un minerai de dureté élevée-et un fonctionnement continu à pleine charge- ; Ne convient pas au broyage humide avec des boues acides. Durée de vie prévue : 3 à 5 ans, équivalent à seulement 60 à 70 % de la durée de vie des revêtements Cr20 dans des conditions identiques.
4.2 Revêtement à haute teneur en chrome Cr20 (qualité grand public universelle, part de marché la plus élevée)
Scénarios applicables : abrasion moyenne, double usage sec et humide-, conditions de travail standard pour le ciment et l'exploitation minière, résistance à l'usure et coût équilibrés. Équipement : broyeurs à ciment de Φ2,4 ~ 3,6 m, broyeurs à scories, broyeurs à boulets de minerai métallique, revêtements intérieurs de concasseur à percussion, goulottes de silo de taille moyenne- Matières premières : granit, minerai de fer, sable de quartz, clinker de ciment, grès global. Avantages : résistance à l'usure équilibrée et ténacité, résistant aux impacts moyens, compatible avec le broyage sec et humide, rapport coût-performance optimal Inconvénients : inférieur aux revêtements Cr26 sous les minerais ultra-durs (basalte, sable émeri) et érosion continue à haute température-Durée de vie prévue : 5 à 8 ans, 1,5 à 1,8 fois plus longue que les revêtements Cr15
Revêtement à haute teneur en chrome 4,3 Cr26 (qualité haut de gamme résistante à l'usure pour les fortes abrasions)
Scénarios applicables : usure abrasive sévère, haute température, boue acide, broyeurs de grand-diamètre, production continue avec des matières premières de haute-dureté Équipement : grands broyeurs à boulets de traitement des minéraux Φ supérieur ou égal à 3,6 m, revêtements de broyeur verticaux, broyeurs de clinker à haute-température, goulottes de frittage métallurgique, équipement de broyage humide à haute-corrosion Matières premières : basalte, quartz de silicium à haute -, minerais de métaux durs, clinker à haute - température, boue acide contenant du soufre - Avantages : résistance à l'usure supérieure, résistance supérieure à l'oxydation à haute - résistance à l'érosion acide et alcaline, excellentes performances de fatigue thermique, sans usure rapide des rainures Inconvénients : coût d'achat initial élevé ; Inférieur à l'acier à haute teneur en manganèse à paroi épaisse - sous l'impact important de matériaux en vrac surdimensionnés. Durée de vie prévue : 7 à 10 ans, 2 à 3 fois plus longue que le Cr15 et 1,4 à 1,7 fois plus longue que le Cr20 dans le même environnement d'exploitation.
5. Structure du revêtement et technologie de moulage clé
Processus de moulage : moulage de précision en mousse perdue ou moulage en sable de résine pour le formage intégré de revêtements ondulés, de revêtements de levage étagés, de revêtements plats et de revêtements de couvercle d'extrémité. Le matériau Cr26 a un taux de retrait plus élevé, les moules nécessitent donc une marge de retrait supplémentaire.
Conception anti-fissuration : les revêtements d'une épaisseur supérieure à 60 mm sont alliés au molybdène et au vanadium pour affiner la structure du grain. Des refroidisseurs internes sont installés sur de grands revêtements pour éviter la ségrégation et la fragilité du carbure.
Correspondance d'installation : trous de boulons pré-réservés pour le remplacement d'une seule-pièce. Par rapport aux revêtements en acier à haute teneur en manganèse, les revêtements à haute teneur en chrome peuvent être 15 % à 25 % plus fins sous des normes de résistance à l'usure égales, réduisant ainsi la charge du broyeur et la consommation d'énergie.
6. Tableau de référence pour la sélection rapide des matériaux
表格
| État de fonctionnement | Catégorie préférée | Catégorie alternative | Non recommandé |
|---|---|---|---|
| Petit moulin à charbon, broyage intermittent du calcaire | Cr15 | Cr20 | Cr26 (coût élevé inutile) |
| Broyeur de ciment standard, ligne de production de minerai de fer et d'agrégats | Cr20 | Cr26 (production à pleine capacité-à long terme-) | Cr15 (remplacement fréquent requis) |
| Grande usine de traitement de minéraux, clinker à haute-température, broyage humide acide, roche dure à haute-silicium | Cr26 | Cr20 épaissi | Cr15 |
| Bac de broyage grossier avec un gros volume de minerai et un impact important | Revêtement en acier à haute teneur en manganèse | Revêtement composite bimétallique à haute teneur en chrome | Cr15/Cr20/Cr26 pur (sujet aux fissures dans les coins) |
| Broyage à sec à température normale-, ligne de production à budget limité | Cr15 | Cr20 | - |
7. Notes d'utilisation et d'entretien
Limitation des impacts : les trois qualités sont des matériaux moyennement-faibles aux chocs-résistants à l'usure. Pour les bacs de broyage grossier dont la taille des aliments est supérieure à 100 mm, les revêtements en acier à haute teneur en manganèse ou en composite bimétallique sont prioritaires pour éviter la fissuration des revêtements à haute teneur en chrome.
Environnement corrosif : le Cr26 est obligatoire pour les boues acides et contenant du soufre - ; Le Cr15 subit une corrosion par piqûre qui accélère l'abrasion.
Limitation de température : seul le Cr26 maintient des performances stables à une température de fonctionnement à long terme supérieure à 350 degrés. Un service à haute température-à long terme- ramollit le Cr15 via le revenu, doublant ainsi la perte d'usure.
Installation et maintenance : le soudage et la découpe de revêtements à haute teneur en chrome sont interdits, car le soudage à haute -température génère des fissures. Remplissez les espaces entre les revêtements avec un béton coulé résistant à l'usure pendant l'installation pour éviter l'érosion du matériau sur les boulons.
8. Résumé des coûts et des avantages complets
Cr15 : investissement initial le plus faible mais arrêt fréquent pour remplacement. Convient aux usines de petite capacité-avec de faibles pertes dues aux temps d'arrêt.
Cr20 : coût global optimal, configuration standard pour 80 % de cimenteries et de moyennes-petites mines.
Cr26 : prix d'achat unique-plus élevé, mais cycle de remplacement doublé. Coût global d’exploitation et de maintenance minimal pour les grandes lignes de production continue, réduisant considérablement les pertes économiques causées par les temps d’arrêt de la production.
