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1 過流部件材質的選用
渣漿泵過流部件的磨損涉及因素很多,而且不同部位的磨損機理也不盡相同,但總體上可以歸納為三類:
1.1 沖蝕磨損
在渣漿泵運行過程中,液體中攜帶的固體粒子以一定的速度對過流部件表面進行沖擊,造成材料流失。根據對失效部件磨損表面的分析,沖蝕磨損機理可以分為切削磨損、變形疲勞磨損和切削+變形復合磨損。
1.2 氣蝕損傷
在泵的運行過程中,其過流部件局部區域(通常是葉輪進口稍后處),由于某種原因,抽送液體的壓力下降到當時溫度下的汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,產生蒸汽,形成氣泡。這些氣泡隨液體向前流動,至某高壓處時,氣泡急劇縮小以至潰滅。在氣泡凝結同時,液體質點以高速充填孔隙,并對金屬表面產生強烈沖擊。金屬表面因受此沖擊產生疲勞而剝落,造成材料流失,嚴重時金屬表面呈現蜂窩狀。
1.3 腐蝕
當輸送的介質有一定的酸堿度時,渣漿泵過流部件還會發生腐蝕磨損,即在腐蝕和磨損共同作用下材料發生的流失現象。
2 影響渣漿泵磨損因素——料漿因素
2.1 料漿濃度和流速
在同樣的運轉條件下,隨漿料的濃度降低,也即料漿中固體顆粒含量降低,固體顆粒的沖刷作用減弱,渣漿泵過流部件的使用壽命提高。而漿料流速加大,單位時間內國體粒子對材料表面沖擊次數增多,材料流失數量增加。
2.2 料漿酸堿度
在固液漿料中使用時,除了固體粒子沖刷造成材料的流失外,漿料的腐蝕作用也會造成材料的流失,同時腐蝕和沖蝕磨損間的相互作用更加劇了材料的流失,這一點對PH4時,腐蝕作用逐漸減弱,材料磨損以固體粒子的沖刷作用為主。在酸性沖蝕條件下,不同的酸根對高鉻鑄鐵兩體沖蝕磨損速率影響不同。
2.3 粒子尺寸、硬度和沖擊角度影響
漿料中固體粒子大小、硬度及粒子對材料表面的沖擊角度也對材料的沖蝕磨損產生很大影響。在礦漿濃度和酸堿度相近時,如果固體粒子尺寸較小、硬度較低,相應的粒子沖擊能量較小,過流部件的使用壽命可提高6～10倍。而沖擊角度的減小,有效參與沖蝕磨損的磨料增加及磨料的切削作用加大,使磨損速率增加。
3 抗磨性分析
抗磨性要求是渣漿泵設計中較為突出的特點。渣漿泵葉輪的磨損破壞主要體現為局部破壞,而葉輪邊緣是較為嚴重區之一。
眾所周知,合金的組織決定其使用性能。在不同磨損系統中,基體組織對磨損行為的表現不同。因此,應按磨損特點和泵過流部件的受力狀態合理選擇基體組織,從而較大大限度地發揮材料能力。從使用條件上講,渣漿泵的磨損屬于水力沖蝕型顆粒磨損。經專家研究,大部分渣漿泵過流部件的磨損是微觀切削、犁溝塑性變形以及脆性斷裂等磨損形式存在的中等沖擊、低應力磨損。在這種磨損條件下,馬氏體基體顯示出較好的抗磨性,其性能要求具有高強度k=700MPa,高硬度>55HRC,一定沖擊韌度αk=10J/平方厘米,以此來指導合理進行抗磨材料的成份、組織以及熱處理工藝的優化設計。以此為理論依據,我廠采用KmTBCr27合金高鉻鑄鐵,屬于高合金范疇,金相組織為奧氏體、碳化物及奧氏體轉變產物組成。在通常冷卻條件下,呈現以奧氏體為主的多相組織。因此高鉻鑄鐵具有較好的綜合性能。
4 鑄造及加工
高鉻鑄鐵加工性能差,切割非常困難。澆口、冒口、飛邊、毛刺等不能用氧乙炔氣槍切割,又不能用機床加工,只能用砂輪片切割和敲打。因此,在鑄造方面,應保證其尺寸和形狀的精度。加工時,一般采用硬質合金刀具,因為其具有韌性好,耐沖擊等特點,又或者采用陶瓷刀具,其切削速度比硬質合金刀具高3～4倍。
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