Production et application de la bille de broyage en fonte austénitique à haute teneur en chrome (2)
2. Structure de la matrice, propriétés mécaniques, propriétés de service
La structure de la matrice austénitique brute de coulée est obtenue grâce à une conception rationnelle de la composition chimique, un contrôle strict de la teneur en chaque élément et un processus de refroidissement rapide. La teneur volumique en austénite est de 55% à 70%, et la quantité de carbure est de 20% à 26%.
La dureté superficielle des billes de broyage en fonte à haute teneur en chrome et matrice austénitique est de 44 HRC à 47 HRC ; la différence de dureté entre la surface et le centre est inférieure à 3 HRC. La ténacité aux chocs d'un échantillon de 10 mm × 10 mm × 55 mm prélevé sur la bille coulée est supérieure à 5 j/cm², une valeur bien supérieure à celle des billes coulées en martensite trempée à haute teneur en chrome et des billes coulées en transit à haute teneur en chrome. Grâce à la ténacité élevée de la structure austénitique, la bille de broyage peut résister ou absorber l'énergie d'impact en cas d'usure par impact abrasif à fortes contraintes, ce qui prévient l'apparition et l'expansion des fissures et l'écaillage de la bille coulée, et réduit la consommation d'énergie.
L'une des caractéristiques remarquables des billes moulées austénitiques à haute teneur en chrome est leur capacité d'écrouissage. Sous l'effet d'une force d'impact ou d'un frottement important, la couche superficielle de la bille moulée à base d'austénite, à l'état métastable, subit une déformation plastique, ce qui induit la transformation de l'austénite en martensite à la surface et dans la microstructure de la bille. Ce phénomène d'écrouissage est important. La couche superficielle de la bille est durcie en continu et sa dureté est nettement supérieure à celle d'avant utilisation. En fonction de l'énergie de frottement, le HRC (5 à 15) augmente avec la dureté superficielle. Par ailleurs, le cœur de la bille conservant toute la résistance et la ténacité de la structure austénitique, il peut limiter la propagation des fissures, réduire la tendance à la rupture et à l'écaillage de la bille et améliorer considérablement la résistance à l'usure par impact de l'alliage.
3. Production de billes de broyage coulées à matrice austénitique
La production de billes coulées à haute teneur en chrome est réalisée par fusion dans un four à induction moyenne fréquence de 0,5 t. Les matières premières utilisées sont la fonte brute 14, la ferraille, le ferrochrome à haute teneur en carbone et le ferromanganèse à haute teneur en carbone. Le procédé de coulée est le suivant : la température de coulée est contrôlée entre 1 500 °C et 1 550 °C. Après la coulée, le moule est refroidi à 650 °C et 750 °C. Le moule est refroidi à l'air et recuit automatiquement.
Les billes moulées austénitiques à haute teneur en chrome conviennent aux broyeurs à boulets de diamètre Φ1,8 m à Φ4 m. Leurs excellentes performances sont non seulement disponibles en broyeur à boulets sec, grâce à leur structure austénitique, leur faible magnétisme et leur résistance à la corrosion, mais elles sont également largement utilisées dans divers broyeurs à boulets humides. Par exemple, pour certaines matières premières humides d'alumine de Φ3,2 m × 4 m, l'usure des billes austénitiques à haute teneur en chrome est de 290 g/t de minerai. L'usure des billes martensitiques à haute teneur en chrome est de 330 g/t de minerai. Par conséquent, les billes moulées austénitiques à haute teneur en chrome offrent de meilleures performances en service que les billes martensitiques trempées.
4. Conclusion
La bille de broyage en fonte à haute teneur en chrome dure et résistante avec microstructure matricielle austénitique produite par traitement d'alliage et processus de moulage en moule permanent a une dureté modérée et une bonne ténacité, et peut mieux répondre aux besoins du broyeur à boulets ; Par rapport à la bille de traitement thermique, la quantité d'alliage ajoutée est moindre et le coût est réduit de 200 yuans à 400 yuans par tonne, ce qui présente une excellente résistance à l'usure et une économie.
