万吨线回转窑衬瓦的选材和生产控制.pdf

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1、中图分类号：TQl72文献标识码：B文章编号：1007-0389(2014)06-48-02万吨线回转窑衬瓦的选材和生产控制朱爱民，马平安(许昌众力合金制品有限公司，河南许昌461000)0前言伴随着新型干法水泥生产技术在我国的推广、普及和发展，十多年来，新型高铝锌基合金衬瓦已被大家所熟知并接受；它作为铝青铜衬瓦的替代品，其更高的可靠性、更长的使用寿命和更具竞争力的价格，早已成为业内共识。但是，作为水泥回转窑的重要组成部分即支撑装置的关键组件，其质量的优劣和稳定，至今仍是设计人员和质量控制人员乃至业主非常关心的重大问题，特别是在大型回转窑项目上更是如此，疑虑和担心在部分管理者中仍然不

2、同程度地存在。我公司成功开发生产出用于10000t／d水泥熟料回转窑的合金衬瓦，并由此获得一项国家发明专利——“高铝锌基合金轴瓦化学成分控制结合内芯水冷式铸造工艺(专利号：ZL200910172684．2)”。本文就此作一经验介绍，以期实现共性技术知识共享，从而有效促进该技术在相关产品生产中的借鉴和推广。1回转窑衬瓦材料一高铝锌基合金牌号的确定合金成分的选择原则主要看合金铸件应用工况对其性能的要求，尽管高铝锌基合金牌号众多，但目前市场上回转窑衬瓦实际选用的锌基合金主要有ZA27—2和ZA303两种牌号。其中ZA303的铝、铜名义含量比ZA27—2略大，但总体性能二者区别不大。现仅对该

3、类合金中主要强化元素Al及其影响，分析如下。(1)实验证明，高铝锌基合金随着Al含量的增加，抗拉强度也成增加趋势；但当Al含量(质量分数)大于25％。27％以后，其抗拉强度的变化已非常有限。就ZA27—2和ZA303两种牌号而言，实际应用强度相当，应用中仅表现为ZA303的硬度稍有增加。(2)高铝锌基合金随着Al含量的增加，其合金的高温稳定性和承载能力有所提高，但会加剧生产过程中的比重偏析和疏松倾向；且当温度超过150oC后，不论哪种锌合金的抗拉强度都相差不大。因此，可以说决定大型衬瓦的实际应用效果，——48——关键主要还是看铸件质量。基于上述实际应用研究成果，我国乃至国际上目前纳入

4、标准的高铝锌基合金，其组分最高名义铝含量为(质量分数)28％，对应牌号为ZA27—2或ZA27。因此，除非特别指定，我们一般选择ZA27—2牌号组织生产，以更方便与国际接轨。这里根据设计要求我们选择ZA27—2。2高铝锌基合金的组织工艺特点及其对使用性能的影响高铝锌基合金是典型的多相组织合金，如：11(zn)相、ct(A1)相、￡相等，其硬度分别是：HV30至50，HVl00至120，HVl50。作为非均质材料，可使其成为理想的滑动轴承材料。但ZA27合金的凝固温度范围很宽(超过100℃)，这就决定了其将以糊状方式进行凝固，如不加有效控制，很容易形成分散性缩孔或疏松。发生在厚大铸件上

5、特殊的“底缩”现象，也正是由于高铝锌基合金中富铝相的快速上升从而导致特殊的成分过冷，使上部先于下部凝固造成的。因此，为了获得理想的高铝锌基合金铸件，必须要坚持两个原则：快速冷却和顺序凝固。前文提到的国家发明专利，通过强制顺序冷却方法，无疑正是这种原则的有力践行。大量实践证明，实际决定高铝锌基合金铸件性能的往往是铸造工艺控制水平，这里重点讨论二个方面。(1)铸件强度极低，挤压或磕碰时极易发生脆断。这一般是炉料受到严重污染、增铁严重超标所致。研究证明，当合金中Fe含量(质量分数)达到0．1％时，高铝锌基合金中FeAI，相将占到整个体积的1％，其形貌为针状，将极大降低合金的强韧性。(2)组

6、织不致密，耐磨性和承载能力较差。这多表现为工艺设计不合理，从而造成铸件内部存在严重疏松和成分偏析所致。因此，尽管高铝锌基合金普遍具有易于形成润滑油膜、摩擦因数低、摩擦相容性优良、导热性好、不易拉丝粘轴、减震抗噪等多重优点，但其前提必须是铸造质量优良。水矾工程些些3水冷式铸造工艺在10000t／d回转窑锌基合金衬瓦上的成功应用“高铝锌基合金轴瓦化学成分控制结合内芯水冷式铸造工艺”这一发明专利，是我公司在长期生产高铝锌合金铸件的基础上发明的生产工艺。该工艺本着高铝锌基合金需要“快速冷却和顺序凝固”的原则，解决了该合金较大铸件容易偏析的问题，并为获得致密厚大合金铸件提供了方法。我公司应用该

7、方法，已为我国乃至国外生产了大批高质量的回转窑衬瓦组件，赢得了良好的市场信誉。近期，由中国中材国际工程股份有限公司(南京)设计的10000t／d回转窑托轮衬瓦，首创选用ZA27—2材质，并由我公司负责生产。该衬瓦法兰外径1300mm，高1200mm，壁厚50mm，加上铸造余量，称得上是名副其实的厚大件。普通重力铸造和低压铸造质量难以保证，即便采用金属型铸造，也很难兼顾快速冷却和顺序凝固的问题。事实上，正是这一问题长期没有从根本上得到解决，从而严重困扰着ZA