含水焦炭筛分用抗磨耐蚀筛板材质及磨损机理的研究

摘要

某焦化厂用于筛分焦炭的筛板材质是40CrMnSi。这种材质的筛板在筛分干焦炭时效果良好，使用寿命一般在4个月左右;但是筛分含水焦炭时非常差，其寿命只有一个月左右。频繁更换筛板不仅增加了维修使用成本，而且对该厂的生产管理造成了较大的影响，因此，分析研究含水焦炭的磨损机理并开发新的适用材料具有非常重要的意义。
　　 该焦化厂为了保护环境和节约水资源，其冷却焦炭的水是循环使用的。长期使用造成循环水的性质发生了变化。经现场实测该水呈弱碱性，PH在9左右。根据腐蚀磨损的工况条件可以初步确定所选取的材质为40Cr5、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Mn8Ni4和KmTBCr15Mo，这些材料在生产中都有应用，通过对筛板材料的介绍中可知，碳元素、铬元素以及镍元素对材料的腐蚀磨损影响最大，而这些材料的含碳量从0.1％到3.0％，含铬量从1％到18％，含镍量从0到9％，几乎覆盖了平时使用的所有材料类型，所以选取上述几种材质的筛板是最有意义的。通过不同的热处理工艺，得到不同的组织和性能，然后进行金相显微组织观察、硬度测试、冲击韧性试验、腐蚀试验、腐蚀磨损试验、腐蚀磨损试样表面形貌扫描、现场材质测试等，最终根据材料的综合使用性能确定一种材质。
　　 通过试验分析可知，在腐蚀环境中，相同的碳含量，随着铬含量的增加，材料的耐腐蚀性能增加;相同的碳含量和铬含量，随着镍含量的增加，材料的耐腐蚀性能增加。在干磨损试验中，相同的铬含量，随着碳含量的增加，材料的耐磨损性能增加;相同的铬含量和碳含量，随着含镍量的减小，材料的耐磨损性能增加。在腐蚀磨损环境中，腐蚀和磨损是相互促进的，一般是几种失效机理共存的，40CrMnSi在此工况下的腐蚀磨损机理主要是腐蚀促进磨损的失效机理;40Cr5主要是微观切削机理、多次塑变磨损机理以及腐蚀促进磨损的失效机理;1Cr13和2Cr13主要是微观切磨损削机理和多次塑变磨损机理;1Cr18Ni9主要是多次塑变的磨损机理;1Cr18Mn8Ni4主要是多次塑变机理、微观切削机理以及腐蚀促进磨损的磨损机理;KmTBCr15Mo主要是微观脆断磨损机理和腐蚀促进磨损的失效机理。
　　 通过对各试样的组织和性能分析可知，2Cr13在腐蚀磨损环境下的腐蚀磨损量最小，而且通过实际的试验验证也发现此种材质筛板使用时间比较长，为焦炭厂节约成本，提高了生产效率。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 焦炭熄焦生产工艺简介

1．2 焦炭筛分用振动筛的简介

1．3 焦炭筛分用筛板简介

1．3．1 按照筛板外形结构分类

1．3．2 按照筛板材质分类

1．4 材料的磨损

1．4．1 磨料磨损

1．4．2 腐蚀磨损

1．5 课题的提出及研究内容

2 试样的选取以及试验过程

2．1 低应力耐磨耐腐蚀试样的准备

2．1．1 低应力耐磨耐腐蚀试样材料的选取

2．1．2 试样的制备

2．1．3 试样的热处理工艺

2．1．4 低应力磨料磨损试验机的简介

2．2 试样磨料磨损试验方法

2．2．1 金相显微组织观察

2．2．2 硬度测试

2．2．3 冲击韧性试验

2．2．4 腐蚀试验

2．2．5 腐蚀磨损试验

2．2．6 腐蚀磨损试样表面形貌扫描

3 试验数据分析

3．1 试样的硬度和冲击韧性值

3．2 试样的腐蚀试验和低应力磨料蚀磨损试验的分析

3．3 40CrMnSi腐蚀磨损性能分析

3．4 40Cr5腐蚀磨损性能分析

3．5 1Cr13腐蚀磨损性能分析

3．6 2Cr13腐蚀磨损性能分析

3．7 1Cr18Ni9腐蚀磨损性能分析

3．8 1Cr18Mn8Ni4腐蚀磨损性能分析

3．9 KmTBCr15Mo腐蚀磨损性能分析

3．10 本章小结

4 试验验证

5 主要结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果