高クロム鋳物とは何ですか?またその摩耗寿命を最大限に延ばすにはどうすればよいですか?

高クロム鋳鉄とは何ですか?なぜ摩耗に強いのですか?

高クロム鋳鉄 は、11 ～ 30 パーセントのクロムと 2.0 ～ 3.5 パーセントの炭素を含む鉄合金で、凝固中にクロムと炭素が結合して M7C3 タイプの炭化クロムを形成します。これらの炭化物は 1,400 ～ 1,800 HV のビッカース硬度を持ち、工具グレードのセラミックに及ばないエンジニアリング材料の中で最も硬い相の 1 つとなります。周囲の金属マトリックスは、適切な熱処理後に通常はマルテンサイトとなり、同じ衝撃条件下でセラミック材料を破壊する脆性破壊を防ぐ靭性を提供します。

熱処理された高クロム白鉄鋳物のバルク硬度は通常 58 ～ 66 HRC (ロックウェル C スケール) ですが、これに比べ、熱処理された工具鋼の場合は 35 ～ 45 HRC、一般的なエンジニアリング鋳物で使用される標準ねずみ鋳鉄の場合は 180 ～ 220 HB です。この実質的な硬度の利点は、耐摩耗性への直接的な反映となります。ミラー数摩耗試験および ASTM G65 乾式砂ゴムホイール試験では、高クロム白銑は、同じ試験条件において、標準ねずみ鋳鉄よりも体積損失が 3 ～ 10 倍低く、焼入れ鋼よりも体積損失が 2 ～ 5 倍低いことが一貫して示されています。

摩耗性能におけるクロム含有量の役割

合金のクロム含有量は、凝固中に形成される炭化物の種類、体積分率、分布を決定し、金属マトリックスの耐食性も決定します。 11 ～ 14 パーセントのクロムを含む合金では、炭化物の体積分率が比較的低く (15 ～ 20 パーセント)、マトリックスは酸性スラリー環境で腐食されやすくなります。クロム含有量が 25 ～ 30 パーセントに増加すると、炭化物の体積分率は 25 ～ 35 パーセントに増加し、マトリックスのクロム含有量は、中程度の攻撃的な環境で意味のある耐食性を提供するレベルまで増加します。

多くの場合、Cr26 として指定されるか、ASTM A532 クラス III タイプ A 仕様に準拠する 25 ～ 28 パーセントのクロム グレードは、鉱山スラリー用途での過酷な複合摩耗と腐食サービスに最も広く使用されています。一方、15 ～ 18 パーセントのクロム グレード (Cr15、ASTM A532 クラス II タイプ E) は、破砕機やミルでの乾式研磨サービスに硬度、靱性、およびコストのバランスが優れています。特定の用途に適切なクロムグレードを選択することは、仕様を指定する際の最初の技術的決定です。 高クロム鋳物 そして、その後の熱処理や動作パラメータよりも耐用年数に大きな影響を与えます。

パフォーマンスを変更する添加物を合金化する

クロムと炭素を超えて、高クロム鋳鉄組成は、微細構造を微細化し、焼入れ性を改善し、または特定の特性を強化するいくつかの追加の合金元素によって変更されます。

• モリブデン (0.5 ～ 3.0 パーセント): 焼入れ性を高め、空気または油による焼き入れ熱処理中に厚肉部分全体でマルテンサイト変態が確実に完了するようにします。モリブデンが存在しない場合、断面の厚い鋳物は中心部にオーステナイトを保持し、時間の経過とともに表面が摩耗するにつれて最も深い摩耗が生じる領域の硬度が低下する可能性があります。モリブデンは、50 ミリメートルを超える部分全体にわたって一貫した硬度が必要な用途向けの鋳物への標準添加物です。
• マンガン (0.5 ～ 1.5 パーセント): オーステナイトの安定性を高めます。これは、熱処理前の鋳放し状態での残留オーステナイト レベルを制御するのに有益ですが、過剰なマンガンは熱処理中のマルテンサイト形成を不安定にするため、ターゲットグレードの指定範囲内に維持する必要があります。
• ニッケル (0.5 ～ 1.5 パーセント): モリブデンのみでは極厚部の加工が不十分な場合や、モリブデンのコストを抑制する場合に、モリブデンと併用して焼入れ性を向上させます。ニッケルはモリブデンよりも単位添加当たりの硬化性に及ぼす影響が小さいですが、安価であるため、この組み合わせは多くの市販の鋳造合金にとって経済的に最適です。
• 銅 (0.5 ～ 1.2 パーセント): パーライトの抑制を促進し、一部の低級クロムのマトリックス硬度を向上させます。銅の添加は Cr15 合金でより一般的であり、クロムのみによる硬化性は中程度の厚さの空気硬化の境界線となる可能性があります。

標準鋳物に対する高クロム鋳鉄の利点

一般的なエンジニアリング用途で使用される標準のねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、および炭素鋼鋳物に対する高クロム鋳鉄の性能上の利点は、同じ用途条件でのサービストライアルと標準化された実験室テストからの比摩耗率データを比較することによって最も明確に実証されます。次の比較では、産業用摩耗用途における高クロム鋳物の仕様を推進する主な利点のカテゴリーを取り上げます。

摩耗寿命の比較

粗くて硬い研磨粒子（花崗岩、珪岩、鉄鉱石、およびモース硬度が 6 を超える同様の硬岩研磨材）を使用した高応力研磨サービスでは、高クロム白鉄鋳物は通常、標準のねずみ鋳鉄で作られた同等の部品の 3 ～ 8 倍の耐用年数を達成します。硬化した中炭素鋼 (350 ～ 400 HB) に対して、砥粒の硬度と応力条件に応じて、通常 2 ～ 4 倍の利点があります。細かくて柔らかい研磨粒子を使用した低応力研磨では、摩耗寿命の利点は 1.5 ～ 2.5 倍の範囲でより控えめです。これは、粒子が細かいほど硬い炭化物表面を貫通する効果が低く、硬いマルテンサイト マトリックスに対する炭化物の微細構造の利点が小さいためです。

石灰石破砕用途での公開されたサービス試験では、水平シャフト衝撃破砕機の Cr26 高クロム鉄ブローバーは、ブローバー摩耗 1 キログラムあたり石灰石 850 トンを達成しました。これに対し、同じ破砕機で同じ原料を処理する同等の形状の硬化鋼ブローバーでは 1 キログラムあたり 210 トンの石灰石が発生しました。 これは、高クロム鋳物の単価が高いことを考慮すると、ブローバーの摩耗予算だけで粉砕製品 1 トンあたりのコストが 60% 削減されるという、摩耗寿命の 4 倍の利点を表しています。

腐食、摩耗、複合抵抗

研磨スラリーが摩耗面と接触する湿式加工用途では、摩耗と腐食が同時に起こる相乗効果により、独立して作用する 2 つのメカニズムの合計よりも大きな速度で摩耗が加速されます。高クロム鋳鉄（特にマトリックスのクロム含有量が 13 パーセントを超える Cr26 グレード）の表面に形成される不動態酸化クロム層は、この相乗的な加速を遅らせる意味のある腐食保護を提供し、保護されていない炭素鋼に対する高クロム鉄の腐食摩耗寿命の利点を組み合わせた場合、乾式摩耗の利点だけよりも大幅に大きくなります。

腐食が重大な摩耗メカニズムである pH 値 4 ～ 6 の酸性鉱物スラリー用途では、Cr26 高クロム鉄ポンプ インペラとライナーは、同等の粒子硬度と衝撃条件による乾式摩耗用途で見られる 2 ～ 4 倍の利点と比較して、炭素鋼同等品より 5 ～ 10 倍長い耐用年数を実証しました。

摩耗比較表: 研磨サービスにおける材料グレード

クラッシャー高クロム鋳物 : インパクトクラッシャー用途

水平シャフト インパクター (HSI) や垂直シャフト インパクター (VSI) などのインパクト クラッシャーは、摩耗コンポーネントに特に要求の厳しい高速衝撃と摩耗滑りの組み合わせを加えます。水平シャフトインパクトクラッシャーの主な摩耗コンポーネントは、ブローバー、エプロンライナー (インパクトプレートまたはブレーカープレートとも呼ばれます)、およびサイドライナーです。垂直シャフトインパクターの主要な摩耗コンポーネントは、ローター シュー、アンビル、フィード チューブ ライナーです。高クロム鋳鉄は、中岩および硬岩の破砕用途におけるこれらすべてのコンポーネントの標準材料仕様です。

横軸インパクトクラッシャー用ブローバー

ブローバーは水平シャフトインパクターの主要な破砕要素であり、ローターとともに毎秒 25 ～ 45 メートルの先端速度で回転し、高速で原料岩に繰り返し衝突します。ブローバーは、最初の岩石衝突による高エネルギー衝撃と、その後の破砕チャンバー内で材料が加速される際のバーの作業面に沿った砕けた岩石の破片の摩耗滑りの両方に耐えなければなりません。この衝撃と摩耗の組み合わせには、脆性破壊を起こすことなく衝撃荷重に耐えられる適切な靭性と、摩耗による滑り摩耗に耐える高い硬度の両方を備えた材料が必要です。

石灰石、砂岩、および同様の中硬度の供給材料に最適なブローバー材料は、通常、熱処理硬度が 60 ～ 65 HRC の Cr26 または Cr20 高クロム鉄で、この用途で摩耗寿命と耐欠損性の最適な組み合わせが得られます。 花崗岩、珪岩、鉄鉱石などのより硬く、より研磨性の高い供給材料の場合、クロム含有量を 28 ～ 30 パーセントに増やすことができ、追加のモリブデン (1.5 ～ 2.5 パーセント) を使用して、通常 80 ～ 150 ミリメートルのブローバー部分の厚さ全体にわたって完全なマルテンサイト変態を確実にします。

シリカ含有量が 60% を超える高摩耗性の供給材料 (珪岩や珪砂など) の場合、ダクタイル鉄または鋼の裏当て本体に鋳造された高クロム鉄インサートを備えた複合ブローバーを使用して、作業面の高クロム鉄の耐摩耗性と、取り付け点でのダクタイル鉄または鋼の靭性を組み合わせます。完全な高クロム鉄部分の脆性破壊により、壊滅的なバー損失が発生する可能性があります。

エプロンライナーとサイドライナー

水平シャフトインパクターのエプロンライナーは、ローターから投げ出された後に岩石が衝突する二次衝突面を形成します。これらのライナーは、ブローバーよりも低速の衝撃を受けますが、衝撃の間に表面に沿って岩が滑ることによる磨耗に耐えるために高い硬度が必要です。 Cr15 または Cr20 グレードの高クロム鉄ライナーは、石灰岩および中程度の硬岩の用途には標準です。より硬い岩の場合は、Cr26 グレードを選択することもできます。粉砕チャンバー内に材料を収容し、粉砕製品を排出開口部に向けて誘導するサイド ライナーは、主に衝撃が少ない摩耗性の滑り摩耗を経験します。Cr15 グレードは、岩の硬さに関係なく、ほとんどのサイド ライナーの用途に適しています。

VSI ローター コンポーネント

垂直シャフトインパクターは、周囲のアンビルのリングや岩棚に衝突する前に、ローターを通して供給材料を毎秒 45 ～ 75 メートルの速度まで加速することによって動作します。ローター シュー (ローターを通して材料を加速するコンポーネント) とアンビル (固定衝撃ターゲット) は、非常に激しい衝撃と摩耗を組み合わせたものにさらされます。 硬岩用途の VSI ローター シューは通常、硬度 63 ～ 66 HRC の Cr26 または Cr28 グレードで、岩石の硬度と摩耗指数に応じて 100 ～ 400 時間の間隔で交換されます。 VSI 摩耗部品の交換頻度が高いため、材料選択の経済性はサービス時間当たりの単価に非常に敏感になり、さまざまな高クロム鉄グレードや競合材料の価格性能比は、単価だけではなく、加工製品の 1 トン当たりのコストで評価されます。

縦型粉砕機高クロム鋳物

縦型粉砕機 (垂直ローラー ミルまたは VRM とも呼ばれます) は、回転粉砕ローラーと固定または回転粉砕テーブルの間で供給材料を加圧および圧延することにより、原料、クリンカー、スラグ、および石炭を粉砕します。最新の高効率 VRM 設計では、ローラーとテーブル間の接触圧力は 200 メガパスカルを超えており、高い垂直応力、ローラーとテーブルの接触ゾーンでの摩耗滑り、および高速研削の熱効果の組み合わせにより、工業用鋳造で遭遇する最も厳しい摩耗条件が発生します。

ローラータイヤとテーブルセグメントの研削

粉砕ローラー タイヤ (粉砕ローラーの交換可能な外殻) と粉砕テーブル セグメント (粉砕テーブルにボルトで固定された耐摩耗性ライナー セグメント) は、縦型粉砕機の主な摩耗コンポーネントです。通常、両方のコンポーネントは高クロム鉄から鋳造され、研磨される材料と特定の VRM 設計の動作パラメータに基づいて特定のグレードが選択されます。

セメント原料およびクリンカー粉砕では、中程度の硬度のフィード (モース 3 ～ 5) が高スループット率で処理され、ローラー タイヤとテーブル セグメントの両方に Cr15 ～ Cr20 グレードの高クロム鉄が標準であり、交換が必要になるまで 8,000 ～ 15,000 稼働時間の耐用年数を実現します。 高炉水砕スラグがセメント クリンカーよりも著しく硬く、摩耗性が高いスラグ粉砕の場合 (一部のスラグ タイプではモース硬度 6 ～ 7)、Cr26 グレードが好ましく、スラグの特性に応じて 6,000 ～ 10,000 時間の耐用年数が一般的です。

VRM ローラー タイヤとテーブル セグメントのサイズによっては、鋳造に大きな課題が生じます。これは、厚さ 100 ～ 250 ミリメートルのセクションは、最初の硬い表面層が摩耗して柔らかいコアが露出するときに発生する加速摩耗を防ぐために、全体にわたって均一な硬度を達成する必要があるためです。これには、適切な焼入れ性（上記のようにモリブデンとニッケルの添加によって達成）を備えた慎重な合金設計と、断面の厚さ全体にわたって必要な冷却速度を達成する制御された熱処理手順が必要です。

石炭ミルの粉砕要素

発電所で使用される石炭粉砕機は、ボイラー炉に注入する前に石炭を微粉末に粉砕します。石炭粉砕機の粉砕要素 (ボウルライナー、ロールシェル、テーブルセグメント) は、石炭と鉱物介在物による同時摩耗、粉砕中の石炭の乾燥に使用される熱風による熱サイクル、および石炭粉塵の蓄積による潜在的な爆発発火の危険性がある環境で動作します。高クロム鋳鉄は、発電に使用されるすべての主要なボウルミルおよびローラーミル設計の標準的な粉砕要素材料であり、Cr15 グレードが最も一般的で、Cr26 グレードは鉱物質含有量が高く (灰分含有量が 20 パーセントを超える) 研磨性の高い石炭に使用されます。

地盤材質ごとの VRM アプリケーションの概要

高クロム鋳物の耐摩耗性を向上させる方法

高クロム鋳物の耐摩耗性は、化学だけで決まる固定的な特性ではありません。これは、合金設計から溶解、凝固、熱処理に至る製造プロセス全体の結果であり、各段階で的を絞った介入によって大幅に改善できます。どの変数が摩耗性能に最大の影響を与えるかを理解することで、鋳造工場やエンドユーザーは、アプリケーションの特定の制限要因に対処できない可能性のある一般的な品質改善を適用するのではなく、適切な方向性を持った改善を行うことができます。

熱処理: 最も影響力のある唯一の変数

高クロム白鉄鋳物の熱処理は、鋳物の最終的な耐摩耗性に最も大きな影響を与える単一の製造ステップです。熱処理の目的は、金属マトリックスを鋳造時の状態（合金と冷却速度に応じて、オーステナイト、炭化物、および多くの場合パーライトまたはマルテンサイトの混合物）から完全なマルテンサイト状態に変化させ、最大の硬度と衝撃荷重下での破壊に耐えるのに必要な靭性の両方を提供することです。

高クロム白鉄の標準熱処理サイクルは 2 つの段階で構成されます。

1. 不安定化（オーステナイト化）処理： 鋳物は摂氏 950 ～ 1,060 度の範囲の温度 (正確な温度は合金グレードと炭化物の溶解目標によって異なります) に加熱され、断面の厚さに応じてこの温度で 2 ～ 6 時間保持されます。この保持中に、凝固中に沈殿した二次炭化物が部分的にオーステナイトマトリックスに溶解して戻り、マトリックスのクロムと炭素が豊富になり、次の硬化ステップの均一な開始条件が確保されます。 不安定化温度は、二次炭化物の溶解不足（マトリックスが希薄になりすぎて完全な硬化ができない状態になる）や一次炭化物の過剰溶解（炭化物の構造が粗くなり、耐摩耗性が低下する）を避けるために、摂氏プラスマイナス 10 度以内に正確に制御する必要があります。
2. 空気または油による急冷: 不安定化保持の後、鋳物は急速に急冷媒体に移されます。適切な焼入れ性添加物 (最大 100 ミリメートルの部分には 1.5% 以上のモリブデン) を加えたほとんどの合金には、空冷 (強制空冷) で十分です。油焼入れは、焼入れ性の低い合金や、空冷が遅すぎてパーライトの生成を抑制できない非常に厚い部分に使用されます。目標は、パーライト ノーズ温度 (摂氏約 550 ～ 650 度) まではパーライト変態を抑制して完全なマルテンサイト マトリックスを達成するのに十分な速さで冷却する一方、マルテンサイト終了温度 (摂氏 200 度未満) では熱応力による焼割れを避けるために十分にゆっくり冷却することです。

硬化処理に続いて、200 ～ 260 ℃で 2 ～ 4 時間の応力除去焼戻しが適用され、急冷中に発生する内部応力が軽減され、母材の硬度を大幅に低下させることなく耐破壊性が向上します。

凝固中の微細構造の微細化

凝固中に達成される炭化物のサイズと分布により、完全な熱処理でも超えることのできない耐摩耗性の上限が設定されます。粗くて分布が不十分な炭化物は、同じ総体積分率の微細で均一に分布した炭化物よりも摩耗に対する有効なバリアとしての効果が低くなります。これは、粗大な炭化物により、より大きな研磨粒子が炭化物間のマトリックス材料を見つけて切断できるためです。一方、微細な炭化物は、研磨材に対して効果的に均一な硬い表面を提供します。

超硬の精製は次の方法で実現できます。

• 制御された注入温度: 金型を完全に充填するための最低許容温度 (通常、高クロム鉄の場合は摂氏 1,350 ～ 1,420 度) で注入すると、凝固中の過冷却が増加し、炭化物の核生成がより微細になり、最終的な炭化物サイズがより微細になります。注入温度が高すぎると、凝固微細構造が粗くなり、より大きな一次炭化物が生成されます。
• 予防接種： チタン (0.05 ～ 0.1 パーセント)、バナジウム (0.1 ～ 0.3 パーセント)、またはその他の炭化物形成元素を少量添加すると、凝固中に炭化物形成のための追加の核生成サイトが提供され、より微細で均一な炭化物の分布が生成されます。接種のみ（他の変更なし）による耐摩耗性の改善は、同じ公称組成の接種熱と非接種熱を比較した実験室摩耗試験で 10 ～ 20 パーセントと定量化されています。
• 制御された凝固速度: 凝固が速くなると、より微細な炭化物が生成されます。小型から中型の鋳造品の場合、金型内の作業面位置で金属チルを使用すると、それらの表面での冷却速度が向上し、使用中に最も摩耗が起こる領域でより微細な炭化物が生成されます。

残留オーステナイト管理

標準的な熱処理後、合金組成と熱処理パラメータに応じて、ほとんどの高クロム白鉄鋳物はマトリックス中に 5 ～ 20 パーセントの残留オーステナイトを含みます。残留オーステナイトはマルテンサイト (800 ～ 1,000 HV) よりも柔らかい相 (約 300 ～ 400 HV) であり、高レベルの残留オーステナイトは鋳物のマトリックス硬度と耐摩耗性を低下させます。最大の耐摩耗性が要求され、衝撃荷重が控えめな用途では、次のアプローチのいずれかによって残留オーステナイト含有量を 10% 未満に最小限に抑える必要があります。通常の熱処理後の摂氏マイナス 70 ～マイナス 196 度での極低温処理、マルテンサイト終了温度未満の温度までの過冷却、またはマルテンサイト開始温度を下げるための組成調整です。

重大な衝撃荷重がかかる用途では、ある程度のレベルの残留オーステナイト (10 ～ 20 パーセント) が有益です。これは、衝撃によって引き起こされた微小亀裂が鋳物全体に伝播するのを防ぐ亀裂阻止靱性を提供するためです。したがって、最適な残留オーステナイト レベルはアプリケーション固有であり、特定の使用環境における主な故障モードに基づいて解決する必要がある耐摩耗性と靱性のトレードオフを表します。

高クロム鋳物を長寿命に維持する方法

粉砕機および粉砕機用途における高クロム鋳物のメンテナンスには、取り付けられた摩耗部品の完全性を維持する運用方法と、部品が交換前に耐用限界を超えて摩耗したときに発生する生産損失や機械的損傷を招くことなく、各部品の総耐用年数を最大化する監視および交換計画方法の両方が含まれます。次のメンテナンス フレームワークは両方の側面に対応します。

鋳造の完全性を維持する運用慣行

粉砕機または粉砕機の操作方法は、高クロム鋳物の摩耗率と破損の発生率に直接影響し、以下の実践に基づいた操作規律により、鋳物の耐用年数に目に見える改善がもたらされます。

• 飼料中の混入金属と粉砕できない物質を制御します。 クラッシャーフィードに含まれる鋼製補強バー、掘削機の歯、およびその他の混入金属は、通常の動作時の衝撃レベルが材料の靭性範囲内であっても、高クロム鉄のブローバー、エプロンライナー、および VSI シューを破壊する可能性がある極度の衝撃事象を引き起こします。混合または解体由来の供給ストリームを処理するすべてのインパクトクラッシャーの上流に、効果的な混入金属検出器 (通常、材料の種類に適した金属検出器と磁石システム) を設置し、維持します。
• 送りサイズと送り速度を制御します。 インパクトクラッシャー内の過大なフィードは、設計値を超える衝撃イベントを引き起こし、摩耗を促進し、破損のリスクを高めます。クラッシャのプレ スカルピングおよびサイジング スクリーンを良好な作動状態に維持し、クラッシャのフィードがブロー バーとライナーが設計された公称フィード サイズ仕様に確実に適合するようにします。送り速度の急上昇により、ローターが個々の粒子ではなく大量の材料の蓄積に衝撃を与え、同様にピーク衝撃荷重が増加します。一貫した供給速度を維持するために、制御された供給システム (制御されていない排出を行うサージ ホッパーではなく、速度制御を備えたベルト フィーダー) を使用します。
• 正しいローター速度とギャップ設定を維持します。 インパクトクラッシャーでは、ローター速度が岩石衝撃に対する各ブローバーの運動エネルギーを決定し、生産率と摩耗率の両方に影響を与える主な操作変数です。必要な製品サイズ仕様を達成する最小ローター速度で運転すると、トンあたりの摩耗率が最小限に抑えられます。必要以上に高速で走行すると、エネルギー消費が増加し、製品の品質が向上することなく摩耗が促進されます。エプロンのギャップ設定が仕様の範囲内であることを確認します。ギャップが過度に狭いと、ローターとエプロンの間に大きな破片が詰まり、ブローバーとエプロンの両方を同時に破損する衝撃事象が発生する可能性が高くなります。
• ブローバーを正しい間隔で回転させます。 水平シャフトインパクトクラッシャーは、片側が回転限界まで摩耗した場合に、ブローバーを 180 度回転したり、前縁から後縁の方向に位置を変更したりできるように設計されています。正しいポイントで回転させると、各ブローバーの 2 つの作業面間の摩耗が均等になり、回転前に 1 つの面で完全に摩耗するまで実行した場合と比較して、各バーから抽出される総摩耗量が効果的に 2 倍になります。回転が遅れると不均一な摩耗が発生し、使用可能な摩耗量が減少し、ローターの不均衡が生じてベアリングの負荷と振動が増加する可能性があります。

点検・摩耗測定スケジュール

鋳物の摩耗深さを定期的に体系的に測定することは、効果的な交換計画の基礎となります。定量的な摩耗データがなければ、交換の決定は視覚的な評価のみに基づいており、耐用年数が残っている部品の早期交換 (不必要な部品コストの発生) か、安全な動作限界を下回る摩耗部品の交換の遅れ (ホスト機器への機械的損傷の危険) のどちらかになる傾向があります。

ノギスまたは超音波厚さ計を使用して、定期的な検査間隔 (通常、高負荷のクラッシャー摩耗部品の場合は 250 ～ 500 運転時間ごと、VRM 研削要素の場合は 500 ～ 1,000 時間ごと) で各鋳造品の定義された基準点で摩耗深さを測定する摩耗測定ルーチンを確立します。これらの測定値を追跡スプレッドシートに記録し、累積摩耗と稼働時間の関係をプロットします。結果として得られる摩耗率曲線により、任意の検査ポイントでの残りの耐用年数を予測できるため、部品の摩耗による緊急故障に対応するのではなく、都合の良いメンテナンス期間中に計画的な交換を行うことが可能になります。

高クロム鋳物の溶接修理

高クロム白鉄は、その脆さと炭素当量が高いため、従来の方法では溶接が困難であり、溶接溶着物と溶接部に隣接する熱影響部の両方で亀裂が発生しやすくなります。ただし、適切な炭化クロム硬化電極またはフラックス入りワイヤを使用した硬化肉盛溶接を使用すると、厚肉鋳物の摩耗した表面をその場で修復することができ、部品全体を交換するコストをかけずに耐用年数を延長できます。高クロム鉄鋳物の硬化肉盛を成功させるための重要な要件は次のとおりです。

• 400〜500℃に予熱します 溶接前に溶接池と周囲の冷間鋳造材料との間の熱勾配を減少させます。これは、高炭素、高クロム鉄の熱影響部割れの主な原因です。
• 炭化クロム硬化肉盛消耗品を使用する (汎用またはオーステナイト系ステンレス電極ではありません) ベースの鋳造材料と同等の摩耗特性を持つ堆積物を生成します。周囲の基材よりも柔らかい不適切な電極からの堆積物は優先的に摩耗し、修理の目的が無効になります。
• パス間温度の制御 また、溶接後の部品を絶縁ブランケットで包み、制御されたゆっくりとした冷却を可能にし、厚肉鋳造品に遅延亀裂を引き起こす冷却中の熱応力を最小限に抑えます。

高クロム鋳物は、最も要求の厳しい産業用途における摩耗の課題に対する、技術的に成熟し、経済的に証明されたソリューションを表します。特定の研磨条件および衝撃条件に適したクロム グレードの選択、マトリックスの硬度と靱性を最大化するための正しい熱処理パラメータの指定、稼働中の鋳造品の完全性を維持するためのベスト プラクティスの運用規律の適用、体系的な摩耗測定と交換計画の実施を組み合わせることで、破砕および研削装置の耐用年数全体にわたって、高クロム摩耗部品による総所有コストが最小限に抑えられます。

高クロム鋳物製造における品質管理

使用中の高クロム鋳物の性能の一貫性は、製造全体にわたって適用される品質管理の厳格さに依存します。組成や機械的特性の範囲が広く採用されている規格によって厳密に管理されている汎用鋼製品とは異なり、高クロム白鉄鋳物は独自の仕様または用途固有の仕様に従って製造されることが多く、鋳造工場によって適用される製造品質管理が一貫した性能の主な保証となります。高クロム鋳物を調達する際にどのような品質管理を指定および検証する必要があるかを理解することで、購入者は信頼できる供給元と一貫性のない製品を製造する供給元を区別できるようになります。

化学組成の検証

それぞれの熱 高クロム鉄 注ぐ前に、取鍋または炉から採取したサンプルを発光分光分析 (OES) を使用して分析する必要があります。分析では、金型に熱を注ぐ前に、指定されたすべての合金元素 (クロム、炭素、モリブデン、ニッケル、シリコン) が目標組成範囲内にあることを確認する必要があります。仕様外の熱は、注ぐ前に合金を追加することで修正する必要があります。許容できると期待して仕様外の熱を注入することは、重大な品質リスクを伴います。これは、不適切な組成が摩耗性能や熱処理の応答に及ぼす影響は、部品が実際に使用されるまで明らかでない可能性があるためです。

購入者は、供給される特定の部品の実際の構成を報告せずに標準仕様への準拠を確認する一般的なグレード証明書を受け入れるのではなく、各生産バッチの実際の取鍋分析を示すミルテスト証明書（MTC）を要求する必要があります。複数の注文にわたる MTC データを比較することで、サービスのパフォーマンスに影響を与える前に組成変動の傾向を特定することができ、組成変動とバッチ間で観察された耐用年数の違いを相関させるために必要なデータが得られます。

熱処理後の硬さ試験

毎 高クロム鉄 casting 熱処理後にロックウェル硬度試験を行って、目的の測定ゾーン全体で必要な硬度が達成されていることを確認する必要があります。ほとんどの粉砕機および粉砕機の摩耗部品の指定硬度範囲は、合金グレードと用途に応じて 58 ～ 66 HRC です。硬度試験は、鋳物ごとに少なくとも 3 か所 (対向する作業面の 2 か所とエッジの 1 か所) で実行する必要があります。作業面では許容可能な硬度を示すが、エッジ位置での硬度が著しく低い鋳物は、焼入れ中の冷却速度が低い領域で不完全なマルテンサイト変態を示しており、使用中のその位置で優先的な摩耗が発生する可能性があります。

断面の厚さの変化が厚さの硬度分布を通じて影響を与える可能性がある大型鋳造品の場合、プロトタイプまたは初品の鋳造品の代表的な位置から切り取ったサンプルに対する破壊硬度トラバース試験により、断面全体の硬度勾配を確立し、熱処理が部品の耐用年数全体にわたって露出するすべての深さで必要最小限の硬度に達していることを検証します。このテストは、断面が 100 ミリメートルを超える VRM 研削ローラー タイヤやテーブル セグメントにとって特に重要です。時間の経過とともに表面が摩耗し、より深い材料が作業面になるため、熱処理後のコアの硬度が性能にとって重要です。

寸法検査と表面品質

指定された図面に対する寸法の適合性は、校正されたゲージとテンプレートを使用してすべての重要な寸法を測定することによって検証されます。熱処理後に仕上げ加工を行う鋳物（ポンプ羽根車、研削リングセグメント、精密摩耗板など）については、最終加工後の寸法測定により、加工が必要な寸法精度と表面仕上げを達成していることを確認します。鋳放し状態または研削状態で使用される鋳物の場合、寸法チェックは、ホスト機器での正しいフィット感と位置合わせを決定する取り付け面と合わせ面に焦点を当てています。

表面品質検査は、鋳造表面の外観と、重要な用途における表面下の欠陥の非破壊検査の両方をカバーします。目視検査により、鋳造品質の問題を示す表面の破壊収縮気孔、低温シャット、高温裂傷、および重大な表面粗さが特定されます。大型の VSI ローター シュー、VRM 研削要素、および重要なプロセス機械のコンポーネントなどの重大な用途の場合、アクセス可能な表面の染料浸透試験または磁粉試験を行うと、部品を使用中に取り付ける前に表面に破壊的な亀裂が存在しないことをさらに確信できます。高クロム鉄鋳物の亀裂は、延性材料の場合のように自己停止しません。高負荷がかかるインパクトクラッシャーの摩耗部品の表面亀裂は、動作負荷下で急速に伝播して壊滅的な破壊に至る可能性があるため、サービス前の亀裂検出は、安全性と生産の信頼性の両方において有意義な投資となります。