瑞钢悍达HARDOX 高强耐磨钢板和耐磨管在采矿设备 

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瑞钢悍达HARDOX 高强耐磨钢板和耐磨管在采矿设备

时间:2015-06-06 12:30来源:未知 作者:admin 点击:
  

摘要: 全球矿山资源都在不同程度上面临着贫矿、复杂、和深井开采的问题。设备耐磨材料的性价比成为大型企业实现生产装备大型化、自动化和轻量化的基本要素之一,而提供“高强高硬、高韧性和易加工的耐磨材料”可满足现代大型矿山的需求。瑞典钢铁公司(SSAB)是生产先进高强耐磨钢板和高强结构钢的全球领先者。我们的产品在瑞典和美国生产, 并在中国设有钢板产品加工厂和研发中心,以满足全球不断增长的市场需求。悍达耐磨钢板HARDOX 是SSAB 独家生产的全球著名品牌之一, 其竞争力表现在出色的综合性能, 如高硬度、高强度、极佳的低温冲击韧性和加工性能。本文介绍了悍达耐磨钢板和耐磨管的综合性能和优点, 并阐述了在露天采矿、深井采矿和矿物处理方面的应用, 以及瑞钢如何向客户提供最优耐磨解决方案, 帮助客户开发其设备应用并产生高附加值,进而提高总的经济效益。

HARDOX

上图是HARDOX500耐磨钢板
    目前,全球的矿山总数是巨大的,大型矿山的准确数量在很大程度上依据对矿山规模的定义而定。总体而言,中小型矿山占大多数,中国和印度的铁煤矿情形尤为如此。据报道,目前全球大约有2500 座大型金属矿山。在美国约有100 余座金属矿山,900 余座生产工业矿物的矿山,3320 座生产碎石的矿山。若依此类推,全球应该约有25000 座生产工业矿物的矿山,100 万座生产碎石的矿山。中国已建成8300 余座铁矿(不包括近年来关闭的一些小铁矿),建成的铁矿石年生产能力100 万t 以上的矿山有48 座,中型矿山约60 座,剩余的8200 座铁矿年生产能力平均只有1.5 万t。随着西部地质勘探工作的发展,中国金属和煤炭矿山资源的分布现状将会发生变化。
    就全球金属矿山而言, 露天开采约占52%,井下作业占43%,砂或尾矿占4%~5%。露天开采(包括砂矿) 约占处理总吨位的85%, 而井下作业占15%。目前,中国露天矿开采的现实情形是大部分露天矿山已进入凹陷或深凹开采,矿山规模和采装设备与世界大型露天矿山比较均偏小。因此,一方面仍需要加快老矿山的扩建和技术改造,另一方面将随着国家经济的快速发展及投资的增加,新建矿山(尤其在西部)规模会迅速扩大,采矿技术已得到快速发展,装备水平正在逐步提高。
    国内外矿山资源都在不同程度上面临着贫矿、复杂和深井开采的问题。露天采矿技术发展总的趋势是,开采规模大型化、生产过程连续化、装备大型化、液压化和自动化。此外,安全和环保仍将是矿山业主在技术和装备方面面临的两个重要问题。建设大型矿山并采用大型设备,可以明显提高劳动生产率,降低矿石开采成本。中国水泥矿山矿石年产量约500 万t 级的超大型矿山已开始显现。德兴铜矿是亚洲最大的铜矿公司,年采剥量近6000万t,这意味着需要更大的铲斗(35~55m3),自卸矿车(200~300t)和破碎设备等。采矿连续化和自动化的研发, 一直由欧美一些高劳动力成本的公司引领,例如瑞典的LKAB 和加拿大的Inco and Falconbridge。瑞典Kiruna 铁矿的深井技术和井采远程控制技术近年来取得了稳步的发展和实际应用。这些技术装备的发展,需要具有相当的连续矿体,同时要求设备可靠、耐磨并满足轻量化设计。
    在当今资源开发日趋重视节能减排的情况下,设备耐磨材料的性价比成为大型企业实现生产装备大型化、自动化和轻量化的基本要素之一。而凝练出“高强高硬、高韧性和易加工的耐磨材料”,是人们一直追求的理想目标。显然, 瑞钢HARDOX 悍达耐磨钢板是满足这些需求的理想选材。本文介绍了瑞钢悍达耐磨钢板和耐磨管的综合性能和主要等级, 阐述了该耐磨钢板及耐磨管在露天采矿、深
井采矿和矿物处理方面的应用, 并且介绍了瑞钢如何向客户提供最优耐磨应用解决方案, 帮助客户开发其钢材产品应用并产生高附加值, 提高总的经济效
益。
1 瑞典钢铁公司SSAB 及其悍达耐磨钢板和耐磨管1.1 瑞典钢铁公司(SSAB)SSAB 是生产先进高强钢(QT 薄板和中厚板)的世界领先企业之一, 也是北欧地区最大的钢铁公司。2011 年粗钢年产量约600 万t, 销售额超过400亿瑞典克朗(1 克朗约为1 人民币)。SSAB 钢铁业务由三部分组成: 欧非部EMEA、美洲部
AMERICAS、亚太部APAC。其钢铁生产和研发基地位于瑞典和美国,并在中国设有钢板产品加工中心和研发中心。目前,拥有雇员总数约8500 人,分布于全球45 个国家。
    SSAB 生产的淬火和回火中厚钢板居全球领先水平。主要生产著名的HARDOX 悍达耐磨钢板、WELDOX 威达超高强度钢板、ARMOX 铠达防护钢板和TOOLOX 拓达工具钢板。HARDOX 悍达耐磨钢板是目前在世界范围内受到广泛认可的知名耐磨钢板品牌,它的竞争力表现在其出色的综合性能,例如耐磨、抗裂和防变形、易于焊接、切割和折弯操作。纯度极高的原材料,独特的淬火工艺以及合理调配的低合金化学成分, 成就了HARDOX 悍达钢的优异质量,从而可延长设备产品磨损寿命、防止凹陷与裂纹。
 1.2 HARDOX 悍达耐磨钢板综合性能和规格悍达耐磨钢板HARDOX 的综合性能, 主要包括力学性能(硬度、强度、低温冲击韧性)、加工性能(切割、弯曲、焊接、钻孔)、表面性能以及厚度公差。HARDOX 悍达耐磨钢板的详细技术参数,可参见产品信息手册,其基本性能列于表1。
    目前可供七种硬度规格的悍达钢板,最低布氏硬度为350,最高布氏硬度可达700。最低抗拉强度为940 MPa,最高抗拉强度超过2000 MPa。与其它相同硬度等级的耐磨钢板相比, HARDOX 悍达钢具有极佳的冲击韧性。一般情况下,钢板厚度范围为3~130mm,宽度为3350mm, 长度为14.5m。
    钢材的碳当量(CEV 和CET)是表征材料焊接容易程度的一个参数。普通钢板的碳当量CEV 值一般小于或等于0.40。由表1 可见,悍达耐磨钢的CEV值也比较低, 意味着像普通钢板一样比较容易焊接,但焊接时需对其进行低温预热。由于钢板的平整度高且厚度公差小, 所以易于自动焊接, 并可缩短焊接准备时间和点焊时间。此外, 由于钢板韧性高且钢杂质含量低,可确保产品获得良好的热影响区(HAZ)性能。简言之,悍达耐磨钢可以用已知的所有普通焊接方式焊接,并可与所有的普通和高强度钢板焊接。
    悍达耐磨钢板的冷切割包括水射流切割、剪切、锯切或磨料切割。热切割包括氧气燃料火焰切割、等离子切割和激光切割。悍达耐磨钢板的氧气燃料火焰切割与普通低碳钢的切割一样简单。需要注意的是,随着钢板硬度和厚度的增大,出现切边裂纹的风险也增大,而消除切边裂纹的最佳方法是在切割之前进行预热和保持低速切割,预热温度取决于钢板的等级和厚度。相对而言,水下等离子切割具有综合优点,值得推荐。
    由于悍达钢的高质量以及良好的表面平整度,在弯曲钢板时, 尤其是弯曲薄板时可确保小的弯曲半径。钢板品质的均匀一致性与较小的厚度公差可确保高精度的弯曲效果。悍达钢板也可用高速钢(HSS)或陶瓷硬质合金刀具进行机加工,但要注意参照瑞钢提供的有关切削数据和刀具选择的技术建议。
1.3 悍达耐磨钢管的性能和规格
    Hardox 悍达500 耐磨管是SSAB 最近几年开发利用的新产品。耐磨管材料硬度约为500HB, 碳当量不超过0.55。该管采用SSAB 制作的板材,经过滚压成形和等离子焊接,淬火处理后获得其属性。管壁厚度为3~6 mm, 外径(OD) 一般为101.6mm、108mm、114mm 等。目前,正投资OD133mm 管,以便满足中国地区臂架泵车发展的需要。也可提供比上述更小的尺寸。更大的尺寸以及长度可商议。交
货条件为淬火管,淬火前等离子焊接。公差范围根据欧州标准EN10219-2:2006。Hardox 悍达500 管应用范围: 半流体输送、混凝土泵送系统、污泥垃圾运输、采选尾矿运输和处理等。
2 HARDOX 悍达耐磨钢板在露天矿山设备的应用HARDOX 悍达耐磨钢板在欧美,澳洲的大型露天采矿的应用已有近40 年的历史,如图1 所示。它可应用于许多作业中,例如:铲车、矿车、挖掘机、卸料仓、给料机、输送机、溜槽、破碎机、筛分机、装载机和自卸车等等。事实证明,HARDOX 悍达高硬度耐磨钢板在这些设备的运行中, 都能发挥非常出色的作用。目前,该钢板在中国矿山设备企业的应用也显示出优势。它能够最大限度地提高设备使用寿命,降低故障风险, 缩短维修时间, 从而提高整体经济效益。

图(1) HARDOX 悍达耐磨钢板的基本性能表


图(2) HARDOX悍达耐磨钢板可应用于大型露天采矿许多作业中

2.1 电铲和矿车
    单斗-矿车作业是露天采矿过程常用的方法,如图3、图4 所示。电铲斗体外护板一般采用悍达500,而内衬板可采用悍达500 和悍达550。与普通钢板相比,HARDOX 悍达耐磨钢板可使铲斗的使用寿命延长至两到三倍。就矿车而言,用HARDOX 悍达耐磨钢板可制成自重更轻, 更耐磨的矿车车厢,与普通耐磨钢相比,一般减重50%。它也是车厢衬板的理想材料,车厢的两侧、底板和卸载端可使用HARDOX 悍达400/450/500 对其进行保护。

图(3)电铲斗体外护板和内衬板一般采用高硬度耐磨钢板HARDOX500/550


图(4)矿车车厢的俩侧,底板和卸载端可使用高强度耐磨钢板HARDOX400/450/500 对其进行保护
2.2 轮斗挖掘机
    轮斗挖掘机属于一种专用的露天采矿设备,随着中国大型露天煤矿的开发和建设,使用轮斗挖掘机的露天煤矿会愈来愈多。轮斗挖掘机的台年生产能力都在几千万m3。要使轮斗挖掘机的生产能力及性能达到最优状态,采用高耐磨和高强度的轮斗材料显得尤为重要(图5,图6)。轮斗斗体可采用悍达400/450, 斗边和刀刃采用悍达500/550, 而WELDOX 威达700 是轮盘骨架的理想选择材料。

图(5)轮斗挖掘机,作业量大,磨损量也大,世界上最大的轮斗挖掘机重达4.5万吨,也是耐磨钢板用量比较大的设备

图(6) 轮斗斗体HARDOX 和轮盘骨架WELDOX,磨损处都是内衬的高硬度耐磨钢板

2.3 自卸车
    自卸车是矿区常用的运输工具。自卸车的传统设计采用低强度钢以及大量加强筋, 如图7 所示,这使得车厢自重过重即自卸车的有效载荷下降, 而燃油和轮胎费用以及税额却上升。使用HARDOX悍达耐磨钢板450 可减轻车厢的自重。如图8 所示,这种U-型设计的车箱既耐磨又抗撞击,车身在制造时可采用更少的部件,钢板在重要点处采用折弯的方式而非焊接,可确保车厢更牢固、更经济。

图(7)传统车厢设计采用大量加强,且内衬高强钢板

图(8)U-型车箱用HARDOX450既耐磨又抗冲击

2.4 给料机和破碎设备
    料斗、给料机、破碎和筛分设备是采选过程常用的作业装置,可分为固定式或可移动式。移动式破碎筛分成套设备主要由各级破碎机和振动筛、给料机、输送机和贮存设施等单元有机组成,还包括各类辅助设备,如除尘、清洗设备等。由于矿山分布具有区域性,形成了作业现场的多样性。移动式的破碎筛分设备正是适合了该特点,机动性强,可根据现场作业条件需要转场作业,极大地提高了工作效率,如图9,图10 所示。HARDOX 悍达500/550/600

图(9)悍达高硬度钢板550/600 用于料斗和给料机

图(10)悍达500/600 用于条筛及破碎机衬板


是制造料斗和给料机的合适选择。各种HARDOX悍达钢板硬度等级,均可用于制造破碎机及筛分设备,具体取材取决于这些设备的类型以及受不同物料的磨损程度。
2.5 Hardox 悍达耐磨钢管在矿区有潜在的用途Hardox 悍达500 耐磨管是SSAB 最近几年开发利用的新产品。初期目标应用于半流体输送和混凝土泵送系统。目前正在瑞典扩大生产规模,增加产品种类,以适应采选尾矿运输,污泥垃圾运输和处理等需求(图11,图12)。


图(11)选矿过程用不同性能的耐磨管

图(12) 悍达耐磨管可用于采选尾矿运输

3 HARDOX 悍达耐磨钢板在井下设备的应用
    HARDOX 悍达耐磨钢板在井下设备的应用如图13所示。主要设备包括井下铲运车、井下矿车、缓冲斗、轨道矿车、卸料斗、溜槽、破碎机、等等。目前该钢板在中国许多矿山设备企业的应用已显示出优势。它能够最大限度地提高设备使用寿命, 降低故障风险, 缩短维修时间,从而提高整体经济效益。


图(13) HARDOX 悍达耐磨钢板在井下设备的应用

 井下缓冲斗侧壁(图14)需要高等级的耐磨板,而且维修工作环境较差, 因此HARDOX500/550 是理想的选择材料。实践表明, 与普通锰钢耐磨板相比, 它可大大延长侧壁的使用寿命和维修周期, 取得可观的经济效益。HARDOX450 可满足井下提升斗在可靠、耐磨和轻量化设计上的要求。

图(14)井下缓冲斗侧壁需要高级耐磨板HX500/550

井下铲运车( 图15) 是常用的装载工具。HARDOX 悍达耐磨钢板400/450 可用作铲斗的结构板和耐磨板。铲斗的耐磨件可采用悍达耐磨钢板500/550。

图(15)井下铲运车斗用HX450/500/550

 井下矿车是常用的运输工具。使用HARDOX悍达耐磨钢板450 可设计出自重更轻的车厢,而且车箱既耐磨又抗撞击。在某些情况下, 悍达耐磨钢板450/500 可用于卸料端。
4 SSAB 向客户提供最优耐磨应用解决方案
    对于设备制造厂家来说, 钢板的硬度变化范围(+/- 25 HB), 平整度和厚度公差显得非常重要, 而对于设备用户而言, 设备使用寿命、负载、抗裂性、抗凹性, 则显得更为重要。SSAB 通过不断的产品研发和推出一系列增值服务确保了HARDOX 悍达耐磨钢板的领导者地位, 通过为全球一万多家客户提供技术支持和技术培训, 积累了最佳耐磨解决方案的经验。概括起来, 包括以下三个方面: ①通过自己的销售团队, 在全球直销悍达耐磨钢板HARDOX,以保证品牌的真实性; ②建立了有100 多家用户参加的国际耐磨配件会员网(Hardox Wearpart Network), 以保证对终端用户的增值服务,而且用户可以直接从瑞典总厂或者从当地仓库加工中心洽谈定购;③根据用户需求,免费提供具体的技术支持、培训和用户专题研究及设计项目。
    瑞钢从2010 年1 月开始扩大在亚太区, 特别是在中国区的业务,如图(16) 所示。通过与用户更为紧密的联系与合作, 提供保质的HARDOX 耐磨钢板和耐磨配件,为用户提供完整的最佳耐磨解决方案,以达到双赢的结果。
    例如,通过对某铁矿石的物料化学成分分析和物料粒度组成分析, 使用专用软件WearCalc 进行磨损问题分析, 然后结合对铁矿石现场的调研,进行产品性价比的分析,进而完成选材,并作出耐磨与使用寿命预测。采用SSAB 研究的软件PE 来评价传统设计和新的U 型车斗设计在减重、材料强度、切割、焊接、折弯等方面的差别, 可以得出不同设计方案的相对成本核算结果。
  

图(16) 瑞钢在中国区如何为用户提供完整的最佳耐磨解决方案
5 结语
    现代大型矿山对于设备耐磨钢板材料的基本要求是高强、高硬、高韧性和易加工。
    HARDOX 悍达耐磨钢板的竞争力,表现在其出色的综合性能, 主要包括五个方面: 硬度和强度、低温冲击韧性、加工性能(切割、弯曲、焊接、钻孔)、表
面性能以及厚度公差。
    SSAB 可供七种硬度等级的悍达钢板, 最低布氏硬度为350,最高布氏硬度可达700。最低抗拉强度为940MPa,最高抗拉强度超过2000MPa。
    HARDOX 悍达钢板在许多工业领域的应用事实证明, 与普通耐磨钢板相比, 它能够减轻设备重量, 提高设备使用寿命, 降低故障风险, 缩短维修时间, 从而提高设备的整体经济效益。目前HARDOX悍达钢板在中国许多矿山设备企业应用已显示出优势。
    SSAB 可为用户提供WearCalc 耐磨分析软件,并可帮助用户进行产品的耐磨分析以及对相对使用寿命的分析和预测。通过用PE 软件性价比分析、合理选材、耐磨与使用寿命预测等,可为用户提供最优的耐磨解决方案。



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