回轉(zhuǎn)窯、冷卻機齒輪齒圈材料性能介紹

窯、冷卻機齒輪齒圈材料性能介紹

1、齒輪齒圈常用材料

由于工況低速重載的特殊性，回轉(zhuǎn)窯、冷卻機上齒輪，對精度要求不高，接觸應(yīng)力較大，運轉(zhuǎn)環(huán)境較差。常用材料有碳鋼和低合金鋼兩類。碳鋼代表性的有45、ZG310-570、ZG340-640等。低合金鋼代表性的有35SiMn、35CrMo、40Cr、ZG42GrMo等。參見《HGT20566-2011化工回轉(zhuǎn)窯設(shè)計規(guī)定》。

2、兩類材料性能的對比

2.1化學(xué)成分的差別

在工程應(yīng)用過程中，對材料的性能提出更高的要求，低合金鋼在普通碳鋼的基礎(chǔ)上添加少量Si、Mn、Cr、Mo等合金元素，通過鋼固溶強化、并提高鋼的淬透性與馬氏體的回火穩(wěn)定性，細化晶粒等手段，進一步提高鋼的屈服強度、抗拉強度，硬度等指標。

2.2機械性能的差別 通過添加合金元素，配合調(diào)質(zhì)、表面淬火等熱處理工藝，低合金鋼的抗拉強度、屈服強度、表面硬度相比普通碳鋼材料，均可得到較大提升。根據(jù)使用經(jīng)驗，窯、冷卻機設(shè)備所用齒輪、齒圈損壞形式主要表現(xiàn)為磨損，表面硬度的提升能有效減少磨損的發(fā)生?？估瓘姸鹊奶嵘芟鄬p少峰值負載過高造成的斷齒事故發(fā)生的概率。

另外普通碳鋼的屈強比（材料屈服強度與抗拉強度之比）為0.6以下，低合金鋼的屈強比一般在0.65--0.75之間。一般來說屈強比低的材料可靠性高，當(dāng)應(yīng)力超過屈服強度時，發(fā)生塑性硬化會提高強度，不至于馬上發(fā)生斷裂，缺口敏感性要低，裂紋擴展慢，對疲勞強度影響小。

低合金鋼添加合金元素，因為溫度范圍和操作時間區(qū)間比較窄，在冶煉過程和熱處理操作過程要求很嚴格。如果熱處理工藝不規(guī)范或者冶煉過程中存在雜質(zhì)，對缺口敏感性影響較大，反而會削弱疲勞強度。

2.3經(jīng)濟成本的差別

碳鋼齒輪由于淬透性比較差，齒輪尺寸比較大時，正火和調(diào)質(zhì)的效果相似，而正火成本低，所以一般不要求調(diào)質(zhì)。低合金鋼要調(diào)質(zhì)才能達到性能提升，再加上添加合金元素及冶煉工藝區(qū)別的因素，材料成本低合金鋼要高于普通碳鋼。普通碳鋼以ZG310-570為例，市場價約3000元/噸左右。低合金鋼材以35CrMo為例，市場價約6000元/噸。

鋼材設(shè)備制造廠家也是直接外購，一般低合金鋼材交貨狀態(tài)就是調(diào)質(zhì)好的，由于窯、冷卻機齒輪齒圈尺寸都比較大，通過金相組織檢查并不能完全發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，再加上兩種材料之間的價格差，有可能存在以次充好的風(fēng)險。

3、材料的選擇

當(dāng)然選擇哪類材料，要結(jié)合具體使用條件，有針對性的選擇。綜合以上因素對比，合適的材料用到合適的場合是為上上之選。