Im Bereich verschleißfester Werkstoffe ist es oft schwierig, ein optimales Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit zu finden. Extrem harte Werkstoffe neigen zur Sprödigkeit und Rissbildung, während zähe Werkstoffe oft verschleißarm sind. Der Verbundwerkstoff aus hochmanganhaltigem Stahl und Titancarbid (TiC) vereint jedoch die extrem hohe Härte von TiC mit der hervorragenden Zähigkeit von hochmanganhaltigem Stahl und löst damit dieses langjährige Problem der Industrie.
Dieses Verbundmaterial, das aus geschmolzenem Manganstahl als Matrix hergestellt wird, bettet Titancarbid-Legierungsstäbe oder -partikel mittels Einlegegussverfahren fest in die Arbeitsfläche ein und bildet so eine metallurgische Verbindung. Es vereint die Schlag- und Verformungsbeständigkeit von Manganstahl mit der extrem hohen Verschleißfestigkeit von TiC (bis zu einer Härte von HV3200) und ist damit ein äußerst verschleißfestes Material für stark abrasive Arbeitsbedingungen. Seine Anwendungsgebiete konzentrieren sich hauptsächlich auf Branchen mit hohen Anforderungen an verschleißfeste Bauteile, wie Bergbau, Zement- und Baustoffindustrie sowie Metallurgie. Diese lassen sich in folgende Kernbereiche unterteilen:
I. Bergbau: Das „harte Arbeitstier“ zum Zerkleinern harter Erze
Die Bergbauindustrie ist das Hauptanwendungsgebiet von mit Titancarbid verstärktem Manganstahl. Ob im Tagebau oder Untertagebau – die verschleißfesten Komponenten von Erzaufbereitungsanlagen sind ständig der doppelten Belastung durch hohe Stoßbelastung und starken abrasiven Verschleiß ausgesetzt. Herkömmliche Manganstahlkomponenten weisen in der Regel eine sehr kurze Lebensdauer auf; häufige Austausche erhöhen nicht nur die Kosten, sondern beeinträchtigen auch die Produktionseffizienz erheblich. Im Gegensatz dazu eignen sich die mit Titancarbid verstärkten, verschleißfesten Verbundkomponenten optimal für diese anspruchsvollen Arbeitsbedingungen.
Dieser Verbundwerkstoff findet vor allem in den Kernkomponenten von Brechern Verwendung. Typische Anwendungsgebiete sind die Brechbacken und Zahnplatten von Backenbrechern, der Brechkegel und -mantel von Kegelbrechern, die Hämmer von Hammerbrechern sowie die Schlagleisten von Prallbrechern. Beispielsweise ist die Standzeit von mit Titancarbid verstärkten Hämmern beim Brechen von hochharten Erzen wie Granit und Basalt 3- bis 8-mal länger als die von herkömmlichen Hämmern aus Manganstahl, während die Standzeit von Brechbacken und Brechkegel/-mantel um mehr als das 2- bis 5-Fache verlängert werden kann.
Die Jiangxi Copper Corporation setzte diese Technologie einst zur Entwicklung verschleißfester Auskleidungen für Abraumförderbänder und Zahnplatten für Backenbrecher ein. Dadurch konnte die Lebensdauer beider Komponenten verdoppelt und die Betriebs- und Wartungskosten deutlich gesenkt werden. In einem Anwendungsfall der Eisenerzgewinnung erreichte die Auslastung der mit Titancarbid-Verbundauskleidungen ausgestatteten Kegelbrecheranlage 90.3 %. Dies führte zu jährlichen Wartungseinsparungen von 410,000 Yuan und einer signifikanten Verbesserung der Gesamtanlageneffizienz. Darüber hinaus bietet dieser Verbundwerkstoff auch in Bergbaukomponenten wie Auskleidungen für Aufgabewagen von Halbautogenmühlen und Verschleißplatten für Plattenbandförderer hervorragende Verschleißfestigkeit.
II. Zement und Baustoffe: Die „verschleißfeste Stütze“ bei Mahl- und Brechprozessen
Im gesamten Zementherstellungsprozess – vom Kalksteinabbau und der Rohmaterialzerkleinerung bis zum Klinkermahlen – spielen verschleißfeste Bauteile eine unverzichtbare Rolle. Insbesondere Rohstoffe wie Kalkstein und Quarzit weisen eine hohe Härte auf, die zu starkem Verschleiß der Anlagen führt. Dank seiner hervorragenden Verschleißfestigkeit hat sich mit Titancarbid verstärkter Manganstahl als ideale Wahl für die Zementindustrie etabliert.
In der Rohmaterialzerkleinerungsphase bestehen die Schlagleisten von Prallbrechern und die Hämmer von Hammerbrechern in der Regel aus diesem Verbundwerkstoff. Dadurch können die Anforderungen an die Prallzerkleinerung großer Kalksteinblöcke effektiv erfüllt und der Aufwand für häufige Komponentenaustausche reduziert werden. In der Mahlphase sind die Mahlwalzen und Mahlscheibenauskleidungen von Vertikalmühlen zentrale, verschleißfeste Bauteile, die der langfristigen Materialextrusion und -mahlung standhalten. Durch die Verwendung von mit Titancarbid verstärktem Manganstahl wird nicht nur die Verschleißfestigkeit deutlich erhöht, sondern auch die Mahlleistung und die Produktqualität verbessert.
Die von Zhejiang Yurong Industrial Co., Ltd. hergestellten, mit Titancarbidlegierungsstäben verstärkten Hülsen aus hochmanganhaltigem Stahl eignen sich zum Mahlen verschiedenster Materialien und zeichnen sich durch hervorragende Verschleißfestigkeit, hohe Förderleistung und geringe Wartungskosten aus. Darüber hinaus kann dieser Verbundwerkstoff die Lebensdauer von Anlagen in Bereichen wie Sand- und Kiesbrechanlagen in Betonmischanlagen und verschleißfesten Auskleidungen in der Trockenmörtelproduktion effektiv verlängern.
III. Metallurgische Industrie: Der „Verschleißfestexperte“ für die Handhabung aggressiver Werkstoffe
Die Arbeitsbedingungen bei der Materialhandhabung in der metallurgischen Industrie sind gleichermaßen anspruchsvoll. Sowohl die Aufbereitung und Zerkleinerung von Metallerzen als auch die Behandlung von Hüttenschlacke stellen hohe Anforderungen an die Verschleiß- und Schlagfestigkeit von Bauteilen. Der Einsatz von mit Titancarbid verstärktem Manganstahl konzentriert sich in diesem Bereich hauptsächlich auf die Erzvorbehandlung vor dem Schmelzen und die Schlackenbehandlung nach dem Schmelzen.
Beim Brechen von Metallerzen wie Kupfer, Eisen und Gold widerstehen Bauteile wie Brechbacken von Backenbrechern und Brechkegel aus diesem Verbundwerkstoff wirksam dem starken Erzverschleiß und gewährleisten so einen kontinuierlichen und stabilen Brechvorgang. Die erfolgreiche Anwendung dieses Materials in den Brechbackenzahnplatten der Guixi-Hütte der Jiangxi Copper Corporation dient als typisches Beispiel in der Metallurgie. Auch beim Brechen und Recyceln von Hüttenschlacke widerstehen Hämmer und Auskleidungen von Doppelrotorbrechern aus diesem Verbundwerkstoff der hohen Härte und Abrasivität der Schlacke. Dies verlängert die Lebensdauer der Bauteile und reduziert die Kosten für die umweltgerechte Behandlung.
IV. Weitere spezielle Anwendungsfälle für verschleißfeste Materialien: Nischenanwendungen, die jedoch von entscheidender Bedeutung sind
Neben den drei genannten Kernbranchen spielt hochmanganhaltiger Stahl mit Titancarbid-Einlagen auch in einigen Nischenanwendungen mit hohen Anforderungen an Verschleißfestigkeit eine Rolle. Beispielsweise sind in Rauchgasentschwefelungsanlagen von Kraftwerken die Auskleidungen von Anlagen zur Förderung und Zerkleinerung von Kalksteinschlamm langfristig der doppelten Erosion durch korrosive Medien und abrasive Stoffe ausgesetzt. Dieser Verbundwerkstoff ist nicht nur verschleißfest, sondern weist auch eine gewisse Korrosionsbeständigkeit auf, wodurch die Lebensdauer der Anlagen effektiv verlängert wird. In der Quarzsandproduktion führt der Einsatz dieses Verbundwerkstoffs für die Walzenringe von Walzenbrechern zu einer verbesserten Quarzsandbrechungseffizienz und Produktqualität bei gleichzeitig reduziertem Verschleiß und geringerer Austauschhäufigkeit der Walzenringe.
Zusammenfassung: Anpassung an die zentralen Arbeitsbedingungen „Hohe Belastung und hoher Verschleiß“
Die Anwendungsszenarien von mit Titancarbid verstärktem Manganstahl basieren im Wesentlichen auf den zentralen Einsatzbedingungen „hohe Stoß- und Verschleißbelastung“. Ob beim Zerkleinern harter Erze im Bergbau, beim Mahlen von Rohmaterialien in der Zementindustrie oder beim Materialtransport in der Metallurgie – überall dort, wo starker abrasiver Verschleiß und Stoßbelastungen auftreten, kann dieser Verbundwerkstoff seine Vorteile aus Härte und Zähigkeit nutzen, um herkömmliche Manganstahlbauteile zu ersetzen. Dadurch werden die Ziele einer längeren Lebensdauer, geringerer Wartungskosten und einer höheren Produktionseffizienz erreicht. Dank der kontinuierlichen Optimierung der Verbundgusstechnologie erweitern sich die Anwendungsszenarien stetig, und es wird erwartet, dass der Verbundwerkstoff zukünftig in weiteren verschleißfesten Bereichen eine wichtige Rolle spielen wird.
