Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp vật liệu chịu mài mòn, việc cân bằng giữa “độ cứng” và “độ dẻo dai” của vật liệu thường rất khó khăn – vật liệu cực cứng thường giòn và dễ nứt, trong khi vật liệu có độ dẻo dai tốt lại thiếu khả năng chống mài mòn. Tuy nhiên, vật liệu composite thép mangan cao được khảm cacbua titan (TiC) đã kết hợp hoàn hảo độ cứng cực cao của TiC với độ dẻo dai tuyệt vời của thép mangan cao, giải quyết thành công vấn đề nan giải lâu nay trong ngành.
Lấy thép mangan cao nóng chảy làm chất nền, vật liệu composite này gắn chặt các thanh hoặc hạt hợp kim titan cacbua vào bề mặt làm việc thông qua quy trình đúc chèn, tạo thành liên kết luyện kim. Nó không chỉ giữ được khả năng chống va đập và chống biến dạng của thép mangan cao mà còn sở hữu khả năng chống mài mòn cực cao của TiC (độ cứng lên đến HV3200), biến nó thành "vật liệu chống mài mòn mạnh mẽ" trong điều kiện làm việc mài mòn khắc nghiệt. Các kịch bản ứng dụng của nó chủ yếu tập trung vào các ngành công nghiệp có yêu cầu khắt khe đối với các bộ phận chống mài mòn, chẳng hạn như khai thác mỏ, vật liệu xây dựng xi măng và luyện kim, có thể được phân loại cụ thể thành các kịch bản cốt lõi sau:
I. Khai thác mỏ: “Cỗ máy chủ lực” để nghiền quặng cứng
Ngành công nghiệp khai thác mỏ là lĩnh vực ứng dụng chính của thép mangan cao được khảm cacbua titan. Cho dù là trong các mỏ lộ thiên hay mỏ hầm lò, các bộ phận chịu mài mòn của thiết bị nghiền quặng luôn phải đối mặt với thách thức kép là va đập cường độ cao và mài mòn nghiêm trọng. Các bộ phận thép mangan cao truyền thống thường có tuổi thọ rất ngắn; việc thay thế thường xuyên không chỉ làm tăng chi phí mà còn làm gián đoạn nghiêm trọng hiệu quả sản xuất. Ngược lại, các bộ phận chịu mài mòn composite được khảm cacbua titan hoàn toàn phù hợp với các điều kiện làm việc khắc nghiệt như vậy.
Vật liệu tổng hợp này được sử dụng rộng rãi nhất trong các bộ phận cốt lõi của máy nghiền. Các ứng dụng điển hình bao gồm tấm hàm và tấm răng của máy nghiền hàm, tấm lõm và tấm phủ của máy nghiền côn, búa của máy nghiền búa và thanh đập của máy nghiền va đập. Ví dụ, khi nghiền quặng có độ cứng cao như đá granit và đá bazan, tuổi thọ của búa được khảm cacbua titan dài hơn 3-8 lần so với búa thép mangan cao thông thường, trong khi tuổi thọ của tấm hàm và tấm lõm/tấm phủ có thể được kéo dài hơn 2-5 lần.
Công ty Cổ phần Đồng Giang Tây từng áp dụng công nghệ này để phát triển các lớp lót chống mài mòn cho phễu xả đá thải và các tấm răng cho máy nghiền hàm, tất cả đều có tuổi thọ gấp đôi, giảm đáng kể chi phí vận hành và bảo trì. Trong một trường hợp ứng dụng quặng sắt cụ thể, tỷ lệ sử dụng của tổ máy nghiền côn được trang bị lớp lót composite cacbua titan đạt 90.3%, tiết kiệm được 410,000 nhân dân tệ chi phí bảo trì hàng năm và cải thiện đáng kể hiệu quả hoạt động tổng thể của thiết bị. Ngoài ra, vật liệu composite này cũng mang lại hiệu suất chống mài mòn tuyệt vời trong các bộ phận khai thác mỏ như lớp lót cho xe đẩy cấp liệu máy nghiền bán tự động và tấm chống mài mòn cho băng tải cấp liệu.
II. Xi măng và Vật liệu Xây dựng: “Vật liệu chủ lực chống mài mòn” trong các quy trình nghiền và đập
Trong suốt quá trình sản xuất xi măng — từ khai thác đá vôi và nghiền nguyên liệu thô đến nghiền clinker — các bộ phận chịu mài mòn đóng vai trò không thể thiếu. Đặc biệt, các nguyên liệu thô như đá vôi và thạch anh có độ cứng cao, gây mài mòn nghiêm trọng cho thiết bị. Nhờ khả năng chống mài mòn vượt trội, thép mangan cao được khảm cacbua titan đã trở thành lựa chọn lý tưởng cho ngành công nghiệp xi măng.
Trong giai đoạn nghiền nguyên liệu thô, thanh đập của máy nghiền va đập và búa của máy nghiền búa thường được làm bằng vật liệu composite này, có thể đáp ứng hiệu quả yêu cầu nghiền va đập của các khối đá vôi lớn và giảm bớt rắc rối khi phải thay thế các bộ phận thường xuyên. Trong giai đoạn nghiền, con lăn nghiền và tấm lót đĩa nghiền của máy nghiền đứng là các bộ phận chịu mài mòn cốt lõi, chịu tải trọng ép và nghiền vật liệu lâu dài. Sau khi sử dụng thép mangan cao được khảm vật liệu cacbua titan, không chỉ khả năng chống mài mòn được tăng cường đáng kể mà hiệu quả nghiền và độ ổn định chất lượng sản phẩm cũng được cải thiện.
Ống lót thanh thép mangan cao cấp do Công ty TNHH Công nghiệp Chiết Giang Yurong sản xuất, với các thanh hợp kim cacbua titan được nhúng vào ma trận thép mangan cao cấp, phù hợp để mài nhiều loại vật liệu khác nhau và có đặc điểm là khả năng chống mài mòn tuyệt vời, khả năng xử lý vật liệu mạnh mẽ và chi phí bảo trì thấp. Ngoài ra, vật liệu composite này cũng có thể kéo dài hiệu quả tuổi thọ của thiết bị trong các trường hợp như thiết bị nghiền cát sỏi tại các trạm trộn bê tông và lớp lót chống mài mòn trong sản xuất vữa khô trộn sẵn.
III. Ngành công nghiệp luyện kim: “Chuyên gia chống mài mòn” trong việc xử lý các vật liệu khắc nghiệt
Điều kiện làm việc trong ngành luyện kim, bao gồm cả việc xử lý vật liệu, cũng vô cùng khắc nghiệt. Cả quá trình tuyển quặng và nghiền quặng kim loại, cũng như xử lý xỉ luyện kim, đều đặt ra yêu cầu cao về khả năng chống mài mòn và chống va đập của các chi tiết chịu mài mòn. Việc ứng dụng thép mangan cao có khảm cacbua titan trong lĩnh vực này chủ yếu tập trung vào giai đoạn tiền xử lý quặng trước khi nấu chảy và giai đoạn xử lý xỉ sau khi nấu chảy.
Trong quá trình nghiền quặng kim loại như đồng, sắt và vàng, các bộ phận như tấm hàm của máy nghiền hàm và tấm lõm của máy nghiền côn được làm từ vật liệu composite này có thể chống mài mòn quặng hiệu quả, đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định của quá trình nghiền. Việc ứng dụng thành công vật liệu này trong các tấm răng máy nghiền hàm tại Nhà máy luyện kim Guixi thuộc Tổng công ty Đồng Giang Tây là một trường hợp điển hình trong ngành luyện kim. Ngoài ra, trong giai đoạn nghiền và tái chế xỉ luyện kim, búa và tấm lót của máy nghiền hai rôto được làm từ vật liệu composite này có thể chịu được độ cứng và độ mài mòn cao của xỉ, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận và giảm chi phí xử lý bảo vệ môi trường.
IV. Các trường hợp chống mài mòn đặc biệt khác: Các ứng dụng bổ sung quan trọng nhưng chuyên biệt
Ngoài ba ngành công nghiệp cốt lõi nêu trên, thép mangan cao được khảm cacbua titan cũng đóng vai trò quan trọng trong một số trường hợp chống mài mòn đặc thù nhưng thiết yếu. Ví dụ, trong hệ thống khử lưu huỳnh khí thải của các nhà máy điện, lớp lót của thiết bị vận chuyển và nghiền bùn đá vôi phải chịu sự ăn mòn kép lâu dài từ môi trường ăn mòn và chất mài mòn. Vật liệu composite này không chỉ chống mài mòn mà còn có khả năng chống ăn mòn nhất định, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị một cách hiệu quả. Trong ngành sản xuất cát thạch anh, sau khi sử dụng vật liệu composite này cho vòng trục của máy nghiền trục lăn, hiệu quả nghiền cát thạch anh và chất lượng sản phẩm được cải thiện, đồng thời tỷ lệ mài mòn và tần suất thay thế vòng trục giảm xuống.
Tóm tắt: Thích ứng với điều kiện làm việc cốt lõi của môi trường “Cường độ va đập và mài mòn cao”
Về cơ bản, các kịch bản ứng dụng của thép mangan cao được khảm cacbua titan đều xoay quanh các điều kiện làm việc cốt lõi là “va đập mạnh và mài mòn cao”. Cho dù đó là nghiền quặng cứng trong khai thác mỏ, nghiền nguyên liệu thô trong ngành công nghiệp xi măng, hay xử lý vật liệu trong ngành công nghiệp luyện kim, bất cứ nơi nào có tải trọng mài mòn và va đập mạnh, vật liệu composite này đều có thể tận dụng ưu điểm kép “độ cứng + độ dẻo dai” để thay thế các bộ phận thép mangan cao truyền thống, đạt được mục tiêu kéo dài tuổi thọ, giảm chi phí bảo trì và nâng cao hiệu quả sản xuất. Với sự tối ưu hóa liên tục của công nghệ đúc composite, các kịch bản ứng dụng của nó đang được mở rộng hơn nữa, và dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực chịu mài mòn hơn trong tương lai.
