超硬耐摩耗プレート は、優れた耐摩耗性と耐衝撃性を提供する炭化タングステンから作られたエンジニアリングプレートです。鉱業、鉱物処理、製鉄、セメント、コンクリート、その他の産業における高摩耗用途で一般的に使用されています。
超硬耐摩耗鋼板の概要
超硬耐摩耗プレートには、次のような主な特徴がある：
- 高硬度と耐摩耗性の炭化タングステンまたは炭化クロム製
- 鉄、ニッケル、コバルトなどの金属マトリックスに埋め込まれ、硬い炭化物を保持する。
- 摺動磨耗と高応力衝撃に対する耐性を提供する。
- シュート、ホッパー、サイクロン、ミル、セパレーター、その他摩耗の激しい機器のライン引きに使用。
- 通常の鋼板に比べ5～10倍の摩耗寿命を提供
- 摩耗部品の交換頻度を減らし、サービス間隔を延長する
- さまざまなカーバイドの割合、バインダー、サイズが利用可能
代表的な用途
- 鉱業 - シュート、ホッパー、エプロンフィーダー、コンベヤー
- 鉱物処理 - サイクロン、ミル、セパレーター
- セメント - シュート、エアスライド、セパレーター、分級機
- 鉄鋼 - 石炭搬送シュート、コークス振動スクリーン
- コンクリート - ミキサー、バケット、搬送ポイント
一般的なサイズ
- 厚さ：10mm～50mm
- 最大サイズ：2 m x 6 mプレート
- デザインによるカスタムプレート
標準：
- ASTM A532: コバルト/ニッケルバインダーを使用した超硬プレート
- ISO 532: 鉄/ニッケル/コバルトバインダー付き鋼板
- オーストラリア、南アフリカの国家規格
超硬耐摩耗鋼板の構成
超硬耐摩耗鋼板の代表的な組成は以下の通りである：
| コンポーネント | 説明 |
|---|---|
| カーバイド | タングステンカーバイドWC(88%-97%)と小粒のクロムカーバイドCr3C2(3%-12%)で硬度と耐摩耗性を確保。 |
| バインダー | 炭化物粒子をマトリックスに保持するためのコバルト、ニッケルまたは鉄 |
| 超硬合金の粒度 | 直径2.5 mm超、90%超の超硬合金、高応力衝撃用途向け <br> 直径0.5～2.5 mmの微小粒炭化物、最大97%炭化物による最大限の耐摩耗性 |
| 添加物 | 炭素、クロム、マンガン、シリコンなどの少量の元素をバインダーに添加し、特性を最適化する。 |
典型的な炭化物の割合： 90%、92%、94%、97%
代表的なバインダー ニッケルは10～12%、コバルトは6～8%、鉄は3～5%
バインダーの割合が高いと、より柔らかく、より強靭なプレートができる。バインダーが低いと、より硬く、より強靭な板になる。
特性 超硬耐摩耗プレート
超硬プレートの代表的な特性は以下の通り：
| プロパティ | 価値 |
|---|---|
| 硬度 | 鋼の400 BHNよりはるかに硬い97%タングステンカーバイドは、最高1700 HV（ビッカース）。 |
| 強さ | 圧縮強さ500～1400MPa、横破断強さ120～250MPa |
| タフネス | マクロ・グレイン・カーバイド・プレートでは最大25 MPa√m |
| 密度 | 13gm/cc～15gm/cc前後 |
| サービス温度 | 500℃まで |
| 電気伝導度 | 特にポリマー充填材では低い |
| 非磁性 | スチール製バインダーを除く |
硬度が非常に高いため、超硬プレートは耐摩耗性に優れ、靭性が高いため強い衝撃にも耐えることができる。硬度は、工具鋼と同様にC1、C2などの等級に分類されることが多い。C値が高いほど耐摩耗性が高いことを示す。
特徴と利点
超硬耐摩耗プレートには、以下のような特長と利点があります：
特徴
- 高タングステンカーバイド含有
- 均一に分散した炭化物粒
- 優れたカーバイドとバインダーの結合
- 空隙率が低い
- 最適な結晶粒構造
メリット
- 鋼鉄の最大10倍の耐摩耗性
- 予測可能な摩耗寿命を提供
- 摩耗に強く、衝撃に耐える
- 摩耗部品の交換頻度の低減
- メンテナンス間隔の延長
- ライフサイクルコストとダウンタイムコストの削減
装置の耐用年数を大幅に向上させることで、超硬プレートは運転コストの削減という点で非常に高い投資効果をもたらします。
超硬プレート製造工程
超硬プレートは粉末冶金技術を用いて製造される：
ステップ
- 炭化タングステンと炭化クロム粉末をバインダー金属とブレンド
- バインダーパウダーには少量の添加物が含まれている。
- 完全に混合された炭化物バインダー粉末は、最適な充填密度と流動性を得るために造粒される。
- 誘導加熱炉や焼結炉で加熱しながら、1000MPaから1600MPaの高圧で金型に成形する。
- 成形された成形体は、水素雰囲気中、1300℃から1500℃で最終焼結される。
- 特性をさらに向上させるために、含浸と浸透を追加することもできる。
- 焼結された高密度プレートは、寸法精度と表面仕上げを達成するために、必要に応じて機械加工、研削、ラッピングが施される。
粉末冶金の利点は以下の通りである。
- 炭化物が均一に分布した均質なミクロ組織
- ほぼ完全な密度と最適な炭化物粒度
- プレート間の特性の優れた一貫性
- プレートは、要件に応じて幅広いサイズで製造することができます。
超硬耐摩耗鋼板の用途
典型的な用途としては、以下のようなものがある：
| 産業 | アプリケーション |
|---|---|
| 鉱業 | シュートライナー、ホッパーライナー、トラックトレイライナー、グリズリースクリーンプレート |
| 鉱物処理 | ミルライナー、分級機コーン、サイクロンスピゴット、ポンプケーシング、スパイラルシュート |
| セメント | シュート、エアスライド、クリンカ搬送、ブレンディングサイロ排出 |
| 製鉄 | 焼結クラッシャーのハンマーとバー、コークス・スクリーン・プレート |
| マテリアルハンドリング | 肥料プラント、ペレットラインのスクリューコンベア |
| 建設 | ホイールローダー、コンクリートトランジットミキサーのバケット保護プレート |
その他の用途としては、浚渫船、掘削機、オフショア石油・ガス、バイオマス処理、ボイラー装置、カスタム摩耗ソリューションなどがある。
超硬プレートとタイルライニングの機器の耐用年数は、用途の厳しさにもよりますが、一般的に12～36ヶ月です。これにより、交換頻度と関連コストを大幅に削減することができます。
超硬プレート 供給者
炭化タングステン摩耗ソリューションの世界的な主要サプライヤーには、以下のようなものがある：
| ブランド | 説明 |
|---|---|
| ハルドックスHiCr | スウェーデンSSAB社製高クロムカーバイド鉄結合ウェアプレート |
| ウルティマ | カストリン共晶/メッサー製コバルト結合カーバイドプレート |
| デュル・マックス | ドイツ・デュラム社製超硬プレート、超硬ニッケルまたは超硬クロム入り |
| メッツォ超硬合金 | 粒度と結合剤に基づく複数の超硬等級 |
| エスコ | ハンマーやバケットに超硬プレートを固定するプレート溶接アタッチメントを提供 |
超硬プレートは、サイズ、超硬含有率、使用される超硬粒の種類、用途に必要な特性に基づいて販売される。
価格は製品仕様により、1kgあたり20米ドルから100米ドル以上まで幅広く設定されている。最小注文数量と長いリードタイムが適用される場合があります。
超硬摩耗ライナーの設計上の考慮事項
選択と設計におけるいくつかの重要な側面：
板厚 - 厚いプレートは長寿命だが、過度の衝撃で割れることがある。経験則では、フィードサイズの3倍を超えないこと。
固定方法 - 機械的な固定により、直接溶接するよりも柔軟性が増します。個々のプレートの再配置と連続的な交換が可能。
より多くのプレートを使用 - 熱応力や衝撃に対応するには、1枚の厚いプレートよりも複数の薄いプレートの方が優れている。損傷した個々のプレートを迅速に交換できる。
表面仕上げ 超硬プレートは通常、最適にフィットさせるために追加の機械加工と金属スプレーオーバーレイが必要です。隙間は不均一な摩耗や故障の原因となります。
シーリング・ジョイント - ガスケット、GRPオーバーレイ、または弾力性のあるフィレットを使用して、プレートの裏側にある材料の侵入を防ぐ。
形状とカバー範囲 - インパクトゾーン、トランジション、コーナー、エッジを適切にカバーする。摩耗パターンに関連したカスタムシェイプが必要。
支持構造 サポートが緩いと、衝撃や振動でプレートに亀裂が入る。
仕様
代表的な仕様 超硬耐摩耗プレート を含む：
グレード
| グレード | 説明 |
|---|---|
| C1 | 耐衝撃性に優れた8-12%コバルト入りタングステン・クロム・カーバイド・ブレンド |
| C2 | C1と同様だが、靭性がやや低く、耐摩耗性が高い |
| C3 | 摺動摩耗が非常に大きい用途には、主にタングステンカーバイドにスチールまたはニッケルのバインダーを使用。 |
サイズ
| パラメータ | レンジ |
|---|---|
| 厚さ | 10 mm～50 mm |
| 幅 | 2000mmまで |
| 長さ | 6000mmまで |
規格
| スタンダード | 説明 |
|---|---|
| ASTM A532 クラス I | 化学組成、粒度、機械的性質 |
| ASTM A532 クラス II | 横方向の破断強度の追加基準 |
| ISO 532 | 鉄基バインダーに埋め込まれたカーバイド粒 |
典型的な特性
| グレード | % 超硬合金 | 硬度 | インパクト・バリュー | 摩耗率 |
|---|---|---|---|---|
| C1 | 88-92% | 65HRCまで | 25MPa√m以上 | kgあたり8立方mm以下 |
| C2 | 95%まで | 70HRC以上 | 15-25 MPa√m | kgあたり4～7立方mm |
| C3 | 97%以上 | 75HRC以上 | 15MPa√m以下 | kgあたり2～4立方mm |
硬度が高くなると耐衝撃性は低下するが、耐摩耗性は向上する。使用条件に応じて最適なバランスが必要です。
超硬プレートの比較
対クロム／マンガン鋼
| パラメータ | 超硬プレート | クロム鋼板 |
|---|---|---|
| 硬度 | 75HRCまで | 最大50HRC |
| 強さ | 1000-1400 MPa | 800 MPa |
| タフネス | 10 MPa√m | 最大30 MPa√m |
| 耐摩耗性 | 素晴らしい | フェア |
| 加工硬化率 | 低い | 高い |
| サービス派遣 | 500oC | 800oC |
| 価格 | 4～10倍 | より低い |
| アプリケーション | 高摩耗/衝撃に最適 | 低/中磨耗および高温用 |
微小結晶粒とマクロ結晶粒の超硬プレート
| パラメータ | マイクロ・グレイン < 2.5 mm | マクロ粒 > 2.5 mm |
|---|---|---|
| % 超硬合金 | 97%まで | 88-93% |
| 硬度 | 70HRC以上 | 65HRCまで |
| タフネス | 10-15MPa√mでより低い | 20MPa√m以上でより高い |
| 摩耗率 | 2～5立方メートルで素晴らしい | 5-10 cu mmで非常に良い。 |
| 価格 | より高い | より低い |
| アプリケーション | 磨耗は大きいが衝撃は小さい | 強い衝撃を伴う用途に最適 |
マイクログレインプレートは最高の耐摩耗性を提供し、マクログレインは衝撃によく対処します。摩耗メカニズムが主に摺動摩耗か応力衝撃かによって選択される。
セラミック摩耗複合材の比較
アルミナ、炭化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック摩耗複合材は、超硬プレートと次のような違いがある：
メリット
- 2000HV以上の超硬度
- 最大限の耐摩耗性
- 800℃以上の高温安定性
- 5gm/cc以下の低密度
- ノンスパーキング、非磁性
デメリット
- 靭性が非常に低く脆い
- 熱衝撃に弱い
- 強度が低く、耐衝撃性に劣る
- カスタム・ソリューションの場合のみコスト高
アプリケーション
セラミック摩耗プレートは、超硬プレートの能力を超える高温での微粒子摩耗に最適です。しかし非常に管理された作動条件を要求する。
よくあるご質問
Q:なぜ超硬プレートは普通の鋼鉄に比べて高価なのですか？
A: 超硬プレートはタングステンカーバイドが10倍もあり、鋼鉄の約40倍も高価です。また、最適な特性を得るためには、特殊な粉末冶金製造と大規模な加工が必要です。しかし、その投資を正当化するために、5倍から10倍の長寿命を提供します。
Q: 超硬プレートが早期に割れたり破損したりする原因は何ですか？
A: ほとんどの亀裂の原因は、支えのないオーバーハング、裏板の緩み、こじ開けの原因となるプレート裏の材料詰め、設計仕様を超える過度の衝撃、品質管理の不備、不適切な設置などです。
Q: 超硬磨耗板を装置に取り付ける方法は？
A: 高級合金ボルトによる機械的固定は、個々のプレートの取り外しや位置変更が可能です。溶接オーバーレイ、タングステンイナートガス（TIG）溶接、金属溶射は、永久的な固定を提供しますが、柔軟性はありません。
Q:超硬合金製ライニング装置にはどのようなメンテナンスが必要ですか？
A: 定期点検のほかは、耐用年数が長いため、メンテナンスはほとんど必要ありません。個々のプレートは、厚みの減少に応じて徐々に磨耗するため、交換が可能です。そのため、スチールライナーのように全交換によるコスト高なダウンタイムを避けることができます。
結論
設計された炭化タングステンプレートは、摩耗や衝撃サービスにおいて実質的な性能と経済的な利点を提供します。摩耗パターン、メカニズム、所望の寿命を考慮した最適な先行設計により、プロセス機器が通常の鋼の限界を超える過酷な条件に対応できるようになります。運用コストの削減による投資対効果の高さをお客様が実感されるにつれ、その普及は拡大を続けています。
