关于ZA303高强韧耐磨合金在回转窑托轮瓦上的研究及其应用

回转窑的托轮瓦是其关键部件，传统上主要由铜合金制成，且目前仍有超过90%的水泥企业在使用这种铜瓦。然而，铜瓦存在诸多缺点，如易翻瓦、抱轴、拉丝，耐磨性差，使用寿命短，以及维修和更换麻烦等。此外，铜瓦的造价也相当高昂。随着我国经济的快速发展，对铜的需求不断增加，导致铜资源日益匮乏。从2002年至2004年，我国的铜消费量持续上升，而大部分铜材料需要依赖进口。可以预见的是，铜在不久的将来将成为我国的战略金属，铜瓦价格持续上涨势在必行。然而，低价产品可能无法保证托轮瓦这一关键部件的质量。因此，广大水泥企业和我国的资源形势迫切要求研发出能够替代铜质托轮瓦的新型产品。

自上世纪80年代初，我国的材料科学工作者就开始基于国外著名的锌基合金ZA27进行研究，致力于开发出能够替代铜的减摩耐磨材料，并已取得了显著进展。事实上，在高强韧耐磨锌合金的研发方面，我国已在某些应用领域达到了国际先进水平。其中，沈阳宇航金属材料研究所作为专业从事耐磨材料生产与研究的机构，拥有20多年的锌合金研发经验。该所成功研发了具有完全知识产权的ZA303、ZA303A、ZA303B、ZRH5、AS7等系列耐磨材料，并广泛应用于矿山、水泥、冶金、轧钢、锻压、水电、船舶、鼓风机等多个行业。值得一提的是，屿恒金属在国际上率先将高强韧锌基合金ZA303应用于水泥回转窑的托轮瓦制造上。其生产的托轮瓦以不拉丝、不抱轴、不翻瓦、寿命长、重量轻、易更换等特性受到用户广泛好评，并已在全国多家大型水泥厂得到应用。随着各水泥企业对这一新型材料的认识加深，以及ZA303合金托轮瓦影响力的日益扩大，预计将有更多企业采用这一先进技术。因此，对该产品的性能、相关技术及其应用情况进行详细介绍是十分必要的。

1、ZA303合金耐磨合金

ZA303合金是屿恒金属经过多年研发研制出的一种新型高强韧耐磨铸造合金。该合金具有出色的机械性能、减摩耐磨性能，以及优良的熔铸和机加工工艺性能。此外，它还具有无磁性、减震和受撞击无火花等特性，被国外誉为‘白青铜’。由于其性能卓越，ZA303系列合金已成功替代锡青铜、铝青铜、铅青铜等制造耐磨零件，并广泛应用于水泥、冶金、矿山机械等领域，如轴瓦、轴套、丝母、滑板、蜗轮和轴衬等零件。实验室试验和长期工程实践均证明，在滑动摩擦面和承载能力方面，ZA303合金的性能均优于铜合金，尤其在重、中载和中低速滑动摩擦条件下，其优良特性更为显著。相较于铜产品，ZA303合金的使用寿命更长，至少是铜产品的2-3倍，同时价格降低20-30%。在大型重型机械、回转窑托轮等设备的安装和检修过程中，ZA303合金更易于更换，从而大幅降低检修成本，节约更换时间。

2、ZA303机械性能和减摩耐摩性

        ZA303合金使用条件
　　（i）.温度-40℃≤t≤150℃
　　（ii）速度:V≤10m/s    
　　（iii）.载荷: [P]≤280kg/㎝2

     理论计算和实验特别是大量长期的工程实践表明，在上述工矿条件下，ZA303合金可以代替所有的铜合金耐磨减摩制品。

3、ZA303合金特点

　　通过长期的工程应用实践，可以将锌合金ZA303的主要特点归纳如下：

　　4.1 磨擦系数小导、热率较高，使用寿命为锡青铜的2～3倍，适用于中低速重载荷的场合。

　　4.2 易于加工，精车后表面粗糙度可达1.6。

　　4.3 铸造性能好，铸件致密，可铸成壁厚2.5mm的铸件。

　　4.4 ZA303具有高强度、高韧性及良好的低温性能，克服了其他合金的低温脆性。

　　4.5 重量轻，比铜轻，易于安装。

　　4.6 成本低，单件比锡青铜降低成本20-30%。

　　4.7 具有无磁性，无火花性能，在易燃易爆的危险场合安全。

　　4.8 具有一定的自润滑性能及减震吸音功能。

　　4.9 具体到回转窑托轮瓦其典型优点是在使用过程中从不发生翻瓦、抱轴、拉丝事故。这一特点是锦西、本溪各大水泥厂在长期的使用过程中总结出来的。

5、ZA303合金在水泥回转窑托轮上的应用
　　由于ZA303合金机械性能和减摩耐磨性能都优于铜合金，在相同滑动摩擦条件下，其磨损量只有铜合金的四分之一左右，因此特别适合用于生产轴瓦、轴套、衬瓦等。10多年历史，铸造工艺和加工工艺不断改进和提高，积累了丰富的经验，目前可生产国内各大水泥设计院（南京、天津、成都、合肥等）设计的各种不同规格的回转窑托轮瓦。不拉丝、不抱轴、不翻瓦是我所生产托轮瓦独有的特点，1990年至今该所生产的水泥回转窑托轮瓦从未发生过烧瓦、断裂、冒烟、起皱、拉丝、抱轴、翻瓦事故，具有优量的自润滑性能，对油质要求不高，即使短暂缺油，也不会对托轮轴有损伤，不会产生拉丝现象，安装加工容易，无需刮研即可达到要求，深受各大水泥厂的欢迎。产品出口韩国、巴基斯坦、越南、多米尼加等国家。长期的工程应用表明，ZA303合金制造托轮瓦在水泥回转窑上的应用是成功的成熟的，可以放心选用。