Износостойкост: Първостепенният приоритет за леените детайли на минно оборудване
В минните приложения, където отливките подлежат на постоянно смилане, накъсване и сортиране, устойчивостта на износване просто не може да бъде пренебрегната. Реалността е, че износването зависи не само от качествата на материала. Вместо това то възниква от абразивното взаимодействие между отливките и рудата в продължение на време. Повечето експерти признават, че този процес протича в няколко етапа. Първо следва период на инфугация, когато повърхностите се адаптират към околната среда. След това настъпва фаза на стабилно износване, което напредва постепенно. В крайна сметка обаче достигаме до критични точки на повреда, където замяната става задължителна. Разбирането на тези фази има значение, защото те директно повлияват колко дълго издържа оборудването в операциите по обработка на минерали в цялата индустрия.
Защо абразивното износване доминира при повредите в дробилки, мелници и сита
Около 70% от ранните проблеми с износване при оборудване, използвано за обработка на руди, се дължат на абразия. Зъбните плочи постоянно трият гранит и желязна руда. Мелничните вложени се подлагат както на ударно, така и на абразивно натоварване от средата за смилане в тях. Сита изпитват ефекта на триене между материалите, който постепенно износва повърхността им от мрежа. Когато абразията не се управлява правилно, тя може да намали живота на вложени за дробилки с 30 до 50 процента. Това води до чести спирания в производството, възникващи по-често от предвиденото, въпреки че се спазват графиките за редовна поддръжка. Какво работи най-добре? Специални сплави, проектирани специално да противодействат на натрупването на частици и микроскопичните режещи действия, които причиняват сериозни щети с течение на времето.
Балансиране на твърдостта и якостта: Основният компромис при проектирането на отливки
Максималното използване на живота на износ се свежда до справяне със сложна компромисна ситуация. Материали, които са изключително твърди, могат да издържат на повърхностни повреди, но имат тенденция да се напукват при силни удари, докато по-еластичните сплави по-добре понасят ударите, но просто не издържат толкова дълго при абразивно износване. Най-добрите леярски сплави намират оптималния баланс между тези две крайности чрез прецизен контрол върху образуването на карбиди и отвънване на зърнестата структура. Вземете като пример модифициран бял високочаен чугун. Тези материали обикновено достигат твърдост от около 600 по Бринел, като запазват фракционна устойчивост от около 5 до 8 процента. Практически тестове показват, че те имат около три пъти по-добри резултати в сравнение с обикновената стомана при приложение в кълнови мелници. Причината за високата им ефективност е способността им да предотвратяват образуването на фатални пукнатини в чуковете на дробилките при сблъсък с камъни по време на работа.
Устойчивост към корозия и удари в агресивни минни среди
Леаните части за минно оборудване изпитват непрекъснато двойно деградиране в условията на обработка на минерали. Едновременната химическа корозия и механическо въздействие ускоряват честотата на повреди, което изисква специализирано материално инженерство за осигуряване на продължителна експлоатация.
Едновременни химически и механични напрежения във влажни технологични вериги
В условията на влажна обработка, леаните части са подложени както на кисели, така и на алкални суспензии, както и на постоянни удари от частици руда. Какво следва? Корозията започва да разяжда повърхностите, правейки ги уязвими за абразивно износване, докато частиците проникват все по-дълбоко в материала. Компонентите, които обработват тези суспензии, се износват около три пъти по-бързо в сравнение с оборудването в сухи среди. Вземете например спиралните корпуси на помпи, използвани при операции по измиване – те понасят едновременно увреждане от точкова корозия и ерозия. Това означава, че те трябва да се подменят значително по-рано, отколкото се очаква, като операциите обикновено отпускат около 180 000 щатски долара годишно само за тези ремонти на различни обекти.
Стратегии за сплави: Как хром-мanganовите стомани подобряват двойната издръжливост
Сплави от стомана, съдържащи хром и манган, се борят едновременно с два вида разрушаване на материала благодарение на умното метално проектиране. Съдържанието на хром в диапазона от 12 до 18 процента създава защитни оксидни филми по повърхностите, които устояват доста добре както на киселинни, така и на алкални атаки. Междувременно около 1,2 до 1,6 процента манган придава на метала благоприятен ефект на накърпяване при удар или напрегнато натоварване по време на работа, като понякога увеличава твърдостта на повърхността чак до 550 HB при реални условия на експлоатация. Какво означава това на практика? Оборудването, изработено от тези сплави, има срок на служба с 40 до 70 процента по-дълъг в трудни условия, като футеровките на мелници, където условията са изключително сурови. Ето още едно важно предимство, за което почти никой не говори: тези материали запазват удароустойчивост дори при температури под минус 40 градуса по Целзий, така че няма опасност да станат крехки и да се напукат при арктически условия, при които традиционните стомани биха се провалили напълно.
Стратегически подбор на материали за отливки на минно оборудване
Съпоставяне на сплави за отливки с изискванията на приложението: бяло желязо, ковко желязо и високоманганова стомана
При избора на подходящите сплави, всичко се свежда до това как материали реагират под различни натоварвания, на които ще бъдат подложени при работа. Вземете например бялото желязо. С диапазона си на твърдост между около 500 и 700 BHN, този материал издържа изключително добре на абразивно износване в приложения като плочи за дробилки или чукове за мелници, когато присъства над 60% кварц. След това имаме ковкото желязо, което има малки въглеродни възли по цялата си структура. Това му осигурява устойчивост на удар с около 7 до 10 пъти по-добра от тази на обикновеното сиво желязо, поради което работи отлично за части като зъби на багери и компоненти от конвейерни системи, които редовно се подлагат на удари. И нека не забравяме и високомангановата стомана. Това, което я прави специална, е факта, че действително става по-твърда при нанасяне на удари. Повърхността ѝ в началото е около 200 HB, но може да достигне над 550 HB по време на експлоатация. Това свойство я прави особено подходяща за компоненти като ленти на апран фийдъри и сортиращи решетки, които редовно се подлагат на високоскоростни удари.
Възникваща иновация: Биметални и центробежно леени хибридни компоненти
Съвременните металообработващи техники комбинират различни материали в слоеве, за да преодолеят проблемите, свързани с използването само на един вид сплав. Вземете например биметалните отливки. Те съединяват издръжливи покрития от хромов карбид, които издържат на много тежки условия (твърдост между 58 и 62 по скалата на Рокуел), с як основа от ковко желязо чрез специални методи за съединяване. Тестове в заводи показват, че тези комбинирани части служат около три пъти по-дълго в приложения за помпи за суспензии в сравнение с обикновените сплави от единичен материал. След това има центробежно отливане, което произвежда т.нар. функционално градуирани компоненти. Външната страна е покрита с плътен хромов карбид, устойчив на износване, докато вътрешната част съдържа аустенитна стомана, поглъщаща ударите. Тази комбинация дава отлични резултати за футеровки на мелници, където оборудването е изложено едновременно на постоянни удари и корозивна среда. Това, което правят тези хибридни материали, е да решат стария проблем, при който частиците трябваше да избират между твърдост и пластичност. При реални минни операции, където износването е крайно интензивно, такива компоненти обикновено служат с 40% до 200% по-дълго, преди да се нуждаят от подмяна.
Често задавани въпроси
Какъв е основният проблем при леаните за минно оборудване?
Основният проблем е устойчивостта на износване поради постоянните процеси на накъсване, смилане и ситене.
Какви са последствията от абразивното износване върху минното оборудване?
Абразивното износване може значително да намали живота на компоненти като вложки на дробилки, което води до чести прекъсвания в производството.
Какви са предимствата от използването на хром-мангансови стомани?
Тези стомани подобряват двойната издръжливост, като осигуряват устойчивост както към химическа корозия, така и към механически удар, и удължават живота на оборудването.
