Nusidėvėjimo atsparumas: svarbiausia kasybos įrangos liejinių savybė
Kasybos taikymuose, kai liejiniai nuolat patiria traiškymą, šlifavimą ir rūšiavimą, nusidėvėjimo atsparumo negalima ignoruoti. Tikrovėje nusidėvėjimas priklauso ne tik nuo medžiagos savybių. Vietoj to, jis atsiranda dėl to, kaip liejiniai abrazyviai sąveikauja su rūda laikui bėgant. Dauguma ekspertų pripažįsta, kad šis procesas vyksta etapais. Pirmiausia ateina pritaikymo laikotarpis, kai paviršiai prisitaiko prie savo aplinkos. Po to seka stabilios nusidėvėjimo fazė, kuri palaipsniui progresuoja. Galiausiai pasiekiami kritiniai gedimo taškai, kai būtina keisti įrangą. Šių etapų supratimas yra svarbus, nes jis tiesiogiai veikia, kiek ilgai tarnaus įranga mineralų perdirbimo operacijose visoje pramonėje.
Kodėl abrazyvus nusidėvėjimas lemia gedimus traiškytuvuose, malūnuose ir skrynose
Apie 70 % ankstyvų dėvėjimosi problemų įrangai, naudojamai rūdų perdirbimui, susidaro dėl abrazijos. Žnyplių plokštės nuolat trinasi į granitą ir geležies rūdą. Malimo būgnų apvalkalai patiria smūginį poveikį ir abraziją iš jų viduje esančių maliamųjų medžiagų. Sietai patiria medžiagos į medžiagą šveitimo poveikį, kuris palaipsniui nusidėvi jų vielinius paviršius. Jei abrazija tinkamai nekontroliuojama, tai gali sutrumpinti druskintuvų apvalkalų tarnavimo laiką nuo 30 iki net 50 procentų. Tai lemia dažnesnius nei planuota gamybos sustojimus, nepaisant reguliariai atliekamo techninio aptarnavimo. Kas veikia geriausiai? Specialūs lydiniai, sukurti specialiai tam, kad atsispirtų dalelių kaupimuisi ir mažyčiams pjaunamiesiems veiksniams, kurie ilgainiui sukelia didelę žalą.
Kietumo ir atsparumo pusiausvyra: pagrindinis kompromisas liejinių kūrime
Norint išnaudoti maksimalų dėvėjimosi laiką, reikia spręsti sudėtingą kompromisą. Labai kieti medžiagų tipai atlaiko paviršiaus pažeidimus, tačiau linkę įskilti stipriai smarkiai, o patvaresni lydiniai geriau išlaiko smūgius, bet ilgalaikėje naudojimo trukmėje nuo dilimo pralaimi. Geriausi liejinių lydiniai randa optimalų balansą tarp šių dviejų kraštutinumų, tiksliai kontroliuodami karbido formavimąsi ir tobulindami grūdelinę struktūrą. Pavyzdžiui, modifikuotas aukšto chromo baltasis čiurkšlis. Šios medžiagos paprastai pasiekia apie 600 Brinelio kietumo lygį, išlaikydamos apie 5–8 procentų trapumo. Praktiniai tyrimai parodė, kad jie veikia maždaug tris kartus geriau nei įprastas plienas rutulinėse malūnose. Jų efektyvumą lemia gebėjimas neleisti katastrofiškų įtrūkimų atsirasti dūžtuvo kalvelėse, susiduriant su akmenimis eksplotacijos metu.
Agrresyviose gavybos aplinkose – korozijos ir smūginio atsparumas
Kasybos įrangos liejiniai susiduria su nuolatine dviguba degradacija mineralų perdirbimo aplinkose. Kartu veikianti cheminė korozija ir mechaninis poveikis greitina gedimų atsiradimą, todėl reikalinga specializuota medžiagų inžinerija ilgalaikiam veikimui.
Kartu veikiantis cheminis ir mechaninis poveikis drėgnųjų perdirbimo grandinėse
Drėgnųjų perdirbimo sistemose liejiniai patiria tiek rūgštinių, tiek šarminių tyrų poveikį, taip pat nuolatinį smūgius nuo rūdos dalelių. Ką tai sukelia? Korozija pradeda ardyti paviršius, darant juos pažeidžiamus dilimui, kai dalelės vis giliau įsiskverbia į medžiagą. Komponentai, tvarkantys šiuos tyrus, nusidėvi apie tris kartus greičiau lyginant su įranga sausose aplinkose. Pavyzdžiui, siurblių volutos, naudojamos išskystinimo operacijose, kenčia nuo kartu veikiančio duobėto ir erozinio pažeidimo. Dėl to jas tenka keisti žymiai anksčiau nei tikimasi, o eksplotacija paprastai kainuoja apie 180 tūkst. USD kasmet tik vien šiems remontams skirtingose aikštelėse.
Aliavų strategijos: kaip chromo-mangano plienai padidina dvigubą ilgaamžiškumą
Plieno lydiniai, kuriuose derinami chromas ir manganas, dėka protingo metalo konstrukcijos vienu metu atspariai atlaiko dviejų tipų medžiagos gedimus. 12–18 procentų chromo kiekis sukuria apsauginius oksido plėveles paviršiuje, kurios gerai atlaiko tiek rūgščių, tiek šarmų poveikį. Tuo tarpu apie 1,2–1,6 procento mangano suteikia metalui palankų grįdymosi efektą, kai jis patiria smūgius ar eksploatacijos metu susidaro įtempimai, kartais faktinėmis sąlygomis padidindamas paviršiaus kietumą iki 550 HB. Ką tai reiškia praktiškai? Įranga, pagaminta iš šių lydinių, sunkiomis sąlygomis, pvz., malimo malūnų apdailoje, tarnauja 40–70 procentų ilgiau. O štai dar viena svarbi nauda, apie kurią niekas daug nekalba: šios medžiagos išlaiko savo atsparumą net tada, kai temperatūra nukrenta žemiau minus 40 laipsnių Celsijaus, todėl nėra jokios rizikos, kad jos pašąlys ir sutrupės Arkties sąlygomis, kur tradiciniai plienai akivaizdžiai sugestų.
Strateginis medžiagų parinkimas kalnakasybos įrangos liejiniams
Liejimo lydinių pritaikymas prie taikymo reikalavimų: baltasis čiurušis, plastiškasis čiurušis ir aukšto mangano plienas
Renkantis tinkamus lydinius, svarbiausia yra tai, kaip medžiagos reaguoja į skirtingas apkrovas, su kuriomis jos susidurs darbo metu. Paimkime baltąjį čiurą. Dėl savo nuostabaus kietumo diapazono tarp apie 500–700 BHN, ši medžiaga labai gerai atspari abrazyvinei dėvėjimuisi problemoms tokiuose vietose kaip traiškytuvų apvalkalai ar malūnų kūjai, kai yra daugiau nei 60 % kvarco. Tada turime ketaus su sferiniu grafitu, kuriame visoje struktūroje yra mažų grafito rutuliukų. Tai suteikia jam apie 7–10 kartų geresnį smūginio poveikio atsparumą lyginant su įprastu pilkuoju kietumi, todėl jis puikiai tinka tokiam naudojimui kaip kasių dantys ir konvejerinių sistemų dalys, kurios pakartotinai patiria smūgius. Nepamirškime ir aukšto mangano plieno. Tai, kas jį daro ypatingu, yra tai, kad jis iš tikrųjų kietėja patiriant smūgius. Paviršius prasideda ties apie 200 HB, tačiau eksploatavimo metu gali pakilti net iki virš 550 HB. Ši savybė daro jį ypač tinkamu komponentams, tokiems kaip priekiniai maitintuvų padai ir screening deck (skiriamosios plokštės), į kuriuos dažnai sminga dalykai dideliais greičiais.
Kylančioji inovacija: bimetaliniai ir išcentriškai liejami hibridiniai komponentai
Šiuolaikinės metalo apdirbimo technologijos sujungia skirtingus medžiagų sluoksnius, kad būtų išvengta problemų, atsirandančių naudojant tik vieną lydinio rūšį. Paimkime dvimetalinius liejinius. Jie sujungia tvirtus chromo karbido dangalus, kurie atlaiko labai sunkias sąlygas (kietumas pagal Rockvelo skalę nuo 58 iki 62), su stipriais plastiško geležies pagrindais, naudojant specialius sukibimo metodus. Gamyklose atlikti tyrimai parodė, kad šie kombinuoti komponentai trankytuvų siurbliuose tarnauja apie tris kartus ilgiau nei įprasti vienos medžiagos lydiniai. Taip pat yra centrinio liejimo metodas, kuriuo gaminami taip vadinami funkcionaliai gradijuoti komponentai. Išorėje yra tankaus nusidėvėjimą atsparaus chromo karbido sluoksnis, o viduje – smūgius sugeriantis austenitinis plienas. Ši kombinacija puikiai veikia malimo malų dėklams, kur įranga tuo pačiu metu patiria nuolatinius smūgius ir agresyvią aplinką. Tokios hibridinės medžiagos išsprendžia senąją problemą, kai reikėdavo rinktis tarp detalių kietumo ar atsparumo. Tikroviškose kalnakasybos operacijose, kur nusidėvėjimas yra itin stiprus, tokie komponentai paprastai tarnauja nuo 40 % iki net 200 % ilgiau, kol reikia keisti.
Dažniausiai užduodami klausimai
Koks yra pagrindinis rūpestis dėl kalnakasybos įrangos liejinių?
Pagrindinis rūpestis yra atsparumas dilimui dėl nuolatinio traiškymo, malimo ir rūšiavimo procesų.
Kaip abrazyvinis dilimas veikia kalnakasybos įrangą?
Abrazyvinis dilimas gali žymiai sumažinti detalių, tokių kaip traiškiklių apvalkalų, tarnavimo laiką, dėl ko dažnai nutrūksta gamyba.
Kokie yra chromo-mangano plienų privalumai?
Šie plienai padidina dvigubą ilgaamžiškumą, pasižymi atsparumu tiek cheminiam korozijai, tiek mechaniniam poveikiui, taip pailgindami įrangos tarnavimo laiką.
