Что вызывает поломку стальных мелющих стержней в стержневых мельницах

Начинайте с характера разрушения, а не с заказа на закупку

Когда стальной стержень для измельчения начинает разрушаться в стержневой мельнице, реальные затраты редко ограничиваются стоимостью самого стержня. Нарушается стабильность измельчения, мельница может забиваться спутанными фрагментами, а операторам приходится устранять простои, которых можно было избежать. Самый быстрый способ решить проблему — перестать рассматривать все случаи разрушения как одну и ту же проблему.

Обратите внимание на то, где разрушился стержень, когда это произошло и как выглядит поверхность излома. Стержень, который ломается вскоре после начала эксплуатации, обычно указывает на проблемы с материалом или термообработкой. Стержень, который некоторое время работает, а затем разрушается после сильного износа, может свидетельствовать о неудовлетворительных условиях работы мельницы. Операторы, которые разделяют эти два случая, обычно гораздо быстрее находят решение.

Проверьте качество стержней, прежде чем винить мельницу

Удивительно большое количество разрушений стержней начинается на предыдущих этапах производства. Если химический состав стали нестабилен, вредные элементы не контролируются или в теле стержня имеются внутренние дефекты, разрушение может произойти даже в правильно эксплуатируемой мельнице.

• Проверьте стабильность химического состава. Значительные колебания содержания углерода или легирующих элементов могут изменить баланс между твердостью и ударной вязкостью. При эксплуатации в стержневой мельнице чрезмерная ориентация на твердость без достаточной ударной вязкости является распространённой ошибкой.
• Проверьте контроль фосфора и серы. Эти элементы важны, поскольку их повышенное содержание увеличивает хрупкость и может облегчить зарождение трещин при повторяющихся ударах.
• Запросите отслеживаемые протоколы контроля. Надёжные поставщики измельчающих элементов обычно хранят записи о сырье и готовой продукции, связанные с каждой партией. При выявлении повторяющихся отказов это важнее рекламных формулировок.

Если вы уже закупаете другие измельчающие элементы у того же поставщика, стоит сравнить, как он контролирует стабильность процесса. Например, горячекатаные стальные шары, используемые при переработке минералов и помоле цемента, обычно предлагаются с чётко указанными данными о твёрдости, ударной вязкости и прослеживаемости. Именно такой уровень контроля вы должны видеть и при производстве стальных стержней для измельчения.

Проблемы с термообработкой обычно проявляются в виде «твёрдых, но недолговечных» стержней

Операторы часто описывают разрушившуюся партию стержней так: «сначала прочные, а затем внезапно ломаются». Это классический тревожный признак. Стержень может иметь высокую поверхностную твёрдость и всё же разрушаться слишком рано, если термообработка была неравномерной или ударная вязкость сердцевины недостаточна.

На что следует обратить внимание:

• Ранний излом после незначительного износа
• Разрушение нескольких стержней из одной партии аналогичным образом
• Поверхности излома, выглядящие светлыми, острыми и хрупкими, а не волокнистыми или изношенными

На практике проблема часто заключается в нарушении баланса: стержень был достаточно закалён для сопротивления износу, но недостаточно хорошо отпущен или обработан, чтобы выдерживать удары и изгибы в мельнице. Поэтому стабильность партии важнее одного показателя твёрдости.

Условия работы мельницы могут разрушить качественный стержень

Стальной стержень для измельчения работает в условиях повторяющихся ударов, контакта качения и изгиба. Если загрузка стержней подобрана неправильно или внутренние элементы мельницы находятся в неудовлетворительном состоянии, даже правильно изготовленный стержень может разрушиться раньше срока.

Проведите следующие проверки со стороны мельницы:

1. Соответствие размера стержней. Если диаметр стержней не соответствует размеру исходного материала и габаритам мельницы, стержни могут спутываться, сильно перекрываться или подвергаться аномальным изгибающим нагрузкам.
2. Уровень загрузки. Слишком высокий или слишком низкий уровень может изменить характер ударного воздействия. Неправильный уровень загрузки часто проявляется в нестабильном энергопотреблении и неравномерном размере продукта ещё до того, как разрушение становится очевидным.
3. Состояние футеровки. Изношенная или повреждённая футеровка изменяет движение загрузки стержней. Как только характер подъёма и падения нарушается, локальные напряжения быстро возрастают.
4. Скорость мельницы. Работа за пределами заданного диапазона увеличивает интенсивность ударов или ухудшает контроль движения. Это может превратить проблему износа в проблему разрушения.

Если одновременно изменяются несколько параметров, начните с тех, которые операторы могут непосредственно проверить во время планового осмотра: соотношение диаметров стержней, уровень загрузки, характер износа футеровки и то, концентрируются ли разрушенные фрагменты в одном цикле разгрузки или появляются в течение длительного времени.

Условия подачи часто объясняют, почему разрушение возникает «внезапно»

Разрушение стержней не всегда вызвано самим стержнем. Изменения характеристик исходного материала могут перегрузить рабочую среду измельчения, и это может остаться незамеченным в первую смену.

Это одна из наиболее распространённых ошибок на производстве: стержни обвиняют в том, что они разрушились, хотя исходный материал уже изменился настолько, что создал более жёсткие условия измельчения.

Не игнорируйте характер износа до возникновения излома

Стержень, который изнашивается равномерно, а затем разрушается ближе к концу срока службы, указывает на другую причину, чем стержень с локальным утонением, глубокими задирными следами или аномальным износом торцов. Неравномерный износ обычно означает, что стержень двигался внутри мельницы не так, как предусмотрено.

• Если один конец изнашивается значительно быстрее, проверьте движение загрузки и взаимодействие с футеровкой.
• Если на стержнях появляются поверхностные трещины до значительной потери диаметра, подозревайте сочетание повторяющихся ударов и недостаточной ударной вязкости.
• Если перед фактическим изломом видны погнутые стержни, обратите внимание на перегрузку мельницы, несоответствие длины стержней или условия, способствующие спутыванию.

Опытные операторы хранят несколько разрушенных образцов отдельно по датам и сменам. Эта простая привычка значительно облегчает выявление тенденций по сравнению с попытками восстановить события по памяти.

Выбор поставщика имеет значение, когда разрушения повторяются

Если одна и та же мельница, исходный материал и режим эксплуатации сохраняются, но одна партия выходит из строя гораздо раньше другой, необходимо обратить внимание на закупки. Вопрос заключается не только в цене за тонну. Важно, может ли поставщик поддерживать стабильное качество сырья, контролировать термообработку и обеспечивать прослеживаемость на уровне партии.

Для производителей измельчающих элементов, работающих с горнодобывающей промышленностью и другими тяжёлыми эксплуатационными условиями, полезными показателями являются контролируемые диапазоны химического состава, измеряемая ударная вязкость и признанные системы менеджмента, такие как ISO9001, ISO14001 и ISO45001. Сами по себе эти показатели не гарантируют идеальный срок службы стержней, но помогают отличить серьёзный производственный контроль от догадок.

Если на вашем предприятии используются и стержни, и шары, оценка более широких возможностей в области измельчающих элементов может оказаться полезной. Такие изделия, как горячекатаные стальные шары, выпускаемые из материалов марок B2, B3, 42CrMo, 40Cr, 65MN и других распространённых материалов, служат полезным ориентиром, поскольку показывают, как поставщик контролирует твёрдость, ударную стойкость, размерные параметры и контроль качества на различных производственных линиях измельчающих элементов.

Практический порядок поиска неисправностей на предприятии

При начале разрушения стержней выполняйте проверки в следующем порядке:

1. Соберите разрушенные стержни и разделите их по партиям и времени эксплуатации.
2. Изучите характер излома, изгибы и расположение аномального износа.
3. Проверьте все недавние изменения размера и твёрдости исходного материала, производительности или добавления воды.
4. Проверьте уровень загрузки стержней, соотношение диаметров, состояние футеровки и записи о скорости мельницы.
5. Сравните разрушившуюся партию с сертификатами на материал и данными о прослеживаемости производства, предоставленными поставщиком.

Такая последовательность позволяет основывать диагностику на фактах. Раннее хрупкое разрушение обычно указывает на качество стержней или термообработку. Позднее разрушение с аномальным износом часто связано с состоянием мельницы или режимом эксплуатации. Если чётко разделить эти два направления, обычно удаётся сократить повторные разрушения без длительных испытаний методом проб и ошибок.