Из-за чего литые шары растрескиваются при ударном измельчении

Начинайте с характера трещин, а не с заказа на поставку

Когда литые шары разрушаются при ударном измельчении, самый быстрый способ потерять время — рассматривать каждую неисправность как проблему материала. На практике образование трещин обычно является результатом цепочки взаимосвязанных факторов: химического состава, качества литья, термической обработки, условий работы мельницы и выбора размера шаров. Если вы эксплуатируете мельницу, вам необходим контрольный список, который поможет отделить производственные дефекты от ошибок эксплуатации.

Первый полезный вопрос прост: когда появилась трещина? Если шары раскалываются на раннем этапе, часто в течение первого периода эксплуатации, следует подозревать внутренние дефекты, неудовлетворительную термическую обработку или слишком сильную ударную нагрузку для данной марки шаров. Если трещины появляются позже, после заметного износа и многократных ударных циклов, причиной могут быть усталостное разрушение, чрезмерно большой размер шаров или несоответствие между твердостью и вязкостью.

Практический контрольный список для операторов

Используйте эту последовательность действий на производственной площадке, прежде чем менять поставщика или корректировать состав полной загрузки.

• Проверьте, проходит ли трещина через центр. Раскол на всю глубину часто указывает на внутренние напряжения, усадочную раковину, пористость или чрезмерно хрупкую структуру.
• Проверьте наличие поверхностного выкрашивания до появления крупных трещин. Отслаивание и шелушение обычно указывают на то, что поверхность твердая, но сердцевина имеет слабую опору, либо закалка не была должным образом контролируема.
• Сравните разрушившиеся шары по диаметру. Если первыми разрушаются шары самых крупных размеров, ударная энергия может быть слишком высокой для данного применения, особенно при крупном питании или большой высоте падения.
• Проверьте размер питания и состояние футеровки. Крупная твердая руда и изношенная футеровка могут превращать обычный удар в повторяющуюся ударную нагрузку.
• Отделите единичные повреждения от поведения партии. Несколько поврежденных шаров могут быть следствием аномальных событий в мельнице. Повторяющийся характер повреждений в пределах одной партии обычно требует проверки качества.

Химический состав материала может обеспечить шару достаточную твердость для хорошей износостойкости, но сделать его слишком хрупким для эксплуатации

Операторы часто сосредотачиваются на твердости, поскольку ее легко сравнивать, однако образование трещин при ударном измельчении обычно показывает, что одной твердости недостаточно в качестве критерия закупки. Литым шарам необходим разумный баланс между износостойкостью и вязкостью. Если химический состав формирует чрезмерно хрупкую структуру, шар может показать хорошие результаты по твердости и при этом разрушаться в мельнице.

Часто встречаются две ошибки. Первая — выбор марки шаров преимущественно по показателю абразивного износа, хотя в мельнице фактически преобладает сильное ударное воздействие. Вторая — предположение, что все высокотвердые мелющие тела ведут себя одинаково в каждом контуре. Это не так. Твердость руды, диаметр шаров, скорость вращения мельницы и параметры пульпы изменяют профиль напряжений. Если ваши разрушения связаны с ударным воздействием, запросите данные о химическом составе и сопоставьте их с предполагаемыми условиями работы, а не только с заявленным целевым показателем износостойкости.

Дефекты литья по-прежнему являются одной из наиболее распространенных первопричин

Именно это многие операторы подозревают в первую очередь, и иногда они правы. Внутренняя пористость, усадочные раковины, шлаковые включения, газовые раковины и неравномерное затвердевание создают слабые зоны, которые раскрываются под воздействием повторяющихся ударов. Чтобы иметь серьезный внутренний дефект, шару необязательно выглядеть плохо снаружи.

Что можно проверить со стороны пользователя? По возможности распилите поврежденные образцы. Центральная полость, рыхлая структура или видимые включения расскажут гораздо больше, чем фотография внешней поверхности. Также сравните поверхность излома. Чистый, яркий, похожий на внезапный излом часто имеет иную природу, чем шероховатый излом, развивавшийся с течением времени. Это различие важно при обсуждении ответственности с поставщиком или при принятии решения о том, вызвана ли проблема условиями работы мельницы.

Проблемы термической обработки редко остаются незамеченными надолго

Литой шар может иметь приемлемый химический состав и все же растрескиваться из-за неудовлетворительной термической обработки. Слишком интенсивная закалка может привести к возникновению высоких остаточных напряжений. Недостаточный отпуск способен сохранить чрезмерно хрупкую структуру. Неравномерный нагрев или охлаждение могут сформировать твердую оболочку со слабой или напряженной сердцевиной. При эксплуатации это обычно проявляется в виде раннего растрескивания, отслаивания оболочки или раскалывания на половины после сильного удара.

Если поставщик может предоставить только показатель поверхностной твердости, этого недостаточно для условий с ударной нагрузкой. Для мелющих тел, используемых в тяжелых условиях измельчения, вязкость не менее важна, чем характеристики поверхности. Поэтому некоторые предприятия также рассматривают варианты кованых мелющих тел или мелющих стержней для определенных контуров. Например, продукция мелющие стержни для добычи полезных ископаемых и операций по добыче золота обычно представляется с данными как по твердости, так и по ударной вязкости; если опубликованные значения для некоторых размеров включают поверхностную твердость выше 60 HRC и ударную вязкость не менее 12 j/cm2, это дает операторам более надежную основу для подбора мелющих тел к реальным условиям ударного воздействия, чем одна только твердость.

Условия работы мельницы могут привести к растрескиванию качественных литых шаров

Не каждый разрушившийся шар является некачественным. Сухие зоны, низкий уровень заполнения, слишком крупное питание и чрезмерная высота падения могут привести к разрушению исправных мелющих тел. Одна и та же партия может нормально работать в одной мельнице и растрескиваться в другой, поскольку условия ударного воздействия различаются.

Выбор размера шаров часто недооценивают

Больший размер не всегда означает большую безопасность. Крупные литые шары несут больше ударной энергии, поэтому, если руда чрезвычайно твердая или падение происходит с большой интенсивностью, напряжение может превысить способность шара его выдержать. С другой стороны, слишком мелкие мелющие тела могут быстро изнашиваться и создавать нестабильный процесс измельчения, что затем изменяет характер нагрузки на оставшиеся более крупные шары.

Полезная проверка в производственных условиях — сравнить частоту появления трещин для разных диаметров за один и тот же период. Если разрушения концентрируются в одном диапазоне размеров, не следует сразу обвинять всю партию. Повторно проверьте максимальный размер питания, скорость вращения мельницы и не смещается ли ваша политика пополнения шаров в сторону использования чрезмерно крупных мелющих тел.

Что запросить у поставщика, если растрескивание становится систематическим

Вам необходимы документы, помогающие объяснить характеристики работы при ударных нагрузках, а не только коммерческие заявления.

• Записи контроля процесса термической обработки или, как минимум, четкое описание примененного процесса.
• Диапазон химического состава для поставляемой марки.
• Данные о твердости для каждого размера, а не одно общее значение для всех диаметров.
• Данные испытаний, связанные с ударной нагрузкой, если они доступны, особенно если мельница работает в условиях сильных ударов.
• Документы по системе качества, связанные с фактическим контролем производства, например документация ISO9001 и прослеживаемость по партиям.

Предприятиям, сравнивающим различные схемы применения мелющих тел в контурах обогащения руды или производства цемента, также полезно проверить, контролирует ли производитель поставки сырья, использует ли автоматизированное производство и применяет ли процедуры прослеживаемого контроля. Эти факторы не гарантируют, что шар никогда не растрескается, но снижают вероятность несогласованности между партиями.

Используйте последовательность анализа неисправности, а не догадки

Когда литые шары растрескиваются при ударном измельчении, оптимальный порядок поиска неисправности таков: изучить характер излома, сравнить размеры разрушившихся шаров, проверить состояние питания и футеровки, а затем изучить данные о качестве партии и информацию о термической обработке. Такая последовательность обычно позволяет определить, что является основным фактором: хрупкий материал, дефекты литья, неудовлетворительный контроль процесса или условия работы мельницы, слишком тяжелые для выбранных мелющих тел.

Действуя в таком порядке, вы избежите двух наиболее дорогостоящих ошибок операторов: замены поставщика шаров до проверки мельницы или изменения условий работы мельницы при продолжении использования мелющих тел, которые изначально не соответствовали фактической ударной нагрузке.