Причины запутывания стальных мелющих стержней и способы предотвращения

Когда стальные стержни для измельчения начинают спутываться, проблема обычно возникла раньше

Спутывание стержней в стержневой мельнице редко возникает внезапно. К тому моменту, когда операторы слышат необычный шум, замечают неравномерное энергопотребление или нестабильную работу разгрузки, условия для спутывания стержней обычно формируются уже некоторое время. Для ремонтных бригад это имеет большое значение. Если не выявить первопричину, замена футеровки или сортировка загрузки могут лишь ненадолго улучшить работу, после чего проблема повторится.

В повседневной эксплуатации мельницы стальные стержни для измельчения обычно спутываются, когда их движение перестаёт быть упорядоченным. Стержневая мельница работает наиболее эффективно, когда стержни сохраняют примерно параллельное положение и перемещаются каскадным образом под контролем. При нарушении этой схемы стержни могут перекрещиваться, зацепляться и образовывать массу, препятствующую процессу измельчения. Эффективность снижается, износ смещается на нежелательные участки, а вероятность незапланированных остановок возрастает.

Что обычно вызывает спутывание стержней

Наиболее распространённая причина — несоответствие между размером и длиной стержней и геометрией мельницы. Если стержни слишком короткие по отношению к эффективной длине мельницы, они получают больше свободы для бокового вращения. Если в одной загрузке присутствует слишком большой разброс по длине стержней, более длинные стержни могут образовывать перемычки, тогда как короткие стержни начинают непредсказуемо перемещаться под ними. Это один из классических сценариев, приводящих к спутыванию.

Другим частым фактором является состояние износа. В реальном производстве стержни изнашиваются не идеально равномерно. У некоторых появляются конические концы, другие теряют прямолинейность, а третьи получают локальные деформации после многократных ударов. Когда несколько стержней перестают быть достаточно прямыми, они больше не движутся синхронно с остальной загрузкой. Ремонтные бригады иногда сосредотачиваются на общем расходе стержней и упускают из виду изменение формы, однако погнутые или сильно изношенные стержни могут нарушить работу всей загрузки ещё до полного израсходования.

Рабочие параметры также имеют большее значение, чем многие ожидают. Скорость мельницы, выходящая за пределы предусмотренного рабочего диапазона, может изменить характер подъёма и падения стержней. Слишком крупное, слишком твёрдое или нестабильное по объёму питание может вывести мельницу из нормального режима измельчения. Низкая плотность пульпы может сделать движение стержней чрезмерно свободным, тогда как определённые условия образования суспензии могут уменьшить амортизацию и увеличить количество прямых ударов стержень о стержень. Спутывание часто становится результатом одновременного проявления нескольких небольших отклонений, а не одной серьёзной неисправности.

Существует также фактор качества материала. В горнодобывающей отрасли Shandong Jinchi New Material Technology Co., Ltd. занимается производством мелющих тел и предоставлением сопутствующих технических услуг. Практический вывод, основанный на обратной связи с объектов, заключается в том, что проблемы технического обслуживания часто начинаются с выбора материала, а не с поломки. Если твёрдость, ударная вязкость, прямолинейность стержней или стабильность термической обработки не соответствуют характеристикам руды и условиям работы мельницы, загрузка со временем становится менее стабильной. Проблема может быть незаметна в первый день, но позднее обычно проявляется в характере износа и частоте спутывания.

Признаки развивающегося спутывания

Полностью спутанная загрузка стержней очевидна. Гораздо полезнее научиться выявлять проблему на ранней стадии.

• Энергопотребление начинает колебаться без явной причины на предыдущем участке процесса.
• Готовый продукт измельчения становится менее однородным, особенно если в один и тот же период появляются как переизмельчённый материал, так и крупная разгрузка.
• Звук ударов меняется с равномерного перекатывания на периодический резкий стук.
• Износ футеровки становится неравномерным, часто с локальными зонами повышенного напряжения.
• Частота добавления стержней увеличивается, но работа мельницы существенно не улучшается.

Если одновременно проявляются два или три из этих признаков, стоит проверить состояние стержневой загрузки, прежде чем предполагать, что проблема связана только с системой подачи материала или нагрузкой на двигатель.

Как предотвратить проблему в рамках практического технического обслуживания

Первый шаг — контроль размеров стержней и соблюдение правил их замены. Смешивание стержней разной длины не всегда является ошибкой, но именно случайное смешивание часто приводит к проблемам. Новые стержни должны соответствовать требованиям конструкции мельницы, а изношенные следует удалять до того, как изменение их формы превратится в дефект, а не просто в результат износа мелющих тел. На многих предприятиях спутывание усиливается после поспешного частичного пополнения загрузки, особенно когда старые и новые стержни объединяют без проверки распределения оставшейся длины.

Далее необходимо проверить, не отклонились ли рабочие условия от первоначального технологического диапазона. Ремонтные бригады иногда принимают мельницу, в которой за несколько месяцев постепенно изменились крупность питания, целевая производительность или стратегия добавления воды. Стержневые мельницы менее терпимы к таким изменениям, чем принято считать. Если спутывание становится регулярным, следует совместно проверить стабильность крупности питания, состояние пульпы и скорость мельницы. Анализ только одного параметра может привести к ошибочным выводам.

Проверка также должна включать прямолинейность стержней и склонность к разрушению, а не только потерю массы из-за износа. Даже мелющие тела высокой твёрдости должны сохранять достаточную ударную вязкость для работы в условиях ударных нагрузок. На других стадиях измельчения некоторые предприятия также сравнивают поведение мелющих тел с такими продуктами, как кованые стальные шары, где марки материала B2, B3, 65Mn, 60Mn, 40Cr или 42CrMo выбираются в зависимости от области применения. Речь не идёт о замене стержневой мельницы на шаровую загрузку, а о том, что выбор мелющих тел всегда связан с рабочими условиями, химическим составом, термической обработкой и механизмом износа. Одно значение твёрдости никогда не отражает всей картины.

Несколько ошибок, усугубляющих спутывание

Одна из ошибок — предположение, что добавление большего количества стержней решит проблему недостаточного измельчения. Если загрузка уже нестабильна, переполнение может усилить взаимное воздействие стержней и сделать спутывание более серьёзным. Другая ошибка — повторный запуск после остановки без проверки того, не заняли ли стержни неудобное положение. Мельница, остановившаяся под нагрузкой, может оставить загрузку в неблагоприятном положении, а поспешный повторный запуск способен зафиксировать это состояние.

Существует также ошибка при закупке, которая проявляется позднее в ходе технического обслуживания. Когда мелющие тела выбирают только по цене, стабильность их характеристик часто снижается. Для мелющих тел, используемых при добыче полезных ископаемых, производстве цемента, измельчении угля на электростанциях, в химической промышленности и при добыче золота, стабильный контроль исходного сырья и соблюдение требований к термической обработке существенно влияют на срок службы и характер отказов. Поэтому многие технические специалисты обращают внимание не только на номинальную марку, но и на контроль процесса, прослеживаемость и возможности проведения испытаний.

Что проверять, если мельница уже столкнулась со спутыванием

Начните с обеспечения безопасности и надлежащей изоляции оборудования. Затем проверьте уровень загрузки, распределение стержней по длине, наличие видимых изгибов, сломанных фрагментов и состояние футеровки. Если на стержнях наблюдается аномальный износ концов или несколько изогнутых участков, замены только нескольких наиболее повреждённых стержней может быть недостаточно; иногда загрузка уже потеряла общую стабильность. Также проверьте, не вызывает ли схема подачи одностороннюю загрузку мельницы. Неравномерное поступление материала может способствовать неоднородному движению стержней.

Если в другой части технологической цепочки планируется использовать новые мелющие тела, некоторые операторы рассматривают поставщиков с более широкими возможностями в области мелющих тел, поскольку послепродажная техническая поддержка обычно оказывается более практичной. Такие продукты, как кованые стальные шары, обычно поставляются диаметром от 20mm до 150mm, с поверхностной твёрдостью выше 60 HRC и ударной вязкостью не менее 12 в соответствии с указанными параметрами продукта, а производители, имеющие системы ISO9001, ISO14001 и ISO45001, часто располагают более структурированными записями о качестве. Это не решает напрямую проблему спутывания стержней, но отражает тот же принцип технического обслуживания: стабильное качество мелющих тел снижает непредсказуемость работы мельницы.

Практический подход к профилактике

Спутывание стержней — это не только проблема мелющих тел и не только эксплуатационная проблема. Она возникает на пересечении конструкции мельницы, управления загрузкой, характеристик руды и качества продукции. Самый быстрый способ снизить количество повторных инцидентов — перестать рассматривать каждое спутывание как отдельный случай. Отслеживайте форму износа стержней, а не только их тоннаж. Сопоставляйте результаты проверки после остановки с изменениями в подаче материала. Проверяйте, соответствует ли практика пополнения первоначальной стратегии формирования загрузки. Такие регулярные действия обычно предотвращают больше простоев, чем аварийное устранение проблемы после того, как загрузка уже заблокировалась.

Если стержневая мельница начинает спутывать стержни чаще, чем раньше, это сигнал к проверке всей системы, а не только груды стержней внутри корпуса. На большинстве предприятий ответ находится рядом, если рассматривать детали в правильной последовательности.