Cr26 Stål VS 35CrMo Stålslagknuserhammere

13/12/2024

Abstrakt

For at analysere påvirkningen af forskellige hammermaterialer på slagknuserens knusningseffekt blev den stereoskopiske måling af Kleemann MR130 slagknuseren og kobbermalm udført. UG-modellen af Kleemann MR130 slagknuseren blev etableret og importeret til EDEM software. Modellen af kobbermalmpartikler blev etableret for at analysere knusningseffekten af slagknuserhammermateriale Cr26 og 35GrMo, idet hastigheden og den kinetiske rotationsenergi af kobbermalmpartiklerne blev taget i 2.6~3.5 s som evalueringsindeks. Simuleringsresultaterne viser, at når tilførselshastigheden er 15%, 25% og 35%, er hastigheden og den kinetiske rotationsenergi for kobbermalm i knuseren med hammermaterialet på 35GrMo højere end for Cr26. Under det samme hammermateriale, med stigningen i kobbermalmtilførselshastigheden, øges kobbermalmpartikelmodellens hastighed og rotationskinetiske energi betydeligt; blandt disse er den maksimale hastighed for kobbermalmpartikler 57.09 m/s, og den maksimale kinetiske rotationsenergi er 2269.39 J. Testresultaterne stemmer overens med simuleringsresultaterne, som giver et forskningsgrundlag og en ny idé til optimering af slagknuserens hamre og forbedre kobbermalmens knusningseffekt.

Slagknuser og granitmodel

Slagknuser model

Da modelleringsevnen af diskret elementsoftware EDEM er svag, og kun den del, der er i kontakt med den, skal etableres i simuleringsprocessen for EDEM-software, bør dens tredimensionelle model forenkles. Den tredimensionelle model af knuseren er etableret i UG-software, og dens ydre og indre er vist i figur 1 og figur 2.

Forskning i slagknuser baseret på EDEM

Den geometriske størrelse og form af kobbermalm er tilfældige variabler, der direkte påvirker dens indvirkning på anslagspladen og den endelige knusningseffekt. Denne undersøgelse fokuserer på knusningseffekten af kobbermalm med samme geometriske størrelse og form under forskellige slagpladematerialer. Derfor blev kobbermalmen (FIG. 3) analyseret på stedet for præcist at analysere slidsvigtet af modpladen i det knuste indre hulrum, og i kombination med relevant litteratur og data blev kobbermalmen beordret til at være sfærisk. i diskret element simulering for at lette simuleringsforskning. Den genereres som en normalfordeling med en middelradius på 185 mm og en standardafvigelse på 0.191.

Densiteten af kobbermalm opnås ved densitetsformlen og dræningsmetoden. Forsøget blev gentaget 60 gange; det gennemsnitlige resultat var 2.793 g/cm³.

Software simulering

Kontaktmodellen mellem kobbermalm, slagknuser og kobbermalm er indstillet som Hertz-Mindlin (ingen slip) indbygning. Normalkraften mellem partikler i denne model er:

$\[ F_{\mathrm{n}}=\frac{4}{3} E^{*}\left(R^{*}\right)^{1/2} \alpha^{3/2} \ ]$

I ovenstående formel $R^{*}$ er middelværdien af radius af alle partikler, $α$ er kontaktområdet for partikler og $E^{*}$ er middelværdien af elasticitetsmodulet for alle partikler, udtrykt som:

$\frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}}$

I formularen ovenfor, ${E_{1}}$ form er elasticitetsmodulet for en partikel, og $\nu_{1}$ form er Poissons forhold mellem en partikel. De ${E_{2}}$ og $\nu_{2}$ i samme udtryk.

Radial kraft kan udtrykkes som:

$F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \alpha \delta }$

I ovenstående formel δ er området for overlap mellem interagerende partikler, og $G^{*}$ er det ækvivalente forskydningsmodul beregnet med følgende formel:

$G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}}$

I formen er G1 og G2 forskydningsmodulet for henholdsvis partiklerne XNUMX og XNUMX.

Ved at importere materialebiblioteket for den diskrete elementsoftware og relateret litteratur i det tidlige stadie, er de globale parametre for simuleringen med slagknuserhammermaterialet af Cr26 og 35GrMo (resten af knusermaterialet er stål) indstillet som i tabel 1 .

Tabel 1: De globale variable parametre for slagknuserens materialer Cr26 og 35GrMo
Materialer	Massefylde/(kg/m³)	Poissons forhold	Forskydningsmodul/Pa	Kollisionsgenvindingsfaktor (med kobbermalm)	Statisk friktionskoefficient (med kobbermalm)	Dynamisk friktionskoefficient (med kobbermalm)
Kobberåre	2790	0.2	3.0×10⁸	0.5	0.5	0.01
Stål	7800	0.3	7.0×10¹⁰	0.5	0.9	0.05
Cr26	7980	0.27	7.5×10¹⁰	0.6	0.8	0.06
35GrMo	2640	0.29	5.0×10⁷	0.2	0.5	0.01

Knusermodellen skabt i UG-software blev importeret til EDEM-software, og partikelanlægget blev defineret som værende placeret inde i knuseren. Rotoren begyndte at rotere i det indre kammer af knuseren ved 3×10-⁶s. For at vise slagknuserens arbejdstilstand beordres partikelanlægget til at generere 400 kobbermalme (tilførselshastighed 25%) i 2.s inde i knuseren, rotoren stopper med at rotere i femtedelene, og simuleringen afsluttes i 5. Endelig beordres EDEM-softwaren til at gemme dataene hver 5s til optagelse og udlæsning.

Figur 4 viser slagkraftfordelingen af slagpladen, når simuleringstiden er 3s. Det kan ses, at slagpladens slagkraft hovedsageligt er koncentreret i den nederste del af slagpladen, så det kan udledes, at den nedre del af slagpladen er den centrale del af den knuste malm. Muligheden for slidsvigt i denne del er større, og styrken af denne del bør optimeres i designet.

Fig.4 Kraftskydiagrammet for slagknuserens hamre

Simuleringsresultater af slagknuser

Sammenligning og research af simuleringsresultater

EDEM-software indstiller partiklen som et stift legeme i simuleringsprocessen, så den kan ikke simulere processen med partikelbrud. Knusningen af kobbermalm i knuseren opnås imidlertid ved at kollidere med hammeren, modpladen og sig selv, så knusningseffekten kan undersøges indirekte ved at analysere kobbermalmens hastighed og rotationskinetiske energi i den indledende arbejdsperiode af knuseren. Ved at bruge EDEM-dataefterbehandlingsmodulet blev kobbermalms hastighed og rotationskinetiske energi i forskellige hammermaterialer udledt i perioder på 2.6~3.5s. (Cr35 og 5GrMo), som vist i figur 6 og figur 5. I figur 6 og 35 repræsenterede Cr35 og XNUMXGrMo hammermaterialet af CrXNUMX og XNUMXGrMo.

Fig.5 Kobbermalms hastighed under forskellige hammermaterialer

Fig.6 Den kinetiske rotationsenergi af kobbermalm under forskellige hammermaterialer ◆—KmTBCr₂₆; ■—ZG35GrMo

Som vist i figur 5, når hammermaterialet var Cr35 og 2.9GrMo på tidspunkterne 3.1 s, 3.3 s og 35 s, var hastigheden af kobbermalmen relativt tæt. På andre tidspunkter så hastigheden af kobbermalm ud til at være større end Cr₂XNUMX, når hammermaterialet var XNUMXGrMo. Det vil sige, at ændring af hammermaterialet kan ændre kobbermalms anslagshastighed.

Som vist i figur 6, når hammermaterialet var Cr35 og 2.7GrMo ved 2.9s, 3.4s og 35s tidspunkter, var den kinetiske rotationsenergi af kobbermalmen relativt tæt. På andre tidspunkter var den kinetiske rotationsenergi af kobbermalm større end den for Cr₂35, når hammermaterialet var 26GrMo. Det vil sige, at ændring af hammermaterialet ændrede den rotationskinetiske energi modtaget af kobbermalmen. Derfor, gennem undersøgelse af pladehammermateriale ved diskret elementmetode, blev det fundet, at knuserhammermaterialet var XNUMXGrMo. Ved knuserens indledende arbejdsfase var dens knusehastighed og rotationskinetiske energi højere end hammermaterialets som CrXNUMX.

Simuleringseksperiment verifikation af forskellige tilførselshastigheder

I henhold til simuleringstrinene forbliver alle parametre uændrede undtagen knuserens tilspændingshastighed. Når hammermaterialet var Cr35 og 15GrMo, og tilførselshastigheden var henholdsvis 25%, 35% og 7%, blev kobbermalmens hastighed og rotationskinetiske energi analyseret. Resultaterne er vist i fig. 8 og fig. 15. A(15%) repræsenterede kobbermalms hastighed og rotationsenergi, når hammermaterialet var Cr₂15, og tilførselshastigheden var 35%. B(15%) repræsenterede kobbermalms hastighed og rotationsenergi. Når hammermaterialet var XNUMXGrMo, var fremføringshastigheden XNUMX%, og resten var den samme.

Fig.7 Hastigheden af kobbermalm med forskellig tilførselshastighed og hammermaterialer
◆—A(15%); ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)

Fig.8 Den rotationskinetiske energi af kobbermalm under forskellig tilførselshastighed og hammermaterialer — Fig.8 Den rotationskinetiske energi af kobbermalm under forskellige tilførselshastigheder og pladehammermaterialer
◆—A(15%); ■—B(15%); ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)

Som det ses af figur 7, når tilførselshastigheden af kobbermalm er 15 %, 25 % eller 35 %, er hastigheden af kobbermalm i knuseren anderledes. Når tilførselshastigheden af kobbermalm var den samme, var kobbermalms hastighed det samme. Når hammermaterialet var 35GrMo, var det højere end hammermaterialet, som var Cr26. Når slagknuserens hammermateriale er det samme, øges kobbermalmens hastighed tydeligvis med stigningen i knuserens tilførselshastighed. Når tilførselshastigheden af kobbermalm var 15 %, og pladevægtmaterialet var Cr26 med en tid på 3.5 s, var partikelhastigheden af kobbermalm den mindste, idet den var 20.97 m/s. Når tilførselshastigheden af kobbermalm er 35%, hammermaterialet er 35GrMo, og tiden er 2.6s, hastigheden af kobbermalmpartikler er den højeste, som er 57.09m/s.

Når tilførselshastigheden af kobbermalm var 15 %, og pladevægtmaterialet var Cr26 med en tid på 3.5 s, var partikelhastigheden af kobbermalm den mindste, idet den var 20.97 m/s. Når tilførselshastigheden af kobbermalm er 35%, hammermaterialet er 35GrMo, og tiden er 2.6s, hastigheden af kobbermalmpartikler er den højeste, som er 57.09m/s.

Som vist i figur 8, når tilførselshastigheden for kobbermalm er 15%, 25% og 35%, er den kinetiske rotationsenergi for kobbermalm anderledes. Når kobbermalmtilførselshastigheden var den samme, var den kinetiske rotationsenergi af kobbermalmen i knuseren, når hammermaterialet var 35GrMo, signifikant højere end hammermaterialet Cr26. Når pladehammermaterialet er det samme, stiger den kinetiske rotationsenergi af kobbermalmen i knuseren tydeligvis med stigningen i kobbermalmtilførselshastigheden. Når tilførselshastigheden af kobbermalm var 15%, og hammermaterialet var Cr26, var kobbermalmens rotationskinetiske energi den mindste, som var 1627.31J. Når tilførselshastigheden af kobbermalm var 35%, og hammermaterialet var ZG35GrMo, var den rotationskinetiske energi af kobbermalm den største, 2269.39J.

Test verifikation

Anvend laserpartikelstørrelsesanalysatoren (figur 9) til at analysere kobbermalmen knust med forskellige hammermaterialer og forskellige tilførselshastigheder, tag den enkelte partikelstørrelse på mindre end 15 mm som standard, afvej vægten af de ekstraherede kobbermalmpartikler og vægten af kobbermalmpartiklerne med en størrelse mindre end 15 mm, og brug forholdet δ (Eq. (5)) af de to til at evaluere knusende virkning af det gode eller dårlige.

$\delta=\frac{m}{M}$

Hvor M er vægten af ekstraherede kobbermalmpartikler; m er laserpartikelstørrelsesanalysatoren, der bruges til at detektere vægten af kobbermalmpartikler, der opfylder standarden.

Fig.10 Knusningseffekt af kobbermalm under forskellig tilførselshastighed og pladehammermaterialer
◆—A(15%): ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)

Knusningseffekten af slagknuseren med forskellige hammermaterialer og tilspændingshastighed beregnes samtidigt, og resultaterne er vist i figur 10.

Som vist i figur 10, når tilførselshastigheden er 15 %, 25 %, 35 % og ti gentagne test, er knusningseffekten af hammermaterialet ZG35GrMo bedre end hammermaterialet Cr26. I det samme hammermateriale i samme knuser, med ti gentagne tests, fremkom den bedste knuseeffekt ved fremføringshastigheden på 35 %, og den dårligste knusningseffekt viste sig ved fremføringshastigheden på 15 %. Knuseren dukkede op med stigningen i tilførselshastigheden, og knusningseffekten af kobbermalm steg. Resultaterne stemmer overens med simuleringsresultaterne.

Konklusion og udsigt

Hastigheden og den kinetiske rotationsenergi af kobbermalm i knuseren, når hammermaterialet var 35GrMo, var signifikant højere end når hammermaterialet var Cr26. Med andre ord var knusningseffekten af kobbermalm bedre, når hammermaterialet var 35GrMo, end når hammermaterialet var Cr26.
Skift tilførselshastigheden af kobbermalm til simuleringsverifikation: i den samme knuser og det samme materiale af hammer, med stigningen i tilførselshastigheden, øges hastigheden og den kinetiske rotationsenergi af kobbermalm gradvist; det vil sige, at virkningen af kobbermalm er mere og mere intens, jo bedre knusningseffekten er. Blandt dem optrådte den maksimale værdi af kobbermalms hastighed og rotationskinetiske energi i tilførselshastigheden på 35%, hammermaterialet er 35GrMo, og dets værdi er 57.09m/s og 2269.39J.
Effekten af hammermateriale og fremføringshastighed på knusningseffekten opnås ved at sammenligne simulerings- og testresultater, og simuleringsresultaterne verificeres. Resultaterne giver et teoretisk grundlag for at optimere slagknuserens hamre og forbedre kobbermalmens knusningseffekt.

Forrige indlæg

Analyse og forskning i materialet af slagknuser-blæsejern baseret på diskret elementmetode

Næste post

Metso NP-serie slagknuser rutinemæssig vedligeholdelse og fejlanalyse