Руководство по выбору материалов для футеровки шаровых мельниц: марганцевая сталь против хромомолибденовой легированной стали — как выбрать.

Выбор неправильного материала футеровки для шаровой мельницы не только сокращает срок службы, но и может привести к заклиниванию футеровки, повреждению корпуса мельницы и созданию угроз безопасности во время футеровки. Заклинившая футеровка в крупной шаровой мельнице может добавить 12–24 часа к запланированному останову на футеровку — при 30,000–100,000 доллара в час В случае потери производства это связано с решением, касающимся технических характеристик, а не с проблемой технического обслуживания.

Если у вас когда-либо случалось, что остановка производства по футеровке скважины превышала график на несколько часов из-за того, что футеровка не извлекалась, или вы наблюдали, как комплект футеровок изнашивался за долю времени, указанного в расчетах, то основная причина, как правило, одна и та же: неправильный материал, указанный для данного применения.

В этом руководстве сравниваются два наиболее распространенных материала для облицовки — Аустенитная марганцевая сталь (АМС) и высокоуглеродистая хромомолибденовая (Cr-Mo) легированная сталь — с точки зрения закупок и операционной деятельности. Здесь вы найдете схему прямого выбора поставщика, контрольный список спецификаций и вопросы, которые следует задать любому поставщику, прежде чем заключать заказ.

Ключевое различие: как изнашиваются различные материалы.

Понимание того, как эти два материала ведут себя под нагрузкой, является основой любого решения о выборе.

Аустенитная марганцевая сталь (АМС / высокомарганцевая)

Марганцевая сталь упрочняется при ударных нагрузках: поверхность постепенно затвердевает по мере того, как футеровка поглощает многократные удары, в то время как подложка под ней остается прочной и пластичной. Такое сочетание твердости поверхности и прочности сердцевины делает ее очень устойчивой к разрушению — даже при экстремальных ударных нагрузках.

Также следует учитывать соображения безопасности. При входе в мельницу для осмотра или футеровки шары могут выпадать из-под затвердевших футеровок. Перед входом необходимо тщательно промыть поверхность футеровки водой из шланга — это должно быть прописано в вашей процедуре технического обслуживания, а не оставлено на усмотрение предприятия.

В каких областях AMS демонстрирует хорошие результаты: Для небольших и средних мельниц, перерабатывающих высокоабразивные руды. В этих областях применения футеровка из материала AMS продемонстрировала значительное преимущество в стоимости тонны продукции, которое трудно превзойти — сочетание ударной вязкости и износостойкости при более низкой себестоимости единицы продукции трудно воспроизвести с помощью других материалов.

Высокоуглеродистая хромомолибденовая (Cr-Mo) легированная сталь

В настоящее время стандартным материалом для футеровки шаровых мельниц является хромомолибденовая легированная сталь, которая все чаще используется в крупных шаровых мельницах. Твердость обычно составляет от... 325–380 BHNпоставляется в литом виде после контролируемой термообработки.

В отличие от марганцевой стали, хромомолибденовая сталь не требует упрочнения при деформации. Ее износостойкость обусловлена ​​составом сплава и термообработкой, применяемой на литейном заводе. Это означает, что характеристики более предсказуемы — вы получаете стабильные показатели износа от первой до последней тонны обработанной стали, без изменчивости, связанной с активацией упрочнения при деформации.

Футеровка из хромомолибденовой стали не сильно расширяется под нагрузкой, а значит, остается съемной на протяжении всего срока службы. Операции по футеровке становятся безопаснее, быстрее и с меньшей вероятностью приводят к вторичному повреждению корпуса мельницы.

Методика отбора: шесть переменных, определяющих правильный выбор материала.

Выбор материала для внутренней облицовки — это не самостоятельное решение. Он зависит как минимум от шести факторов, и рассматривать его как простой вопрос «что лучше» приведет к неверному ответу.

Проработайте эти переменные по порядку. Первые два параметра — размер мельницы и абразивность руды — определят выбор материала для большинства применений. Переменные 3–6 являются уточнениями: они могут изменить ваши технические характеристики в рамках категории материалов или указать на эксплуатационные ограничения, которые переопределяют рекомендации по умолчанию.

Переменная 1: Размер мельницы

Граничные значения диаметра являются ориентировочными инженерными значениями; фактический выбор материала следует уточнить у поставщика, исходя из конкретной конструкции прокатного стана и условий эксплуатации.

Переменная 2: Абразивность руды

• Высокая абразивность (руды, богатые кремнеземом, кварц, твердый гранит): упрочнение методом AMS обеспечивает значительное преимущество в стоимости тонны продукции на небольших мельницах. На более крупных мельницах предпочтение отдается высокотвердым хромомолибденовым сплавам.
• Умеренная абразивность (известняк, более мягкие руды): обычно наиболее очевидным выбором является хромомолибденовая сталь с твердостью 325–380 BHN.
• Смешанный или переменный корм: Стабильное и предсказуемое поведение при износе хромомолибденовой стали проще учитывать при планировании, чем износ AMS, который зависит от активации ударом.

Переменная 3: Размер мяча

Крупные шлифовальные шары (>100 мм) создают высокоэнергетические ударные нагрузки. В условиях сильных ударов сопротивление разрушению шаров AMS становится преимуществом, но одновременно возрастает и риск расширения и заклинивания. Если вы используете крупные шары в небольшой мельнице, учитывайте сложность футеровки при оценке общей стоимости, а не только срок службы.

Переменная 4: Скорость вращения мельницы

Более высокие скорости вращения мельницы увеличивают частоту ударов и, как правило, способствуют активации упрочнения AMS, но также ускоряют расширение футеровки. Если ваша мельница работает со скоростью выше 75% от критической, обсудите управление расширением футеровки с вашим поставщиком, прежде чем указывать AMS в качестве варианта.

Переменная 5: Коррозионная среда

Мокрая шлифовка вносит коррозионный компонент, который по-разному влияет на скорость износа в каждом материале. AMS обладает умеренной коррозионной стойкостью. Хромомолибденовые легированные стали различаются — более высокое содержание хрома улучшает коррозионную стойкость.

Переменная 6: Возможность восстановления футеровки и интервал технического обслуживания.

Это переменная, которую чаще всего игнорируют на этапе спецификации, и именно она вызывает наибольшее количество эксплуатационных проблем.

Если на вашем предприятии ограниченное количество оборудования для футеровки или сжатые сроки технического обслуживания, футеровка из хромомолибденовой стали в крупном прокатном стане представляет собой риск. Потенциальная возможность заклинивания футеровки непредсказуемо увеличивает продолжительность простоя. Стабильность размеров хромомолибденовой стали в процессе эксплуатации делает ее более безопасным выбором для предприятий, где эффективность футеровки имеет решающее значение.

Параллельное сравнение

Пример из практики: Шаровая мельница Codelco Andina

На 20-футовой шаровой мельнице компании Codelco Andina переход на футеровку из белого чугуна с хромомолибденовой окантовкой с волнообразными элементами привел к следующим результатам: Увеличение срока службы облицовки более чем на 50%. по сравнению с предыдущей спецификацией — при сохранении рабочих характеристик мельницы на протяжении всего срока службы футеровки.

Этот результат отражает закономерность, наблюдаемую на многих крупных прокатных становах: однородность и стабильность размеров футеровок из сплава хромомолибденовой стали напрямую приводят к увеличению интервалов между заменами и более предсказуемому графику технического обслуживания. Более высокая себестоимость единицы продукции компенсируется меньшим количеством остановок на замену футеровки в год.

Для небольших обогатительных фабрик, перерабатывающих высокоабразивные руды, футеровка из сетки AMS продемонстрировала сопоставимые преимущества в плане стоимости тонны продукции — выбор подходящего материала зависит от конкретных условий эксплуатации, а не от универсальных предпочтений. Приведенная выше схема выбора — это отправная точка.

Контрольный список для закупок: что следует указать и запросить.

Перед заказом

Минимальный объем документации, который может потребоваться от любого поставщика облицовочных материалов:

Основные параметры спецификации, которые необходимо четко указать в заказе на покупку:

• Марка, модель и диаметр мельницы
• Тип облицовки (оболочечная облицовка, торцевая облицовка, решетка, подъемная планка)
• Марка сплава (например, Mn18Cr2 для AMS; укажите диапазон твердости по Бринеллю и содержание Cr/Mo для Cr-Mo).
• Требуемый диапазон твердости
• Номер ссылки на чертеж размеров
• Профиль поверхности (высота волны, угол подъема)

При доставке: Пункты проверки

• Проверка твердости: Используйте портативный твердомер (Бринелля или Либа) для измерения твердости образца поставленных футеровок. Если измеренная твердость выходит за пределы указанного диапазона BHN, отбракуйте партию до начала монтажа.
• Проверка размеров: Проверьте длину, ширину, толщину облицовки в ключевых точках, а также диаметр и расстояние между отверстиями для болтов по чертежу.
• Визуальный осмотр: Проверьте наличие поверхностных трещин, холодных спайк и усадочной пористости, особенно в местах изменения сечения и вблизи болтовых отверстий, где концентрация напряжений наиболее высока.
• Проверка веса: Несоответствие толщины футеровки заявленным параметрам на 5–8% может указывать на уменьшенную толщину сечения или неправильную плотность сплава.

Красные флаги поставщиков

Краткий справочник

Часто задаваемые вопросы

Можно ли одновременно обрабатывать футеровку из AMS и Cr-Mo на одном и том же стане?
Не рекомендуется. Различные характеристики теплового расширения и скорости износа приведут к неравномерному износу футеровки, повлияют на геометрию мельницы и усложнят график замены футеровки. Для полного комплекта футеровки следует выбрать один материал.

В настоящее время на моем фрезерном стане используются футеровки AMS, которые трудно снять. Что мне следует сделать перед следующей футеровкой?
Перед началом работ необходимо тщательно промыть поверхность футеровки под высоким давлением — между затвердевшими футеровками могут застревать шарики, которые могут выпасть при малейшем воздействии. Обратитесь к подрядчику по футеровке, имеющему опыт работы с проблемами расширения в условиях AMS. В следующем цикле спецификаций рассмотрите возможность перехода на хромомолибденовую сталь и подтвердите у поставщика, что профиль заменяемой футеровки по размерам совместим с существующей схемой расположения болтов.

Как сравнить износостойкость стали AMS и стали Cr-Mo в конкретном случае?
Запросите у поставщика справочные данные о ресурсе износа для мельницы того же размера и типа руды. Укажите ресурс износа в указанном значении. граммов футеровки, потребляемой на тонну переработанной руды — не часы или месяцы, которые слишком сильно зависят от условий эксплуатации, чтобы их можно было сравнивать на разных объектах.

Какая информация мне нужна для получения точной сметы на облицовку?
Марка, модель и диаметр мельницы; положение футеровки (корпусная, торцевая, колосниковая); тип руды и индекс абразивности (индекс абразивности сцепления, если имеется); размер шаров; скорость вращения мельницы (% от критической); и текущие характеристики футеровки, если заменяется существующая конструкция.