Máy nghiền đúc thép mangan và crom cao: Hướng dẫn đầy đủ

Trong quá trình nghiền và xử lý khoáng sản, các bộ phận hao mòn không phải là vật tư tiêu hao cần giảm thiểu — chúng là các bộ phận được chế tạo chính xác có thành phần vật liệu, cấu trúc vi mô và xử lý nhiệt xác định thông lượng, chi phí vận hành và chất lượng sản phẩm của toàn bộ mạch. Sự lựa chọn giữa vật đúc bằng thép có hàm lượng mangan cao và gang có hàm lượng crom cao là quyết định về vật liệu có hệ quả lớn nhất trong việc lựa chọn bộ phận mài mòn của máy nghiền , và việc thực hiện sai sẽ tốn kém nhiều chi phí về thời gian ngừng hoạt động, thay thế sớm và mất sản lượng so với bất kỳ chênh lệch giá trả trước nào giữa hai họ hợp kim.

Hướng dẫn này đề cập đến lĩnh vực luyện kim, đặc tính hiệu suất, logic lựa chọn và tiêu chí mua sắm cho bốn danh mục đúc mài mòn máy nghiền quan trọng nhất: máy nghiền tác động đúc crôm cao , vật đúc bằng thép mangan cao cho máy nghiền, các thành phần gang có hàm lượng crom cao và tấm hàm bằng thép mangan cao cho máy nghiền hàm - tập trung cụ thể vào tấm hàm cố định, bộ phận bị mài mòn được thay thế nhiều nhất trong bất kỳ quá trình lắp đặt máy nghiền hàm nào.

Luyện kim của máy nghiền: Tại sao khoa học vật liệu xác định chi phí vận hành

Các bộ phận bị mài mòn của máy nghiền bị hỏng do hai cơ chế riêng biệt - mài mòn và va đập - và các cơ chế này đòi hỏi các phản ứng vật liệu cơ bản khác nhau. Không có hợp kim nào vượt trội đồng thời cả hai, đó là lý do tại sao việc lựa chọn vật đúc chịu mài mòn phải được thúc đẩy bởi sự kết hợp cụ thể giữa mức độ nghiêm trọng của va đập và độ cứng mài mòn có trong ứng dụng nghiền.

Mài mòn: Vai trò của độ cứng bề mặt

Sự mài mòn xảy ra khi các hạt khoáng cứng - thạch anh, đá granit, đá bazan, quặng sắt, xỉ - trượt hoặc lăn trên bề mặt vật đúc, cày các rãnh siêu nhỏ và loại bỏ vật liệu ở mức độ mạnh. Khả năng chống mài mòn chính là độ cứng bề mặt: bề mặt cứng hơn ít biến dạng hơn khi tiếp xúc với hạt mài mòn, làm giảm độ sâu của rãnh cày và thể tích vật liệu bị dịch chuyển trên một đơn vị khoảng cách trượt. Đây là lý do tại sao gang có hàm lượng crom cao, có độ cứng 58–68 HRC, vượt trội đáng kể so với thép mangan cao tiêu chuẩn (độ cứng ban đầu 180–220 HBN, tương đương với khoảng 15–20 HRC) trong môi trường mài mòn thuần túy.

Tác động mài mòn: Vai trò của độ cứng và độ dẻo dai trong công việc

Sự mài mòn do va chạm xảy ra khi các mảnh đá va vào bề mặt vật đúc với tốc độ nhanh, tạo ra sự tập trung ứng suất cục bộ có thể làm gãy các vật liệu giòn hoặc làm biến dạng dẻo các vật liệu dẻo. Độ cứng cực cao của gang có crom cao đi kèm với độ bền gãy thấp - giá trị tác động Charpy điển hình là 3–8 J đối với sắt có hàm lượng crom cao so với 100–200 J đối với thép mangan cao - làm cho nó dễ bị nứt và vỡ dưới các tác động năng lượng cao lặp đi lặp lại. Ưu điểm độc đáo của thép mangan cao là cấu trúc vi mô austenit: dưới tải tác động lặp đi lặp lại, bề mặt cứng lại từ độ cứng đúc từ 180–220 HBN đến 450–550 HBN, tạo ra một lớp bề mặt cứng được hỗ trợ bởi lõi dẻo, dẻo dai giúp hấp thụ năng lượng va chạm mà không lan truyền vết nứt.

Cơ chế làm cứng này là đặc tính xác định của thép mangan cao và lý do nó vẫn là vật liệu được lựa chọn cho các tấm hàm và các bộ phận máy nghiền chịu va đập cao khác trong hơn 130 năm kể từ bằng sáng chế ban đầu của Robert Hadfield vào năm 1882. Yêu cầu quan trọng để quá trình đông cứng diễn ra là ứng suất va đập phải vượt quá giới hạn chảy của vật liệu. Trong các ứng dụng có năng lượng va chạm thấp - nghiền mịn đá mềm hoặc vận hành máy nghiền hàm chậm - bề mặt thép mangan không đạt được khả năng làm cứng và hoạt động kém so với các giải pháp thay thế cứng hơn nhưng giòn hơn.

Gang có hàm lượng crom cao: Thành phần, cấu trúc vi mô và đặc tính hiệu suất

Gang có hàm lượng crom cao (HCCI) là vật liệu đúc chịu mài mòn hàng đầu dành cho các ứng dụng máy nghiền trong đó độ mài mòn chiếm ưu thế và tải trọng va đập ở mức trung bình đến thấp. Lợi thế về hiệu suất của nó so với thép mangan trong các ứng dụng thích hợp không phải là nhỏ — Gang có hàm lượng crom cao thường mang lại tuổi thọ mài mòn gấp 2–5 lần so với thép mangan cao trong các ứng dụng có độ mài mòn cao, tác động thấp , một sự khác biệt làm thay đổi căn bản tính kinh tế của hoạt động nghiền.

Thành phần và cơ sở vi cấu trúc của khả năng chống mài mòn

Gang có hàm lượng crom cao được đặc trưng bởi hàm lượng crom từ 12–30% và hàm lượng cacbon từ 2,0–3,6%, tạo ra cấu trúc vi mô bao gồm các cacbua crom cứng (loại M7C3) được nhúng trong ma trận kim loại có thể là martensitic, austenit hoặc hỗn hợp tùy thuộc vào quá trình xử lý nhiệt. Cacbua crom M7C3 có độ cứng 1.400–1.800 HV — cứng hơn hầu hết các khoáng chất có trong nguyên liệu máy nghiền thông thường, bao gồm cả thạch anh (khoảng 1.100 HV). Độ cứng cacbua cực cao này là nguồn chính tạo nên khả năng chống mài mòn của HCCI.

Phần thể tích của crom cacbua trong vi cấu trúc tăng theo hàm lượng cacbon và crom. Các loại cacbon cao, crom cao (3,0–3,5% C, 25–30% Cr) đạt được tỷ lệ thể tích cacbua là 35–45%, mang lại khả năng chống mài mòn tối đa. Các loại carbon thấp hơn (2,0–2,5% C, 12–15% Cr) hy sinh một số khả năng chống mài mòn để cải thiện độ bền, khiến chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng có tác động vừa phải.

Xử lý nhiệt: Đạt được điều kiện ma trận tối ưu

Sắt có hàm lượng crom cao đúc sẵn có ma trận austenit với độ cứng vừa phải. Xử lý nhiệt biến đổi nền thành martensite, tăng đáng kể độ cứng tổng thể và cải thiện khả năng của nền để hỗ trợ pha cacbua dưới sự tiếp xúc mài mòn. Trình tự xử lý nhiệt tiêu chuẩn cho vật đúc máy nghiền sắt có hàm lượng crom cao là:

1. Sự mất ổn định: Gia nhiệt đến 950–1.050°C trong 4–8 giờ sẽ kết tủa các cacbua thứ cấp từ nền austenit, làm giảm hàm lượng cacbon nền và tăng nhiệt độ ban đầu martensite, tạo điều kiện biến đổi trong quá trình làm nguội tiếp theo.
2. Làm nguội không khí: Làm mát trong không khí cưỡng bức từ nhiệt độ mất ổn định sẽ biến đổi nền từ austenite thành martensite, tăng độ cứng của nền từ khoảng 400 HV lên 700 HV và nâng độ cứng tổng thể của vật đúc lên 58–68 HRC.
3. Ủ: Nhiệt độ ở nhiệt độ thấp ở 200–260°C làm giảm ứng suất dư được tạo ra trong quá trình làm nguội, cải thiện độ dẻo dai một chút mà không làm giảm đáng kể độ cứng. Quan trọng đối với vật đúc lớn, nơi ứng suất nguội có thể gây ra nứt.

Gang có hàm lượng crom cao được xử lý nhiệt đúng cách đạt được độ cứng tổng thể 58–68 HRC - mức độ không thể gia công bằng các phương pháp thông thường và mang lại khả năng chống mài mòn vượt xa bất kỳ vật liệu đúc kim loại màu thay thế nào trong các điều kiện mài mòn và trượt trượt ở ứng suất cao.

Các loại HCCI và ứng dụng của chúng trong vật đúc máy nghiền tác động

Máy nghiền tác động Vật đúc có hàm lượng crom cao: Thanh thổi, tấm chắn và tấm lót bên

Máy nghiền tác động - cả máy va đập trục ngang (HSI) và máy va chạm trục đứng (VSI) - khiến các bộ phận bị mài mòn của chúng phải chịu một chế độ tải cơ bản khác với máy nghiền hàm hoặc máy nghiền hình nón. Thay vì nghiền nén giữa hai bề mặt, máy nghiền tác động tăng tốc đá với vận tốc cao vào đe cố định hoặc chống lại các hạt đá khác. Các bộ phận mài mòn trong máy nghiền tác động phải đồng thời chống lại sự mài mòn tốc độ cao của các hạt khoáng trượt trên bề mặt của chúng và tải tác động lặp đi lặp lại của các mảnh đá va chạm ở tốc độ đầu rôto 25–55 mét mỗi giây.

Lựa chọn thanh thổi: Quyết định máy nghiền tác động quan trọng

Thanh thổi - bộ phận tác động gắn trên rôto để đập vào đá tới - là bộ phận có độ mài mòn cao nhất trong máy nghiền HSI và là bộ phận đúc có hiệu suất quan trọng nhất trong toàn bộ máy. Việc lựa chọn vật liệu thanh thổi phải cân bằng giữa khả năng chống mài mòn và độ bền va đập trong phạm vi hoạt động cụ thể của máy và nguyên liệu cấp liệu:

• Thanh thổi crom cao (Cr20–Cr26HCCI): Được ưu tiên cho việc nghiền tác động cấp hai và cấp ba khi thức ăn đã có kích thước dưới 100mm, giảm năng lượng tác động cao nhất cho mỗi lần nghiền. Trong quá trình nghiền đá vôi sạch, có độ mài mòn cao ở giai đoạn này, thanh thổi HCCI mang lại 3–5× tuổi thọ mài mòn của thép mangan với chi phí vật liệu tương đương, giảm đáng kể tần suất thay thế và thời gian dừng bảo trì.
• Thanh thổi thép Martensitic: Một nền tảng trung gian giữa HCCI và thép mangan. Thép martensitic crom-molypden (thường là 380–450 HBN) có độ bền tốt hơn đáng kể so với HCCI trong khi đạt được độ cứng khi tôi luyện cao hơn đáng kể so với thép mangan tiêu chuẩn. Được sử dụng trong các ứng dụng HSI cơ bản trong đó thức ăn đôi khi có các cục cứng, lớn có thể làm gãy các thanh HCCI.
• Thanh thổi mangan cao: Bắt buộc khi thức ăn thô, chứa nhiều đất sét hoặc kim loại vụn hoặc khi năng lượng tác động trên mỗi sự kiện cao. Quá trình làm cứng thép mangan dưới tác động lặp đi lặp lại tạo ra bề mặt mài mòn tiến triển có thể hoạt động tốt hơn HCCI trong các ứng dụng nghiền tác động sơ cấp năng lượng cao mặc dù độ cứng ban đầu thấp hơn.
• Thanh thổi lưỡng kim: Vật đúc kết hợp mặt mài mòn HCCI liên kết với thân bằng thép mangan cao hoặc thép martensitic. Mặt HCCI mang lại khả năng chống mài mòn; lõi mangan hoặc martensitic hấp thụ năng lượng va chạm và ngăn ngừa gãy xương thảm khốc. Thanh lưỡng kim là giải pháp cao cấp cho các ứng dụng mà không phải vật liệu đơn lẻ nào cũng có tuổi thọ sử dụng chấp nhận được mà đòi hỏi công nghệ đúc phức tạp hơn và chi phí cao hơn 40–80% so với thanh vật liệu đơn.

Tấm chắn và tấm lót tạp dề

Các tấm chắn (tấm chắn tác động) là các bề mặt đe cố định mà các mảnh đá được gia tốc bằng thanh đòn đập vào trong máy nghiền HSI. Cơ chế mài mòn của chúng kết hợp tác động tốc độ cao tại vùng va chạm ban đầu với độ mài mòn trượt do mài mòn khi các mảnh vỡ chuyển hướng dọc theo bề mặt tạp dề. Loại gang Cr20 có hàm lượng crom cao là vật liệu tiêu chuẩn cho các tấm đập vỡ trong quá trình nghiền tác động cấp hai và cấp ba , trong đó kích thước nguồn cấp dữ liệu được kiểm soát giới hạn năng lượng va chạm cực đại ở mức trong phạm vi độ bền của HCCI. Đối với quá trình nghiền sơ bộ với lượng nguyên liệu lớn, tạp dề bằng thép martensitic hoặc thép mangan là những lựa chọn an toàn hơn mặc dù khả năng chống mài mòn thấp hơn.

Máy nghiền thép đúc có hàm lượng Mangan cao: Cấp độ, tính chất và lợi thế khi tăng độ cứng

Thép mangan cao (thép Hadfield, thép mangan austenit) vẫn là vật liệu chủ đạo cho các bộ phận mài mòn của máy nghiền hàm, lớp phủ và phần lõm của máy nghiền hồi chuyển, và bất kỳ ứng dụng máy nghiền nào trong đó tải trọng tác động năng lượng cao được duy trì liên tục là cơ chế mài mòn chính. Sự kết hợp giữa độ cứng ban đầu vừa phải, khả năng tôi cứng cực cao và độ bền tuyệt vời là đặc tính hiệu suất mà không có dòng hợp kim chịu mài mòn nào khác có thể sao chép được.

Các loại thép mangan tiêu chuẩn và biến tính

Thành phần thép Hadfield tiêu chuẩn gồm 11–14% Mn và 1,0–1,4% C (ASTM A128 Hạng B) đã được cải tiến qua nhiều thập kỷ thành một nhóm các loại với thành phần được sửa đổi nhắm vào các ứng dụng nghiền cụ thể:

• Tiêu chuẩn Mn13 (ASTM A128 cấp B-2): 12–14% Mn, 1,05–1,35% C. Cấp độ cơ bản cho các tấm hàm, lớp phủ chuyển động và vật đúc chịu mài mòn thông thường của máy nghiền. Giải pháp được ủ để đạt được cấu trúc austenit hoàn toàn; độ cứng khi đúc 180–220 HBN, độ cứng bề mặt được làm cứng 450–550 HBN.
• Mn14Cr2 (mangan-crom biến tính): Việc bổ sung 1,5–2,5% Cr cải thiện cường độ chảy và độ cứng ban đầu mà không ảnh hưởng đáng kể đến độ dẻo dai. Cường độ năng suất cao hơn có nghĩa là thép gia công cứng nhanh hơn dưới năng lượng va chạm thấp hơn - cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng có tác động trung bình trong đó Mn13 tiêu chuẩn không kích hoạt hoàn toàn khả năng đông cứng của nó.
• Mn18 (loại mangan cao, ASTM A128 loại E): 18–22% triệu. Hàm lượng mangan cao hơn giúp cải thiện độ dẻo dai và độ ổn định của austenite, giảm nguy cơ bị giòn khi làm cứng dưới tác động năng lượng cực cao. Được sử dụng trong các tấm hàm máy nghiền hàm lớn xử lý đá cứng, mài mòn trong đó độ dẻo dai tối đa là rất quan trọng.
• Mn13Cr2Mo (loại hợp kim): Việc bổ sung molypden (0,5–1,0%) cải thiện độ bền nóng, ngăn chặn sự kết tủa cacbua ranh giới hạt trong quá trình đúc các phần dày và tăng cường khả năng chống mài mòn trong một số môi trường mài mòn nhất định. Được chỉ định cho các vật đúc có tiết diện lớn trong đó các cấp tiêu chuẩn thể hiện độ giòn cacbit ở độ dày tiết diện trên 80–100 mm.

Giải pháp tôi luyện: Xử lý nhiệt tới hạn cho thép Mangan

Thép mangan đúc sẵn có chứa các kết tủa cacbua ở ranh giới hạt làm cho hợp kim trở nên giòn nghiêm trọng, khiến nó dễ bị gãy khi sử dụng. Ủ dung dịch - làm nóng đến 1.000–1.100°C và làm nguội bằng nước - hòa tan các cacbua này vào nền austenit, khôi phục cấu trúc austenit hoàn toàn và tối đa hóa độ bền. Ủ dung dịch không đủ là nguyên nhân phổ biến nhất gây gãy tấm hàm sớm trong quá trình sử dụng và là thông số kỹ thuật chất lượng mà người mua phải xác minh khi tìm nguồn cung ứng vật đúc máy nghiền thép mangan cao. Các chỉ số chính của xử lý nhiệt thích hợp là bề mặt được làm nguội bằng nước (không làm mát bằng không khí), dữ liệu nhiệt độ thời gian được ghi lại cho thấy ngâm hoàn toàn ở nhiệt độ và giá trị tác động Charpy đáp ứng tiêu chuẩn ASTM A128 tối thiểu là 100 J đối với các loại tiêu chuẩn.

Máy nghiền hàm Tấm hàm cố định bằng thép mangan cao : Thiết kế, kiểu mặc và tối ưu hóa tuổi thọ sử dụng

Tấm hàm là bộ phận chịu mài mòn quyết định hiệu suất của máy nghiền hàm. Trong máy nghiền hàm, hai tấm hàm - tấm hàm cố định (đứng yên) và tấm hàm xoay (di chuyển được) - tạo thành buồng nghiền trong đó đá được nén cho đến khi nó gãy. Tấm hàm cố định thường mòn nhanh hơn tấm hàm xoay bởi vì đây là bề mặt cố định mà vật liệu bị nén chủ yếu, đồng thời hình dạng và chất lượng vật liệu của nó quyết định trực tiếp đến sự phân bổ kích thước sản phẩm, thông lượng và khoảng thời gian giữa các lần thay thế tấm hàm.

Hình dạng tấm hàm cố định và tác động của nó đến hiệu suất

Bề mặt lượn sóng của tấm hàm - các đường gờ và rãnh xen kẽ trên mặt nghiền - phục vụ nhiều chức năng thường không được đánh giá đầy đủ:

• Bắt đầu bám chặt và gãy xương: Các đường gờ tạo ra các điểm tập trung ứng suất trên bề mặt đá, gây ra vết nứt ở mức tải trọng nén thấp hơn yêu cầu trên tấm phẳng. Hình dạng gờ được thiết kế tốt giúp cải thiện hiệu suất nghiền và giảm mức tiêu thụ năng lượng cụ thể.
• Phân phối mặc: Các nếp gấp phân bổ độ mài mòn trên diện tích bề mặt lớn hơn so với tấm phẳng. Khi các đường gờ mòn đi, diện tích tiếp xúc tăng lên, phân bổ tải trọng đồng đều hơn và làm chậm tốc độ mài mòn trong suốt tuổi thọ của tấm — một hiệu ứng tự bù giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng so với các tấm phẳng.
• Kiểm soát dòng nguyên liệu: Kiểu gờ dẫn hướng dòng vật liệu đi qua buồng nghiền, ngăn chặn việc đóng gói ở khoang trên gây ra hiện tượng tăng vọt điện năng và hư hỏng sắt sớm.

Độ dốc sườn (khoảng cách giữa các đỉnh sườn liền kề) thường là 50–100mm đối với máy nghiền sơ cấp xử lý lượng cấp liệu lớn, giảm xuống 30–60mm đối với các ứng dụng thứ cấp. Chiều cao gờ 30–50mm trên các tấm hàm mới giảm xuống gần như phẳng khi hết thời gian sử dụng - giám sát chiều cao gờ là một phương pháp đáng tin cậy để đánh giá tuổi thọ sử dụng của tấm hàm còn lại mà không cần tháo tấm ra khỏi máy nghiền.

Các mẫu mòn trên tấm hàm cố định: Chúng tiết lộ điều gì về hoạt động của máy nghiền

Sự phân bố không gian của độ mòn trên tấm hàm cố định đã được tháo ra là thông tin chẩn đoán về hoạt động nghiền - không chỉ là bản ghi về tổn thất vật liệu. Hiểu được các kiểu hao mòn thông thường sẽ cho phép thực hiện hành động khắc phục giúp kéo dài tuổi thọ của bộ mâm hàm tiếp theo:

• Độ mòn tập trung ở phần dưới của tấm: Cho biết máy nghiền đang được vận hành ở cài đặt mặt kín quá chật so với kích thước nguyên liệu cấp liệu - vật liệu quá khổ đang dồn nén khoang dưới và tập trung sự mài mòn gần cửa xả. Mở CSS hoặc giảm kích thước nguồn cấp dữ liệu tối đa.
• Mặc tập trung ở một mặt của tấm: Biểu thị sự phân bổ thức ăn không đồng đều trên chiều rộng hàm - vật liệu chủ yếu đi vào từ một phía của phễu cấp liệu. Hình dạng máng cấp liệu chính xác để phân phối vật liệu đồng đều trên toàn bộ chiều rộng hàm, tối đa hóa việc sử dụng tấm.
• Mòn nhanh ở vùng trên: Cho thấy độ cứng của nguyên liệu thức ăn vượt quá khả năng làm cứng của thép mangan đối với mức năng lượng tác động khi vận hành. Hãy xem xét loại mangan đã được sửa đổi (Mn14Cr2 hoặc Mn18) hoặc tấm hàm lưỡng kim cho chu kỳ thay thế tiếp theo.
• Độ mòn đồng đều, tăng dần trên toàn bộ tấm: Mẫu lý tưởng - cho biết phân phối nguồn cấp dữ liệu chính xác, CSS phù hợp và ghép nối tấm vật liệu. Đơn giản chỉ cần thay thế theo khoảng thời gian đã định và tiếp tục với thông số kỹ thuật tương tự.

Đảo ngược và định vị lại các tấm hàm để tối đa hóa tuổi thọ mài mòn

Hầu hết các tấm hàm được thiết kế đối xứng để cho phép đảo ngược - xoay tấm 180° để đưa phần trên chưa mài mòn vào vùng nghiền phía dưới có độ mài mòn cao. Việc đảo ngược một cách có hệ thống các tấm hàm ở điểm giữa của tuổi thọ sử dụng của chúng luôn kéo dài tổng tuổi thọ của tấm hàm thêm 30–50% , vì vật liệu lẽ ra sẽ bị loại bỏ do bị mòn hoàn toàn ở vùng bên dưới sẽ được chuyển đến vị trí ít mài mòn hơn, nơi nó tiếp tục cung cấp dịch vụ hữu ích. Cách thực hành này đơn giản, không tốn chi phí vật liệu và là biện pháp kéo dài tuổi thọ của tấm hàm hiệu quả nhất hiện có cho người vận hành máy nghiền.

Hướng dẫn lựa chọn vật liệu: Kết hợp hợp kim với ứng dụng

Việc lựa chọn vật liệu đúc mài mòn có hệ thống đòi hỏi phải đánh giá trung thực hai biến số ứng dụng: độ cứng mài mòn của vật liệu cấp liệu (được biểu thị bằng độ cứng Mohs hoặc hàm lượng silica) và mức năng lượng tác động của giai đoạn nghiền. Hai biến số này, được vẽ đối lập với nhau, xác định một ma trận lựa chọn hướng dẫn lựa chọn hợp kim một cách đáng tin cậy hơn so với các khuyến nghị theo quy tắc ngón tay cái.

Đảm bảo chất lượng đúc: Những gì cần chỉ định và cách xác minh

Hiệu suất của vật đúc mài mòn máy nghiền đang được sử dụng không chỉ phụ thuộc vào hợp kim được chỉ định mà còn phụ thuộc vào chất lượng thực hành đúc, thực hiện xử lý nhiệt và độ chính xác về kích thước của bộ phận hoàn thiện. Một tấm hàm được đúc từ Mn13 được chỉ định chính xác nhưng được ủ dung dịch không đủ sẽ bị gãy trong những ngày đầu sử dụng ; thanh thổi crom cao có độ xốp co ngót bên trong sẽ bị hỏng ở khuyết tật rất lâu trước khi đạt được tuổi thọ mài mòn dự kiến. Việc chỉ định hợp kim là cần thiết nhưng chưa đủ - việc đảm bảo chất lượng của quá trình đúc cũng quan trọng không kém.

Xác minh thành phần hóa học

Phân tích phép đo phổ phát xạ quang học (OES) của một mẫu đúc thử nghiệm với mỗi lần nung nóng kim loại là phương pháp tiêu chuẩn để xác minh rằng vật đúc được giao đáp ứng thành phần hợp kim đã chỉ định. Các yếu tố chính cần xác minh và phạm vi dung sai của chúng:

• Đối với thép mangan cao: Mn 11–14% (hoặc phạm vi cụ thể của cấp), C 1,0–1,35%, Si tối đa 1,0%, P tối đa 0,07% (phốt pho làm giòn thép mangan - giới hạn này rất quan trọng và thường xuyên bị vi phạm trong các vật đúc chi phí thấp), S tối đa 0,05%
• Đối với gang có hàm lượng crom cao: Cr trong khoảng ±1,5% của cấp danh nghĩa, C trong khoảng ±0,2% của thông số kỹ thuật, Si 0,4–1,2%, Mn 0,5–1,0%, Mo (nếu được chỉ định) trong khoảng ±0,1%

Yêu cầu kiểm tra độ cứng

Kiểm tra độ cứng của vật đúc thành phẩm cung cấp khả năng xác minh chất lượng dễ tiếp cận nhất về mức độ phù hợp của xử lý nhiệt. Yêu cầu độ cứng tối thiểu và phương pháp thử:

• Đúc thép mangan cao: Độ cứng Brinell 180–220 HBN trên bề mặt được ủ bằng dung dịch. Các giá trị trên 220 HBN đáng kể cho thấy quá trình ủ dung dịch không hoàn chỉnh với các cacbua được giữ lại (cứng hơn nhưng giòn hơn); các giá trị dưới 180 HBN có thể biểu thị độ lệch thành phần. Kiểm tra độ cứng Leeb di động trên bề mặt đúc trước khi gửi đi có thể được chấp nhận đối với QC đầu vào.
• Vật đúc bằng gang có hàm lượng crom cao: Độ cứng Rockwell C 58–68 HRC tùy thuộc vào cấp độ và ứng dụng (theo Bảng 1). Thử nghiệm tại chỗ trên bề mặt vật đúc hoặc trên khối thử nghiệm đúc riêng biệt trải qua chu trình xử lý nhiệt giống như vật đúc sản xuất.

Kiểm tra không phá hủy đối với các khuyết tật bên trong

Rỗng bên trong và các lỗ co ngót là các khuyết tật đúc phổ biến nhất trong các bộ phận bị mài mòn của máy nghiền và nguy hiểm nhất - chúng không thể nhìn thấy được bên ngoài nhưng hoạt động như các vị trí tập trung ứng suất gây ra hiện tượng gãy sớm. Phương pháp kiểm tra không phá hủy áp dụng cho vật đúc bằng máy nghiền:

• Kiểm tra siêu âm (UT): Phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện độ xốp, độ co ngót và tạp chất bên trong trong vật đúc máy nghiền tiết diện dày. Nên được chỉ định cho các tấm hàm có độ dày tiết diện trên 80mm và cho tất cả các thanh thổi và tấm va đập có độ dày trên 60mm.
• Kiểm tra hạt từ tính (MPI): Phát hiện các vết nứt bề mặt và gần bề mặt trong vật đúc sắt từ (thép mangan, thép martensitic). Đặc biệt quan trọng để kiểm tra các khu vực được hàn sửa chữa và các bề mặt đúc nơi có nồng độ ứng suất cao nhất.
• Kiểm tra trực quan và kích thước: Tất cả các vật đúc phải được kiểm tra theo bản vẽ kích thước trước khi gửi đi. Độ dày tấm hàm tại các điểm đo được chỉ định, chiều rộng và chiều cao của tấm hàm, vị trí và đường kính lỗ lắp - những kích thước này phải được xác nhận theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất máy nghiền để đảm bảo lắp đặt chính xác và căn chỉnh hàm khi sử dụng.

Lập kế hoạch lắp đặt, giám sát và thay thế: Tối đa hóa tổng giá trị từ vật đúc mài mòn máy nghiền

Thông số kỹ thuật đúc mài mòn tốt nhất chỉ mang lại giá trị đầy đủ khi được kết hợp với các biện pháp lắp đặt chính xác, giám sát độ mài mòn có hệ thống và lập kế hoạch thay thế nhằm tận dụng tối đa vật liệu mà không gây ra rủi ro hỏng hóc nghiêm trọng cho vật đúc hoặc hư hỏng cấu trúc máy nghiền.

Thực hành tốt nhất về lắp đặt tấm hàm

1. Ứng dụng hợp chất đệm đúng: Các tấm hàm phải được lót bằng hợp chất nhựa epoxy hoặc vật liệu lót gốc kẽm để loại bỏ các khoảng trống giữa mặt sau của tấm và hàm máy nghiền gây ra vết nứt tấm do tải uốn theo chu kỳ. Tỷ lệ trộn hỗn hợp phía sau và thời gian xử lý phải tuân theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất - hợp chất được xử lý chưa kỹ hoặc trộn không đúng sẽ cung cấp sự hỗ trợ không đầy đủ.
2. Kẹp điều khiển bằng mô-men xoắn: Các bu lông giữ tấm hàm phải được vặn đến giá trị được chỉ định của nhà sản xuất máy nghiền và được vặn lại sau 8–16 giờ hoạt động đầu tiên, vì chỗ ngồi ban đầu của hợp chất đệm cho phép giảm bớt độ căng của bu lông. Các tấm hàm lỏng lẻo va vào hàm, gây ra hiện tượng nứt mỏi và mòn bề mặt hàm.
3. Kiểm tra căn chỉnh song song: Sau khi lắp đặt, hãy kiểm tra xem các tấm hàm cố định và xoay có song song với toàn bộ chiều rộng hàm ở cả cài đặt bên mở và bên đóng hay không. Các mặt hàm không song song gây ra hiện tượng mài mòn không đồng đều và quá tải cục bộ làm giảm đáng kể tuổi thọ của tấm.
4. Hoạt động đột nhập ban đầu: Chạy các tấm hàm mới với công suất giảm trong 4–8 giờ hoạt động đầu tiên, cho phép hợp chất nền xử lý hoàn toàn dưới tải và các tấm tựa vào mặt hàm. Việc nạp mạnh các tấm mới trước khi đặt vào có nguy cơ làm nứt tấm ở các lỗ bu lông giữ.

Giám sát hao mòn và thời gian thay thế

Thay thế các tấm hàm và thanh thổi vào đúng thời điểm — không quá sớm (lãng phí vật liệu còn lại) cũng không quá muộn (có nguy cơ gây hư hỏng máy nghiền) — đòi hỏi một phương pháp giám sát có hệ thống. Thực hành giám sát được đề xuất:

• Đo và ghi lại chiều cao của gờ mâm hàm tại ba điểm (trên, giữa, giữa dưới) mỗi lần kiểm tra bảo trì theo lịch trình. Biểu đồ số tấn tích lũy được xử lý để thiết lập tốc độ hao mòn và dự đoán ngày thay thế.
• Thay thế các tấm hàm khi độ dày còn lại đạt đến giới hạn an toàn tối thiểu do nhà sản xuất máy nghiền quy định - thường là khi các đường gờ bị mòn phẳng và tổng độ dày đã giảm 70–75% so với ban đầu. Hoạt động ngoài điểm này có nguy cơ làm gãy tấm xuyên qua các lỗ bu lông giữ.
• Theo dõi mức giảm trọng lượng của thanh thổi bằng cách cân thanh tham chiếu trong mỗi lần kiểm tra — tỷ lệ giảm trọng lượng tính bằng kg/1.000 tấn được xử lý cung cấp số liệu về tốc độ mài mòn nhất quán, không phụ thuộc vào vật liệu, cho phép so sánh công bằng giữa các hợp kim và nhà cung cấp khác nhau.
• Lập kế hoạch thay thế tấm hàm trong thời gian bảo trì theo kế hoạch, không bao giờ phản ứng sau khi gãy xương. Các tấm hàm bị gãy khi sử dụng thường xuyên làm hỏng phần đúc hàm của máy nghiền và các bộ phận lân cận, biến việc thay thế bộ phận bị mòn theo kế hoạch thành một sửa chữa lớn ngoài kế hoạch.