В данной статье подробно рассматривается цилиндр шаровой мельницы – основной компонент, вмещающий мелющие тела и материалы, что позволяет измельчать и перемешивать материалы посредством вращения, выдерживая при этом большие нагрузки (до тысяч тонн). Он требует высокой прочности, жесткости, износостойкости и герметичности, при этом обычно используются стали Q235B и Q355B, и имеет цилиндрическую конструкцию с износостойкими футеровками внутри. Подробно описан процесс изготовления больших цилиндров Q355B, включая предварительную обработку сырья, резку, прокатку, сварку (продольные и кольцевые швы), сборку фланцев, отжиг, коррекцию круглости и обработку поверхности. Также описаны комплексные процессы контроля, охватывающие сырье (химический состав, механические свойства), качество сварки (неразрушающий контроль), точность размеров (диаметр, круглость, прямолинейность), гидростатические испытания и окончательный контроль внешнего вида. Это гарантирует соответствие цилиндра эксплуатационным требованиям со сроком службы 8–10 лет при использовании износостойких футеровок.
Подробное описание, процесс изготовления и проверки цилиндров шаровой мельницы
I. Функции и конструктивные особенности цилиндров шаровых мельниц
Цилиндр шаровой мельницы — это основной компонент, в котором размещаются мелющие тела (стальные шары, стальные сегменты и т.д.) и материалы. Его основные функции заключаются в следующем: приведение сред и материалов в движение путем удара и измельчения посредством вращения, что обеспечивает измельчение и смешивание материалов, выдерживая при этом силу тяжести сред/материалов и центробежную силу, возникающую при вращении (общая нагрузка больших цилиндров может достигать тысяч тонн).
Ключевые требования к производительности:
Высокая прочность и жесткость: Устойчивость к радиальной деформации (прогиб цилиндров диаметром ≥5 м должен быть ≤1 мм/м);
Износостойкость: Внутренние стены должны выдерживать длительную эрозию под воздействием сред и материалов (срок службы ≥5 лет);
Эффективность уплотнения: Обеспечить герметичность соединений с полыми валами на обоих концах, чтобы предотвратить утечку материала;
Стабильность: Отклонение центра тяжести при вращении ≤0,1 мм/м во избежание сильной вибрации.
Конструктивные особенности:
Форма: цилиндрическая (диаметр 1–5 м, длина 3–10 м), с фланцами на обоих концах, соединенными с полыми валами с помощью сварки или болтов;
Внутренняя стенка: Сварная с износостойкими вкладышами (высокомарганцовистая сталь ЗГМн13 или высокохромистый чугун), закрепленными болтами (шаг 300-500 мм);
Материал: Корпус цилиндра обычно используется Углеродистая конструкционная сталь Q235B (маленькие и средние) или Низколегированная высокопрочная сталь Q355B (крупногабаритные, предел текучести ≥355МПа), с толщиной стенки 15-50мм (увеличивается с диаметром).
II. Процесс изготовления цилиндров шаровой мельницы (на примере больших цилиндров Q355B)
1. Предварительная обработка и резка сырья
Сырье: Отбираются листы из стали марки Q355B толщиной 15–50 мм с сертификатами на материал (химический состав: C≤0,20%, Мн 1,2–1,6%, предел текучести ≥355 МПа);
Резка:
Разрежьте стальные пластины по размеру развернутого цилиндра (окружность = π×диаметр), оставив припуск на сварку 50–100 мм в направлении длины;
Резка на станке с ЧПУ (газовая или плазменная) с перпендикулярностью поверхности реза ≤1 мм/м и отсутствием трещин на кромках (проверяется с помощью 10-кратной лупы).
2. Прокатка и сварка (основной процесс)
Роллинг:
Листовую сталь предварительно подогреть до 150-200°С (для предотвращения наклепа), прокатать в цилиндры на трехвалковой листопрокатной машине (отклонение диаметра ±5 мм);
Оставьте зазор в 2-3 мм в месте стыка, с допуском несоосности ≤1 мм (для обеспечения качества сварки);
Сварка:
Сварка продольных швов: автоматическая сварка под флюсом (проволока Х08МнА, флюс ХЖ431), сварка в два слоя (подварочный шов + облицовочный шов), сварочный ток 600-800А, напряжение 30-36В;
Обработка после сварки: Немедленно выполните последующий нагрев при температуре 250-300 ℃ в течение 2 часов для устранения сварочных напряжений и зачистите корни методом строжки угольной дугой (для обеспечения проплавления).
3. Сборка и кольцевая сварка швов (стыкование многосегментных баллонов)
Если длина цилиндра превышает длину одной стальной пластины, его необходимо разрезать на сегменты и затем собрать:
Состыковать два цилиндрических сегмента с соосностью ≤2мм/м и несоосностью кольцевых швов ≤1,5мм;
Сварка кольцевых швов: аналогично процессу сварки продольных швов; после сварки отшлифуйте усиление сварного шва до ≤2 мм (чтобы избежать концентрации напряжений).
4. Сборка и сварка фланцев
Обработка фланцев: Токарные станки с ЧПУ обрабатывают фланцы (из того же материала, что и цилиндр) с плоскостностью ≤0,1 мм/м и допуском положения болтовых отверстий ±0,5 мм;
Сборочная сварка: Соберите фланец с отверстием цилиндра (перпендикулярность ≤0,5 мм/100 мм), используйте симметричную сварку (для уменьшения деформации) и проведите 100% ультразвуковой контроль (УЗК) после сварки (в соответствии с Дж. Б./T 4730.2 Оценка II).
5. Отжиг и коррекция округлости
Общий отжиг: Большие цилиндры (диаметром ≥3 м) отжечь при температуре 600-650 ℃ в течение 4 ч, медленно охладить до температуры ниже 300 ℃, а затем охладить на воздухе для устранения остаточных сварочных напряжений (остаточные напряжения ≤150 МПа);
Коррекция округлости: Откорректируйте округлость с помощью пресса, обеспечив круглость цилиндра ≤3 мм/м (проверяется шаблонами или лазерными измерителями круглости).
6. Обработка поверхности под монтаж вкладыша и поверхностная обработка
Обточить внутреннюю стенку цилиндра (зону крепления гильзы) до шероховатости Ра≤12,5мкм и плоскостности ≤2мм/м;
Обработайте наружную стену пескоструйной установкой до степени Са2.5, затем нанесите грунтовку (эпоксидную цинконаполненную краску толщиной ≥60 мкм) и финишное покрытие (полиуретановую краску толщиной ≥40 мкм).
III. Процесс проверки цилиндров шаровой мельницы
1. Проверка сырья
Химический состав стального листа: спектральный анализ подтверждает содержание C и Мн (в соответствии со стандартами Q355B);
Механические свойства: испытания на растяжение измеряют предел текучести (≥355 МПа) и относительное удлинение (≥20%); испытания на удар (-20℃, энергия удара ≥34 Дж).
2. Внутрипроизводственный контроль (ключевые узлы)
Внешний вид сварного шва: поры и шлаковые включения отсутствуют; глубина подреза ≤0,5 мм, длина ≤10% от общей длины шва;
Неразрушающий контроль: 100% ультразвуковой контроль продольных и кольцевых швов (квалификация класса II); 100% капиллярный контроль (ПК) тройниковых соединений (фланцевые соединения с цилиндром) для подтверждения отсутствия трещин.
3. Проверка точности размеров
Диаметр и округлость: Измерьте одно поперечное сечение через каждый 1 м по длине цилиндра с отклонением диаметра ±5 мм и круглостью ≤3 мм/м;
Прямолинейность: Проверьте с помощью лазерного коллиматора, прямолинейность по всей длине должна быть ≤5 мм (для диаметра ≤5 м).
Для цилиндров, требующих герметизации (например, шаровые мельницы мокрого прессования), выполните гидростатическое испытание под давлением 0,3 МПа, поддерживая давление в течение 30 минут при отсутствии утечек (допускается небольшое запотевание на фланцевых соединениях, но оно должно прекратиться после затяжки).
5. Окончательная проверка готовой продукции
Качество внешнего вида: Отсутствие значительных выступов на внутренней стенке (≤1 мм); адгезия покрытия на внешней стенке (тест на решетку ≥5B);
Тестовый монтаж вкладышей: Установите 3–5 случайных вкладышей, проверьте посадку (зазор ≤1 мм) и совмещение отверстий под болты.
Строгий контроль качества сварки, точности размеров и устранения напряжений обеспечивает стабильную работу цилиндра шаровой мельницы при длительных высоких нагрузках. В сочетании с износостойкими футеровками срок службы цилиндра может достигать 8–10 лет (в зависимости от твёрдости материала).
