Футеровочная плита шаровой мельницы

Подробное описание, процесс производства и проверки футеровок шаровых мельниц

I. Функции и конструктивные особенности футеровок шаровых мельниц

• Высокая износостойкость: выдерживают высокочастотные удары стальными шариками (сила удара до тысяч Н) и постоянное истирание материалами, требующее срока службы ≥8000 часов;

• Достаточная прочность: исключить хрупкое разрушение из-за удара стального шарика (ударная вязкость ≥20 Дж/см²);

• Хорошо подходит: зазор между внутренней стенкой цилиндра и корпусом должен быть не более 1 мм, чтобы предотвратить вторичный износ, вызванный ослаблением крепления во время работы;

• Простота замены: Умеренный вес (≤50 кг на деталь, до 100 кг для крупных мельниц) для регулярной разборки и замены.

• Структурные типы: Классифицируется по форме как плоские лайнеры (для грубого шлифования участков, с плоскими поверхностями), гофрированные вкладыши (увеличение высоты подъема материала, подходит для участков тонкого помола) и ступенчатые вкладыши (уменьшают проскальзывание сред, обычно используются в решётчатых мельницах). Классифицируются по месту установки как гильзы цилиндров и вкладыши торцевых крышек (вкладыши торцевых крышек в основном имеют веерообразную форму, чтобы соответствовать кривизне торцевой крышки).

• Основные материалы:

• Высокомарганцовистая сталь (ЗГМн13): Наиболее часто используемый. После закалки в воде обладает превосходной прочностью (ударная вязкость ≥150 Дж/см²), а его поверхность закаляется под воздействием удара (твёрдость до 300–400 HBW), что делает его пригодным для работы с твёрдыми породами и крупными стальными шарами.

• Высокохромистый чугун (KmTBCr20Mo): в 2–3 раза более износостойкая, чем высокомарганцовистая сталь (твердость ≥58HRC), но с меньшей вязкостью (ударная вязкость 10–20 Дж/см²), подходит для условий мелкого помола с малыми ударами (например, цементные мельницы);

• Биметаллические композитные вкладыши: Основа из углеродистой стали (обеспечивающая прочность) с рабочей поверхностью из высокохромистого чугуна (повышающей износостойкость), сочетающая преимущества обоих материалов, подходит для сложных условий работы.

II. Процесс изготовления футеровок шаровых мельниц (на примере футеровок из стали ЗГМн13 с высоким содержанием марганца)

1. Выбор сырья и плавка

• Контроль химического состава: Строгое соблюдение пропорций по стандартам ЗГМн13 (C 1,0-1,4%, Мн 11-14%, Си ≤0,8%, P ≤0,07%, S ≤0,05%), с соотношением Мн/C ≥10 (для обеспечения эффекта закалки водой);

• Процесс плавления:

• Расплавить в индукционной печи средней частоты, нагреть до 1500-1550 ℃ и выдержать в течение 30 минут для гомогенизации состава;

• Раскисление: добавление ферросилиция (0,5%) и алюминиевых слитков (0,1%) для удаления кислорода и предотвращения образования газовых раковин;

• Контролируйте температуру выпуска в пределах 1450–1480 °C, чтобы предотвратить укрупнение зерна.

2. Формование литьем (ключевой процесс)

• Конструкция пресс-формы: Используйте песчано-полимерные формы (поверхность покрыта цирконовой порошковой краской, толщина ≥1 мм), с размером полости формы на 3–5 % больше, чем у готового изделия (с учетом усадки), и разумными прибылями (скорость подачи ≥15%);

• Процесс заливки:

• Температура заливки 1380-1420 ℃, заливка снизу (чтобы избежать уноса шлака), время заливки контролируется в пределах 30-60 секунд на деталь;

• Для больших гильз (единичный вес ≥50 кг) используйте ступенчатую систему заливки, чтобы обеспечить равномерное заполнение расплавленным металлом;

• Вытряхивание и очистка: После охлаждения отливки до температуры ниже 200℃ вытряхнуть, удалить припуски (газовой резкой, оставив 10 мм от корпуса для последующей шлифовки).

3. Водозакалочная обработка (основной процесс для стали с высоким содержанием марганца)

• Нагрев: Медленно нагреваем отливку до 1050-1100 ℃ (скорость нагрева ≤100 ℃/ч), выдерживаем 2-4 часа (в зависимости от толщины, 1 час на каждые 25 мм), добиваясь полного растворения карбидов в аустените;

• Закалка в воде: быстро погрузить отливку в воду (температура воды ≤30 ℃) со скоростью охлаждения ≥50 ℃/с до тех пор, пока температура сердцевины не упадет ниже 200 ℃, что предотвратит выделение карбидов;

• Контроль: Твердость после закалки в воде ≤230HBW, металлографическая структура — моноаустенит (без сетчатых карбидов).

4. Обработка

• Грубая обработка: Отфрезеровать заднюю часть гильзы (поверхность соприкосновения с цилиндром) до плоскостности ≤1 мм/м, оставив припуск на чистовую обработку 1 мм;

• Чистовая обработка:

• Отшлифовать поверхность фитинга до шероховатости Ра ≤6,3мкм, обеспечив площадь контакта с цилиндром ≥80%;

• Сверление: Механическая обработка отверстий под крепежные болты (диаметр отверстия φ20-φ30 мм) с отклонением положения ±0,5 мм и перпендикулярностью отверстия ≤0,1 мм/100 мм;

• Снятие фаски: скруглите все края до R≥3 мм, чтобы избежать концентрации напряжений.

5. Обработка поверхности и маркировка

• Очистка: Обработать рабочую поверхность пескоструйным аппаратом (шероховатость Ра12,5мкм) для удаления окалины;

• Маркировка: на нерабочих поверхностях проставить клеймо с указанием материала (ЗГМн13), номера партии, веса и даты изготовления;

• Предотвращение ржавчины: Покройте нерабочие поверхности антикоррозийной краской (толщиной ≥40 мкм) и закройте отверстия для болтов резиновыми заглушками.

III. Процесс проверки футеровки шаровых мельниц

1. Инспекция сырья и плавки

• Химический анализ до печи: Спектральный анализ для определения содержания C и Мн (с обеспечением соотношения Мн/C ≥10), при содержании P и S ≤ стандартных верхних пределов;

• Записи о плавке: проверьте температуру плавки и добавление раскислителя, чтобы обеспечить соответствие требованиям процесса.

2. Контроль качества литья

• Визуальный осмотр: отсутствие трещин, усадочных раковин и дефектов, глубина холодного шва ≤1 мм;

• Проверка размеров: Измерьте отклонение длины и ширины (±2 мм) и отклонение толщины (±1 мм) с помощью рулетки и шаблона;

• Неразрушающий контроль: 100% ультразвуковой контроль (УЗК) для крупных лайнеров (квалифицированных в соответствии с Дж. Б./T 7260 Оценка II) без дефектов размером ≥φ3 мм.

3. Проверка качества водоупрочнения

• Испытание на твердость: Измерьте рабочую поверхность с помощью твердомера по Бринеллю (HBW 180-230), с отклонением многоточечного измерения ≤20HBW на одной и той же заготовке;

• Металлографический анализ: Проверка микроструктуры образца (аустенитная матрица, без выделения карбидов) с размером зерна ≥5;

• Испытание на удар: провести испытание образцов на удар при комнатной температуре (αk ≥150 Дж/см²), излом должен быть пластичным (волокнистым).

4. Окончательная проверка готовой продукции

• Тест на прилегание: поместите вкладыш на стандартную плоскую пластину, проверьте максимальный зазор щупом ≤0,5 мм;

• Проверка отверстий под болты: используйте калибры для проверки допуска отверстий (H12) и положения, чтобы убедиться, что болты можно свободно вставить;

• Пробная установка: выберите случайным образом 3 гильзы для пробной установки в цилиндр, проверяя плотность посадки и отсутствие люфта.