В данной статье подробно рассматривается бункер конусной дробилки – важнейший элемент, направляющий материал, расположенный в верхней части дробилки. Его основные функции включают сбор и хранение материала, равномерное распределение, амортизацию ударов и предотвращение загрязнения, что требует высокой износостойкости, прочности конструкции и коррозионной стойкости.
Загрузочная воронка обычно имеет воронкообразную или прямоугольную форму и состоит из корпуса, загрузочной решетки/экрана, износостойких облицовок, ребер жесткости, монтажного фланца, дверцы люка и дополнительных креплений вибрационного устройства, каждое из которых имеет определенные конструктивные особенности и функции.
Для вариантов из литой стали процесс литья включает в себя выбор материала (высокопрочная литая сталь, например, ЗГ270–500), изготовление моделей, формовку, плавку и заливку, охлаждение и выбивку, термическую обработку и контроль отливки. Однако большинство бункеров изготавливается из стальных листов путем резки, формовки и гибки, сварки, послесварочной обработки, механической обработки монтажных элементов, установки футеровки и обработки поверхности.
Процессы контроля качества включают проверку материалов, точность размеров, контроль качества сварных швов, проверку целостности конструкции, проверку эксплуатационных характеристик футеровки и окончательную проверку. Это гарантирует устойчивость бункера к абразивному износу и ударам, гарантируя непрерывную и эффективную работу конусной дробилки в соответствующих условиях.
Подробное описание компонента бункера конусной дробилки
1. Функция и роль бункера
Бункер конусной дробилки (также называемый загрузочной воронкой или приёмным бункером) — это важнейший направляющий элемент, расположенный в верхней части дробилки и служащий точкой входа сырья. Его основные функции включают:
Сбор и хранение материалов: Временное удержание сыпучих материалов (руд, горных пород) перед их поступлением в камеру дробления, обеспечивающее непрерывную подачу питания.
Равномерное распределение: Равномерная подача материалов в камеру дробления для предотвращения неравномерного износа футеровок подвижного и неподвижного конусов, что оптимизирует эффективность дробления.
Амортизация удара: Снижение силы удара падающих материалов (особенно крупных кусков) за счет наклонной конструкции, защищающей внутренние компоненты дробилки от прямого повреждения.
Предотвращение загрязнения: Оснащены решетками или экранами для отфильтровывания крупногабаритного мусора или посторонних предметов (например, металлической стружки), что позволяет избежать заклинивания или повреждения дробильного механизма.
Учитывая его роль в обработке абразивных и ударопрочных материалов, бункер должен обладать высокой износостойкостью, прочностью конструкции и коррозионной стойкостью.
2. Состав и строение бункера
Бункер обычно представляет собой воронкообразную или прямоугольную конструкцию, состоящую из следующих основных частей и конструктивных элементов:
Кузов-хоппера: Основная рама, обычно изготовленная из толстых стальных листов (10–30 мм) или литой стали, с коническим или изогнутым поперечным сечением для облегчения потока материала. Её форма разработана таким образом, чтобы минимизировать задержку материала, а диаметр выходного отверстия соответствует диаметру входного отверстия камеры дробления (от 300 до 1500 мм в зависимости от модели дробилки).
Решетка/экран подачи: решетка или перфорированная пластина, установленная на верхнем входном отверстии, с размером отверстий, позволяющим контролировать максимальный размер материала, поступающего в дробилку (обычно 80–90% от загрузочного отверстия камеры дробления). Решетки можно снимать для очистки или замены.
Носите вкладыши: Сменные защитные пластины, крепящиеся к внутренней поверхности корпуса бункера, изготовленные из высокохромистого чугуна, износостойкой стали (AR400/AR500) или резины. Эти накладки снижают прямой износ корпуса бункера и продлевают срок его службы.
Ребра жесткости: Стальные рёбра, приваренные к внешней поверхности корпуса бункера, повышают жёсткость конструкции, позволяя выдерживать удары материала и предотвращать деформацию. Ребра расположены в виде сетки или вдоль конуса бункера.
Монтажный фланец: Периферийный фланец в нижней части бункера с отверстиями под болты для надёжного крепления к раме дробилки. Фланец обеспечивает совмещение с входным отверстием камеры дробления и предотвращает утечку материала.
Дверь доступа: Откидная или съемная дверца на боковой стороне бункера, позволяющая производить осмотр, очистку или удаление застрявших материалов без разборки всего компонента.
Крепления для виброгасящих устройств (опционально): Кронштейны для крепления вибраторов, предотвращающие скопление материала (засорение) в бункере, особенно при работе с влажными или липкими материалами.
3. Процесс литья загрузочной воронки (для вариантов из литой стали)
Крупногабаритные или имеющие сложную форму бункеры (например, с нерегулярными конусами) часто изготавливаются методом литья, включающего следующие этапы:
Выбор материала:
Высокопрочная литая сталь (ЗГ270–500 или ЗГ310–570) выбрана из-за ее превосходной ударной стойкости (относительное удлинение ≥15%) и свариваемости, что позволяет выдерживать сильные удары.
Изготовление выкроек:
Создаётся полномасштабная модель из пенопласта или дерева, воспроизводящая конусность, фланец и внутренние элементы бункера. Припуски на усадку (1,5–2%) учитывают усадку при охлаждении, а углы уклона (3–5°) – облегчают извлечение модели из формы.
Формование:
Вокруг модели формируются песчаные формы на основе смолы, а для создания внутренних полостей или армирования толстых секций используются песчаные стержни. Поверхность формы покрывается огнеупорной пропиткой (на основе оксида алюминия) для улучшения качества поверхности и предотвращения проникновения металла.
Плавка и заливка:
Литую сталь выплавляют в электродуговой печи при температуре 1520–1560 °C, химический состав контролируют следующим образом: C 0,25–0,35 %, Си 0,2–0,6 % и Мн 0,6–1,0 % для обеспечения прочности и вязкости.
Заливка производится при температуре 1480–1520 °С с помощью ковша с воронкой для регулирования скорости потока, что обеспечивает полное заполнение формы без турбулентности (которая может привести к образованию пор).
Охлаждение и вытряхивание:
Отливку охлаждают в форме в течение 48–72 часов для снижения термических напряжений, после чего удаляют вибрацией. Остатки песка очищают дробеструйной обработкой (стальная дробь G25) до достижения шероховатости поверхности Ра25–50 мкм.
Термическая обработка:
Нормализация (850–900 °C, охлаждение на воздухе) измельчает зернистую структуру, после чего следует отпуск (600–650 °C) для снижения твердости до 180–220 HBW, что улучшает обрабатываемость и вязкость.
Инспекция литья:
Визуальный осмотр и проверка методом цветной дефектоскопии (АКДС) на наличие поверхностных трещин, раковин или холодных швов.
Ультразвуковой контроль (УЗК) позволяет проверять толстые секции (≥20 мм) на наличие внутренних дефектов, при этом любая пористость более 3 мм приводит к отбраковке.
4. Процесс обработки и производства (для изготовления стальных пластин)
Большинство бункеров изготавливаются из стальных листов в целях экономической эффективности и гибкости с использованием следующих этапов:
Резка пластин:
Листы из износостойкой стали (AR400, толщиной 10–30 мм) разрезаются на плоские секции плазменной или лазерной резкой с допуском размеров ±1 мм. Конические стенки бункера вырезаются под точными углами на станках с ЧПУ.
Формовка и гибка:
Изогнутые секции (при необходимости) формуются с помощью гидравлического пресса со специальными штампами, обеспечивающими постоянную кривизну (допуск ±0,5°). Конические стороны изгибаются под необходимым углом (обычно 45–60° от вертикали) для облегчения потока материала.
Сварочный агрегат:
Вырезанные и отформованные листы собираются в форму бункера с помощью дуговой сварки под флюсом (ПИЛА) для длинных швов и сварки в среде инертного газа (МИГ) для углов. Сварные швы шлифуются для предотвращения концентрации напряжений, с высотой усиления 2–3 мм над поверхностью листа.
Ребра жесткости привариваются к наружной поверхности угловыми швами (длина катета = толщина пластины), а на некритических участках для снижения тепловложения используются прерывистые швы (швы шириной 100 мм, расположенные на расстоянии 150 мм друг от друга).
Обработка после сварки:
Послесварочная термическая обработка (послесварочная термообработка) проводится при температуре 600–650 °C в течение 2–4 часов для снятия сварочных напряжений и предотвращения образования трещин в процессе эксплуатации. Затем бункер охлаждается на воздухе до комнатной температуры.
Обработка монтажных элементов:
Монтажный фланец обработан на фрезерном станке с ЧПУ с обеспечением плоскостности (≤1 мм/м) и перпендикулярности к оси бункера (≤0,5 мм/м). Отверстия под болты сверлятся на сверлильном станке с ЧПУ с допуском на позиционирование ±0,5 мм.
Установка вкладыша:
Износостойкие вкладыши (из высокохромистого чугуна или АР500) крепятся к внутренней поверхности болтами с потайной головкой (М16–М24), расположенными на расстоянии 200–300 мм друг от друга. Резиновые вкладыши приклеиваются эпоксидным клеем с механическими креплениями по краям для усиления.
Обработка поверхности:
Наружная поверхность окрашена антикоррозийной краской (эпоксидный грунт + полиуретановый финишный слой, общая толщина 80–120 мкм) для защиты от воздействия окружающей среды. Сварные швы перед окраской шлифуются и грунтуются.
5. Процессы контроля качества
Проверка материалов:
Для литых бункеров: спектрометрический анализ подтверждает химический состав (например, ЗГ310–570: C ≤0,37%, Мн ≤1,2%). Испытание на растяжение на образцах подтверждает предел текучести (≥310 МПа) и ударную вязкость (≥30 Дж/см² при -20 °C).
Для готовых бункеров: Ультразвуковой контроль (УЗК) стальных пластин гарантирует отсутствие внутренних дефектов (например, расслоений) в основном материале.
Проверка точности размеров:
Угол конусности бункера измеряется с помощью транспортира или лазерного сканера с допуском ±0,5°.
Координатно-измерительная машина (КИМ) проверяет плоскостность фланцев, положение отверстий под болты и диаметр выходного отверстия (допуск ±2 мм).
Контроль качества сварки:
Сварные швы проверяются путем визуального осмотра (отсутствие трещин, подрезов ≤0,5 мм) и ультразвукового контроля (УЗК) для выявления внутренних дефектов (например, непровара).
Разрушающие испытания сварных образцов (испытания на растяжение и изгиб) подтверждают соответствие прочности сварного шва основному материалу (≥400 МПа).
Испытание структурной целостности:
Испытание под нагрузкой: бункер устанавливается на испытательном стенде и заполняется утяжеленными материалами (120% от номинальной вместимости) на 24 часа, при этом не допускается наличие видимых деформаций (измеряемых с помощью циферблатных индикаторов).
Испытание на удар: стальной блок массой 50 кг падает с высоты 1 м на внутреннюю поверхность (без защитного слоя) для имитации удара материала; последующий осмотр не выявляет трещин или остаточной деформации.
Износостойкость вкладышей оценивается с помощью испытания на сухом песке/резиновом колесе по стандарту ASTM G65, при этом для вкладышей AR400 требуется потеря веса ≤0,8 г/1000 циклов.
Адгезия подложки (для клеевых подложек) проверяется путем испытания на отрыв, при этом минимальная требуемая прочность адгезии составляет 5 МПа.
Окончательная проверка:
Комплексная проверка гарантирует, что все компоненты (решетки, дверца люка, монтажные отверстия) соответствуют проектным характеристикам.
Бункер испытывается под давлением воздуха (0,1 МПа) для выявления мест утечки материала вокруг сварных швов или фланцевых соединений.
Благодаря соблюдению этих процессов производства и контроля качества, бункер конусной дробилки обеспечивает надежную обработку материалов, выдерживает абразивный износ и удары, обеспечивая непрерывную и эффективную работу дробилки в горнодобывающих, карьерных и щебеночных условиях.
