Корпус конусной дробилки, также известный как футеровка подвижного конуса, – это важнейший износостойкий компонент, устанавливаемый на наружной поверхности подвижного конуса, образуя вращающуюся часть камеры дробления. Его основные функции включают активное дробление (эксцентричное вращение вместе с футеровкой чаши для измельчения материала), защиту от износа (защиту подвижного конуса), управление потоком материала (направление материала через камеру дробления благодаря конусному профилю) и распределение усилия (обеспечение равномерного распределения усилия для минимизации локального износа). Он требует исключительной износостойкости (твёрдость ≥ХРК 60), ударной вязкости (≥12 Дж/см²) и размерной стабильности.
Конструктивно это конический или усеченно-конический компонент, состоящий из корпуса (высокохромистый чугун типа Cr20–Cr26 или никельтвердый чугун), внешнего профиля износа (с углом конусности 15°–30°, ребристыми/пазовыми поверхностями и плавными переходными зонами), элементов крепления (коническая внутренняя поверхность, фланец болта, интерфейс стопорной гайки, установочные шпонки), ребер жесткости и скошенных/закругленных краев.
Процесс литья включает выбор материала (высокохромистый чугун Cr20Mo3), изготовление модели (с усадкой), формовку (в песчано-полимерную форму), плавку и заливку (с контролируемой температурой и скоростью потока), а также термическую обработку (отжиг на твердый раствор и аустенит). Механическая обработка включает черновую и прецизионную обработку внутренней поверхности, обработку посадочных мест, финишную обработку внешнего профиля и обработку поверхности.
Контроль качества включает испытания материалов (химический состав и металлографический анализ), испытания механических свойств (твердость и ударная вязкость), проверку точности размеров (с использованием КИМ и лазерного сканера), неразрушающий контроль (ультразвуковой и магнитопорошковый контроль) и проверку износостойкости (ускоренные испытания и полевые испытания). Это гарантирует, что конусная дробилка достигнет необходимой износостойкости, точности и долговечности для эффективной работы конусной дробилки в горнодобывающей промышленности, карьерах и на предприятиях по переработке щебня.
Корпус конусной дробилки (также называемый футеровкой подвижного конуса) — это важный износостойкий компонент, устанавливаемый на наружной поверхности подвижного конуса и образующий вращающуюся часть камеры дробления. Его основные функции включают:
Активное дробление: Вращение эксцентрично для приложения усилий сжатия и сдвига к материалам (рудам, горным породам) совместно с футеровкой чаши, уменьшая их до целевого размера частиц.
Защита от износа: Защита металлической конструкции движущегося конуса от прямого истирания и ударов, продление срока службы корпуса конуса.
Управление потоками материалов: Направление измельченных материалов через сужающуюся камеру дробления за счет ее конического профиля, что обеспечивает постепенное измельчение.
Распределение силы: Равномерное распределение дробящего усилия по всей поверхности для минимизации локального износа и поддержания стабильной работы в условиях изменяющейся твердости материала.
Учитывая его роль в условиях высоких ударных нагрузок и сильного трения, оболочка должна обладать исключительной износостойкостью (твердостью ≥ХРК 60), ударной вязкостью (≥12 Дж/см²) и размерной стабильностью, чтобы выдерживать многократные циклы нагружения.
2. Состав и строение мантии
Мантия представляет собой конический или усеченно-конический компонент с полой внутренней структурой, включающий следующие основные части и структурные детали:
Мантийное тело: Основная износостойкая часть, обычно изготавливаемая из высокохромистого чугуна (Cr20–Cr26) или никелевого чугуна (Ни-Жесткий 4), толщиной 50–150 мм. Её внутренняя поверхность обработана под подвижный конус, а наружная поверхность имеет прецизионный профиль износа.
Профиль внешнего износа: Разработано для оптимизации эффективности дробления и распределения износа:
Коническая геометрия: Угол конуса 15°–30° (соответствует конусности футеровки чаши) для создания постепенно сужающейся камеры дробления, что способствует постепенному измельчению материала.
Ребристые или рифленые поверхности: Улучшение захвата материала для предотвращения проскальзывания, особенно для крупных руд, и содействие равномерному износу.
Плавные переходные зоны: Уменьшение концентрации напряжений на верхнем и нижнем краях для предотвращения сколов и трещин.
Особенности монтажа:
Коническая внутренняя поверхность: Коническое отверстие, которое сопрягается с внешним конусом подвижного конуса, обеспечивая плотную посадку с натягом (0,1–0,3 мм) для предотвращения относительного вращения.
Система удержания:
Фланец болта: Радиальный фланец в верхней части с отверстиями для болтов для крепления кожуха к подвижному конусу, предотвращая осевое смещение во время вращения.
Интерфейс стопорной гайки: Резьбовая часть в верхней части, которая соединяется с фиксирующей гайкой, прижимая оболочку к подвижному конусу для дополнительной устойчивости.
Поиск ключей: Выступы или канавки на внутренней поверхности, которые совпадают с пазами на подвижном конусе, обеспечивая точное радиальное позиционирование.
Ребра жесткости: Внутренние радиальные ребра (толщиной 10–20 мм) около верхнего фланца для усиления оболочки и уменьшения деформации при высоких осевых нагрузках.
Верхний и нижний края: Скошенные или закругленные края для минимизации концентрации напряжений и предотвращения скопления или застревания материала.
3. Процесс литья мантии
Высокохромистый чугун, основной материал для изготовления кожухов, изготавливается методом литья в песчаные формы для достижения сложных профилей износа:
Выбор материала:
Высокохромистый чугун (Cr20Mo3) предпочтителен благодаря содержанию твёрдой фазы карбида хрома (M7C3), обеспечивающей исключительную износостойкость. Химический состав контролируется в пределах C 2,5–3,5%, Кр 20–26%, Мо 0,5–1,0% для баланса твёрдости и прочности.
Изготовление выкроек:
Создаётся полномасштабная модель (из пенопласта, дерева или напечатанная на 3D-принтере из смолы), воспроизводящая внешний профиль оболочки, её внутреннее отверстие, фланец и рёбра. Добавляются допуски на усадку (1,5–2,5%), причём для толстостенных участков допуски увеличиваются для усадки при охлаждении.
Формование:
Вокруг модели формируется песчаная форма на основе смолы, а для создания внутреннего отверстия используется песчаный стержень. Полость формы покрывается огнеупорной смесью (глинозем-силикат) для улучшения качества поверхности и предотвращения попадания песка в отливку.
Плавка и заливка:
Чугун плавят в индукционной печи при температуре 1450–1500 °C, строго контролируя углеродный эквивалент (CE ≤4,2%) для предотвращения усадочных дефектов.
Заливка производится при температуре 1380–1420 °С с помощью ковша, с равномерной скоростью потока для заполнения полости формы без турбулентности, что обеспечивает плотную структуру.
Термическая обработка:
Отжиг в растворе: Нагрев до 950–1050 °C в течение 2–4 часов для растворения карбидов с последующим охлаждением на воздухе для гомогенизации структуры.
Аустемперирование: Закалка в масле до 250–350 °C, затем отпуск при 200–250 °C для превращения матрицы в мартенсит, достигая твердости ХРК 60–65 при сохранении ударной вязкости.
4. Процесс обработки и изготовления
Черновая обработка:
Литая оболочка устанавливается на вертикальном токарном станке с ЧПУ для обработки внутренней конической поверхности, верхнего фланца и расположения отверстий под болты с припуском на чистовую обработку 1–2 мм. Основные размеры (угол внутреннего конуса, толщина фланца) контролируются с точностью ±0,1 мм.
Прецизионная обработка внутренней поверхности:
Внутреннее коническое отверстие обработано и отшлифовано до шероховатости поверхности Ра0,8 мкм, что обеспечивает плотное прилегание к подвижному конусу. Угол конусности согласован с подвижным конусом (допуск ±0,05°) для предотвращения неравномерной нагрузки.
Монтажные элементы обработки:
Отверстия под болты в верхнем фланце просверлены и нарезаны резьбой по классу допуска 6Н с точностью позиционирования (±0,2 мм) относительно оси кожуха для обеспечения равномерного усилия зажима.
На внутренней поверхности фрезеруются установочные шпоночные пазы (если применимо) с допусками по глубине и ширине (±0,05 мм) для совмещения со шпонками подвижного конуса.
Отделка внешнего профиля:
Внешняя поверхность износа проверяется на наличие литейных дефектов, а затем слегка шлифуется для удаления неровностей с сохранением заданного профиля износа. Излишки материала не удаляются, что обеспечивает оптимальный зазор между дробилкой и футеровкой чаши.
Обработка поверхности:
Внутренняя поверхность (сопрягаемая с подвижным конусом) покрыта противозадирным составом (дисульфид молибдена) для облегчения монтажа методом термоусадки.
Наружная поверхность может быть подвергнута дробеструйной обработке для создания сжимающего напряжения, что повышает усталостную прочность и уменьшает распространение трещин.
5. Процессы контроля качества
Испытание материалов:
Анализ химического состава (с помощью оптической эмиссионной спектрометрии) подтверждает, что сплав соответствует спецификациям (например, Cr20Mo3: Кр 20–23%, C 2,8–3,2%).
Металлографический анализ подтверждает распределение твердых карбидов (объемная доля ≥30%) в мартенситной матрице, обеспечивающих износостойкость.
Испытание механических свойств:
Испытание на твердость (по Роквеллу C) гарантирует, что внешняя поверхность имеет твердость ХРК 60–65; твердость сердцевины проверяется для подтверждения равномерности термообработки (≤ХРК 55 для ударной вязкости).
Испытание на удар (Шарпи с V-образным надрезом) позволяет измерить вязкость при комнатной температуре, для чего требуется ≥12 Дж/см² для сопротивления разрушению при сильном ударе.
Проверка точности размеров:
Координатно-измерительная машина (КИМ) контролирует основные размеры: внутренний угол конусности, наружный диаметр на нескольких высотах и плоскостность фланца с допусками ±0,1 мм.
Лазерный сканер проверяет соответствие внешнего профиля износа модели САПР, гарантируя правильное совмещение с футеровкой чаши для поддержания проектного дробильного зазора.
Неразрушающий контроль (НК):
Ультразвуковой контроль (УЗК) выявляет внутренние дефекты (например, усадочные поры, трещины) в теле мантии, при этом любой дефект размером >φ3 мм приводит к отбраковке.
Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД) проверяет наличие поверхностных трещин на фланце, в отверстиях для болтов и на кромках. Линейные дефекты размером менее 0,2 мм отбраковываются.
Проверка износостойкости:
Ускоренное испытание на износ (ASTM G65) использует аппарат с сухим песком/резиновым колесом для измерения потери веса, при этом для высокохромистых покрытий требуется ≤0,5 г/1000 циклов.
Полевые испытания включают установку кожуха в испытательную дробилку и мониторинг скорости износа в течение 500 часов работы, что гарантирует равномерный износ и отсутствие преждевременного выхода из строя.
Благодаря этим процессам производства и контроля качества, конус достигает износостойкости, точности и долговечности, необходимых для обеспечения эффективной и долгосрочной производительности дробления в конусных дробилках, что делает его пригодным для использования в горнодобывающей промышленности, карьерах и при обработке щебня.
