Ни для кого не секрет, что при выборе мелющих шаров потребитель в большинстве случаев опирается на показатель твердости (группу твердости) и химический состав шаров. Во внимание при выборе не берутся такие факторы, как геометрические параметры (конструкция) шаровой мельницы, возможность изменение технологических параметров производственного процесса (количество подачи материала в мельницу, плотностные режимы и т.д.). А эти факторы существенно влияют на процесс измельчения, работу мелющих шаров и на процесс образования в шарах внутренних напряжений.
Специалисты компании Энергостил постоянно проводят исследования в направлении совершенствования собственной продукции. В данной публикации рассмотрим вопрос, который касается интенсивности внутренних напряжений в зависимости от марки стали, из которой были произведены стальные мелющие шары.
В качестве анализируемого материала была выбрана сталь-аналог ШХ15СГ, которая идеально подходит для производства стальных шаров диаметром 25-80мм повышенной твердости, т.е. для мелющих тел, которые работают в каскадном или смешанном режиме. Однако, использование данной марки стали не всегда целесообразно при производстве стальных шаров диаметром 90-125мм.
Так в чём же заключается секрет? Как видно на рисунке 1 сталь ШХ15С имеет критическую точку Мн – начало мартенситного превращения 200 ̊С, при этом при 100 ̊С превращение происходит только на 50% и только при температуре 20 ̊С оно завершается.
Изотермическая термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита
При эксплуатации в мельнице шары испытывают ударные нагрузки. Точечные удары поверхности шаров о другой шар и броню создают на поверхностном слое концентраторы напряжения в местах удара. Это происходит за счёт структурных превращений в стали, которые происходят на микроуровне. Так как в точке удара температура достигает 200 ̊С и выше, то происходит перемещение атомов в кристаллической решетке, которое сопровождается определенной энергией. Цикличность этих ударов приводит к накоплению этой энергии, приводя к микротрещинам, и в один из моментов получается макротрещина – скол поверхностного слоя.
Из выше сказанного следует, что шары диаметром 90-125мм, изготовленные из исследуемой марки стали, подходят для циклических ударных нагрузок только при наличии достаточной прослойки из измельчаемого сырья, которая позволит минимизировать удар шар о шар.
Это достигается путем снижения уровня загрузки мельницы мелющими шарами, увеличением производительности мельницы или изменением конструкции бронеплит. Также данный тип мелющих шаров не рекомендуется использовать в шаровых мельницах, диаметр которых приблизительно совпадает с ее длиной.
В случае с шарами диаметром 25-80мм, изготовленных из выше указанной марки стали, которые работают в мельнице или в смешанном режиме, или каскадном (на истирание) не наблюдается специфических сколов, так как они не получают и не накапливают лишнюю энергию.
Подводя итог, мы можем смело утверждать, что подбор мелющих тел – это достаточно сложный и трудоемкий процесс, который требует наличия определенных навыков и знаний. Специалисты компании Энергостил обладают всеми необходимыми знаниями и всегда помогут нашим партнерам сделать правильный выбор.