Мелющие шары из стали – об особенностях изделий

1 Мелющие шары – общая информация об изделиях

Шаровые мельницы применяются в самых разнообразных отраслях современной промышленности. Их можно встретить на горнорудных, цементных, угольных, строительных и иных предприятиях. Чаще всего, шары для таких мельниц изготавливают из стали или чугуна.

Также их производят (значительно реже) из керамических материалов. В этом случае они могут быть:

• корундовыми;
• фарфоровыми;
• альбитовыми;
• уралитовыми.

Керамические шары оптимальны для тех случаев, когда требуется получить максимально тонкий помол. Обычно они используются на фармацевтических, биохимических, горно-химических и горнорудных предприятиях. Причем допускается их эксплуатация и для осуществления сухого помола, и для выполнения коллоидного либо жидкого измельчения (выпуск лакокрасочных составов, стекла, изготовление цемента и так далее).

Мелющие тела из керамики обладают рядом достоинств (повышенная активность измельчения с гарантией малого загрязнения продукта, подвергаемого обработке, высокая износостойкость и др.), но при этом их стоимость по сравнению с шарами из чугуна либо стали очень высока. За счет этого они не получили широкого распространения.

Добавим, что в последнее время помольные тела стали изготавливать из так называемой оксидной керамики. В данном случае исходным сырьем для изделий служат следующие материалы:

• карбид кремния;
• оксид титана;
• оксид циркония;
• нитрид кремния;
• силикат циркония;
• оксид алюминия.

2 Производство стальных мелющих шаров и их достоинства

Как было сказано, наиболее распространенными являются стальные шары для мельниц. Они характеризуются высокой прочностью, разумной себестоимостью их производства, а также далее указанными свойствами:

• Отличная сбалансированность. Шаровая мельница, оснащенная стальными шарами, имеет длительный срок эксплуатации за счет того, что она не испытывает существенных биений и вибраций, способных привести к поломке агрегата.
• Равномерный по площади поверхности изделия износ, который гарантирует уменьшение расходов предприятия, обусловленное увеличением максимальной выработки шара.
• Сравнительно небольшой вес одного мелющего тела. Шары без проблем монтируются в крупные мельницы, легко перевозятся и разгружаются.

Все описанные достоинства стальных изделий позволяют применять их в самых разных технологических процессах. Они незаменимы для помола сыпучих строительных материалов, которым требуется придать какие-либо конкретные физические параметры. При использовании стальных мелющих тел в готовой продукции отсутствуют крупные твердые фракции, при этом обеспечивается ее однородность.

Процесс производства описываемых изделий для помола, а также их конечные характеристики описаны в Государственном стандарте 7524–89. Существует несколько способов изготовления мелющих тел – литье, ковка, традиционная штамповка, винтовой прокат. Самой целесообразной с экономической точки зрения признается методика прокатки заготовки круглой формы на специальном стане. Она обеспечивает малую себестоимость готовых шаров, высокую скорость выполнения работ и качественные характеристики получаемых изделий для помола.

Суть такой производственной технологии следующая:

• Круглые заготовки из низко- и высоколегированной стали прогревают до температуры от 900 до 1220 градусов Цельсия в индукционных (электрических либо газовых печах). Конкретная температура нагрева зависит от марки стали, из которой сделана заготовка. На этом этапе важно добиться равномерного нагрева заготовки по всему ее объему.
• Сталь требуемой температуры подается на валки прокатного стана. На нем осуществляется разделение на части заготовки и формовка изделий. Указанный метод называют прессованием мелющих тел без использования облоя.
• После этого изделия отправляются на динамическую закалку в специальный барабан, где шары получают требуемые показатели прочности и твердости. Процедура длится недолго, ее продолжительность определяется температурой стали и скоростью, с которой движется барабан. Закалка шаров выполняется в обязательном порядке, так как в противном случае невозможно гарантировать необходимые характеристики готовых изделий.

3 Основные требования к шарам для мельниц по ГОСТ 7524

По показателю твердости мелющие тела причисляются к одной из четырех групп:

• общего назначения – повышенной твердости;
• общего назначения – обычной твердости;
• для помола цемента, руд цветных материалов, огнеупоров – очень высокой твердости;
• для помола руд черных металлов – высокой твердости.

Условный диаметр готовых шаров может быть от 15 до 120 миллиметров (возможные отклонения – от 1 до 5 миллиметров в зависимости от сечения изделия), номинальный вес варьируется в пределах от 0,014 килограммов (шары диаметром 15 миллиметров) до 8,03 (120 миллиметров), номинальный (расчетный) объем – от 1,76 до 1023 кубических сантиметров. Вес и объем шара определяются по номинальному сечению изделия. При этом плотность материала принимается равной 7,85 грамма на кубический сантиметр.

Тела высокой твердости производят из стальных сплавов, описанных в Госстандарте 24182. Изделия общего назначения изготавливаются из легированной и углеродистой инструментальной стали, в которой содержание углерода находится в пределах 0,4–0,7 %. При производстве самых твердых шаров используют легированную конструкционную сталь по стандарту 5950 (типы – ХГС и Х).

Величины твердости готовых изделий таковы:

• 43–55 HRC для шаров сечением от 15 до 70 миллиметров;
• 40–52 HRC для шаров от 80 до 100 миллиметров;
• 35–50 HRC для шаров 110–120 миллиметров.

Разрешается использовать и другие стали по ГОСТ 5950, но только в том случае, если твердость полученных шаров соответствует указанным выше показателям.

4 Методы контроля мелющих тел и их транспортировка

Геометрические параметры изделий определяются по Государственному стандарту 166 при помощи штангенциркуля. Величина твердости устанавливается на двух точках (зонах), которые диаметрально противоположны друг другу, по технологии Бринелля либо Роквелла (ГОСТ 9012 и 9013 соответственно). Наличие дефектов на поверхности шаров определяется без использования увеличительных устройств.

По требованию потребителя завод-производитель может выполнять и ряд других проверок качества готовой продукции, используя неразрушающие и статистические методики контроля. Как правило, транспортировка описанных изделий осуществляется железнодорожным транспортом на открытых платформах или в закрытых вагонах. Впрочем, предприятие, решившее купить помольные шары, может заказать их доставку и автомобильным транспортом, но при условии, что он имеет кузов крытого типа.

Кроме того, важно обеспечить надежное крепление шаров в грузовых автомобилях. Добавим, что маркировка таких грузов производится по ГОСТ 14192. Причем, маркируются как транспортные пакеты, состоящие из нескольких ящиков, так и специальные контейнеры для перевозки мелющих изделий.