研削ボール耐摩耗技術: 合金、熱処理、ミルフィット

10 人の工場管理者に粉砕回路を制限するものを尋ねると、ほとんどの人が最終的に同じ項目、つまり粉砕媒体の交換コストを指摘します。耐摩耗技術は、鉱石がボールを消費する前に、ボールがその直径、形状、および研削効率をどれだけ維持するかを決定する分野です。

ZXGB では、まさにその問題に対応するために、鋳造および鍛造メディアの構築に何年も費やしてきました。安徽省寧国市にある当社の60,000平方メートルの工場は年間50,000トンの生産能力で稼働しており、鋼球と研削メディアを専門とする地方の研究機関、および25人のエンジニアと32人の専門家からなる技術チームによってサポートされています。ここでは、耐摩耗性について私たちがどのように考えているかを示します。耐摩耗性を制御するもの、メディアを公平に比較​​する方法、そして、支払った対価である耐摩耗性をひそかに台無しにする工場側の習慣はどれですか。

ミル内での耐摩耗性の実際の意味

稼働中の工場では、摩耗は 1 つの出来事ではありません。 3 つの機構が同時に動作しており、ボールはすべての機構に耐える必要があります。

• 摩耗: 硬い鉱石の粒子が表面を滑って転がり、金属を徐々に削り取ります。
• 衝撃: 衝突を繰り返すとエッジが欠け、表面に亀裂が生じ、ひどい場合にはボールが完全に壊れてしまいます。
• 腐食: 湿ったパルプ、溶存酸素、酸性またはアルカリ性の水が炭化物間のマトリックスを攻撃します。

これらの機構は異なる方向に引っ張られるため、耐摩耗性は常にバランスが取れています。非常に硬いボールは耐摩耗性に優れていますが、強い衝撃を受けると破損する可能性があります。非常に丈夫なボールは衝撃には耐えますが、すぐに削れてしまう可能性があります。エンジニアリングのタスクは、回路が製品 1 トン当たりの費用を最小にする曲線上の点を見つけることです。

プラントは通常、結果を特定の摩耗率、つまり粉砕された鉱石 1 トンあたりに消費された媒体のグラム数、または製品 1 トンあたりの化粧ボールのキログラム数として表します。この 1 つの数値には、合金、熱処理、ボールのサイズ、ミルの速度、鉱石自体が含まれています。これがまさに、2 つのサプライヤーが同じ硬度を見積もっても、大幅に異なるコストを提示できる理由です。

合金の化学が限界を決める

クロムはキャスト メディアのバックボーンです

鋳造研削ボールでは、クロムがどの程度の硬さの炭化物を形成できるかを決定します。クロムの含有量が約 10% を超えると、構造は柔らかい M3C タイプではなく、硬い M7C3 炭化クロムに移行します。これらの炭化物はマトリックス内部で骨格のように機能するため、単に金属を押しのけるのではなく、摩耗によって炭化物を切断する必要があります。

これが、鋳造ファミリーが通常 4 つのグループに分けられる理由です。経済的な乾式粉砕用の低クロム、混合作業用の中クロム、セメント クリンカーおよび硬鉱石用の高クロム、長期にわたるキャンペーンが最も重要な重度の摩耗用の超高クロムです。クロムのはしごを 1 段階上がるごとに摩耗寿命が延びますが、材料が脆くなるのを防ぐためのより厳密なプロセス制御も必要になります。

マトリックスは炭化物と同じくらい重要です

超硬はそれ自体ではボールを保護できません。それらを所定の位置に保持するには、硬くて丈夫なマトリックスが必要です。マンガン、モリブデン、銅などの元素を添加して焼入性を向上させ、ボールの表面だけでなく全体の断面が硬化します。ボールの表面硬度は優れていますが、芯が柔らかいため、衝撃を繰り返すと変形し、形状が崩れてしまいます。

硬い鉱石、クリンカー、スラグの用途では、通常、最初に評価することをお勧めするファミリーです。

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熱処理により、どの程度の天井に到達するかが決まります

化学的性質が同一であっても、摩耗が同一であることは保証されません。同じ熱から注がれた 2 つのボールでも、熱処理が異なると、プラントの耐用年数が著しく異なる可能性があります。オーステナイト化温度、保持時間、焼入れ媒体、焼入れ速度、焼き戻し温度の組み合わせにより、最終的な微細構造が決まります。

高クロム媒体の場合、当社は通常、HRC 58 ～ 64 の範囲のコア硬度を目指し、残留オーステナイトのレベルを制御し、積極的な焼き入れによって過剰な応力がかからない表面を実現します。焼き入れが遅すぎると、炭化物が柔らかいマトリックスの中に残り、すぐに摩耗してしまいます。急冷しすぎると内部応力が蓄積し、最初の強い衝撃で亀裂が生じるのを待ちます。

単一の硬度数値が購入基準として弱い理由

1 つのボールの 1 つの場所で測定された 1 つの硬度の測定値だけでは、摩耗寿命についてはほとんどわかりません。代わりに、表面から中心部までの硬度プロファイル、炭化物の構造の説明、およびお客様の環境に近い条件下で測定された摩耗率を尋ねてください。

主要な粉砕メディアファミリーの比較

オプションを並べて表示すると、選択が簡単になります。以下の表は、私たちが生産する家族と、通常彼らが対応する職務をまとめたものです。

出発点として表を読んでください。柔らかい鉱石サーキットで使用される中程度のクロム ボールは、その用途に対して過剰に指定された高クロム ボールよりも優れた性能を発揮する可能性があり、大規模な一次ミルでの鍛造ボールは衝撃靱性だけで優れていることがよくあります。

プロセス管理: 耐摩耗性が製造される場所

鋳造と鍛造は耐摩耗性メディアへの 2 つの異なる道であり、それぞれに独自の品質のレバーがあります。鋳造では、金型の設計、注入温度、接種および冷却速度によって、炭化物がどのように形成され、どのように均一に分布するかが決まります。鍛造では、棒材の品質、加熱曲線、変形順序、および制御された冷却が粒子の流れと靭性を決定します。

当社工場では精密鋳造、鍛造、熱処理を一貫して行っており、ISO9001品質システムのもとで原材料の入荷から最終梱包まで検査を行っています。合金の設計は、炉に到達する化学物質が指定された化学物質である場合にのみ意味があるため、当社は長期的に認定された鋼材および合金のサプライヤーから購入します。

大径メディアと高衝撃靱性に依存する一次ミルの場合、通常、鍛造メディアがより強力な答えとなります。

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耐摩耗性の工場側

私たちは、ミルの操作方法が原因で、良いボールが数週間以内に壊れるのを目撃しました。実験室の結果と植物の現実の間のギャップのほとんどは 5 つの変数で説明されます。

1. ボールのサイズと装入質量: 特大のボールは鉱石に必要のない衝撃エネルギーを追加し、破損率と摩耗率の両方を高めます。
2. ミルの速度とチャージの動き: カタラクトチャージは衝撃を与え、カスケードチャージは摩耗を与えます。適切なモードはフィード サイズによって異なります。
3. パルプの密度と化学的性質: 薄い、酸性、または多量に空気を含んだスラリーは腐食を促進し、マトリックスを侵食します。
4. フィード サイズの分布: トップ サイズが突然増加すると、メディアは選択されていない作業を強制されます。
5. ライナーの状態: 磨耗または磨かれたライナーは揚力を減少させ、チャージは転倒する代わりに滑り始めます。

最後の点は過小評価されがちです。メディアとライナーは 1 つの摩耗システムを形成しており、ボールチャージを再確認せずにライナーを交換したり、その逆を行うと、ほとんどの場合、節約できる以上にコストが高くなります。衝撃荷重が大きい場所では、当社の超高マンガン鋼ライナーは鍛造装薬と並行して機能するように作られています。

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作業を開始する前に耐摩耗性を評価する方法

摩耗はシステムの特性であるため、唯一の公正な比較は、製粉された鉱石 1 トンあたりのコストです。これらの手順により、比較が正確に保たれます。

1. 硬度の数値だけではなく、定義された条件下での具体的な摩耗率を尋ねてください。
2. 表面からコアまでの硬度プロファイルと微細構造の説明をリクエストしてください。
3. マークボールテストを実行します。計量してタグを付けたバッチを追加し、一定期間後に回収し、質量損失を測定します。
4. 輸送費、補充労働力、ダウンタイム、スループットへの影響を含む、トン当たりの実際のコストを計算します。
5. 現在最適な培地が来年も最適であるとは限らないため、鉱石の種類、供給サイズ、またはミル速度が変わるたびにテストを繰り返します。

エンジニアが耐摩耗性を発揮するパートナーを選ぶ

どのサーキットにも独自の鉱石、独自のミル形状、そして独自の良い年の定義があります。これが、カタログ ページではなくデータから始めることを好む理由です。通常、摩耗率の履歴、送り分析、ミルの寸法、および作業の説明だけで、選択肢を 2 つまたは 3 つの候補に絞り込むのに十分です。

用途に合わせた配合、硬度プロファイル、ボール形状が必要な場合は、 カスタム OEM 耐摩耗性ソリューション チームは、運用データに基づいてそれを構築できます。まずはじっくり話し合ってからにしていただければ、 当社のエンジニアにお問い合わせください また、プラントで重要な数値とオプションを比較するお手伝いをいたします。

研削ボールの耐摩耗技術は、データシートからコピーできる仕様ではありません。それは、合金設計、規律ある熱処理、誠実な検査、そして優れたメディアがその役割を果たせる工場環境の結果です。これら 4 つの要素を揃えれば、メイクアップ ボールの割合が毎月驚くようなことはなくなります。