Производственный сервис
143405, МО, г. Красногорск, ул. Вокзальная, д. 18 Б

Технологии восстановления основных узлов конусных дробилок

УДК 69.059

   Технологии восстановления основных узлов конусных дробилок.

   Reconditioning  technologies for major units of cone crushers .

   Гончаров А. Б., д.т.н., Тулинов А. Б., д.т.н., профессор, Иванов В.А.к.т.н., Гончаров А. А. ( ЗАО ММК «Мосинтраст»).

   Goncharov Alexander B., Tulinov Andrej B.Ivanov Vyacheslav A.,Goncharov Andrej A/

   Адрес:143405, Моск.обл.г.Красногорск, Ильинское шоссе,2-ой км.территория завода «Бецема». тел. 8 495 979 00 09 .

  

             e-mail: info@mosintrast.ru

   Аннотация

   В статье рассматриваются прогрессивные технологии использования композиционных материалов для заполнения технологических полостей конусных дробилок, а также представлены методы восстановления посадочных поверхностей под установку брони и опорной чаши. Все работы предлагается осуществлять на рабочем месте без дополнительной транспортировки  оборудования. При этом используются полиуретановые композиты вместо жидкого цинка и методы наплавки и напыления с последующим шлифованием восстанавливаемых поверхностей.

 

   The article discusses the advanced technologies of applying composite materials to fill manufacturing cavities in cone crushers. It also describes methods to recover mounting surfaces for further installation of armor and saddle cushion. All work is proposed to be carried out at a workplace without any additional transportation of equipment. The technology uses polyurethane composites instead of liquid zinc, and surfacing and spraying methods with subsequent polishing of the recovered surfaces.

   Ключевые слова:

   Конусная дробилка, композит, поверхностные дефекты, износ, наплавка, напыление, шлифовка, точность обработки.

   Cone crusher, composite, surface defects, wear, surfacing, spraying, polishing, processing accuracy.

   Для переработки рудных и других материалов в настоящее время широко используются конусные дробилки различных размеров и модификаций. Наиболее широко представлены в промышленности дробилки типа КДМ и КМДТ. В зависимости от типов и модификаций дробилки применяются в различных отраслях промышленности: для дробления абразивных, особо прочных и строительных материалов, при производстве цемента и других материалов стройиндустрии; для дробления руды и горных пород в горнорудной промышленности.

   В процессе работы дробилок на их основные узлы действуют большие динамические нагрузки, приводящие к износам и повреждениям посадочных мест. Одним из основных элементов конусной дробилки является дробильный конус (броня), износ поверхности которого приводит к изменению проходного сечения и посадочных поверхностей [8]. В результате этого, при норме переработки в 1 млн. тонн, фактически, до замены брони перерабатывается от 500 до 700 тыс. тонн породы. Также изменяются в сторону увеличения размеры фракций породы.

   Характерными последствиями износа и повреждения посадочных мест являются:

  • разрушение брони и проворачивание ее на посадочных местах;
  • ухудшение технологических показателей;
  • опасность попадания в дробящую полость недробимых тел и потребность в предохранительных средствах;
  • необратимые разрушения посадочных мест;
  • выдавливание заполнителя из технологической полости;
  • увеличение эксплуатационных затрат;
  • аварийные остановы и т.п.

   Определенное негативное влияние на производительность и эксплуатационные характеристики конусных дробилок оказывает удаление в процессе работы заполнителя из технологической полости дробилки [10]. В настоящее время, после установления брони на конус, технологические полости заполняют битумом, бетоном или жидким цинком. Битум используют на малых дробилках типа КСД. На больших дробилках, где в зоне перемешивания руды, температура достигает 60-700 С, битум размягчается и заливает броню, поэтому его не используют. Бетон, в процессе эксплуатации конусных дробилок, выкрашивается, что приводит либо к выходу дробилки из строя, либо к резкому ухудшению эксплуатационных  характеристик. Заливка технологических полостей цинком является дорогостоящей и небезопасной операцией.

   Процессы плавления и заливки жидкого цинка в конусную дробилку являются трудоемкими и отрицательными с экологической точки зрения. Цинк в процессе эксплуатации от ударных нагрузок начинает выкрашиваться, что часто приводит к деформациям или к разрушению броневой части [13]. При смене броней, которая осуществляется не реже одного раза в квартал, оставшийся цинк удаляется с поверхности конусов и отправляется на переплавку. При этом используется от 50 до 70% ранее использованного цинка [12].

   Учитывая недостатки применения перечисленных выше материалов при заливке технологических полостей конусных дробилок, была предложена принципиально новая технология с использованием специальных композиционных материалов. Ее внедрение осуществлялось на КОО «Предприятие Эрдэнэт»

   В качестве заливаемого материала был выбран полиуретановый композит, а после корректировки его состава, в соответствии с требованиями Заказчика, ему было присвоено название «Мультипласт». Предложенный композиционный материал представляет собой сравнительно низковязкую композицию, которая легко растекается и обладает высокой проникающей способностью. После отверждения композит может выполнять функции конструкционного материала с высокой стойкостью к ударам, вибрациям, резким перепадам температур.

   Скорость отверждения композита легко регулируется от нескольких минут до нескольких часов. Материал стоек к действию воды, масел и нефтепродуктов. «Мультипласт» состоит из двух компонентов А и В. 

   Заполнение полости композитом «Мультипласт» может осуществляться как вручную, так и механизированным способом. Жизнеспособность смеси компонентов  А и В может регулироваться, в зависимости от количества материала, в сторону уменьшения.

   Технология заливки композитом «Мультипласт» в полость, относительно проста и легко осваивается производственным персоналом. Поверхности деталей, заливаемых жидким компаундом, следует очистить от загрязнений и ржавчины, тщательно протереть.

   Очищенные поверхности, с целью предотвращения адгезии компаунда к металлу, следует смазать равномерным слоем пластичной или жидкой смазки. Компоненты А и В необходимо предварительно перемешать между собой и в течение не более чем 30 минут залить в технологическую полость до полного его отвердения.

   Отвердевший компаунд представляет собой полимер светло-коричневого цвета, обладающий стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам, температурным перепадам, а также химической стойкостью к воде и маслобензопродуктам. При демонтаже конусной дробилки, в отличие от цинка, компаунд легко отделяется от основного металла и может быть снят, как целиком, так и по частям, для чего должен быть разрезан в осевом направлении углошлифовальной машиной [9].

   Замена цинка на заливку композиционным материалом полостей конусной дробилки показала высокую эффективность предложенного метода. Использование этой технологии и новых материалов на конусных дробилках КМД-3000, на одном из предприятий, подтвердило целесообразность применения. Так по использованной ранее технологии заливки требуется около 1500кг  жидкого цинка на одну дробилку, тогда как по новой технологии только 250кг компаунда.

   На КОО «Эрдэнэт», где осуществлялось внедрение новой технологии, задействовано шесть конусных дробилок, т.е. броня меняется не менее чем 24 раза в год. Столько же раз используется и процесс заливки технологических полостей. Расчеты показали, что годовой экономический эффект на этом предприятии составил 6,5 млн. руб. при окупаемости затрат, связанных с внедрением новой технологии, в течение семи месяцев.  Приведенные цифры подтверждают высокую эффективность нового прогрессивного метода и дают основу для его широкого внедрения.

   На конусных дробилках также были проведены успешные работы по восстановлению посадочной поверхности под установку брони. На производительность конусных дробилок и срок их эксплуатации существенное влияние оказывает состояние посадочной поверхности конуса, на которую устанавливается броневая часть дробилки. Интенсивная эксплуатация конусных дробилок приводит к появлению различного рода дефектов, препятствующих нормальной работе оборудования. К таким дефектам следует отнести:

  • дефекты на опорной поверхности конуса;
  • неравномерный износ посадочного места брони конуса по длине окружности;
  • неравномерное прилегание брони;
  • эллипсность и не концентричность броней;
  • увеличенный зазор между броней и посадочным местом конуса;
  • позиционирование брони ниже посадочного места конуса.

   Одной из основных причин появления перечисленных выше дефектов является так называемая «фреттинг-коррозия». При фреттинг-коррозии происходит коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых относительных перемещениях. В результате изнашивания происходит интенсивное хрупкое разрушение поверхностей трения [6]. При фреттинг-коррозии одновременно протекают два процесса - схватывание и окисление, причем их интенсивность значительно выше, чем в условиях обычного трения скольжения. Схватывание – местное соединение контактирующих поверхностей можно наблюдать даже при невысоких нагрузках [1].

   Именно эти процессы происходят в зоне контакта брони с опорной поверхностью конуса. Разрушение поверхности при фреттинг-коррозии проявляется в виде натиров, налипаний, раковин или вырывов, заполненных продуктами изнашивания [7]. Первым диагностическим признаком фреттинг-коррозии  служит появление на поверхностях трения окрашенных пятен, в которых находятся деформированные оксиды. Рост амплитуды колебаний трущихся тел приводит к разрушению поверхности, вследствие отслоения частиц материала и увеличения толщины оксидных пленок, причем продукты изнашивания обычно не удаляются из зоны контакта. Наряду с процессами микросхватывания и окисления, изнашивание интенсифицируется усталостными процессами и абразивными разрушениями [11]. Определяющая роль этих процессов зависит от конкретных условий изнашивания. Последняя стадия фреттинг-коррозии связана с окончательным разрушением зон повреждаемости, предварительно разрыхленных усталостными и коррозионными процессами [4]. С учетом возможности протекания электро-химических процессов эту стадию можно назвать коррозионно-усталостным разрушением [2]. В этот период поверхностные слои металла, длительно подвергавшиеся циклическим деформациям, становятся настолько разупрочненными, что теряют устойчивость, и начинается их прогрессирующее отделение, что проявляется в увеличении скорости изнашивания. Также фреттинг-коррозия сопровождается изменением структуры в поверхностных слоях металла, что является отрицательным фактором [4].

   Фреттинг-коррозия наблюдается в валах, подшипниках качения, муфтах и других деталях, находящихся в подвижном контакте. В результате исследования соединений, работающих в условиях фреттинг-коррозии, установлено, что поверхностное упрочнение позволяет создавать благоприятную структуру, и повышает износостойкость в 1,5-3 раза в зависимости от содержания углерода в стали и параметров испытания [4]. Повышение сопротивление фреттинг-коррозии добивается также лазерной закалкой сталей, азотированием, наплавкой и газотермическим напылением [1].

   Практика  восстановления посадочных поверхностей конусных дробилок показала целесообразность применения мероприятий, связанных с упрочнением контактных поверхностей, а также использованием методов наплавки и напыления [5]. Так, при проведении восстановительных работ на Сорском ферромолибденовом заводе, в процессе диагностики состояния опорной поверхности под броней, были выявлены существенные отклонения, а именно:

  • износ посадочного места под броню от 1 до 8мм;
  • радиальное биение посадочного места от -4,6 до +0,4мм;
  • отклонение конусной поверхности от заданного угла от 1 до 80

 

   С целью устранения обнаруженных дефектов по разработанной технологии была проведена на изношенную поверхность наплавка металла в местах сколов и раковин. Наплавленный слой составил 8мм. После наплавки была проведена токарная обработка наплавленной поверхности с последующим шлифованием. Технологически был обеспечен требуемый угол конусной поверхности, который был проконтролирован специально подготовленным калибром. Отклонений от заданных размеров зафиксировано не было. Благодаря представленной технологии достигается:

  • обеспечение первоначальных геометрических размеров;
  • упрочнение посадочных мест твердости до 400НВ, т.е. почти вдвое больше первоначальной;
  • увеличение зоны контакта нижнего посадочного места с броней конуса и как следствие – снижение нагрузки на посадочное место;
  • обеспечение плотного соединения верхнего и нижнего посадочных мест конуса с посадочными местами брони.

   Отрицательное влияние на эксплуатационные характеристики конусной дробилки оказывают так же дефекты ее опорной чаши. Они появляются как на наружной, так и на внутренней цилиндрической поверхности, а также на конусной поверхности хвостовика. Дефекты проявляются в виде выработки поверхности, раковин, трещин. Также наблюдается повышенное биение в посадочном месте. Причинами повреждений чаще всего являются отклонения по вертикали при установке опорного блока; превышение допустимого уровня вибраций, возникающих при разрушении брони, в результате попадания неразмолотых материалов, поврежденного посадочного места втулки, повреждений хвостовика и броневой втулки дробящего конуса. На рис. 3 наглядно видны дефекты этих деталей, возникающие в процессе эксплуатации оборудования.

   Устранение дефектов опорной чаши на Сорском ФМЗ производилось методом наплавки металла на поврежденные поверхности с последующей механической обработкой с использованием переносного токарного и шлифовального оборудования [3]. Состояние поверхностей после обработки представлено на рис. 4. С целью обеспечения требуемой точности были разработаны и изготовлены специальные вращающиеся устройства, благодаря которым были получены требуемые геометрические характеристики на обрабатываемых деталях. В результате, были практически восстановлены заводские размеры оборудования (табл. 2), а за счет наплавки металла с более высокими механическими характеристиками, твердость обработанных поверхностей была увеличена в 2 раза, что дало возможность более длительно эксплуатировать конусные дробилки до смены брони.

   Таким образом, комплекс новых технологических решений по восстановлению обеспечивает снижение внеплановых остановок дробилок и соответственно уменьшается количество технически сложных и опасных ремонтов, повышается КПД агрегатов, а также снижаются эксплуатационные затраты. Данный метод восстановления значительно сокращает сроки простоя оборудования и обеспечивает надежность дальнейшей эксплуатации.

   Предприятие ЗАО ММК «Мосинтраст», проводившее подобные восстановительные работы на ряде предприятий, при научно-технической поддержке специалистов Горного института НИТУ МИСиС и РГУТиС, гарантирует, как минимум, 5 лет эксплуатации конусных дробилок без ремонтов. При этом повышается производительность самих дробилок, т.к. замена брони производится не в результате аварийных остановов, а по переработке не менее 1млн. тонн породы, что в 1,5-2 раза превышает выработку конусных дробилок, не прошедших  подобное восстановление. Следует подчеркнуть, что ЗАО ММК «Мосинтраст» проводит восстановительные работы непосредственно на предприятиях, эксплуатирующих подобное оборудование. Весь комплекс работ занимает, в расчете на одну дробилку, не более 2-х недель. Тогда как при отправке конусов на ремонтные предприятия или к изготовителю проходит не менее одного года.

   Благодаря инновационным технологиям и высокой экономической эффективности предлагаемые решения должны найти широкое применение на предприятиях строительной и горнодобывающей отраслей промышленности.

 

Литература:

  1. Тушинский Л.И., Плохов А.В., Токарев А.О., Синдеев В.И. «Методы исследований материалов» – М.: Мир, 2004-384с.
  2. Семенова И.В., Хорошилов А.В., Флоринович Г.М. «Коррозия и защита от коррозии». – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006 – 376с.
  3. Гончаров А.Б., Тулинов А.Б., Одинцов Л.Г. «Установка для шлифования. Патент №2385795, Бюл. №10 от 10.04.2010г.»
  4. Островский М.С. Фреттинг как причина снижения надежности горных машин. Горное оборудование и электромеханика. 2011. № 9. С. 18-23.
  5. Бойко П.Ф. Ремонтное восстановление точности конусов дробилок. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. №S5. С. 12-15.
  6. Бойко П.Ф. Восстановление работоспособности крупногабаритных валов дробильных агрегатов. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2009. №2. С. 377-378.
  7. Вержанский А.П., Островский М.С., Мнацканян В.У. Современные технологии технического обслуживания и ремонта горных машин и оборудования. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. №S1. С. 422-449.
  8. Мнацканян В.У., Зиновьева И.И. Современные методы восстановления деталей горного оборудования. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. №S-4-6. С. 66-68.
  9. Тулинов А.Б., Иванов В.А., Гончаров А.Б. Прогрессивные технологии и материалы для восстановления горного оборудования. // Сборник научных трудов семинара «Современные технологии в горном машиностроении». – М.: МГГУ.- 2012. – 445 с.
  10. Blazy, P. Vibroinertial comminution principles and performance / P. Blazy, L.P. Zarogatsky // Int. J. of Mineral Processing. - 2010. № 41. - P. 33-51.
  11. Petrini Poli. Quelques elements de technologie dans les appareils de con-cassage-broyage et criblage. Travaux, 2011, № 469, p. 30 36.
  12. Iridin G.R. Fracture Mechanics. Instructural Mechanics// (Proc.Ist Symposium on Naval Structure Mechanics), -1990, -P.557-591.
  13. Wells A.A. Application of Fracture mechanics at and beyond general yielding. British Welding Journal, 1993,-V.10,-№ 11,-P.563-570.