Análisis de la falla por desgaste del revestimiento de la trituradora de cono en la mina de cobre
Dadas las condiciones de trabajo de la Mina de Cobre, se realizó el análisis de la falla por desgaste de la trituradora de cono. El análisis SEM mostró que la perforación, el corte y la compresión (impacto) del mineral que resultó en picaduras fueron los medios de desgaste dominantes y el desconchado por fatiga causado por la fatiga de baja frecuencia fue uno de los medios de falla por desgaste. Por lo tanto, se debe requerir que los materiales del revestimiento tengan una superficie muy alta para resistir la perforación y el corte del mineral y una resistencia y tenacidad muy altas para resistir la fatiga de baja frecuencia y la carga de impacto. Por lo tanto, se seleccionó una aleación de acero con alto contenido de manganeso para aumentar la dureza preliminar y la tasa de endurecimiento por trabajo del revestimiento. Mientras tanto, la mejora de la fundición metalúrgica y las cualidades del tratamiento térmico del acero con alto contenido de manganeso también fue un factor que no se podía ignorar.
Nuestro cliente, la mina de cobre Dexing, que es la mina de cobre más grande de Asia. Tiene más de 30 juegos de trituradoras de cono, por lo que necesita una gran cantidad de trituradoras de cono piezas de desgaste todos los años. Tiene muchos proveedores de piezas de desgaste de trituradorassin embargo, la calidad de estas piezas no es estable. Por lo tanto, nuestra fundición lo había ayudado a encontrar la falla por desgaste de los revestimientos de las trituradoras de cono y mejorar su vida útil.
Condiciones de trabajo
El mineral de la mina de cobre Dexing se puede dividir en pórfido y mineral de tipo filita según el tipo de roca del cuerpo mineral. La proporción de volumen de mineral es 1: 3. En el área minera, hay tres tipos industriales de mineral oxidado, mineral mixto y mineral de sulfuro primario. El mineral de sulfuro es el tipo principal y representa más del 99% de la masa.
La dureza del mineral de cobre Dexing es generalmente entre f = 5-8, que pertenece al mineral de dureza media. La resistencia a la compresión promedio del mineral de tipo filita es de 84.8 MPa y la resistencia a la compresión promedio del mineral de tipo granodiorita es de 109.2 MPa.
Muestreo
El paso clave del análisis de fallas por desgaste es analizar la morfología de la superficie de desgaste, por lo que la muestra debe tomarse de la superficie de desgaste nueva de los restos de desgaste. El cono móvil (revestimiento) que muestreamos fue retirado de la trituradora de cono y enviado atrás en el tiempo.
El Roto revestimiento de trituradora de cono se corta en muestras grandes mediante llama de oxígeno-acetileno y se toman 4 muestras de arriba a abajo. El tamaño de la muestra debe ser tal que el sitio de muestreo no se vea afectado por el calor. Luego, a través del proceso de corte de alambre, saque la muestra en el centro de la muestra grande para escanear con un microscopio electrónico y observar la morfología de desgaste. El tamaño de la muestra es de aproximadamente 10 mm x 10 mm x 10 mm, y se toma una muestra para medir el cambio de microdureza desde la superficie hacia adentro.
La observación de la muestra se realizó en un microscopio electrónico de barrido S-2700. Antes de la observación por microscopio electrónico, las muestras se limpiaron con ondas ultrasónicas.
Morfología de desgaste y mecanismo de desgaste
El desgaste abrasivo de tres cuerpos se forma entre el manto de la trituradora de cono, el cóncavo de la trituradora de cono y el mineral molido, y la superficie del revestimiento se encuentra en un estado de tensión complejo.
Bajo la acción de un gran esfuerzo de compresión del resorte, el mineral genera un gran esfuerzo de compresión en la superficie local de la placa de revestimiento y, al mismo tiempo, el cono en movimiento genera un alto esfuerzo cortante al mismo tiempo. Los dos actúan al mismo tiempo, lo que provoca el cincelado, corte y extrusión de la placa de revestimiento.
Desde la primera imagen “Morfología de desgaste después de la falla de los revestimientos de la trituradora de cono x100”, la placa de revestimiento motorizada de trituración de cono realiza un movimiento de rotación excéntrico. Cuando se desvía hacia la placa de revestimiento fija, dará una gran carga de impacto al mineral roto, lo que provocará que la placa de revestimiento se apriete y se deforme plásticamente. En el caso de una deformación plástica repetida y repetida, el revestimiento forma numerosos hoyos de compresión (impacto), verifique “Morfología de desgaste después de una falla de los revestimientos de la trituradora de cono x500”.
Al mismo tiempo, el mineral que soporta la enorme carga someterá la placa de revestimiento a esfuerzos de compresión y esfuerzo cortante. La tensión de compresión provoca la deformación plástica del revestimiento en movimiento. En el caso de una deformación plástica repetida y repetida, se forman numerosos hoyos de compresión (impacto) en la superficie del revestimiento, como las siguientes imágenes de “Deformaciones de compresión (impacto) en la superficie de desgaste del revestimiento de la trituradora de cono”. Al mismo tiempo, en el fondo del pozo de extrusión, después de una extrusión repetida, se produce un refuerzo por deformación y la plasticidad se agota para formar una fractura frágil. Su aparición "Morfología de la fractura frágil en el fondo del pozo"
Otras observaciones revelaron que el mineral apretó la superficie del revestimiento bajo el efecto de una enorme tensión de aplastamiento. Debido a que el mineral tiene un valor f de dureza Platts bajo, el valor f en realidad refleja la resistencia a la compresión del mineral, f = R / 100, R significa resistencia a la compresión. Por lo tanto, la resistencia a la compresión del mineral es baja, la resistencia a la rotura también es baja y es fácil de romper. Después de que el mineral se rompe, se aprieta hasta el fondo del pozo debido a la menor dureza del revestimiento, vea la siguiente imagen:
Al mismo tiempo, a medida que gira el cono en movimiento, se genera un esfuerzo cortante entre el mineral y el revestimiento. El mineral deslizante y el mineral exprimido en el fondo del pozo cortan y cortan la superficie del revestimiento.
Por lo tanto, en el funcionamiento real del revestimiento de la trituradora de cono, existen simultáneamente picaduras de corte, corte y presión (impacto). Varias formas de desgaste. En cuanto a la proporción de los tres tipos de desgaste, no solo está relacionada con la fuerza y el tamaño del mineral, sino también con el valor de la dureza de Platts f que refleja la resistencia a la compresión del mineral.
Cabe señalar que la trituradora de cono tiene una gran fuerza de trituración y una alta velocidad de rotación. Bajo la acción de una gran compresión y presión de corte, el tablero de revestimiento está sujeto a cargas periódicas de fatiga por contacto. Las grietas por fatiga pueden ocurrir fácilmente en la capa subsuperficial, lo que resulta en desconchado por fatiga. La descamación es también uno de los factores de falla del desgaste del revestimiento de la trituradora.
En resumen, el mecanismo de desgaste del revestimiento de la trituradora de cono es la coexistencia de desgaste por corte, desgaste plástico y desgaste por fatiga. Con las diferentes condiciones de trabajo, especialmente el diferente valor F de la dureza del mineral, las proporciones de los tres mecanismos de desgaste son diferentes.
Endurecimiento de la superficie del revestimiento de la trituradora de cono
Debido a que el material del revestimiento de la trituradora de cono muestreado (placa de revestimiento) es acero con alto contenido de manganeso, la placa de revestimiento está sujeta a una gran carga de impacto durante el funcionamiento de la trituradora de cono, por lo que tiene un buen efecto de endurecimiento por trabajo.
Dureza del revestimiento de la trituradora de cono
Asunto | Distancia desde la superficie (mm) | |||||||||
0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | |
1 (área superior) | 527 | 350 | 336 | 313 | 291 | 285 | 285 | 250 | 245 | 264 |
2 (zona media) | 569 | 336 | 283 | 299 | 265 | 248 | 257 | 243 | 245 | 245 |
3 (zona inferior) | 494 | 289 | 280 | 272 | 274 | 274 | 269 | 246 | 245 | 230 |
Se puede ver en los resultados de la prueba de la mesa que el revestimiento de la trituradora de cono está sujeto a una gran carga de impacto en el mineral triturado. La dureza Hv de la superficie del revestimiento puede ser de hasta 500 o más, pero la profundidad de endurecimiento es solo de 2 mm.
Por lo tanto, se requiere que el revestimiento tenga buena tenacidad y resistencia suficiente para resistir la enorme carga de impacto y causar astillado.
Los valores de endurecimiento de la superficie de diferentes partes del mismo tablero de revestimiento son diferentes, lo que muestra que diferentes partes del tablero de revestimiento tienen diferentes tensiones y diferentes tamaños de mineral.
La parte superior del tablero de revestimiento móvil se ve afectada por un mineral grande, por lo que el valor de endurecimiento es el más alto; mientras que en la parte inferior del tablero de revestimiento móvil, el mineral se ha roto y su valor de endurecimiento superficial es bajo.
Selección de materiales
De acuerdo con el análisis anterior de morfología de desgaste y mecanismo de desgaste, el revestimiento de la trituradora de cono no solo requiere una alta dureza de la superficie para resistir el cincelado y el corte del mineral, sino que también requiere una alta resistencia y tenacidad para mejorar la resistencia a cargas de impacto enormes y la capacidad de fatiga de ciclo bajo, no romper y romper. Por lo tanto, el requisito básico para la selección del material del revestimiento de la trituradora de cono es aumentar la dureza de la superficie tanto como sea posible y mejorar su resistencia al desgaste por corte mientras se asegura que el revestimiento no se agriete. Debido a la alta plasticidad y dureza del acero con alto contenido de manganeso, y la incomparable capacidad de endurecimiento por trabajo de otros materiales resistentes al desgaste, el acero con alto contenido de manganeso sigue siendo el material de elección para los revestimientos de trituradoras de cono. Sin embargo, a medida que la potencia de la trituradora continúa aumentando, la relación de trituración aumenta y la ley del mineral continúa disminuyendo, especialmente la mina de cobre Dexing es un mineral magro, y generalmente es difícil que el acero con alto contenido de manganeso cumpla con los requisitos de producción. Por lo tanto, es necesario incrementar la dureza inicial del acero con alto contenido de manganeso y aumentar su tasa de endurecimiento bajo la premisa de ejercer mejor las características inherentes del acero con alto contenido de manganeso y asegurar que el acero con alto contenido de manganeso tenga la plasticidad y dureza adecuadas. . En base a esto, basándonos en la composición del acero con alto contenido de manganeso ordinario, consideramos un tratamiento de aleación para mejorar la resistencia y dureza del acero con alto contenido de manganeso y distribuir uniformemente un número considerable de puntos de masa de alta dureza sobre la base de austenita para mejorar la forma desgastada de el revestimiento, ralentizar la tasa de desgaste. Sin embargo, la adición de elementos de aleación a los aceros con alto contenido de manganeso es beneficiosa para mejorar la resistencia y la dureza, pero inevitablemente conducirá a la reducción de la plasticidad y la tenacidad. Por lo tanto, se debe agregar la cantidad de elementos de aleación para evitar una reducción excesiva de plasticidad y tenacidad y conducir a la fragmentación. Entonces, nuestra fundición sugiere usar acero al manganeso CrMoVTiRe para moldear sus revestimientos de trituradora de cono,
Composición química del acero al manganeso CrMoVTiRe | |||||||||
C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | V | Ti | Re |
1. 3 ~ 1. 5 | 0. 3 ~ 0. 6 | 13 ~ 15 | <0, 04 | <0, 07 | 1. 8 ~ 2. 2 | 0. 8 ~ 1. 2 | 0. 3 ~ 0. 5 | 0. 15 ~ 0. 25 | 0. 5 |
Los resultados de las pruebas muestran que la dureza inicial del acero CrMoV TiRe con alto contenido de manganeso puede alcanzar aproximadamente HB 260, lo que favorece la mejora de la resistencia al desgaste por corte.
Sin embargo, la adición de elementos de aleación, especialmente la adición de elementos formadores de carburo, conducirá inevitablemente a un aumento en el número de carburos no disueltos, lo que reducirá la plasticidad y tenacidad hasta cierto punto en comparación con los aceros ordinarios con alto contenido de manganeso.
Si bien damos importancia a la aleación de aceros con alto contenido de manganeso, no debemos descuidar la mejora de la calidad metalúrgica, especialmente la reducción de la cantidad de fósforo e inclusiones. Esta es una forma económica y conveniente de mejorar la vida útil de los revestimientos de acero con alto contenido de manganeso. Durante el tratamiento de tenacidad del agua, los parámetros del proceso de tratamiento térmico como la temperatura del tratamiento de tenacidad del agua, el tiempo de entrada y salida del agua y la temperatura del agua deben controlarse estrictamente para que la cantidad de carburos no disueltos y carburos precipitados se controle dentro del rango prescrito por las normas nacionales.
Cabe señalar que, si bien se presta atención al material del revestimiento de la trituradora de cono, no se debe ignorar la formulación del proceso de fundición. El grosor de la pared del revestimiento de la trituradora de cono es grande y el grosor máximo de la pared del revestimiento fino triturado puede alcanzar los 200 mm. Si se utiliza una fundición de arena ordinaria, la velocidad de enfriamiento es más lenta y la temperatura de fundición no está estrictamente controlada. Grueso. Debido a los cereales secundarios, solo se observa un grano cuando se amplía a 100 veces, por lo que solo se amplía a 50 veces, por lo que no se puede evaluar de acuerdo con el estándar nacional de GB6394. El refinamiento del grano ayudará a aumentar la vida útil del revestimiento.
Por lo tanto, en el proceso de fundición, se recomienda utilizar arena para moldes de metal y reducir la temperatura de vertido, lo que ayudará a refinar el grano de la placa de revestimiento de acero con alto contenido de manganeso.