Jeśli zajmujesz się wydobyciem, produkcją kruszywa lub recyklingiem, z pewnością masz pojęcie o trwałości zmęczeniowej młota kruszarki. W zeszłym tygodniu rozmawiałem z operatorem kamieniołomu, który zdecydowanie za wcześnie wyciągał młoty ze stali o wysokiej zawartości Mn — uważał, że wszystkie młoty stalowe powinny wystarczyć na 12 miesięcy, ale okazuje się, że cykliczne ładowanie, jakość materiału, a nawet sposób pracy kruszarki mają znacznie większe znaczenie, niż większość ludzi zdaje sobie sprawę. Jako dostawca młotów kruszących ze stali o wysokiej zawartości Mn, bez przerwy otrzymuję następujące pytania:Jaka jest rzeczywista trwałość zmęczeniowa tych rzeczy, gdy przez cały dzień przyjmują powtarzające się uderzenia?Rozłóżmy to tak, jakbyśmy rozmawiali przy kawie, bez sztywnego żargonu, od którego szklą się oczy.
Najpierw przygotujmy scenę. Kiedy młot kruszący się porusza, nie jest to pojedyncze, mocne uderzenie – to setki tysięcy drobnych, cyklicznych uderzeń co godzinę, 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, przez wiele tygodni. To powtarzające się obciążenie powoduje zmęczenie, prawda? Pomyśl o zginaniu spinacza w tę i z powrotem: nie pęka on za pierwszym razem, ale po kilkunastu zgięciach pęka. Ten sam pomysł z młotami kruszącymi, tylko o wiele cięższymi i o znacznie większej sile. Stal o wysokiej zawartości Mn (czyli stal manganowa, dla każdego nowego) jest tutaj popularna, ponieważ twardnieje podczas pracy, więc gdy zostanie uderzona, powierzchnia staje się bardzo twarda, dlatego wytrzymuje lepiej niż zwykła stal węglowa. Jednak jego trwałość zmęczeniowa nie jest uniwersalna; zależy to od kilku kluczowych czynników.
Zacznijmy od gatunku stali o wysokiej zawartości Mn, którego używasz. Nie każda stal Mn jest sobie równa. Widzę wielu kupujących rezygnujących z tanich młotków odlewanych, które skąpią na pierwiastkach stopowych, takich jak chrom, co zmienia wszystko. Standardem dobrych młotów kruszących o wysokiej zawartości Mn jest Mn13Cr2 – dodaj chrom, a zwiększysz wytrzymałość, odporność na zużycie i odporność na zmęczenie. Sprzedajemy tonęGłowica młotka bimetalicznego Mn13Cr2 do kruszarkiwłaśnie z tego powodu. Nawiasem mówiąc, młotki bimetaliczne łączą utwardzającą się podczas pracy powierzchnię o wysokiej zawartości Mn z twardszym rdzeniem, dzięki czemu nie pękają w połowie cyklu, nawet przy mocnym uderzeniu dużymi kamieniami. Sama konstrukcja bimetaliczna może wydłużyć trwałość zmęczeniową o 30–50% w porównaniu z solidnym młotkiem ze stali niskostopowej Mn, z tego, co pokazują nasze dane i raporty naszych klientów.
Następny w kolejce: cykliczna charakterystyka ładowania. To ten duży, na którym śpi większość operatorów. Jak ciężko pracuje Twoja kruszarka? Czy kruszysz duży, gęsty bazalt o średnicy 2 stóp lub miękki wapień przypominający kredę? Cykle nie są takie same we wszystkich obszarach. Jeśli używasz udaru z wałem poziomym (HSI) z małymi, częstymi uderzeniami, uzyskasz więcej cykli na godzinę niż kruszarka stożkowa z wolniejszymi, większymi uderzeniami. Energia uderzenia na cykl ma znaczenie – zbyt duża energia uderzeń oznacza większe obciążenie młotka, przez co pęknięcia zmęczeniowe zaczynają się szybciej. Młot miażdżący 100–200 ton twardej skały na godzinę w porównaniu z ponad 500 tonami? Te ostatnie zużywają się i męczą znacznie szybciej, niezależnie od gatunku. Nasz zespół współpracował z operatorami, którzy dostosowują wielkość paszy do swoich młotów, a już ta mała zmiana wydłużyła ich żywotność o 2 miesiące.Części odlewnicze do kruszarekogólnie, włączając młotki.
Obróbka cieplna to kolejny etap decydujący. Kiedy odlewnia odlewa stal o wysokiej zawartości Mn, musi ją natychmiast ugasić, aby zablokować austenityczną strukturę, która sprawia, że jest ona twardsza przez zgniot. Pomiń ten krok, a stal będzie zbyt krucha – już po kilku tysiącach cykli utworzą się pęknięcia zmęczeniowe, a młotek pęknie lub zużyje się w ciągu kilku tygodni. Każdą partię naszych młotków testujemy pod kątem twardości po obróbce cieplnej, a wymagane minimum to 200 HB (twardość w skali Brinella) w stanie odlewu, która wzrasta do 500+ HB po utwardzeniu przez uderzenia. Oszczędź na hartowaniu, a w zasadzie sprzedajesz spinacz do papieru wykonany z suchego spaghetti – wygląda dobrze, ale szybko rozpada się pod ciśnieniem.
Przejdźmy teraz do liczb, bo to właśnie każdy chce wiedzieć. Zebrałem dane z ponad 200 kamieniołomów i zakładów zajmujących się recyklingiem, do których dostarczyliśmy młoty, na przestrzeni 2 lat, więc nie jest to tylko materiał podręcznikowy. W przypadku młota z litego Mn13Cr2 (odpowiednio poddanego obróbce cieplnej, bez nacięć stopu) kruszącego średniotwarde skały, takie jak wapień lub dolomit, przy umiarkowanej szybkości posuwu (200–300 t/h), średnia trwałość zmęczeniowa wynosi 6–12 miesięcy. Poczekaj, ale jeśli kruszysz super twardą skałę, taką jak granit lub ruda żelaza, czas ten spada do 3-6 miesięcy. Jeśli używasz tańszego młotka ze stali o niskiej zawartości Mn (mniej niż 12% manganu, bez chromu)? To maksymalnie 1-3 miesiące. To ogromna luka, kupując 3 tanie młotki po 200 dolarów każdy w porównaniu z 1 dobrym młotkiem za 500 dolarów, a dobry młotek wytrzymuje dwa razy dłużej. NaszGłowica młotka pokryta stopem wysokiej zawartości chromudodaje dodatkową warstwę twardego chromu na powierzchni czołowej, więc w zastosowaniach bardzo ściernych może wydłużyć trwałość zmęczeniową do 8 miesięcy, nawet w przypadku granitu.
Czekaj, ale zmęczenie nie wynika tylko ze zużycia – czasami chodzi też o pękanie. Wiele młotków zawodzi nie dlatego, że się zużyły, ale dlatego, że maleńkie pęknięcie zmęczeniowe zaczyna się na krawędzi młotka (gdzie naprężenie udarowe jest największe) i rośnie, aż łeb odłamie się od trzpienia. Dzieje się tak znacznie częściej w kruszarkach wysokoenergetycznych, takich jak udary główne, które przyjmują dużą, ciężką paszę. W tym przypadku pomocne są także młotki bimetaliczne, ponieważ rdzeń jest twardszy niż lita stal o wysokiej zawartości manganu, więc pęknięcia na krawędziach powstają dłużej. Mieliśmy klienta w Arizonie, który łamał 1 młotek tygodniowo w swoim podstawowym HSI, zanim przeszedł na nasze młotki bimetaliczne Mn13Cr2 – teraz wymieniają 1 młotek co 2 miesiące i nie ma już przerw w połowie cyklu, co oszczędza im tysiące przestojów każdego roku.
Kolejny czynnik, który większość ludzi pomija: praktyki konserwacji i obsługi. Hmm, prawda? Jeśli kruszarka pracuje 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, nie pozwalając jej ostygnąć, młoty również podlegają stałemu obciążeniu termicznemu, oprócz cyklicznego naprężenia udarowego. Taka kombinacja prowadzi do znacznie szybszego zmęczenia. Ponadto sposób obracania młotów podczas serwisowania kruszarki – jeśli nie zostaną odpowiednio wyważone, pojawią się dodatkowe wibracje, które zwiększają cykliczne obciążenie każdego młota, powodując jego szybsze awarie. I nawet nie zaczynaj od podawania niekruszalnego materiału, takiego jak stalowa śruba lub kawałek betonowego pręta zbrojeniowego, do kruszarki. To pojedyncze, duże uderzenie może spowodować pęknięcie zmęczeniowe, którego utworzenie w innym przypadku zajęłoby miesiące, a młotek zabije się w ciągu kilku godzin. Zawsze mówimy klientom, aby zainstalowaliOdporna na zużycie wyściółka kruszarkirównież na ścianach kruszarki, ponieważ wykładziny zmniejszają ilość materiału odbijającego się i uderzającego w młoty na boki, co powoduje niepotrzebne naprężenia.
A co z płytami ekranowymi? Czekaj, naszPłyta sitowa kruszarki ze stali wysokomanganowejto doskonały przykład tego, jak zmęczenie działa również w przypadku innych elementów kruszarki, ale ma to związek z młotami. Jeśli płyty przesiewające są zużyte, materiał nie jest odprowadzany wystarczająco szybko, więc zostaje zawrócony z powrotem do kruszarki. Oznacza to, że młoty uderzają w ten sam materiał w kółko, a nie w świeżą paszę, co powoduje ciągłe zmęczenie młotów. Zatem nie tylko same młoty – inne części układu kruszarki również wpływają na ich trwałość zmęczeniową.
Spójrzmy realnie na to, co mówi branża, żeby to poprzeć. Towarzystwo Górnictwa, Metalurgii i Poszukiwań (SME) przeprowadziło kilka lat temu badanie dotyczące trwałości zmęczeniowej elementów kruszarki i ich liczby są zgodne z tym, co widzimy: młoty ze stali o odpowiedniej zawartości manganu podczas standardowych operacji osiągają średnio 8 miesięcy trwałości zmęczeniowej, przy czym zakres wynosi 4–14 miesięcy w zależności od zastosowania. Najważniejszym wnioskiem z tego badania było to, że gatunek materiału i warunki pracy odpowiadały za 80% zmienności, a więc jest to znacznie więcej niż marka młotka, pod warunkiem, że kupujesz renomowanego dostawcę, który stosuje odpowiednią obróbkę cieplną i dodatki stopowe.
Czekaj, ale co, gdy coś pójdzie nie tak? Widziałem młoty przez 2 lata i widziałem, jak umierały w ciągu 2 tygodni. Wartości odstające to zazwyczaj albo całkowite niedopasowanie gatunku młota do zastosowania (np. użycie młotka ze stali Mn do obróbki twardej rudy żelaza) albo głupi błąd w obsłudze, np. podawanie niekruszalnych materiałów lub praca ze złymi wykładzinami. W zeszłym kwartale mieliśmy klienta zajmującego się recyklingiem, który kruszył beton rozbiórkowy prętami zbrojeniowymi, a on ciągle łamał młotki. Zaleciliśmy dodanie separatora magnetycznego, który będzie ciągnął pręt zbrojeniowy, zanim uderzy on w kruszarkę, i zamianę ich na nasze młoty pokryte wysoką zawartością chromu. Żywotność ich młota skróciła się z 2 tygodni do 3 miesięcy, a przestoje kruszarki skrócono o 90% – to pieniądze w kieszeni, na które wcześniej nawet nie liczyli.
Podsumowując, upraszczamy: trwałość zmęczeniowa młotów kruszących ze stali o wysokiej zawartości Mn pod obciążeniem cyklicznym nie jest stałą liczbą, jest to zakres zależny od trzech dużych rzeczy: 1) jakości stali (gatunek, zawartość stopowa, obróbka cieplna), 2) nasilenia obciążeń cyklicznych (twardość skały, wielkość wsadu, typ kruszarki) oraz 3) dobrej obsługi i konserwacji całego systemu kruszarki. Średnio patrzysz na 3-12 miesięcy, przy użyciu najwyższej klasy młotków bimetalicznych lub platerowanych, które popychają ten okres do górnej granicy lub nawet dłużej w łagodnych zastosowaniach.
Jeśli masz dość comiesięcznej wymiany młotów lub radzenia sobie z nieoczekiwanymi przerwami, które wstrzymują pracę, możemy pomóc Ci wybrać najlepsze rozwiązania dla Twojej kruszarki i zastosowania. Mamy młotki do każdego typu kruszarki – HSI, impaktora, szczęki, czegokolwiek używasz – a także wszystkie powiązane części, takie jak tuleje, płyty sitowe i elementy odlewnicze, aby zapewnić płynne działanie całego systemu. Nie ma tutaj śmieci uniwersalnych; wysłuchamy, co kruszysz, jak mocno to robisz, i pomożemy Ci wybrać młoty, które rzeczywiście wytrzymają, dzięki czemu możesz spędzać mniej czasu na konserwacji, a więcej na zarabianiu pieniędzy.
Referencje
- Towarzystwo Górnictwa, Hutnictwa i Poszukiwań (MŚP). (2021).Trwałość zmęczeniowa elementów kruszarki pod wpływem cyklicznego obciążenia udarowego. Doroczna konferencja i wystawa MŚP.
- Międzynarodowy ASTM. (2019). Standardowa specyfikacja dla odlewów ze stali wysokomanganowej do urządzeń górniczych i kruszywa. ASTM A128-19.
- Kumar, S. i Singh, R. (2022). Wpływ pierwiastków stopowych i obróbki cieplnej na zachowanie zmęczeniowe stali wysokomanganowej do młotów kruszących.Journal of Materials Processing Technology, 302, 117452.
- Stowarzyszenie Producentów Sprzętu Górniczego (MEMA). (2023). Raport porównawczy wydajności komponentów kruszarki. Seria techniczna MEMA.
