Горные специальные высокохромистые литые шары из сплавов

Когда слышишь про горные специальные высокохромистые литые шары из сплавов, многие сразу думают о высоком проценте хрома — мол, чем больше, тем лучше. Но на практике, лет десять назад мы тоже на этом обожглись. Заказали партию шаров с заявленным содержанием хрома под 20%, а они в мельницах на одном из сибирских ГОКов начали крошиться чуть ли не через месяц. Оказалось, всё дело не только в цифре, а в структуре литья, в режиме термообработки, да даже в том, как идет кристаллизация сплава. Вот об этих нюансах, которые в каталогах часто не пишут, и хочется сказать.

Не просто хром: почему химический состав — это только начало

Специализация нашей компании, ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы?, — производство износостойких изделий для энергетики и горнодобычи. И когда мы говорим о шарах для измельчения, ключевое слово именно ?износостойкие?. Высокий хром, скажем, в районе 12-18%, действительно дает твердость, но если сплав не сбалансирован по углероду, марганцу и молибдену, получится хрупкий материал. Была история на одном из угольных разрезов: привезли шары, вроде бы все по ГОСТу, а при ударе о футеровку дают не пластичную деформацию, а скол. Потеряли и время, и деньги на остановку мельницы.

Поэтому на нашем производстве, о котором подробнее можно узнать на https://www.nglsjc.ru, упор делается не на максимальные цифры, а на оптимальный состав под конкретную руду. Для абразивных медных или золотосодержащих пород нужен один баланс, для известняка — другой. Иногда выгоднее немного снизить хром, но добавить легирующие, которые повысят вязкость. Это как раз тот случай, когда лабораторные испытания на истираемость (по стандарту типа Bond) должны подтверждаться пробным запуском на реальном объекте.

И вот еще что: многие забывают про вредные примеси. Фосфор, сера — их минимизация в шихте критична. Помню, поставщик сырья сменился, мы не сразу провели полный спектральный анализ, и в партии пошел перекос. Шары в работе вели себя неустойчиво, износ был неравномерным. Пришлось разбирать всю цепочку. Так что теперь у нас на входе — жесткий контроль каждой плавки.

Технология литья: где кроются главные риски

Литье — это не просто залить металл в форму. Для горных специальных высокохромистых литых шаров способ кристаллизации определяет всё. Раньше использовали в основном песчано-глинистые формы, но сейчас на нашем заводе перешли на металлические изложницы с принудительным охлаждением. Почему? Чтобы избежать грубой столбчатой структуры кристаллов, которая создает внутренние напряжения.

Одна из частых проблем — раковины и газовые поры в теле шара. Они становятся очагами разрушения. Боролись с этим долго: и вакуумирование расплава, и модифицирование сплава для измельчения зерна. Нашли свой режим: температура заливки, скорость, температура формы. Это ноу-хау, которое не афишируем, но именно оно дает стабильную плотность отливки по всему сечению. Проверяем выборочной распиловкой — структура должна быть мелкозернистой, однородной.

Отдельная тема — литниковая система. Казалось бы, мелочь. Но если ее неправильно рассчитать, идет перегрев центра шара, и там образуется рыхлость. Был случай на старой линии: шары диаметром 80 мм вроде бы прошли контроль твердости, но при работе в мельнице МШР 3.2х4.5 начали ломаться пополам. Вскрыли — в сердцевине рыхлая зона. Переделали подвод металла, проблема ушла. Такие детали в паспорте продукции не укажешь, но они решают.

Термообработка: от отжига до закалки

После литья заготовка — это еще не готовый продукт. Без правильного термического цикла высокохромистый чугун не раскроет свой потенциал. Основная задача — получить нужное количество карбидов хрома в матрице из аустенита или мартенсита, при этом сняв литейные напряжения.

Мы применяем ступенчатый отжиг, потом закалку с высокотемпературным отпуском. Температурные режимы — коммерческая тайна, но скажу, что здесь нельзя торопиться. Быстро охладишь — потрескаются; медленно — карбиды вырастут крупными и станут абразивом внутри самого шара. Нашли баланс опытным путем, с учетом толщины сечения наших шаров (от 40 до 120 мм).

Контроль на этом этапе — ежечасный. Печи с точной атмосферой, регистраторы температур по зонам. Даже небольшие отклонения в 20-30 градусов могут привести к разбросу твердости в партии. А это прямой путь к неравномерному износу в мельнице и повышенному удельному расходу мелющих тел. Клиенты, особенно крупные ГОКи, сразу чувствуют разницу по тоннажу переработанной руды на тонну шаров.

Практика на объектах: где теория сталкивается с реальностью

Всю эту науку проверяем только на реальных объектах. Наша компания, ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы?, всегда готова к пробным поставкам. Не для галочки, а для сбора данных. Например, на обогатительной фабрике в Казахстане стояла задача снизить шум мельницы и вибрацию. Оказалось, что из-за быстрого износа шаров разнозернистая загрузка создавала дисбаланс. Подобрали состав и режим термообработки под их конкретную руду (довольно абразивную, с большим содержанием кварца) — не только ресурс вырос на 15%, но и вибрация уменьшилась, что продлило жизнь футеровкам.

А вот негативный опыт: поставили партию на предприятие по помолу цементного клинкера. Там высокие температуры в мельнице. Наши шары, рассчитанные на обычные условия, стали терять твердость, износ ускорился. Пришлось срочно дорабатывать состав, добавлять элементы, повышающие красностойкость. Теперь для таких ?горячих? применений у нас отдельная рецептура. Это к вопросу о том, что универсальных решений не бывает.

Постоянно общаемся с механиками на фабриках. Их наблюдения бесценны: ?шары долго держат сферическую форму?, или наоборот, ?быстро сплющиваются?. Это говорит о соотношении твердости и вязкости. Стремимся к тому, чтобы шар изнашивался равномерно, уменьшаясь в диаметре, но не теряя форму до конца срока службы. Достигается это только тонкой настройкой всех предыдущих этапов.

Контроль качества и экономика процесса

Многие покупатели смотрят только на цену за тонну. Это главное заблуждение. Дешевый шар может иметь высокую начальную твердость, но из-за неправильной структуры он будет не изнашиваться, а разрушаться, давая большое количество мелкой фракции (скола). Это увеличивает нагрузку на насосы, ухудшает гранулометрию пульпы и в итоге ведет к потерям на извлечении полезного компонента.

Наш подход, который мы пропагандируем через сайт https://www.nglsjc.ru, — считать стоимость тонны переработанной руды. Качественные горные специальные высокохромистые литые шары дороже на входе, но их удельный расход ниже, а стабильность помола выше. Для горняка это значит меньше простоев на перезагрузку мельницы, меньше износ футеровок (которые мы, кстати, тоже производим, что позволяет комплексно подходить к системе помола).

Контроль у нас идет на всех этапах: от спектрального анализа сырья до измерения твердости по всему сечению готового шара (не только на поверхности!) и испытаний на удар в специальном стенде. Каждая производственная партия сопровождается паспортом с реальными, а не ?бумажными? данными. Готовы предоставить эти данные технологам на предприятии-заказчике для их собственных расчетов эффективности.

Вместо заключения: направление развития

Куда движемся? Сейчас изучаем возможности модифицирования микроструктуры нано-добавками, чтобы повысить ударную вязкость без потери износостойкости. Это сложно и дорого, но для особо тяжелых условий, возможно, будет прорывом. Также работаем над геометрией — не только шары, но и цильпебсы сложной формы для более эффективного помола.

Главный принцип, который вынесен из всего опыта: не существует идеального шара для всех. Есть правильный шар для конкретных условий. Задача производителя — не продать то, что есть на складе, а помочь подобрать или изготовить именно то, что нужно. Поэтому диалог с заказчиком, изучение его техпроцесса — это обязательный этап перед любым контрактом в ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы?.

В конце концов, работа мелющих тел — это черновая, невидимая работа в глубине мельницы. Но именно от нее зависит эффективность всего последующего цикла обогащения. И экономить здесь на понимании физики износа — значит терять намного больше на всем предприятии. Вот о чем на самом деле стоит думать, когда речь заходит о высокохромистых шарах.