Коэффициент разрушения низкохромистых литых шаров

Вот этот самый коэффициент разрушения — часто слышу, как его обсуждают на совещаниях, смотрят в отчётах, но редко кто копает в суть. Все знают, что низкохромистые литые шары в размолотом материале дают определённый процент брака, но многие заблуждаются, считая, что главное — просто снизить цифру в графе. На деле, если гнаться только за низким коэффициентом, можно потерять в общей эффективности измельчения и получить обратный эффект по износу футеровки. У нас в ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы? через это прошли, когда оптимизировали составы для шаров, поставляемых на ТЭЦ.

Откуда берётся этот коэффициент и почему он ?плавает?

Когда мы только начинали производить шары для энергетики, думали — делаем твёрдый, прочный продукт, и всё. Но на первых же партиях от клиентов пришла претензия: в разгрузке мельниц после 1500 часов работы находили не просто сколотые шары, а именно расколотые пополам. Это и есть прямое проявление высокого коэффициента разрушения. Стали разбираться.

Оказалось, что дело не только в химическом составе — там-то как раз хрома немного, 1-3%, это стандарт. Вся соль в технологии литья и последующей термообработке. Если перегреть металл в ковше, в структуре образуются крупные карбиды, они становятся центрами напряжения. При ударном воздействии в мельнице трещина идёт именно от них. Мы это увидели на макрошлифах под микроскопом — красивая картинка, но для практика она означала брак.

Тут важно вот что: коэффициент — это не константа для марки стали. Он сильно зависит от диаметра шара. Для шаров 40 мм и 100 мм из одной плавки цифры будут разными, потому что скорость охлаждения сердцевины отличается. На нашем сайте https://www.nglsjc.ru в описании продукции мы теперь отдельно оговариваем, для какого диапазона диаметров какие замеренные значения актуальны. Раньше этого не делали, и были недопонимания.

Полевые наблюдения и связь с работой мельницы

Один из наших ключевых клиентов — угольная ТЭЦ на Урале. Там стоят шаровые барабанные мельницы Ш-50, работающие на размоле каменного угля. Мастер участка как-то позвонил и сказал: ?Ребята, у вас шары вроде твёрдые, износ равномерный, но почему-то после замены футеровки её хватает на меньшее время?. Стали анализировать совместно.

Выяснилась интересная вещь. Мы, стремясь повысить поверхностную твёрдость шаров (думали, так снизим истирание), немного перестарались с закалкой. Поверхность стала очень твёрдой, но хрупкой. В процессе работы не происходило нормального истирания поверхности, зато при критических ударах шар не деформировался, а раскалывался на несколько крупных осколков. Эти осколки, болтаясь в мельнице, действовали как абразивные резцы по футеровке. Вот вам и прямая связь между коэффициентом разрушения низкохромистых литых шаров и преждевременным выходом из строя дорогостоящей брони.

После этого случая мы скорректировали режим закалки. Теперь ориентируемся не на максимальную твёрдость по Бринеллю, а на определённый баланс между твёрдостью поверхностного слоя и вязкостью сердцевины. Это сложнее контролировать в цеху, но результат того стоит. Коэффициент разрушения, кстати, не стал нулевым — он остался на уровне 0.8-1.2% для диаметров 60-80 мм, что является хорошим практическим показателем. Но главное — футеровка стала отрабатывать свой полный ресурс.

Ошибки контроля и как мы их ловили

В лаборатории коэффициент определяют по стандартной методике: имитируют ударную нагрузку, считают количество шаров с трещинами или расколотых. Но лабораторный стенд — это идеальные условия. В реальной мельнице всё сложнее: там и влажный уголь, и перепады температур, и неравномерная загрузка. Мы как-то отгрузили партию, лабораторные испытания которой показали отличные 0.5%. А на объекте через месяц сообщили о проблемах.

Стали искать причину. Оказалось, в той партии была небольшая, в пределах допуска, но повышенная неравномерность распределения хрома по объёму заготовки. В лаборатории тестируют выборочные шары, и нам не попался ?слабый? экземпляр. А в мельнице, где работает несколько десятков тонн шаров, такие ?слабые звенья? раскалываются первыми, их осколки бьют по соседним шарам, запуская каскадное разрушение. Получается, что усреднённый лабораторный коэффициент был хорош, а фактический — в разы выше.

Теперь мы внедрили дополнительный контроль — выборочную макрошлифовку не одного, а пяти шаров из разных точек партии, чтобы смотреть именно на однородность структуры. Это добавило работы технологам, но резко повысило предсказуемость поведения шаров в работе. Информацию об этом подходе мы вынесли в раздел ?Контроль качества? на https://www.nglsjc.ru, чтобы клиенты понимали, за что платят.

Взаимодействие с футеровками — системный подход

Специализируясь на производстве не только шаров, но и футеровок, мы получили уникальную возможность смотреть на процесс измельчения системно. Это не просто поставка расходников, это поставка элементов одной системы. И их работа должна быть согласована.

Был опыт, когда мы поставили на одну мельницу новые низкохромистые шары с улучшенными характеристиками и старую, уже наполовину изношенную футеровку от другого производителя. Результат был плачевным: повышенный шум, вибрации и снова тот самый высокий коэффициент разрушения. Новая, более твёрдая поверхность наших шаров плохо взаимодействовала с профилем изношенных плит, удар происходил не по расчётной траектории, возрастали пиковые нагрузки.

Вывод простой: меняя тип или поставщика шаров, необходимо оценивать состояние футеровки. Идеально — менять комплектом. Мы сейчас часто предлагаем клиентам комплексные решения: набор шаровой загрузки и комплект футеровок, рассчитанные на совместную работу. В долгосрочной перспективе это даёт большую экономию, хотя первоначальные затраты выше. На сайте компании мы начали публиковать рекомендации по совместному использованию продуктов, основанные именно на таких натурных испытаниях.

Что в итоге? Практические ориентиры

Так к какому же значению коэффициента разрушения нужно стремиться? Скажу так: не существует идеальной цифры на все случаи жизни. Для медленного измельчения влажного шлама можно допустить чуть более высокий процент, но с обязательным контролем формы осколков (они не должны быть острыми). Для сухого помола цементного клинкера в быстроходной мельнице требования жёстче — там каждый расколотый шар серьёзно влияет на гранулометрию продукта.

Для большинства задач в энергетике, под которые и работает наше производство, мы вывели для себя эмпирическое правило. Приемлемый коэффициент разрушения низкохромистых литых шаров — это тот, при котором основная масса шаров изнашивается до диаметра 15-20 мм, не раскалываясь. Если в разгрузке мельницы много осколков крупнее 30 мм — это сигнал к разбору технологии либо литья, либо термообработки.

Главный итог наших проб и ошибок — понимание, что этот коэффициент не просто строчка в паспорте качества. Это индикатор сбалансированности всего технологического цикла производства шаров и их совместимости с оборудованием заказчика. Работая над его стабильностью, мы, по сути, работаем над надёжностью и экономичностью всего процесса помола на станции клиента. И это та цель, которая имеет реальный практический смысл для таких компаний, как наша ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы?.