Belgorod, Russian Federation
employee from 01.01.2018 until now
Russian Federation
student
VAC 05.17.00 Химическая технология
VAC 05.23.00 Строительство и архитектура
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 52.01 Общие вопросы горного дела
GRNTI 55.01 Общие вопросы машиностроения
GRNTI 55.09 Машиностроительные материалы
OKSO 08.06.01 Техника и технологии строительства
BBK 30 Техника и технические науки в целом
TBK 50 Технические науки в целом
BISAC SCI000000 General
BISAC SCI041000 Mechanics / General
The article considers the process of portland cement production by wet process. Portland cement is a hydraulic binder that is produced by cement clinker, gypsum and additives. Calcium silicates are commonly used as additives. Portland cement production consists of following processes: crushing of clinker and gypsum stone; preparation of mineral additives (crushing, drying); grinding of clinker with active mineral additives and gypsum; storage, packaging and shipping the cement to consumer. Since grinding is carried out in a closed cycle, it is necessary to select the classifying equipment. For this purpose, an analysis is made, which reveals that the hydrocyclone is the most multi-purpose and less expensive in operation of classifying equipment. The study of the hydrocyclone design demonstrates a significant drawback in the form of increased wear of the hydrocyclone working surfaces, which has an impact on durability and work efficiency. The degree of wear the hydrocyclone surfaces depends on the nature of the pulp impact and the mechanical characteristics of material of the hydrocyclone working surface. This article is devoted to the study of the most popular and frequently used wear-resistant materials to protect work surfaces from wear.
portland cement, hydrocyclone, wear, performance, work efficiency, durability, wear-resistant materials, classification, stone casting, elastomers, high-manganese steel, wear-resistant surfacing and coatings
Введение. Важнейшим направлением в развитии ресурсосберегающих технологий является повышение технико-экономических показателей комплексной переработки минерального сырья. Совершенствование существующих производств экономически более целесообразным чем расширение их [1].
Постановка проблемы. Процесс измельчения это один из самых затратных в производстве портландцемента по мокрому способу [2-5]. Правильный и эффективный процесс классификации в значительной степени определяет работу контура измельчения в связке мельница-классификатор. Среди многообразия различных типов классифицирующего оборудования гидроциклоны наиболее универсальное, простое, компактное и менее затратное в эксплуатации оборудование, конструкция которого представлена на рисунке 1 [6-7].
Долговечность и эффективность работы гидроциклонов в значительной мере определяется износостойкостью его прочностных частей. Износ данных частей возникает в следствии воздействия гидроабразивной пульпы на рабочие поверхности патрубков, пеcковых насадок и сливных патрубков.
Рисунок 1. Гидроциклон: 1-насадка;2-нижний конус; 3-верхний конус; 4- раскручиватель; 5-крышка; 6-отвод.
Степень изнашивание рабочих поверхностей, которое приводит к изменению параметров гидроциклона, зависит как от характера воздействия пульпы, так и от механических характеристик материала, из которого изготовлены рабочие поверхности гидроциклона [8].
Для защиты быстроизнашивающихся деталей выбор материала зависит от конструкции, ее назначения, условий эксплуатации, технологии изготовления детали, срока службы.
Результаты исследования. Сейчас для повышения износостойкости рабочих поверхностей и отдельных деталей гидроциклона применяют следующие материалы:
1. Каменное литье. Это материал, который имеет кристаллическое строение и искусственно получаемый из диабазов, базальтов, доменных шлаков или шлаков производства ферромарганца, пример изображения представлен на рисунке 2. Основные достоинства каменного литья – это высокая твердость и значительная сопротивляемость к истиранию механической прочностью (разрушающее напряжение на сжатие достигает 500 МПа. Но данный материал обладает рядом существенных недостатков таких как низкая термостойкость, которая не позволяет эксплуатировать изделия из плавленого базальта при температурах выше 150 0С; сложность отливки изделий больших габаритов ограничивает их размеры, а также высокая хрупкость. Основными производителями данного материала в России являются: "Первоуральский завод горного оборудования" которые производят из каменного литья плитки и желоба камнелитые, изделия и трубы, футерованные каменным литьем; "МетЛесПром" – изготавливают вкладыши для футеровки труб большого диаметра, желоба, течки, плиты; "Альтернатива" – изготавливают трубы, отводы, гидроциклоны, футерованные каменным литьем.
Рисунок 2.Плитка из каменного литья.
2.Эластомеры. Для борьбы с абразивным износом используют гуммирование деталей специальными сортами резины. Основными показателями характеризующие резину являются эластичность по отскоку, модуль упругости и относительное удлинение.
Также для гуммирования используют полиуретаны, рисунок 3. Они обладают отличной стойкостью к абразивному износу, низким коэффициентом сцепления и гладкой, непористой поверхностью, а также хорошей эластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам. Основные производители: «ВИТУР»; «Производство «Эластопласт»»; «Полиуретан».
Рисунок 3.Футеровка металла полиуретаном.
3. Износостойкие высокомарганцовистые стали. Марганца в таких сталях содержиться в пределах от 11 до 14%. Основной феномен, определяющий износостойкость данных сталей, является механическое упрочнение, которое определяет наклепываемостью стали, чем больше, тем выше удельная нагрузка. Пластическая деформация повышает число твердости по Роквеллу до 50-55 единиц. После закалки данные стали приобретают высокую прочность при значительной вязкости, а детали из нее - высокую износостойкость при больших удельных давлениях и нагрузках.
Взамен высокомарганцевых сталей. за рубежом часто используют, для зашиты от износа и налипания, стали типа Hardox с содержанием марганца 1.6%, при этом сталь является высоколегированной [9]. Основным поставщиком листов Hardox является компания "Hardox Wearparts".
4. Износостойкие наплавки и покрытия. Наплавка позволяет возможность создать биметаллические изделия с такими показателями защитного слоя, как высокая твердость и абразивная стойкость, рисунок 4.
Обычно износостойкую наплавку выполняют на материалы из углеродистых и низколегированных, а также сталей аустенитных и марганцовистых.
Износостойкую наплавку можно на нести на рабочую поверхность различными способами: ручная (электродами); полуавтоматическая и автоматическая (порошковая проволока); газопламення; напыление порошковыми сплавами; плазменная; наплавка с применением присадочный шнуровых материалов.
Для износостойкой наплавки применяют: сплавы на основе железа (мартенситные, аустенитные и карбидосодержащие); сплавы на основе никеля и кобальта.
Стабильные технологические показателей работы оборудования возможно обеспечить установкой износостойких футеровок, которые позволяют в течение длительного времени поддерживать неизменными геометрические параметры изделия и обеспечивать [10]. Основные компания которые занимаются защитой оборудования используя износостойкие наплавки являются компании «ТЕХНОИНКОМ»; «Винк»; «АЙРИХ».
Рисунок 4. Биметаллический лист
Вывод. Важным значением для промышленности является разработка методики оценки и выбора абразивостойкого материала, установление рациональных областей. Поэтому для использования конкретного материала в качестве износостойкого слоя необходим научно обоснованный подход учетом конкретных условий эксплуатации оборудования и отдельных его узлов.
1. Toropov O.A. Improvement of the enrichment technology of magnetite quartzite by means of increasing the efficiency of hydro-cloning [Sovershenstvovanie tekhnologii obogashcheniya magnetitovyh kvarcitov putem povysheniya efektivnosti gidrociklonirovaniya]: dis ... cand. those. sciences. M., 2009. 120 p. (rus)
2. Sapozhnikov M.Ya. Mechanical equipment for the production of building materials and products. Textbook for technical colleges [Mekhanicheskoe oborudovanie dlya proizvodstva stroitel'nyh materialov i izdelij]. M.: Mashgiz, 1962. 522 p. (rus)
3. Bogdanov V.S. Mechanical equipment of enterprises of building materials industry-alov [Mekhanicheskoe oborudovanie predpriyatij promyshlennosti strojmaterialov]. Studies. Allowance. Belgorod: BelGTASM, 1996. 102 p. (rus)
4. Bogdanov V.S., Eltsov M.Yu, Khakhalev P.A., Shirokova L.Yu. Engineering design of a cannabis equipment. ZKG. 2017. No. 05. Pp. 64–66.
5. Bogdanov V.S., Fadin Yu.M., Latyshev S.S. Energy-saving technological complexes and equipment for the production of building materials [Energosberegayushchie tekhnologicheskie kompleksy i oborudovanie dlya proizvodstva stroitel'nyh materialov]: Interst. Sat Art. Ed. Vs Bogdanov. Belgorod, 2011. Issue X. Pp. 10–12. (rus)
6. Shestov R.N. Hydrocyclones [Gidrociklony]. L: Mechanical Engineering, 1967.80 p. (rus)
7. Ternovsky I.G. hydro-cloning [Gidrociklonirovaniya]. M.: Science, 1994. 350 p. (rus)
8. Shagarova O.N. Hydroabrasive wear of working surfaces of a hydrocyclone depending on the particle size distribution and the solids content in the processed pulp [Gidroabrozivnoe iznashivanie rabochih poverhnostej gidrociklona v zavisimosti ot granulometricheskogo sostava i soderzhaniya tverdoj fazy v pererabatyvaemoj pul'pe]. Systems. Requirements: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/gidroabrazivnoe-iznashivanie-rabochih-poverhnostey-gidrotsiklona-v-zavisimosti-ot-granulometricheskogo-sostava-i-soderzhaniya (appeal date 03.02.2019). (rus)
9. Sidorov K.S. Overview of materials to protect the working surfaces of mining machines from the nose [Obzor materialov dlya zashchity rabochih poverhnostej gornyh mashin ot iznosa]. Systems Requirements: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/obzor-materialov-ispolzuemyh-dlya-zaschity-rabochih-poverhnostey-gornyh-mashin-ot-iznosa (appeal date 03.02.2019). (rus)
10. Encyclopedia of mechanical engineering / High hardness materials [Materialy vysokoj tverdosti]. Systems Requirements: Web-browser (Internet Explorer). URL: http://mash-xxl.info/info/115537/ (address of 03.02.2019). (rus)
