Yüksek basınçlı valsli değirmenlerde (HPGR) semente karbür uygulamasının analizi

Semente karbür yüksek basınçlı valsli değirmenlerin (HPGR'ler) aşınmaya dayanıklı temel bileşenleri için kilit bir malzemedir. Uygulama seviyesi ve tüketim ölçeği, HPGR teknolojisinin olgunluğunu ve pazara nüfuzunu doğrudan yansıtmaktadır. Bu makale, HPGR'lerde sinterlenmiş karbürün özel uygulama biçimlerini, temel performans gereksinimlerini ve en son teknolojik gelişmeleri bir araya getirerek tüketiminin çok boyutlu hesaplamalarını ve analizlerini yapmakta ve sektörün gelişimi için bir referans sağlamaktadır.

I. Yüksek Basınçlı Valsli Değirmenlerde Semente Karbürün Çekirdek Uygulama Şekilleri

Yüksek basınçlı valsli değirmenlerin yapısal tasarımında, sinterlenmiş karbürün temel uygulama senaryosu aşınmaya dayanıklı saplamaların (aynı zamanda tungsten karbür saplamalar) ve bunların vals kovanının yüzeyine (vals yüzeyi) gömülmesi, bir “saplama vals yüzeyi” yapısı oluşturur. Bu yapı, yüksek basınçlı valsli değirmen vals yüzeyi teknolojisi için ana çözüm haline gelmiştir ve sektördeki en gelişmiş teknik yol olarak kabul edilmektedir.

(1) Başvuru Formları ve Temel Avantajlar

Sinterlenmiş karbür saplamalar çoğunlukla silindirik bir yapıya sahiptir ve silindir kovanı alt tabaka yüzeyine matris benzeri, yoğun bir düzende girişimli geçme, sıcak ayarlama veya yapışkan bağlama gibi işlemlerle gömülür. Ekipmanın çalışması sırasında, ince toz malzeme yüksek basınç altında makara pimleri arasındaki boşlukları doldurarak makara kovanı alt tabakasını doğrudan aşınmaya karşı etkili bir şekilde koruyan bir “malzeme pedi” oluşturur. Açıkta kalan karbür silindir pimleri, yüksek sertlikleriyle malzemenin ekstrüzyonuna, darbesine ve aşınmasına doğrudan dayanır.

Geleneksel kaynaklı makaralı yüzeylerle karşılaştırıldığında, karbür makaralı yüzeylerin hizmet ömrü 10 kattan fazla artarak önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Pratik uygulamalarda, Almanya'daki Humboldt AG'nin karbür silindir yüzeyleri yaklaşık 8.000 saatlik gerçek bir hizmet ömrüne sahiptir. Gelişmiş yerel uygulamalarda, demir cevheri kırma koşulları altında, bu tip merdane yüzeyinin tasarlanmış hizmet ömrü 12.000 ila 18.000 saate ulaşarak ekipmanın çalışmama süresi bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltmıştır.

(2) Silindir Kovanı Alt Tabakası için Eşleşme Gereklilikleri

Karbür makaralı pimlerin performansı, makaralı kovan alt tabaka malzemesinin performansıyla yakından ilgilidir. Alt tabaka, malzeme aşınmasına karşı direnç gösterirken makaralı pimler için istikrarlı bir destek sağlamak üzere yeterince yüksek basınç dayanımına ve aşınma direncine sahip olmalıdır. İlgili araştırmalar, santrifüj döküm ve ardından ısıl işlemle üretilen Fe-C-V-Mo-Cr serisi yüksek mukavemetli aşınmaya dayanıklı çelikten yapılan makaralı kovanların, sıradan yüksek kromlu dökme demirin 3 ila 15 katı aşınma direnci sergilediğini göstermektedir. Bu, karbür saplamaların çalışma gereksinimlerini tam olarak karşılayarak düşmemelerini veya gevşememelerini sağlar. Ayrıca, bazı endüstri araştırmaları, kompozit bir silindir yüzey yapısı oluşturmak için aşınmaya dayanıklı bir dökme demir veya beynitik sfero döküm matrisine doğrudan karbür bilyeler dökerek silindir yüzeyinin genel aşınma direncini daha da artıran bir kesici uç döküm işleminin kullanımını araştırmıştır.

II. Malzeme Performans Gereksinimleri ve Karbür Saplamaların Teknolojik Gelişimi

Yüksek basınçlı valsli değirmenlerde aşınmayı doğrudan taşıyan temel bir bileşen olarak, karbür saplamaların malzeme performansı doğrudan vals yüzeyinin hizmet ömrünü, ekipmanın çalışma stabilitesini ve genel ekonomik verimliliği belirler. Bu nedenle, performansları konusunda katı gereklilikler söz konusudur ve endüstri ilgili teknolojik optimizasyonu sürekli olarak teşvik etmektedir.

(1) Malzeme Bileşimi ve Uygulama Zorlukları

Şu anda, yüksek basınçlı valsli değirmenlerde kullanılan karbür saplamalar için ana malzeme tungsten-kobalt (WC-Co) karbürdür. Pratik uygulamalarda, temel bir teknik zorluk mevcuttur: saplamaların yüksek basınç ve darbe yükleri altında erken kırılmasını önlemek için, daha yüksek kobalt içeriğine sahip kaliteler seçilmelidir. Ancak, kobalt içeriğinin artırılması semente karbürün sertliğinin azalmasına yol açarak aşınma direnci, korozyon direnci ve termal yorulma direncinden ödün verilmesine neden olur. Mikroskobik aşınma mekanizması perspektifinden bakıldığında, saplama aşınması esas olarak kobalt bağlayıcı fazın liç kaybı ve WC sert fazının malzeme tarafından aşındırılması şeklinde ortaya çıkar ve her ikisi de saplamaların hizmet ömrünü birlikte etkiler.

(2) Performans Optimizasyonu Yönergeleri ve Pratik Sonuçlar

Yukarıdaki uygulama zorluklarını ele almak için, endüstrideki temel optimizasyon yönü semente karbürün bileşimini ve mikro yapısını ayarlamaya odaklanmaktadır. WC tane boyutu, WC içeriği ve bağlayıcı faz tipi optimize edilerek sertlik ve tokluk arasında bir denge sağlanır ve böylece saplamaların genel performansı iyileştirilir. Uzun vadeli saha test verileri, orta WC tane boyutuna (1,0-2,0 μm) ve düşük kobalt içeriğine (5-9 vol.%) sahip semente karbürden yapılan saplamaların, 26.000 saatlik bir test süresiyle geleneksel saplamalara kıyasla dayanıklılıkta 27%'lik bir iyileşme sergilediğini ve bu optimize edilmiş çözümün uygulanabilirliğini doğruladığını göstermektedir. Bu arada, yüksek sertlik, yüksek mukavemet, mükemmel darbe direnci, termal yorulma direnci ve korozyon direncini bir araya getiren ve uygulama senaryolarını daha da genişleten yeni tungsten-kobalt semente karbürlerin geliştirilmesine odaklanan ilgili teknoloji araştırma ve geliştirme çalışmaları devam etmektedir.

(3) Alternatif Malzemelerin Araştırılması ve Uygulanması

Sektör, geleneksel WC-Co semente karbürlere ek olarak alternatif malzemelerin uygulanmasını da araştırıyor. Bunların arasında, TiC-bazlı yüksek manganlı çelik bağlı semente karbürler, yüksek basınçlı valsli değirmen kovanları gibi aşınmaya dayanıklı yapısal bileşenlere kademeli olarak uygulanmıştır. Bu tür malzemeler sert faz olarak TiC ve bağlayıcı faz olarak yüksek manganlı çelik kullanır ve sadece iyi aşınma direncine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda bazı orta-düşük yük koşulları için uygun olan mükemmel işlenebilirlik ve maliyet etkinliğine de sahiptir. Şu anda pazar talebi kademeli bir artış eğilimi göstermektedir.

III. Karbür Tüketiminin Analizi ve Tahmini

Yüksek basınçlı valsli değirmenlerde karbür tüketimini tahmin etmek oldukça karmaşıktır, çünkü tüketim ölçeği yüksek basınçlı valsli değirmenlerin kurulu kapasitesi, ekipman özellikleri, çalışma koşulları, pim tasarım parametreleri ve değiştirme döngüsü dahil olmak üzere birçok faktörle doğrudan ilişkilidir. Aşağıda, tüketimin dört boyutta ön tahmini ve analizi sunulmaktadır: pazar etkenleri, tek makine tüketimi, vaka çalışmaları ve tüketim yapısı.

(1) Pazar Etkenleri ve Ölçek Temeli

Metal madenlerinde (özellikle demir cevheri madenciliği ve işlenmesi) ve çimento endüstrisinde yüksek basınçlı valsli değirmenlerin yaygın olarak benimsenmesi, karbür tüketiminin büyümesinin arkasındaki temel itici güçtür. Bu ekipman önemli enerji tasarrufu ve tüketim azaltıcı avantajlara sahiptir, 20%-35% elektrik tasarrufu sağlar ve geleneksel kırma ekipmanına kıyasla çelik tüketimini 60%'den fazla azaltır, endüstrinin yeşil kalkınma ihtiyaçlarıyla uyumludur ve kurulu kapasitede sürekli bir artışa neden olur. Şu anda yerli işletmeler, yüksek basınçlı valsli değirmenler için temel teknolojilerde atılımlar gerçekleştirerek ithal ekipmanların yerini başarıyla almıştır. Bu da iç pazardaki yeni ekipman kurulumlarının ve mevcut ekipman vals kovanlarının değiştirilmesinin doğrudan yerli üretim karbür pimlerin tüketim artışını yönlendireceği ve karbür tüketimi için istikrarlı bir pazar temeli sağlayacağı anlamına geliyor.

(2) Birim Başına Tüketim Tahmini

2.1. Karbür Saplamaların Sayısı ve Ağırlığı: Tek bir yüksek basınçlı valsli değirmen, her biri yüzeyine binlerce ila on binlerce karbür saplama yerleştirilmesini gerektiren iki vals kovanı ile donatılmıştır. Saplamaların çapı, yüksekliği ve düzenleme yoğunluğunun ekipman özelliklerine ve işlenen malzemelerin özelliklerine (sertlik, parçacık boyutu vb.) göre özelleştirilmesi gerekir. Örneğin, bazı uygulamalarda karbür bilyelerin çapı (saplama varyantları) 10-25 mm arasında değişmektedir. Tek bir saplamanın ağırlığı birkaç yüz gramdan birkaç kilograma kadar önemli ölçüde değişir; bu nedenle, tek bir ünitenin ilk gömülmesi için gereken toplam karbür miktarı birkaç tona ulaşabilir.

2.2. Değiştirme Döngüsü ve Tüketim Sıklığı: Karbür saplamalar sarf malzemesi değildir; hizmet ömürleri bir bütün olarak silindir kovanınınkiyle senkronize edilir. “Bakım gerektirmeyen” tasarım konsepti kapsamında, saplamalar ve silindir kovanı alt tabakası, saplamaların çalışma sırasında düşmemesini sağlamak için birbirine geçmeli olarak takılır. Tüm silindir kovanı (tüm gömülü karbür saplamalar dahil), saplamalar yaklaşık 8 mm'lik bir artık yüksekliğe kadar aşındığında ve tüm ünite arızalandığında değiştirilmelidir. Bu, silindir kovanının 8.000-18.000 saatlik ömrü içinde, sinterlenmiş karbür saplamaların ayrı ayrı değiştirilmediği anlamına gelir; tüketim “silindir kovanı tertibatına” dayanır. Tek tek saplama değişimine izin veren bir tasarım benimsenirse, semente karbür tüketim sıklığı önemli ölçüde artacaktır.

(III) Uygulama Vakalarına Dayalı Dolaylı Hesaplama

Pratik uygulama örneklerine dayanarak, Protodyakonov sertlik katsayısı f=14-16 olan demir cevheri kırma koşullarında, sinterlenmiş karbür saplama silindir yüzeyinin hizmet ömrü 8.000 saate ulaşabilir; optimize edilmiş tasarım ve istikrarlı çalışma koşulları altında, hizmet ömrü 18.000 saate çıkarılabilir. Büyük ölçekli bir madencilik ve zenginleştirme tesisinin yılda yaklaşık 8.000 saat çalışma ile sürekli çalıştığı varsayıldığında, silindir kovanı (semente karbür saplamalar dahil) için değiştirme döngüsü yaklaşık 1-2 yıldır. Daha fazla maden ve çimento fabrikasında yüksek basınçlı valsli değirmenlerin kullanımının artmasıyla, yeni eklenen ekipman bileşenlerinin sayısı ve mevcut ekipman vals kovanlarının değiştirilmesi sürekli artmakta ve semente karbür için istikrarlı bir talep oluşturmaktadır.

(IV) Tüketim Yapısı Analizi

Yüksek basınçlı valsli değirmen alanında sinterlenmiş karbürün tüketim yapısı temel olarak üç hususu içermektedir: Birincisi, yeni ekipman eşleştirme tüketimi, yani yeni yüksek basınçlı valsli değirmenler, vals kovanlarına gömülü sinterlenmiş karbür saplamalarla sevk edildiğinde ortaya çıkan tüketim; ikincisi, satış sonrası değiştirme tüketimi, çünkü vals kovanları sarf malzemeleridir, onarım döngüleri uzundur ve genellikle işlenmek üzere fabrikaya iade edilmeleri gerekir. Sürekli üretimi sağlamak için işletmelerin yedek merdane kovanları ayırması gerekir ve bu yedek merdane kovanlarının ve hasarlı merdane kovanlarının değiştirilmesi büyük bir satış sonrası tüketim pazarı oluşturur; üçüncüsü, bazı eski ekipmanların geleneksel kaynaklı merdane yüzeylerinden sinterlenmiş karbür saplamalı merdane yüzeylerine yükseltilmesi nedeniyle teknolojik yükseltme tüketimi, bu da ek sinterlenmiş karbür tüketim talebini beraberinde getirir.

Özet

Özetle, sinterlenmiş karbür, yüksek basınçlı valsli değirmenlerde ultra uzun hizmet ömrü ve yüksek operasyonel güvenilirlik elde etmek için temel destek malzemesidir. Tüketimi, yüksek basınçlı valsli değirmenlerin pazar genişlemesine derinden bağlıdır ve her ikisi de eşzamanlı bir büyüme eğilimi göstermektedir. Yüksek basınçlı valsli değirmenlerin enerji tasarrufu ve tüketim azaltma avantajları sektörde daha belirgin hale geldikçe ve sinterlenmiş karbür malzemeler aşınma direnci, darbe direnci ve termal yorulma direnci açısından optimize edilmeye devam ettikçe, yüksek basınçlı valsli değirmen alanındaki tüketiminin istikrarlı büyümeyi sürdürmesi beklenmektedir. Semente karbür tüketiminin doğru hesaplanmasının, yüksek basınçlı valsli değirmenlerin yıllık satışları, ekipman envanteri, ortalama vals kovanı ağırlığı ve değiştirme oranı gibi kesin verilerin bir araya getirilmesini gerektirdiği unutulmamalıdır. Şu anda, bu alan oldukça büyük ve sürekli büyüyen özel bir semente karbür tüketim pazarı oluşturmuştur.

Şirketimiz Çin'in ilk on şirketi arasındadır. HPGR saplamaları üreticisi. Semente karbür ürünlere ihtiyacınız varsa, lütfen Bize ulaşın.