Material obodnih zobnikov in toplotna obdelava: Kako izbrati pravi razred jekla za rotacijske peči in kroglične mline

Obodni zobnik je ena najdražjih in najbolj kritičnih vrtljivih komponent v krogličnem mlinu, mlinu SAG, rotacijski peči, sušilniku ali drugem velikem odprtem pogonu. Kljub temu se številne poizvedbe o zamenjavi še vedno začnejo s samo tremi podatkovnimi točkami: premerom, številom zob in količino.

To ni dovolj.

Dolgoročna učinkovitost obodnega orodja je močno odvisna od dveh povezanih odločitev:

1. Kateri material je treba uporabiti

2. Kako naj bo ta material toplotno obdelan

Premehko orodje se lahko prehitro obrabi. Pretrdo gonilo lahko postane težko obdelati, bolj občutljivo na pokanje, težje popravljivo ali pa se slabo ujema z zobnikom. Pot materiala, ki dobro deluje za en mlin, morda ni najboljša izbira za rotacijsko peč, ki deluje s premikanjem lupine, toplotnim raztezanjem in variacijami poravnave.

Najboljši material za pas ni najtrši ali najdražji. Vrsta jekla in način toplotne obdelave se najbolje ujemata z obremenitvijo, uporabo, velikostjo, stanjem mazanja in pričakovano življenjsko dobo dejanskega stroja.

Ta priročnik pojasnjuje, kako lahko kupci, inženirji in vzdrževalne ekipe bolj inteligentno ovrednotijo ​​material za obod in možnosti toplotne obdelave pri pridobivanju nadomestnih delov ali novih komponent OEM.

Yile Machinery izdeluje po meri obodni zobniki, obročasti zobniki, zobniki in gredi zobnikov za rotacijske peči, kroglične mline, drobilnike in druge težke industrijske aplikacije. Na podlagi vaših risb in tehničnih zahtev lahko podpremo proizvodnjo zobnikov iz litega jekla in kovanega legiranega jekla, strojno obdelavo, inšpekcijo in izvozno dostavo za cementne, rudarske in metalurške projekte.

Hiter odgovor: Kateri material se običajno uporablja za zobnike z velikim obodom?

Za veliko krogličnih mlinih in rotacijskih pečeh je obročnih zobnikov v velikih lito jeklo najbolj praktična in pogosto uporabljena izbira, zlasti za segmentirane zobnike velikega premera. Običajne možnosti lahko vključujejo ogljikovo lito jeklo ali legirano lito jeklo, kot je ZG45 ali ZG42CrMo , odvisno od zahtev uporabe.

Vendar je pravilna izbira odvisna od:

• preneseni navor,

• velikost in segmentacija orodja,

• udarna obremenitev,

• stanje mazanja,

• stabilnost poravnave,

• delovna temperatura,

• zahtevana odpornost proti obrabi,

• in ali mora nova prestava delovati z obstoječim zobnikom.

Toplotna obdelava je prav tako pomembna kot kakovost materiala. Pri mnogih projektih prava inženirska odločitev ni preprosto 'ogljikovo jeklo ali legirano jeklo?' , temveč:

Kakšna kombinacija materiala, trdote, žilavosti jedra in stanja zobne površine bo zagotovila zanesljivo storitev v tem specifičnem pogonskem sistemu?

Zakaj sta material in toplotna obdelava tako pomembna

Obodno orodje deluje v težki kombinaciji pogojev:

• visok navor,

• ponavljajoča se ciklična upogibna napetost,

• drsni in kotalni kontakt na bokih zoba,

• zunanji prah in kontaminacija,

• velika velikost delov,

• možna variacija poravnave,

• in dolgi servisni intervali.

Material in toplotna obdelava vplivata na vse naslednje:

• odpornost proti obrabi zob

• odpornost proti luknjicam in praskam

• moč zobne korenine

• občutljivost na razpoke

• obdelovalnost

• popačenje med izdelavo

• popravljivost v servisu

• združljivost z zobnikom

• skupni stroški in dobavni rok

Z drugimi besedami, material in toplotna obdelava nista samo metalurška izbira. So odločitve o operativnem tveganju.

Če ste še v fazi izbire izdelka, si oglejte naš sorodni vodnik: Kako izbrati obod za kroglične mline in rotacijske peči.

1. Začnite z aplikacijo: kroglični mlin proti rotacijski peči

Pravi razred jekla za zobnik je najprej odvisen od vrste stroja.

Pogoji krogličnega mlina in mlina SAG

V mlinih obodno orodje običajno vidi:

• velik neprekinjen prenos navora,

• spremenljive udarne obremenitve naboja,

• pogost zagon in zaustavitev ali nihanje obremenitve,

• dolg obratovalni čas,

• in veliko zaskrbljenost zaradi obrabe zob in luknjičastih lukenj.

To pogosto pomeni, da mora izbrani material zagotavljati dobro ravnotežje med:

• vzdržljivost boka zoba,

• moč zobne korenine,

• stabilno kontaktno vedenje,

• in predvidljivo dolgoročno obrabo.

Za reference izdelkov, povezanih z mlini, lahko kupci pregledajo tudi naše rešitve zobnikov za kroglične mline.

Pogoji rotacijske peči

Rotacijske peči običajno predstavljajo drugačna tveganja:

• širjenje in krčenje lupine,

• aksialno gibanje,

• možna variacija iztekanja,

• učinki podpornega valja in pnevmatike,

• tveganje dolgoročne neusklajenosti,

• zunanji prah ali okolje z visoko temperaturo.

Pri servisiranju peči mora material orodja biti odporen ne le proti obrabi. Prav tako mora prenašati:

• strukturno gibanje,

• nihanje mrežnih pogojev,

• in možnost obremenitve robov, če poravnava zamakne.

Zato izbira materiala, ki se na papirju zdi 'močnejša', ni samodejno boljša v resničnem servisu peči.

2. Najpogostejše možnosti materiala za obodno opremo

Zobniki z velikim obodom so običajno izdelani iz litega jekla ali, v določenih aplikacijah in geometrijah, iz kovanega legiranega jekla . Spodaj so najbolj praktične kategorije, s katerimi se bodo kupci srečali.

Pravilna izbira je odvisna od tega, ali je orodje:

• direktna zamenjava zasnove OEM,

• prenova za daljšo življenjsko dobo,

• ali del projekta nove opreme.

Yile Machinery's Paleta izdelkov zobnikov in zobnikov vključuje zobnike po meri za težke obremenitve, izdelane iz litega jekla in kovanega legiranega jekla v skladu z zahtevami kupcev, vrsto uporabe in izvedljivostjo izdelave.

3. Zakaj je lito jeklo tako običajno za zobnike z velikim obodom

Mnogi kupci se sprašujejo, ali je kovano jeklo vedno boljše. Za zobnike z zelo velikim obodom, zlasti segmentirane oblike, ki se uporabljajo v pečeh in mlinih, je odgovor običajno ne.

Jeklena litina je še vedno običajna, saj ponuja več praktičnih prednosti:

Izvedljivost velikega premera

Zelo velike zobnike z večmetrskimi premeri je pogosto bolj praktično izdelati kot ulite segmente kot kot kovane obroče.

Proizvodnja po segmentih

Razcepni zobniki za velike mline in peči so običajno uliti v segmentih, nato obdelani in nazobljeni. Ta pot je zelo primerna za transport, izvozno pakiranje in namestitev na kraju samem.

Dobro razmerje med ceno in zmogljivostjo

Za številne aplikacije v težki industriji zagotavlja ustrezno izbrano lito jeklo zanesljivo ravnotežje:

• moč,

• žilavost,

• obdelovalnost,

• dimenzijska stabilnost,

• in komercialne praktičnosti.

Bolje ustreza obstoječim modelom OEM

Številni obstoječi stroji so bili prvotno zasnovani na litih jeklenih obodnih zobnikih. Nadomestni projekt se bo zato morda moral ujemati ne le z dimenzijami, temveč tudi z izvirnim konceptom materiala.

To ne pomeni, da ima vsak razred litega jekla enake lastnosti. Pomembni so kemija materiala, kakovost ulivanja, toplotna obdelava, natančnost obdelave in disciplina nadzora.

4. Kdaj je mogoče dati prednost legiranemu jeklu

Legirano jeklo se pogosto upošteva, ko pogonski sistem zahteva več, kot lahko udobno zagotovi osnovna ogljikova litina.

Situacije, ki lahko upravičijo pot legiranega jekla, vključujejo:

• višji preneseni navor,

• močnejše udarne obremenitve,

• večja zahteva po trdnosti zobne korenine,

• zgodovina razpok ali kratka življenjska doba,

• specifikacija kupca, ki zahteva izboljšane mehanske lastnosti,

• ali novo zasnovo, kjer je potrebna večja rezerva zmogljivosti.

Legirana lita jekla, kot je ZG42CrMo, se pogosto izberejo, ko kupci želijo boljše ravnotežje:

• moč,

• žilavost,

• odpornost proti utrujenosti,

• in učinkovitost obrabe.

Toda nadgradnje na višjo stopnjo zlitine nikoli ne bi smeli obravnavati kot samodejno popravilo. Če je prvotno napako povzročil:

• slaba poravnava,

• nestabilno mazanje,

• nepravilna zračnost,

• prekomerno odtekanje,

• ali poškodovan zobnik,

potem samo močnejši material ne bo rešil problema s korenino.

Če je vaša obstoječa oprema že obrabljena ali poškodovana in se odločate, ali je zamenjava res potrebna, glejte: Popravilo ali zamenjava obročnika? Kako se pravilno odločiti za rotacijske peči in kroglične mline.

5. Možnosti toplotne obdelave za obodne zobnike

Samo kakovost materiala ne opredeljuje zmogljivosti orodja. Dva zobnika, izdelana iz podobnega jekla, lahko delujeta zelo različno, če sta deležna različnih načinov toplotne obdelave.

Običajni pristopi toplotne obdelave obročnih zobnikov vključujejo:

Normaliziranje

Normalizacija pomaga izboljšati jekleno strukturo in izboljšati enakomernost po litju ali kovanju. Pogosto se uporablja tam, kjer je potrebna uravnotežena, obdelovalna in stabilna struktura.

Tipične prednosti:

• izboljšana enotnost strukture,

• zmanjšan notranji stres,

• praktična obdelovalnost,

• in stabilno splošno delovanje.

Kaljenje in kaljenje

Kaljenje in popuščanje se uporabljata, kjer sta potrebni večja trdnost in žilavost, kot ju lahko zagotovi samo normalizirano stanje.

Tipične prednosti:

• izboljšana mehanska trdnost,

• boljše ravnovesje žilavosti,

• močnejša opora zobnih korenin,

• in izboljšano zmogljivost pri zahtevnejših storitvah.

Vendar postane nadzor toplotne obdelave pomembnejši pri velikih odsekih in velikih premerih.

Površinsko utrjevanje

Odvisno od zasnove in proizvodne poti se včasih lahko razmisli o lokalnem ali splošnem utrjevanju površine zoba za izboljšanje odpornosti proti obrabi na boku.

Potencialne koristi:

• izboljšana vzdržljivost površine,

• večja odpornost proti luknjicam ali praskam,

• in daljšo življenjsko dobo pod določenimi pogoji stika.

Uvaja pa tudi inženirske kompromise:

• večje tveganje izkrivljanja,

• zahtevnejši obdelovalni nadzor,

• zmanjšana popravljivost,

• in potrebo po skrbnem prilagajanju trdote zobnika.

Lajšanje stresa

Obdelava za blažitev napetosti se lahko uporablja po grobi obdelavi, popravilu pri varjenju ali določenih stopnjah izdelave za zmanjšanje preostale napetosti pred končno obdelavo.

Pri velikih zobnikih je nadzor preostale napetosti pomemben, ker lahko popačenje med proizvodnjo neposredno vpliva na natančnost zob, odtekanje in kakovost končne montaže.

6. Zakaj 'višja trdota' ni vedno boljša

Eden najpogostejših nesporazumov kupcev je ideja, da je trša prestava samodejno boljša prestava.

Tako velikih odprtih zobnikov ne smemo ocenjevati.

Zelo trda zobna površina lahko pod nekaterimi pogoji izboljša odpornost proti obrabi, lahko pa povzroči tudi druge težave:

• povečana kompleksnost izdelave,

• večje tveganje deformacije po toplotni obdelavi,

• zmanjšana žilavost, če ni ustrezno nadzorovana,

• težje terensko popravilo,

• in slaba združljivost z obstoječim zobnikom.

Cilj ni največja trdota. Cilj je pravi profil trdote za celoten pogonski sistem.

Kupci naj vprašajo:

• Kakšno območje trdote je priporočljivo?

• Ali je žilavost jedra zobnika zadostna?

• Ali bo ta stopnja trdote še omogočala stabilno obdelavo in pregled?

• Kakšna je ta trdota v primerjavi s parnim zobnikom?

• Ali je oprema namenjena dolgotrajnemu ravnovesju obrabe ali žrtveni zaščiti?

Dobro zasnovana pot materiala za obodno opremo običajno temelji na uravnoteženi zmogljivosti , ne na eni sami ekstremni lastnosti.

7. Obodno orodje in zobnik se morata ujemati kot par

Izbira materiala za pasu nikoli ne sme potekati ločeno.

Istočasno je treba pregledati parni zobnik, vključno z:

• material zobnika,

• trdota,

• toplotna obdelava,

• geometrija zob,

• stanje obrabe,

• in servisno zgodovino.

Pri mnogih pogonih z odprtim zobnikom je lahko zobnik določen z višjo trdoto kot obročni zobnik, ker:

• vrti več ciklov,

• prenaša koncentriran kontaktni stres,

• in je manjši in bolj občutljiv na površinsko utrujenost.

Toda natančna razmerja trdote so odvisna od prvotne filozofije zasnove in pogojev mazanja.

Če se trdota ali obnašanje materiala novega zobnika znatno spremenita, medtem ko stari zobnik ostane v uporabi, je lahko rezultat:

• nestabilen kontaktni vzorec,

• nepričakovano ravnovesje obrabe,

• luknjanje,

• drgnjenje,

• ali skrajšana življenjska doba obeh komponent.

Če projekt vključuje tudi nastavitev mreže in preglede po namestitvi, preberite naš vodnik za poravnavo: Poravnava obodnih zobnikov in zobnikov: Popoln vodnik za nastavitev mreže za rotacijske peči in kroglične mline.

8. Izbira materiala mora slediti načinu dejanske okvare

Pred menjavo iz ene vrste jekla v drugo najprej ugotovite, zakaj je stara oprema odpovedala.

To je pomembno načelo nakupa:

Če je okvaro povzročila predvsem poravnava ali mazanje, lahko zamenjava samo razreda jekla poveča stroške, ne da bi zagotovila daljšo življenjsko dobo.

Če še vedno pripravljate ponudbeni paket, vam lahko pomaga naš vodnik po RFQ: Kako poslati RFQ za orodje po meri.

9. Kaj naj kupci navedejo v RFQ

Če želite tehnično smiselno ponudbo, mora vaš RFQ vsebovati ne samo dimenzije orodja, ampak tudi pričakovanja glede materiala in toplotne obdelave.

Kadar je mogoče, vključite naslednje:

Podatki o materialu

• zahtevani razred jekla,

• sprejemljive enakovredne ocene,

• ali je potrebna lita jeklena ali kovana trasa,

• in ali je za zamenjavo materiala potrebna odobritev.

Podatki o toplotni obdelavi

• normalizirano, kaljeno in popuščeno ali drugo zahtevano stanje,

• ali je potrebno površinsko utrjevanje,

• ciljna trdota ali odobreno območje,

• lokacije za testiranje trdote,

• in vse posebne zahteve za lajšanje stresa.

Mehanske in kakovostne zahteve

• poročilo o trdoti,

• potrdilo o preizkusu materiala,

• poročilo o kemični sestavi, če je potrebno,

• poročilo o mehanskih lastnostih, če je potrebno,

• zahteve UT in MT,

• in končno poročilo o pregledu dimenzij.

Kupci, ki te informacije posredujejo zgodaj, običajno dobijo boljše ponudbe in manj tehničnih zamud.

10. Pregled in dokumentacija, ki ju je treba zahtevati od dobavitelja

Kakovosti materiala ni mogoče oceniti samo po videzu. Za zobnike z velikim obodom morajo resni kupci zahtevati dokumentacijo o postopku in kakovosti.

Priporočena dokumentacija lahko vključuje:

• Potrdilo o preskusu materiala (MTC)

• Poročilo o kemični sestavi

• Zapis o toplotni obdelavi

• Poročilo o preskusu trdote

• Poročilo o ultrazvočnem testiranju (UT).

• Poročilo o preskusu magnetnih delcev (MT), kjer je primerno

• Poročilo o pregledu dimenzij

• Poročilo o meritvah odtekanja

• Merjenje zobnikov ali poročilo o pregledu zob

• Seznam pakiranja in potrdilo o izvoznem pakiranju

Yile Machinery's stran izdelkov in strani za proizvodnjo zobnikov opisujejo podporo za strojno obdelavo v težkih pogojih, inšpekcijo in proizvodnjo po meri za aplikacije v peči, mlinu in rudarstvu. To so točno tiste zmogljivosti, ki bi jih morale ekipe za nabavo preveriti, preden oddajo naročilo visoke vrednosti.

11. Pogoste napake pri izbiri materiala

Napaka 1: Izbira istega materiala, ne da bi razumeli, zakaj stara oprema ni uspela

Kopiranje prejšnjega razreda jekla je morda pravilno – vendar le, če je staro orodje odpovedalo po običajni življenjski dobi in glavni vzrok ni bila konstrukcijska ali delovna težava.

Napaka 2: Nadgradnja na tršo zlitino brez pregleda združljivosti zobnikov

Nov pas ne deluje sam. Nadgradnje materiala je treba preveriti glede na parni zobnik in stanje mazanja.

Napaka 3: Osredotočanje le na moč, ne na žilavost

Veliki vrtljivi zobniki potrebujejo uravnotežen profil lastnosti. Visoka trdnost brez zadostne žilavosti lahko poveča tveganje pri udarni obremenitvi ali neusklajenosti.

Napaka 4: Neupoštevanje tveganja popačenja zaradi toplotne obdelave

Veliki zobniki zahtevajo stabilno geometrijo zob. Če način toplotne obdelave povzroči prekomerno popačenje, je končno natančnost morda težko nadzorovati.

Napaka 5: Zahteve glede materiala in trdote niso vpisane v naročilo

Če v naročilnici piše samo 'standardno', dobavitelj in kupec morda uporabljata različne predpostavke.

Napaka 6: Domneva, da samo material reši prezgodnjo odpoved

V mnogih primerih je večja težava poravnava, zračnost, iztekanje, mazanje ali stanje zobnika.

12. Kako se odločiti, ali kopirati ali nadgraditi izvirno gradivo

Pri nadomestnih projektih se kupci pogosto soočajo s praktičnim vprašanjem:

Ali naj natančno kopiramo material OEM ali naj nadgradimo?

Dober okvir za odločanje je:

Kopirajte originalno pot materiala, ko:

• prvotna zasnova se je dobro izkazala za primerno življenjsko dobo,

• je obstoječa strojna geometrija stabilna,

• ne obstaja vzorec kronične odpovedi,

• in medsebojna zamenljivost je glavna prioriteta.

Razmislite o nadgradnji, ko:

• stara oprema se je večkrat obrabila ali počila,

• operativna dajatev se je povečala,

• prejšnja materialna marža je bila prenizka,

• rastlina želi daljšo življenjsko dobo,

• ali material OEM ni več praktičen za pridobivanje in je potreben odobren ekvivalent.

Pravi pristop običajno ni 'kopiraj vse' ali 'nadgradi vse'. Je nadzorovan tehnični pregled:

• stari način okvare,

• trenutna delovna dolžnost,

• stanje zobnika,

• kakovost poravnave strani,

• in izvedljivost izdelave.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kateri material se najpogosteje uporablja za velike zobnike?

Za obodne zobnike velikega premera v rotacijskih pečeh in krogličnih mlinih se običajno uporablja lito jeklo, ker je praktično za velike velikosti in segmentirane oblike. Tipične možnosti lahko vključujejo ogljikovo lito jeklo, kot je ZG45, ali legirano lito jeklo, kot je ZG42CrMo, odvisno od obremenitve in delovnih pogojev.

Ali je kovano jeklo vedno boljše od litega jekla za obodne zobnike?

Ne. Kovano jeklo je lahko odlično za nekatere sestavne dele in aplikacije, vendar je za zelo velike segmentirane obročne zobnike lito jeklo pogosto bolj praktična in preverjena rešitev. Najboljša izbira je odvisna od velikosti, dizajna, dolžnosti, proizvodne poti in skupnih projektnih zahtev.

Ali je treba obročno orodje površinsko utrditi?

Včasih, vendar ne vedno. Površinsko utrjevanje lahko v določenih pogojih izboljša odpornost proti obrabi boka zoba, vendar tudi poveča kompleksnost postopka in zahteva skrben nadzor popačenja, žilavosti in združljivosti zobnikov. Izbira mora temeljiti na dejanskem pogonskem sistemu in pogojih delovanja.

Ali je najtežja prestava vedno najboljša?

Ne. Trdota je le en dejavnik. Dober zobnik potrebuje tudi ustrezno žilavost, stabilno natančnost obdelave, primerno popravljivost in pravilno združljivost z zobnikom in mazalnim sistemom.

Ali je treba pri zamenjavi zobnika pregledati material zobnika?

ja Obodni zobnik in zobnik delujeta kot usklajen par. Material, trdoto, stanje obrabe in geometrijo zob zobnika je treba vedno pregledati, preden izberete novo specifikacijo zobnika.

Katere informacije o materialu naj vključim v RFQ?

Vključiti morate zahtevano kakovost jekla, sprejemljive ekvivalente, zahtevane pogoje toplotne obdelave, razpon trdote, če je znan, zahteve za inšpekcijo in ali je za zamenjavo potrebna odobritev kupca.

Ali lahko Yile Machinery izdeluje obodne zobnike po meri s posebnimi zahtevami glede materiala in toplotne obdelave?

ja Yile Machinery izdeluje težka objemna gonila, zobnike, zobnike in sorodne komponente prenosa po meri po risbah strank, tehničnih zahtevah in pogojih uporabe za cement, rudarstvo in druge industrijske sektorje.

Zahtevajte tehnični pregled za izbiro materiala za obodno opremo

Če izbirate novo ali nadomestno obročno gonilo za rotacijsko peč, kroglični mlin, mlin SAG ali industrijski sušilnik, je treba material in toplotno obdelavo pregledati skupaj z:

• velikost zobnika,

• delovna dolžnost,

• stanje zobnika,

• pričakovana življenjska doba,

• inšpekcijski standard,

• in urnik zaustavitve.

Če želite zahtevati ponudbo ali tehnični pregled, pošljite:

• risba orodja ali terenska skica,

• modul, število zob in širina obraza,

• zunanji premer in število segmentov,

• uporaba in vrsta opreme,

• obstoječe materialne informacije, če so znane,

• risba zobnika ali podatki o zobniku,

• zahtevane inšpekcijske dokumente,

• količino, čas dostave in ciljno pristanišče.

Yile Machinery lahko podpira proizvodnjo po meri za zobniki, zobniki, gredi in drugi deli težkih strojev, ki se uporabljajo v industriji cementa, rudarstvu, apnu in metalurgiji. Raziščete lahko tudi naše celotno paleto izdelkov ali preberite več tehničnih člankov v našem blog center.