Замена бронеплит цементной мельницы: технология работ

Назначение и функции бронеплит в цементных мельницах

Бронеплиты являются ключевым элементом конструкции трубных цементных мельниц, обеспечивающим защиту корпуса барабана от абразивного износа и ударных нагрузок мелющих тел. Футеровка внутренней поверхности мельницы выполняет несколько критически важных функций: предохранение обечайки барабана от прямого контакта с мелющими шарами и измельчаемым материалом, создание оптимальных условий для траектории движения мелющих тел, обеспечение необходимого коэффициента сцепления между загрузкой и поверхностью футеровки, а также сортировка шаров по крупности вдоль барабана мельницы.

Качество и профиль бронеплит непосредственно влияют на производительность помольного оборудования. При правильном подборе футеровки достигается оптимальный режим работы мелющей загрузки, минимизируется скольжение материала, обеспечивается равномерное распределение ударной энергии. Износ бронеплит приводит к изменению профиля поверхности, что вызывает снижение производительности мельницы и увеличение удельных энергозатрат.

Виды бронеплит для различных камер мельницы

Трубные цементные мельницы обычно состоят из двух или трех камер, разделенных межкамерными перегородками. Каждая камера выполняет определенную функцию в процессе измельчения клинкера, что обуславливает применение специфических типов бронеплит. Профиль и конструкция футеровочных элементов подбирается с учетом крупности исходного материала, размера мелющих тел и требуемой степени измельчения.

Бронеплиты первой камеры

В первой камере цементной мельницы происходит грубое дробление клинкера, поэтому здесь применяются бронеплиты с развитым рельефом, способные эффективно захватывать и поднимать крупные мелющие шары. Типовая конфигурация включает несколько типов плит, устанавливаемых последовательно по длине камеры.

Конусно-волнистые бронеплиты представляют собой наиболее распространенный тип футеровки для первой камеры. Их конструкция обеспечивает естественную сортировку мелющих шаров: более крупные шары концентрируются в загрузочной части камеры, где требуется максимальная ударная энергия для дробления клинкера, а более мелкие шары перемещаются к разгрузочной части, где происходит более тонкое измельчение.

Бронеплиты второй камеры

Во второй цильпебсной камере осуществляется тонкое измельчение материала до требуемой степени дисперсности. Здесь применяются бронеплиты иного профиля, адаптированные для работы с более мелкими мелющими телами.

Специальные типы бронеплит

Помимо основных типов футеровки камер, в цементных мельницах применяются специализированные бронеплиты. Лобовые бронеплиты устанавливаются на входной и выходной крышках мельницы, защищая торцевые поверхности от износа. Лифтерные бронеплиты с выступами увеличенной высоты применяются в загрузочной зоне для интенсивного подъема мелющих тел. Их высота может достигать ста пятидесяти миллиметров для крупных мельниц.

Материалы изготовления бронеплит

Выбор материала для изготовления бронефутеровочных плит определяется условиями эксплуатации: характером нагрузок, абразивностью измельчаемого материала, требуемым сроком службы. В цементной промышленности применяются преимущественно высоколегированные износостойкие стали, обладающие оптимальным сочетанием прочности, ударной вязкости и сопротивления истиранию.

Марганцовистая сталь 110Г13Л

Сталь марки 110Г13Л, также известная как сталь Гадфильда, является классическим материалом для изготовления бронеплит. Эта высокомарганцовистая литейная сталь аустенитного класса согласно ГОСТ 977-88 содержит марганец в количестве 11,5-15 процентов и углерод 0,9-1,5 процента. Уникальные свойства стали обусловлены способностью к деформационному упрочнению при ударных нагрузках.

Технология изготовления бронеплит из стали 110Г13Л включает литье в песчано-глинистые или холодно-твердеющие формы с последующей термической обработкой. Отливки нагреваются до температуры 1070-1100 градусов Цельсия для растворения карбидов в аустените, затем подвергаются закалке в воде. Такая обработка обеспечивает получение однородной аустенитной структуры с высокой пластичностью.

Высокоуглеродистые легированные стали

Современные технологии позволяют изготавливать бронеплиты из высокоуглеродистых легированных сталей, обеспечивающих увеличенный срок службы. К таким материалам относятся стали с повышенным содержанием марганца и дополнительным легированием фосфором и ванадием.

Эти стали характеризуются повышенной твердостью и износостойкостью за счет мартенситной или бейнитной структуры после термической обработки. Применение высокоуглеродистых сталей целесообразно для бронеплит с увеличенной толщиной стенки, где риск хрупкого разрушения минимален. Ресурс работы таких бронеплит может превосходить футеровку из стали 110Г13Л в два-четыре раза.

Износостойкие хромистые чугуны

В отдельных случаях для изготовления мелющих лопаток, элементов межкамерных перегородок и торцевых плит применяются износостойкие хромистые чугуны. Высокое содержание хрома обеспечивает формирование твердых карбидов, повышающих сопротивление абразивному износу. Однако для основной футеровки барабана чугуны применяются редко из-за недостаточной ударной вязкости.

Критерии выбора материала футеровки

Оптимальный выбор материала бронеплит требует комплексного анализа условий эксплуатации мельницы. Технические специалисты должны учитывать совокупность факторов, определяющих эффективность и экономическую целесообразность применения того или иного материала.

Анализ условий работы

Первостепенное значение имеет характер нагрузок, воздействующих на футеровку. В загрузочной части первой камеры преобладают ударные нагрузки от крупных шаров, что требует применения материалов с высокой ударной вязкостью. По мере продвижения к разгрузочной части возрастает роль абразивного износа, что делает предпочтительными материалы с повышенной твердостью.

Экономическая эффективность

При выборе материала необходимо проводить сравнительный анализ удельных затрат на футеровку с учетом не только стоимости бронеплит, но и затрат на простои оборудования при замене, транспортировку, монтаж. Применение более дорогих, но долговечных материалов может быть экономически оправдано за счет увеличения межремонтного периода и сокращения количества остановок мельницы.

Совместимость с конструкцией мельницы

Выбор материала должен учитывать конструктивные особенности конкретной мельницы: толщину и профиль бронеплит, систему крепления, диаметр и загрузку барабана. Для тонкостенных бронеплит сложной конфигурации предпочтительна сталь 110Г13Л, обладающая высокой пластичностью и исключающая риск хрупкого разрушения. Толстостенные плиты простого профиля могут изготавливаться из высокоуглеродистых сталей.

Технология демонтажа изношенных бронеплит

Демонтаж футеровки является трудоемкой операцией, требующей тщательной подготовки и соблюдения технологической последовательности. Качественное выполнение демонтажных работ обеспечивает сохранность корпуса мельницы и сокращает время простоя оборудования.

Подготовительные работы

Перед началом демонтажа необходимо полностью остановить мельницу, обесточить электроприводы и установить запирающие устройства на пусковой аппаратуре. Из барабана выгружаются все мелющие тела и остатки материала. Мельница проворачивается в положение, обеспечивающее удобный доступ к монтажному люку. При наличии системы автоматизации отключаются все датчики и измерительные приборы в зоне производства работ.

Последовательность демонтажа

Демонтаж бронеплит начинается с ослабления и удаления крепежных элементов. Футеровочные болты и гайки могут быть закипевшими из-за длительной эксплуатации при высоких температурах и вибрации, что требует применения специального инструмента: пневматических гайковертов, ударных ключей, иногда газорезки при невозможности отвинчивания.

Применение специализированного оборудования

Современные методы перефутеровки предусматривают использование гидравлических манипуляторов, устанавливаемых на внешнем фланце монтажного люка. Манипулятор обеспечивает подъем, перемещение и позиционирование бронеплит массой до ста килограммов с минимальными физическими усилиями персонала. Управление осуществляется с портативного пульта радиосигналом или через кабель напряжением двенадцать вольт.

Применение манипуляторов позволяет производить замену футеровки без полной выгрузки мелющих тел, попеременно переставляя захват и платформу при провороте мельницы. Это существенно сокращает продолжительность ремонта и снижает трудозатраты.

Инспекция корпуса барабана

После демонтажа всей футеровки проводится тщательный осмотр внутренней поверхности корпуса мельницы. Выявляются трещины, вмятины, следы коррозии, проверяется состояние резьбовых отверстий под футеровочные болты. При обнаружении дефектов выполняется их устранение: заварка трещин, рассверливание и нарезка новой резьбы в поврежденных отверстиях, антикоррозионная обработка поверхности.

Технология монтажа новых бронеплит

Монтаж футеровки является ответственной операцией, от качества выполнения которой зависит надежность работы мельницы и долговечность бронеплит. Технологический процесс включает подготовку элементов, их установку и крепление с соблюдением требуемых зазоров и натяжения крепежа.

Подготовка бронеплит к установке

Новые бронеплиты должны быть тщательно осмотрены на предмет литейных дефектов, трещин, несоответствия размеров. Проверяется наличие всех крепежных отверстий, их диаметр и расположение. При необходимости выполняется зачистка заусенцев, подгонка смежных плит для обеспечения плотного прилегания. Особое внимание уделяется чистоте посадочных поверхностей и резьбовых отверстий.

Установка и крепление футеровки

Монтаж бронеплит начинается с установки базовых элементов, определяющих положение всей футеровки. Плиты устанавливаются последовательно, кольцевыми рядами, с контролем правильности ориентации профиля. Между корпусом барабана и бронеплитой устанавливаются уплотнительные прокладки, предотвращающие попадание пыли и материала в зазор.

Крепление бронеплит осуществляется футеровочными болтами с гайками. Затяжка производится в определенной последовательности, обеспечивающей равномерное распределение нагрузки. Сначала болты затягиваются с моментом пятьдесят-шестьдесят процентов от номинального, затем выполняется полная затяжка с контролем момента динамометрическим ключом. Головки болтов не должны выступать над рабочей поверхностью бронеплит.

Контроль качества монтажа

После завершения установки всей футеровки проводится контроль качества монтажа. Проверяется плотность прилегания бронеплит к корпусу, отсутствие зазоров между смежными элементами, надежность затяжки всех крепежных соединений. Выполняется контрольный проворот барабана на полный оборот для выявления возможных помех и биений.

Особое внимание уделяется проверке профиля футеровки по всей длине мельницы. Любые отклонения от проектного профиля могут привести к нарушению траектории движения мелющих тел и снижению эффективности помола. При необходимости производится подрегулировка положения отдельных плит.

Организация работ по замене футеровки

Планирование и организация работ по замене бронеплит требует комплексного подхода, учитывающего технологические, логистические и организационные аспекты. Правильная организация позволяет минимизировать продолжительность простоя мельницы и обеспечить безопасное выполнение работ.

Планирование ремонтных работ

Замена футеровки планируется на основании данных о фактическом износе бронеплит, полученных при периодических инспекциях. Оптимальный момент для проведения ремонта определяется с учетом графика работы цементного завода, наличия запасов готовой продукции, погодных условий. Рекомендуется совмещать замену футеровки с другими плановыми ремонтными работами на мельнице.

Состав ремонтной бригады

Для выполнения работ по замене футеровки формируется специализированная бригада, включающая слесарей-ремонтников высокой квалификации, стропальщиков, электросварщиков. Бригада должна иметь опыт работ внутри барабанов мельниц и знание специфики монтажа бронеплит. Численность бригады определяется объемом работ и типоразмером мельницы.

Продолжительность работ

Время, необходимое для замены футеровки, зависит от размеров мельницы, степени износа демонтируемых плит, применяемого оборудования. Для типовой двухкамерной цементной мельницы продолжительность работ при использовании традиционных методов обычно составляет одну-две недели. Применение гидравлических манипуляторов позволяет сократить время на тридцать-сорок процентов.

Документация и приемка работ

По завершении монтажа футеровки составляется акт выполненных работ с указанием объемов, использованных материалов, выявленных дефектов корпуса и методов их устранения. В акте фиксируются параметры затяжки крепежа, результаты контроля качества установки. После приемки работ техническим руководителем предприятия оформляется разрешение на пуск мельницы в эксплуатацию.

Крепежные элементы для бронеплит

Надежность крепления футеровки к корпусу мельницы обеспечивается специализированными футеровочными болтами, также называемыми бронеболтами. Конструкция и материал крепежных элементов должны соответствовать условиям эксплуатации и обеспечивать длительную работу соединения при вибрационных и ударных нагрузках.

Конструкция футеровочных болтов

Футеровочные болты отличаются от стандартного крепежа наличием потайной головки специальной формы, не выступающей над поверхностью бронеплиты. Применяются несколько типов головок: квадратная потайная с углом раствора шестьдесят градусов, овальная потайная с аналогичным углом, вальная и пирамидальная. Выбор типа головки определяется конфигурацией посадочного места в бронеплите.

Резьбовая часть болта имеет стандартную метрическую резьбу с крупным шагом. Длина болта подбирается с учетом толщины бронеплиты, стенки корпуса барабана и выступа резьбы для навинчивания гайки. Типовая длина составляет от ста пятидесяти до четырехсот миллиметров.

Материалы крепежа

Футеровочные болты изготавливаются из углеродистых, легированных или нержавеющих сталей в зависимости от условий эксплуатации. Для стандартных условий применяются стали марок Сталь 3, Сталь 20, Сталь 35. При повышенных нагрузках используются легированные стали 40Х, 30ХГСА, 30ХМА. В агрессивных средах или при повышенной температуре применяются нержавеющие стали 12Х18Н10Т, 20Х13.

Стандарты и технические условия

Производство футеровочных болтов регламентируется отраслевым стандартом ОСТ 22-492-73, определяющим размерный ряд, форму головок, требования к материалам и механическим свойствам. Для специфических применений болты изготавливаются по техническим условиям или чертежам заказчика. Важно соблюдение требований стандарта к точности размеров резьбы, что обеспечивает надежное соединение и равномерное распределение нагрузки.

Дополнительные крепежные элементы

Помимо болтов в крепежной системе используются гайки, шайбы и уплотнительные прокладки. Гайки изготавливаются из той же стали, что и болты, или из более мягкого материала для обеспечения самоконтрящегося эффекта. Плоские шайбы устанавливаются со стороны гайки для равномерного распределения давления на стенку корпуса. Уплотнительные прокладки из резины или паронита предотвращают проникновение пыли в зазор между болтом и корпусом.

Часто задаваемые вопросы