МЕЛЮЩЕЕ СТАЛЬНОЕ ТЕЛО

Полезная модель относится к технике измельчения сырья и материалов в мельницах барабанного типа на предприятиях горно-обогатительных, цементных, огнеупорных, энергетических и других отраслях промышленности.
Рабочие органы измельчающей среды устройства для измельчения материалов называются мелющими телами и выполнены они в виде тел качения: шарика, ролика и т.д. В зависимости от формы мелющего тела устройства для измельчения материалов подразделяют на группы, например: мельницы барабанные (шаровые, стержневые и др.), мельницы роликовые, валковые и др., мельницы вибрационные с качающимся корпусом и т.д. (см. Политехнический словарь. М., «Советская энциклопедия» с. 294).
Мелющие тела в процессе измельчения материалов подвергаются интенсивному износу. Следовательно, к поверхности мелющего тела предъявляют повышенные требования по износостойкости. Мелющие тела выполняются из легированной стали, чаще всего из стали ШХ-15 и с твердостью до 60 единиц по Роквеллу. Поэтому производство мелющих тел является дорогостоящим производством.
Известно мелющее тело, представляющее собой тело вращения, ограниченное параллельными плоскостями, перпендикулярными оси вращения, т.е. тело вращения представляет собой цилиндр (авторское свидетельство SU 1546141, опубликовано. 28.02.1990).
Недостатком данного мелющего тела является наличие острых граней, которые при работе в мельнице истираются, то есть уменьшается срок эффективной службы мелющего тела. При отливке цилиндрического мелющего тела из белого чугуна, особенно при отливке в кокиль, вследствие неравномерного охлаждения отливки, а также из-за наличия рыхлот и раковин по углам торцов, возникают внутренние напряжения, вызывающие повышенную хрупкость и откалывание осколков мелющего тела, которые отрицательно влияют на работу мельниц, уменьшая ее производительность. Они засоряют решетки, мешая выходу материалов из мельницы.
Одним из видов мелющих тел, которые широко применяются для измельчения различных твердых материалов, являются мелющие тела, так называемой, эллипсоидной формы. В патенте RU 119645 U1 мелющее тело для измельчения грубозернистых материалов выполнено в виде тела вращения типа эллипсоида, при этом эллипсоид получен вращением эллипса, образованного четырьмя дугами окружностей радиусами R1 и R2, где R1>R2, при условии чередования дуг радиусами R1 и R2 вокруг большей оси длиной L, причем R1=0,7·L, R2=0,2·L, а диаметр D эллипсоида в плоскости симметрии, в которой лежит меньшая ось, выбран из условия: D=0,58.
Такое мелющее тело не имеет граней, торцов и углов, вызывающих отколы, а его форма максимально приближена к форме естественного износа мелющего тела в процессе эксплуатации
Недостатком известного мелющего тела является сложность получения полуэллиптической поверхности в металлоформе, в которую отливается известное мелющее тело, трудности контроля размеров в самой форме. В данном мелющем теле с указанным соотношением длин полуосей, центр тяжести смещен в сторону основания полуэллипсоида, что приводит к неблагоприятной траектории перемещения мелющего тела при его работе в помольных агрегатах и, как следствие, к ухудшению качества помола.
Известно литое мелющее тело, содержащее две сопряженные части, одна из которых выполнена со сферической поверхностью, а другая часть выполнена в форме цилиндра со свободным плоским основанием, причем радиус сферы составляет 1-2 радиуса цилиндра, а высота части со сферической поверхностью составляет 0,27-1 радиуса цилиндра (UA, №54882 A, кл. B02C 17/20, опубл. 17.03.2003 г.).
Недостатками известного литого мелющего тела является технологическая затрудненность извлечения его из формы после кристаллизации залитого в форму жидкого металла, вызванная недостаточностью уклона боковой цилиндрической поверхности затвердевшего тела. При величине радиуса сферы, превышающей радиус цилиндра, мелющее тело характеризуется смещением центра тяжести в сторону сферической поверхности и наличием заостренной кромки в месте сопряжения, что приводит к преждевременному сколу этой кромки при ударах тела об измельчаемый материал и ухудшению траектории перемещения тела, в результате чего эксплуатационная стойкость литых мелющих тел снижается.
Известно мелющее тело, выполненное в виде цилиндра с закругленными по радиусу торцами (цилиндр двояковыпуклой с полюсов формы), выпускаемое Высокогорским шаропрокатным заводом (см. http://vshpz.ru/grppa_tovarov_b). Указанные мелющие тела выбраны в качестве прототипа.
Такие мелющие тела получают методом прокатки, что обеспечивает необходимое качество мелющих тел. Однако, в прототипе в зоне перехода от выпуклой поверхности торца к цилиндрической поверхности образуется острая кромка, что приводит к необходимости «притирки» при первичной загрузке мелющих тел.
Кроме того в процессе притирки может происходить повреждение бронефутеровки мельниц.
Прототип также характеризуется недостаточной эффективностью помола,
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции мелющего тела, которая характеризуется высокой эффективностью помола, высокой эксплуатационной стойкости и простотой изготовления.
1
Указанная задача решается за счет того, что в мелющем стальном теле, имеющим форму цилиндра с закругленными по радиусу торцами, согласно полезной модели, закругление центральной части торца образовано радиусом R, большим, чем радиус цилиндра в 1,3-1,5 раза, а зона перехода от центральной части к цилиндрической поверхности выполнена по тороидальной поверхности.
1
Кроме того, радиус тора R в 2,0-2,2 раза меньше радиуса цилиндра, а длина мелющего теля может составлять 3,0-3,3 радиуса цилиндра.
Заявляемое мелющее стальное тело имеет плавную поверхность торцов, также плавно переходящую в цилиндрическую поверхность, в нем отсутствуют острые кромки. Все это исключает процесс притирки мелющих тел, повышает эффективность помола, повышает срок службы мелющих тел. Мелющие тела изготавливают методом поперечно-винтовой прокатки, обеспечивающим необходимую геометрию торцов, при этом за счет оптимизации геометрии упрощается технология изготовления, снижается количество брака.
Приведенные выше соотношения между радиусами являются наиболее оптимальными с точки зрения достижения заявленных технических результатов и обеспечивают возможность получения мелющих тел заявляемой формы и различных типоразмеров.
Благодаря предлагаемой форме мелющих тел достигается снижение расходных норм на тонну помолотого материала. Мелющие тела начинают работать с первого дня загрузки. Отсутствие острых краев и граней позволяет более эффективно осуществлять помол сырья без повреждений бронефутеровки мельниц.
Проведенные патентные исследования показали, что заявляемое мелющее тело соответствует критерию «новизна». Такие тела также соответствуют критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемого устройства поясняется \ чертежом, где представлено изображение мелющего стального тела.
1
2
Заявляемое мелющее стальное тело длиной L образовано тремя частями: средней частью в виде цилиндра с радиусом R, и двумя боковыми симметричными выступающими закругленными торцовыми частями, где центральная сферическая часть выполнена по радиусу R, а зона перехода по тороидальной поверхности, образованной радиусом R.
Соотношения размеров мелющего тела находится в следующих пределах:
1
R=(1,3-1,5)R;
2
R=(0,45-0,5)R;
L=(3,0-3,3)R.
1
2
Основным из указанных соотношений является первое, касающееся выбора радиуса сферической части торцевой поверхности R Размер R является вторичным, но его величина также влияет на характеристики мелющего тела.
2
2
1
Выполнение мелющего тела с радиусом центральной сферической части торца, большим 1,5 радиуса цилиндрической части приводит к технологическому дефекту - образованию вместо сферы - конусовидной поверхности. При этом, если R находится в указанных выше пределах, то конусовидная поверхность образуется только по центру торцовой поверхности в виде шипообразного выступа, а если R меньше 0,45R, то форма всей торцовой поверхности приближается к конической. В любом случае при R>1,5R из-за образования конических поверхностей происходит снижение площади рабочей поверхности, образование острых кромок, что приводит к ухудшению качества помола.
1
При радиусе R меньшим, чем 1,3 R, образующаяся сферическая часть непроработана, площадь рабочей поверхности существенно снижается, что также снижает качество помола.
Стальные мелющие тела изготавливают методом горячей прокатки в винтовых калибрах по ТУ 1172-001-913535595-2012. Мелющие тела подвергают сквозной прокалке.