Восстановление изнашиваемых деталей дробильно-размольного оборудования

Ролики вертикальных мельниц подвергаются сильному абразивному износу. Обычно они нуждаются в капитальном ремонте через 1–2 года интенсивного использования в угольной промышленности, и в среднем через полгода в цементной. О том, как можно восстановить эти детали и продлить срок их службы, рассказал руководитель направления ремонта и восстановление компании ESAB Давид Пак.

— Давид, для начала расскажите, какие способы восстановления изношенных деталей сегодня в целом известны промышленникам?

— Наиболее эффективными способами увеличить износостойкость деталей являются наплавка и напыление. Выбор конкретного процесса, оборудования или материала зависит от ремонтируемой детали, условий её эксплуатации, требований и возможностей заказчика, а также условий ремонта. В то же время для борьбы с абразивным износом существует достаточно много процессов нанесения защитных покрытий на металлические поверхности: от практичной дуговой наплавки и различных видов напыления до лазерного плакирования.

— А если говорить именно о восстановлении роликов и столов вертикальной мельницы?

— Здесь самым оптимальным вариантом является наплавка самозащитными порошковыми проволоками, поскольку именно этот материал позволяет наплавлять большой объём металла, необходимый для ремонта. При этом материал подбирают индивидуально, исходя из требований по стойкости и типа перерабатываемого сырья. Например, для измельчения угля мы рекомендуем проволоку из сплава высокохромистого чугуна или же материал со стойкостью на 30–40% выше CP2000.

В числе оборудования для нанесения обычной наплавки есть как стандартное для ручной дуговой наплавки и сварки, так и способное обеспечить механизацию, автоматизацию и роботизацию данных процессов. В наплавке роликов используется исключительно автоматика.

— Расскажите о технологии наплавки подробнее.

— Цель наплавки — продлить срок службы детали, которая сталкивается с интенсивным износом. Чаще всего это практически всё, что контактирует с рудой или абразивными частицами, работает в паре трения, при высокой температуре или в коррозионной среде. В числе наиболее распространённого — детали и навесное оборудование для экскаваторов, погрузчиков, грейдеров, различные шнеки и буровые элементы, детали дробилок для переработки сырья.

Рассчитывая целесообразность ремонта и восстановления, собственник учитывает множество факторов  — стоимость новой детали, стоимость ремонта, срок службы новой и отремонтированной детали. Восстановление поверхности возможно на деталях с разной степенью износа, но каждый случай все равно рассматривают индивидуально. При этом наплавляют как уже изношенные детали, так и превентивно новые с целью увеличения срока службы.

— Опишите сам процесс. Как осуществляется наплавка?

— В наплавке к наиболее распространённым материалам относятся электроды, проволоки сплошные и  порошковые, ленты и флюсы. В  исключительных случаях используют порошки для плазменной (PTA) и  лазерной наплавок, а также порошки или прутки для наплавки ацетилен-кислородным пламенем. И для того чтобы определить наиболее стойкий материал в каждом конкретном случае, необходимо выявить преобладающий тип изнашивающего воздействия на поверхность.

В случае интенсивного абразивного износа на первый план выходят твёрдость наплавленного металла, наличие, размер и тип твердой фазы — карбидов.

Например, на ролики и столы вертикальных мельниц применяются материалы с высоким содержанием карбидной фазы, при этом толщина наплавки в некоторых случаях может потребоваться до 100 мм. И самым важным фактором для её достижения является получения необходимой сетки релаксационных трещин. Трещины должны происходить каждые 6-16 мм.

При наплавке первых слоёв перекрытие составляет не более 10–15%, что помогает установлению изначального шаблона растрескивания. Затем последующие слои наплавляют с перекрытием до 30–40%. Данные трещины не сказываются на последующей работе наплавленной детали.

— Сколько времени занимает работа? Надолго ли придётся остановить оборудование?

— Наплавка осуществляется или на месте без полного разбора оборудования, что подразумевает минимальные простои и трудозатраты, или с разбором и снятием роликов, их наплавкой на стенде. В  зависимости от размеров роликов и мельницы, а также степени износа, работа в среднем занимает от одной до 4-х недель, к этому сроку прибавляются пару дней на монтаж и демонтаж деталей и наплавочного оборудования.
Важно отметить, что сама технология наплавки на роликах критична и требует от исполнителя определённых навыков. Если будет сделана ошибка, то ролики и стол можно будет выбрасывать, поскольку повторному ремонту они могут и не подлежать. Это достаточно сложная область применения, и далеко не у всех компаний есть нужные технологии.

— Какой результат может дать наплавка в смысле продления срока службы оборудования?

— Если взять ролики и стол вертикальной мельницы, то при соблюдении технологии наплавки и  качественном выполнении работ можно ожидать увеличение ресурса, в сравнении с не наплавленными на 120–130%, в зависимости от наплавочного материала. В этом случае стоимость ремонта сильно изношенных роликов и стола может быть выше стоимости нового ролика, но наплавленный ролик ходит в разы дольше, и останавливать мельницу для ремонта необходимо в разы реже, так что получается выгоднее.

Например, у одного из наших клиентов из энергетики, ролик перемалывает на ТЭЦ в среднем 275 тыс. тонн угля в год, а наплавленный — от 550 до 850 тыс. тонн угля в зависимости от применяемого материала. Наибольшая эффективность процесса наплавки достигается за счёт автоматизацией процесса.

В целом многое зависит от условий работы и факторов износа. Например, износостойкость коронок ковша экскаватора можно увеличить наплавкой в 2 раза, бурового шнека в 5 раз, а энджерных валков в 4 раза. Тем не менее нельзя сказать, что это общие показатели — при работе с разными минералами и фракцией, детали изнашиваются по-разному.

Фото: компании ESAB