CC BY
29DOI: 10.34031/article_5d35d0b65fa355.43100608 1Фадин Ю.М., 1Хахалев П.А., 1*Трапезникова Е.Г.
белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
*E-mail:katyfkaja@gmail.com
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГИДРОЦИКЛОНА ОТ ИЗНОСА
Аннотация. В работе рассмотрен процесс производства портландцемента по мокрому способу производства. Портландцемент - это вяжущее гидравлическое вещество, которое получают помолом цементного клинкера, гипса и добавок. В составе добавок обычно силикаты кальция. Производство портландцемента состоит из множества процессов, таких как: дробление клинкера, гипсового камня, подготовку минеральных добавок (дробление, сушку), помол клинкера с гипсом и минеральными добавками, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Так как помол осуществляется в замкнутом цикле, необходимо выбрать классифицирующее оборудование. Для этого был проведен анализ, в ходе которого выявлено, что гидроциклон является наиболее универсальным и менее затратным в эксплуатации классифицирующим оборудованием. После изучения конструкции гидроциклона обнаружен существенный недостаток, который оказывает влияние на долговечность и эффективность работы, это повышенный износ рабочих поверхностей гидроциклона. Степень изнашивания поверхностей гидроциклона зависит как от характера воздействия пульпы, так и от механических характеристик материала, из которого изготовлены рабочие поверхности гидроциклона. Данная статья посвящена изучению особенностей наиболее популярных и часто используемых износостойких материалов для защиты рабочих поверхностей от износа.
Ключевые слова: портландцемент, гидроциклон, износ, эффективность работы, долговечность, износостойкие материалы, классификация, каменное литье, эластомеры, высокомарганцовистые стали, износостойкие наплавки и покрытия.
Введение. Важнейшим направлением в развитии ресурсосберегающих технологий является повышение технико-экономических показателей комплексной переработки минерального сырья. Совершенствование существующих производств экономически более целесообразным чем расширение их [1].
Постановка проблемы. Процесс измельчения это один из самых затратных в производстве портландцемента по мокрому способу [2-5]. Правильный и эффективный процесс классификации в значительной степени определяет работу контура измельчения в связке мельница-классификатор. Среди многообразия различных типов классифицирующего оборудования гидроциклоны наиболее универсальное, простое, компактное и менее затратное в эксплуатации оборудование, конструкция которого представлена на рис. 1 [67].
Долговечность и эффективность работы гидроциклонов в значительной мере определяется износостойкостью его прочностных частей. Износ данных частей возникает в следствии воздействия гидроабразивной пульпы на рабочие поверхности патрубков, песковых насадок и сливных патрубков.
Износ основных поверхностей приводит к изменению параметров и зависит как от влияния пульпы, так и от механических характеристик материала [8].
Рис. 1. Гидроциклон: 1 - насадка; 2 - нижний конус; 3 - верхний конус; 4 - раскручиватель; 5 - крышка; 6 - отвод.
Выбор материала, для защиты быстроизнашивающихся деталей, зависит от конструкции, ее назначения, условий эксплуатации, технологии изготовления детали и срока службы.
Результаты исследования. Сейчас для повышения износостойкости рабочих поверхностей и отдельных деталей гидроциклона применяют следующие материалы:
1. Каменное литье. Данный материал искусственно получают из диабазов, базальтов, доменных шлаков или шлаков производства ферромарганца. Каменное литье имеет сложное криста-лическое строение, пример изображения представлен на рис. 2.
Как и любой материал, каменное литье обладает преимуществами, такими как высокая сопротивляемость к истиранию и высокая твердость, и рядом существенных недостатков- низкая термостойкость, отсутствует возможность эксплуатировать изделия при температурах выше 150 0С, ограничение размеров готового изделия при отливках, высокая хрупкость.
Основными производителями данного материала в России являются: "Первоуральский завод горного оборудования" которые производят из каменного литья плитки и желоба камнелитые, изделия и трубы, футерованные каменным литьем; "МетЛесПром" - изготавливают вкладыши для футеровки труб большого диаметра, желоба, течки, плиты; "Альтернатива" - изготавливают трубы, отводы, гидроциклоны, футерованные каменным литьем.
Рис. 2. Плитка из каменного литья 2. Эластомеры. Для борьбы с абразивным износом используют гуммирование деталей специальными сортами резины. Основными показателями характеризующие резину являются эластичность по отскоку, модуль упругости и относительное удлинение.
Также для гуммирования используют полиуретаны, рисунок 3. Они обладают отличной стойкостью к абразивному износу, низким коэффициентом сцепления и гладкой, непористой поверхностью, а также хорошей эластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам. Основные производители: «ВИТУР»; «Производство «Эласто-пласт»»; «Полиуретан».
Рис. З.Футеровка металла полиуретаном.
3. Износостойкие высокомарганцовистые стали. Данные стали характеризуются высоким содержанием марганца, от 11 до 14 %. Износостойкость этих сталей, определяется механическим упрочнением, чем больше наклепываемость стали, тем выше удельная нагрузка. Высокую прочность стали получают при основательной вязкости. Изделия из данной стали получают высокую износостойкость при больших удельных давлениях и нагрузках.
Взамен высокомарганцевых сталей. за рубежом часто используют, для зашиты от износа и налипания, стали типа НаМох с содержанием марганца 1.6 %, при этом сталь является высоколегированной [9]. Основным поставщиком листов НаМох является компания "НаМох Wearparts".
4. Износостойкие наплавки и покрытия. Наплавка позволяет возможность создать биметаллические изделия с такими показателями защитного слоя, как высокая твердость и абразивная стойкость, рис. 4.
Наплавку выполняют на сталях углеродистых и низколегированных, а также сталей аусте-нитных и марганцовистых.
Существую различные способы нанесения износостойкой наплавки: ручная (электродами); полуавтоматическая и автоматическая (порошковая проволока); газопламення; напыление порошковыми сплавами; плазменная; наплавка с применением присадочный шнуровых материалов.
Для износостойкой наплавки применяют: сплавы на основе железа (мартенситные, аусте-нитные и карбидосодержащие); сплавы на основе никеля и кобальта.
Стабильные технологические показателей работы оборудования возможно обеспечить установкой износостойких футеровок, которые позволяют в течение длительного времени поддерживать неизменными геометрические параметры изделия и обеспечивать [10]. Основные компания которые занимаются защитой оборудования используя износостойкие наплавки являются компании «ТЕХНОИНКОМ»; «Винк»; «АЙРИХ».
Основной слой
Наплавленный слой
Рис. 4. Биметаллический лист
Вывод. Важным значением для промышленности является выбор материала наименее подверженного к абразивному износу и разработка методики ее оценки. Поэтому для использования конкретного материала в качестве износостойкого слоя необходим научно обоснованный подход учетом конкретных условий эксплуатации оборудования и отдельных его узлов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Торопов О.А. Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклониро-вания: дис.... канд. тех. наук. М., 2009. 120 с.
2. Сапожников М.Я. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. Учебник для втузов. М.: Машгиз, 1962. 522 с.
3. Богданов В.С. Механическое оборудование предприятий промышленности стройматериалов. учеб. пособие. Белгород: БелГТАСМ, 1996. 102 с.
4. Bogdanov V.S., Eltsov M.Yu., Khakhalev P.A., Shirokova L.Yu. Engineering design of mechanical equipment for the production of cement on basis of configurators // ZKG. 2017. №05. Pp. 6466.
5. Богданов В.С., Фадин Ю.М., Латышев С.С. Энергосберегающие технологические ком-
плексы и оборудование для производства строительных материалов: межвуз. сб. ст. / Под ред. В.С. Богданова. Белгород.2011. Вып. X. С. 1012.
6. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. Л: Машиностроение, 1967. 80 с.
7. Терновский, И.Г. Гидроциклонирование М.: Наука, 1994. 350 с.
8. Шагарова О.Н. Гидроабразивное изнашивание рабочих поверхностей гидроциклона в зависимости от гранулометрического состава и содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе. [Электронный ресурс] Систем. требования: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/artide/v/gidroabrazivnoe-iznashivanie-rabochih-poverhnostey-gidrotsiklona-v-zavisimosti-ot-granulometricheskogo-sostava-i-soderzhaniya (дата обращения 03.02.2019)
9. Сидоров К.С. Обзор материалов для защиты рабочих поверхностей горных машин от износа. [Электронный ресурс]. Систем. требования: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/obzor-materialov-ispolzuemyh-dlya-zaschity-rabochih-poverhnostey-gornyh-mashin-ot-iznosa (дата обращения 03.02.2019)
10.Энциклопедия по машиностроению/Материалы высокой твердости. [Электронный ресурс]. Систем. требования: Web-browser (Internet Explorer). URL: http://mash-xxl.info/info/115537/ (дата обращения 03.02.2019)
Информация об авторах
Фадин Юрий Михайлович, кандидат технических наук, профессор кафедры технологического оборудования и машиностроения. E-mail: Fadin.y@mail.ru Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Хахалев Павел Анатольевич, кандидат технических наук, кафедры технологического оборудования и машиностроения. E-mail: Pavel.hahalev@gmail.com Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Трапезникова Екатерина Геннадьевна, магистрант кафедры технологического оборудования и машиностроения. E-mail: katyfkaja@gmail.com. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Поступила в апреле 2019 г.
© Фадин Ю.М., Хахалев П.А., Трапезникова Е.Г., 2019
1Fadin Yu.M., 1Khakhalev P.A., 1*Trapeznikova E.G.
'Belgorodstate technological university ofV.G. Shukhov Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukov, 46.
*E-mail:katyfkaja@gmail.com
MODERN TECHNOLOGIES OF MATERIALS FOR PROTECTION THE WORKING SURFACES OF HYDROCLONE AGAINST WEAR
Abstract. The article considers the process of portland cement production by wet process. Portland cement is a hydraulic binder that is produced by cement clinker, gypsum and additives. Calcium silicates are commonly used as additives. Portland cement production consists offollowing processes: crushing of clinker and gypsum stone; preparation of mineral additives (crushing, drying); grinding of clinker with active mineral additives and gypsum; storage, packaging and shipping the cement to consumer. Since grinding is carried out in a closed cycle, it is necessary to select the classifying equipment. For this purpose, an analysis is made, which reveals that the hydrocyclone is the most multi-purpose and less expensive in operation of classifying equipment. The study of the hydrocyclone design demonstrates a significant drawback in the form of increased wear of the hydrocyclone working surfaces, which has an impact on durability and work efficiency. The degree of wear the hydrocyclone surfaces depends on the nature of the pulp impact and the mechanical characteristics of material of the hydrocyclone working surface. This article is devoted to the study of the most popular and frequently used wear-resistant materials to protect work surfaces from wear.
Keywords: portland cement, hydrocyclone, wear, performance, work efficiency, durability, wear-resistant materials, classification, stone casting, elastomers, high-manganese steel, wear-resistant surfacing and coatings.
REFERENCES
1. Toropov O.A. Improvement of the enrichment technology of magnetite quartzite by means of increasing the efficiency of hydro-cloning [Sovershenstvovanie tekhnologii obogashcheniya magnetitovyh kvarcitov putem povysheniya efek-tivnostigidrociklonirovaniya]: dis ... cand. those. sciences. M., 2009. 120 p. (rus)
2. Sapozhnikov M.Ya. Mechanical equipment for the production of building materials and products. Textbook for technical colleges [Mekhanich-eskoe oborudovanie dlya proizvodstva stroitel'nyh materialov i izdelij]. M.: Mashgiz, 1962. 522 p. (rus)
3. Bogdanov V.S. Mechanical equipment of enterprises of building materials industry-alov [Mek-hanicheskoe oborudovanie predpriyatij promyshlen-nosti strojmaterialov]. Studies. Allowance. Belgorod: BelGTASM, 1996. 102 p. (rus)
4. Bogdanov, V.S., Eltsov, M.Yu., Khakhalev, P.A., Shirokova L.Yu .. Engineering design of a cannabis equipment. ZKG. 2017. No. 05. Pp. 64-66.
5. Bogdanov V.S., Fadin Yu.M., Latyshev S.S. Energy-saving technological complexes and equipment for the production of building materials [Ener-gosberegayushchie tekhnologicheskie kompleksy i oborudovanie dlya proizvodstva stroitel'nyh materialov]: Interst. Sat Art. Ed. Vs Bogdanov. Belgorod, 2011. Issue X. Pp. 10-12. (rus)
6. Shestov R.N. Hydrocyclones [Gidrociklony]. L: Mechanical Engineering, 1967.80 p. (rus)
7. Temovsky I.G. hydro-cloning [Gidrociklonirovaniya]. M.: Science, 1994. 350 p. (rus)
8. Shagarova O.N. Hydroabrasive wear of working surfaces of a hydrocyclone depending on the particle size distribution and the solids content in the processed pulp [Gidroabrozivnoe iznashivanie rabochih poverhnostej gidrociklona v zavisimosti ot granulometricheskogo sostava i soderzhaniya tverdoj fazy v pererabatyvaemoj pul'pe]. Systems. Requirements: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/gidroabrazi-vnoe-iznashivanie-rabochih-poverhnostey-gidrotsi-klona-v-zavisimosti-ot-granulometricheskogo-sostava-i-soderzhaniya (appeal date 03.02.2019). (rus)
9. Sidorov K.S. Overview of materials to protect the working surfaces of mining machines from the nose [Obzor materialov dlya zashchity rabochih poverhnostej gornyh mashin ot iznosa]. Systems Requirements: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/obzor-materialov-ispolzuemyh-dlya-zaschity-rabochih-poverhnostey-gornyh-mashin-ot-iznosa (appeal date 03.02.2019.) (rus)
10. Encyclopedia of mechanical engineering / High hardness materials [Materialy vysokoj tver-dosti]. Systems Requirements: Web-browser (Internet Explorer). URL: http://mash-xxl.info/info/115537/ (address of 03.02.2019). (rus)
Information about the authors
Fadin, Yuri M. PhD, Professor. E-mail: Fadin.y@mail.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov.Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Khakhalev, Pavel А. PhD. E-mail: Pavel.hahalev@gmail.com. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Trapeznikova, Ekaterina G. Master student. E-mail: katyfkaja@gmail.com.Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Received in April 2019 Для цитирования:
Фадин Ю.М., Хахалев П.А., Трапезникова Е.Г. Современные технологии материалов для защиты рабочих поверхностей гидроциклона от износа // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 7. С. 135-139. DOI: 10.34031/article_5d35d0b65fa355.43100608
For citation:
Fadin Yu.M., Khakhalev P.A., Trapeznikova E.G. Modern technologies of materials for protection the working surfaces of hydroclone against wear. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019. No. 7. Pp. 135-139. DOI: 10.34031/article 5d35d0b65fa355.43100608
