Mori cu bile

1. Introducere la moara cu bile

Moara cu bile este echipamentul cheie pentru zdrobirea materialelor după zdrobire.

Moara cu bile este una dintre mașinile de măcinat fin utilizate pe scară largă în producția industrială și există multe tipuri, cum ar fi moara cu bile tubulare, moara cu bile cu tije, moara cu bile pentru ciment, moara laminată superfină, moara cu bile manuală, moara cu bile orizontală, bucșa de rulment pentru moară cu bile, moara cu bile cu economisire a energiei, moara cu bile cu preaplin, moara cu bile ceramice, moara cu bile cu zăbrele.

Moara cu bile este potrivită pentru măcinarea diferitelor minereuri și a altor materiale. Este utilizată pe scară largă în prelucrarea mineralelor, materiale de construcții și industria chimică. Și poate fi împărțită în metode de măcinare uscată și umedă. În funcție de diferitele metode de descărcare, poate fi împărțită în două tipuri: tip grilă și tip preaplin. În funcție de forma cilindrului, poate fi împărțită în patru tipuri: moară cu bile cu țeavă scurtă, moară cu bile cu țeavă lungă, moară cu țeavă și moară conică.

2. Principiul de funcționare al morii cu bile

Moara cu bile este compusă dintr-un cilindru orizontal, un arbore gol pentru alimentarea și descărcarea materialelor și un cap de măcinare. Cilindrul este un cilindru lung cu un corp de măcinare instalat în cilindru. Cilindrul este fabricat din tablă de oțel. Căptușeala de oțel este fixată pe cilindru. În general, corpul de măcinare este o bilă de oțel, care este ambalată în cilindru în funcție de diferite diametre și o anumită proporție. Corpul de măcinare poate fi, de asemenea, fabricat din oțel. Alegeți în funcție de dimensiunea particulelor materialului de măcinare. Materialul este încărcat în cilindru de către arborele gol de la capătul de alimentare al morii cu bile. Când cilindrul morii cu bile se rotește, corpul de măcinare este atașat de căptușeala cilindrului datorită inerției, forței centrifuge și frecării. Transportat de cilindru, atunci când este adus la o anumită înălțime, va fi proiectat în jos din cauza propriei gravitații. Corpul de măcinare în cădere va zdrobi materialul din cilindru ca un proiectil.

Materialul intră uniform în prima cameră a morii prin dispozitivul de alimentare, prin arborele gol al dispozitivului de alimentare. În interiorul primei camere a morii există o căptușeală în trepte sau o căptușeală ondulată. Camera este echipată cu bile de oțel de diferite specificații. Căderea după înălțime are un efect puternic de lovire și măcinare asupra materialului. După ce materialul ajunge la măcinarea brută în primul depozit, acesta intră în al doilea depozit printr-o placă despărțitoare cu un singur strat. Depozitul este căptușit cu căptușeli plate și bile de oțel pentru a măcina în continuare materialele. Pulberea este descărcată prin grătarul de descărcare pentru a finaliza operațiunea de măcinare.

Când cilindrul se rotește, și corpul de măcinare alunecă. În timpul procesului de alunecare, materialul este măcinat. Pentru a utiliza eficient efectul de măcinare, la măcinarea materialului cu particule mai mari, corpul de măcinare este fin. Împărțit în două secțiuni printr-o placă de separare, acesta devine un siloz dublu. Când materialul intră în primul siloz, acesta este zdrobit de bila de oțel. Când materialul intră în al doilea siloz, secțiunea de oțel macină materialul, iar materialul calificat măcinat este gol din capătul de descărcare. Când arborele este descărcat pentru a măcina materiale cu particule mici de alimentare, cum ar fi zgura de nisip nr. 2 și cenușa zburătoare grosieră, cilindrul morii poate fi format ca o moară cu un singur siloz, fără separare, iar corpul de măcinare poate fi, de asemenea, fabricat din oțel.

Materiile prime sunt introduse în cilindrul gol prin fusul arborelui gol pentru măcinare. Cilindrul este echipat cu medii de măcinare de diferite diametre (bile de oțel, tije de oțel sau pietriș etc.). Când cilindrul se rotește în jurul axei orizontale la o anumită viteză, mediul și materiile prime conținute în cilindru vor fi separate de cilindru pe măsură ce cilindrul atinge o anumită înălțime sub acțiunea forței centrifuge și a forței de frecare. Peretele corpului este proiectat să cadă sau să se rostogolească în jos, zdrobind minereul din cauza forței de impact. În același timp, în timpul rotației morii, mișcarea de alunecare dintre mediile de măcinare are, de asemenea, un efect de măcinare asupra materiilor prime. Materialul măcinat este evacuat prin fusul gol.

3. Încărcarea morii cu bile

Funcția principală a bilelor de oțel din moara cu bile este de a lovi și zdrobi materialul și joacă, de asemenea, un anumit rol în măcinare. Prin urmare, scopul gradării bilelor de oțel este de a îndeplini aceste două cerințe. Efectul de zdrobire afectează direct eficiența măcinării și, în cele din urmă, afectează producția morii cu bile. Dacă cerințele de zdrobire pot fi îndeplinite depinde de dacă gradarea bilelor de oțel este rezonabilă, inclusiv dimensiunea bilelor de oțel, numărul de diametre ale bilelor și pozițiile bilelor în diferite specificații, proporție și așa mai departe.

Pentru a determina acești parametri, trebuie să luați în considerare dimensiunea morii cu bile, structura internă a acesteia, cerințele de finețe a produsului și alți factori, precum și caracteristicile materialului de măcinat (ușor de măcinat, dimensiunea particulelor etc.).

Pentru a zdrobi eficient materialele, trebuie respectate câteva principii la determinarea granulației:

În primul rând, bila de oțel trebuie să aibă suficientă forță de impact pentru ca bila de oțel a morii cu bile să aibă suficientă energie pentru a zdrobi materialul sub formă de particule, ceea ce este direct legat de diametrul maxim al bilei de oțel.

În al doilea rând, bila de oțel trebuie să aibă timpi de impact suficienți asupra materialului, ceea ce este legat de rata de umplere a bilei de oțel și de diametrul mediu al bilei. Când cantitatea de umplere este constantă, sub premisa asigurării unei forțe de impact suficiente, încercați să reduceți diametrul corpului de măcinare și să creșteți numărul de bile de oțel pentru a crește numărul de impacturi asupra materialului și a îmbunătăți eficiența de concasare.

În cele din urmă, materialul are suficient timp de rezidență în moară pentru a asigura că materialul este complet zdrobit, ceea ce necesită ca bila de oțel să aibă o anumită capacitate de a controla debitul materialului.

Așa-numita metodă de sortare cu bile în două etape constă în utilizarea a două bile de oțel de dimensiuni diferite, cu o diferență mare de diametru. Baza teoretică este că spațiile dintre bilele mari sunt umplute cu bile mici pentru a crește complet densitatea de împachetare a bilelor de oțel. În acest fel, pe de o parte, se poate îmbunătăți capacitatea de impact și numărul de impacturi ale morii, ceea ce este în concordanță cu caracteristicile funcționale ale corpului de măcinare. Pe de altă parte, densitatea volumetrică mai mare permite materialului să obțină un anumit efect de măcinare. În distribuția cu bile în două etape, funcția principală a bilei mari este de a lovi și zdrobi materialul. Prima funcție a bilei mici este de a umple spațiul dintre bilele mari și de a crește densitatea volumetrică a corpului de măcinare pentru a controla debitul de material și a crește capacitatea de măcinare; joacă rolul de transfer de energie și transferă energia de impact a bilei mari către material; a treia este de a stoarce particulele grosiere din spațiu și de a le plasa în zona de impact a bilei mari. 

4. Structura mecanică a morii cu bile

Moara cu bile este compusă dintr-o parte de alimentare, o parte de descărcare, o parte rotativă, o parte de transmisie (reductor, angrenaj mic de transmisie, motor, control electric) și alte părți principale. Arborele gol este fabricat din oțel turnat, căptușeala interioară este detașabilă, angrenajul rotativ mare este prelucrat prin frezare cu freză, iar cilindrul este încrustat cu o căptușeală rezistentă la uzură, care are o bună rezistență la uzură. Mașina funcționează fără probleme și în mod fiabil.

Corpul principal al morii cu bile include un cilindru, în care este introdusă o căptușeală din material rezistent la uzură, există rulmenți care susțin cilindrul și îi mențin rotația și există piese de acționare, cum ar fi un motor, angrenaje de transmisie, scripeți și curele trapezoidale.

În ceea ce privește piesele numite lame, acestea nu sunt în general componentele principale. Lamele spiralate interne din orificiul de admisie al componentelor capătului de alimentare pot fi numite lame spiralate interne, iar lamele spiralate interne din orificiul de evacuare al componentelor capătului de descărcare pot fi, de asemenea, numite lame spiralate interne.

În plus, dacă în echipamentul auxiliar se utilizează un transportor cu șnec la capătul de descărcare, vor exista piese numite lame spiralate în echipament, dar, strict vorbind, acesta nu mai face parte din moara cu bile.

În funcție de material și metoda de descărcare, se poate selecta moara cu bile uscată și moara cu bile cu grilă umedă. Moara cu bile economică adoptă rulmenți radiali sferici pe două rânduri, autoaliniați, cu rezistență redusă la rulare și efect semnificativ de economisire a energiei. În partea cilindrului, la capătul de descărcare al cilindrului original este adăugată o secțiune conică a cilindrului, ceea ce nu numai că mărește volumul efectiv al morii, dar face și o distribuție mai rezonabilă a mediului în cilindru. Acest produs este utilizat pe scară largă pentru măcinarea materialelor în metale neferoase, metale feroase, instalații de prelucrare a mineralelor nemetalice, industria chimică și a materialelor de construcții.

5. Accesorii pentru mori cu bile

Angrenaj pentru mori cu bile

Accesoriile pentru morile cu bile includ angrenaj pentru mori cu bile, pinion pentru mori cu bile, arbore gol pentru mori cu bile, inel de angrenaj pentru mori cu bile, inel de angrenaj pentru mori cu bile, bilă de oțel pentru mori cu bile, placă de compartiment pentru mori cu bile, dispozitiv de transmisie pentru mori cu bile, rulment pentru mori cu bile, căptușeală de capăt pentru mori cu bile și așa mai departe.

Selecția materialului pentru angrenajul mare al morii cu bile:

În funcție de condițiile de lucru ale angrenajelor mari, acestea sunt de obicei fabricate din următoarele materiale:

(1) Oțel structural cu carbon mediu

(2) Oțel structural aliat cu carbon mediu

(3) Oțel carburat

(4) Oțel nitrurat

Structura angrenajului mare al morii cu bile are o varietate de forme diferite datorită cerințelor de utilizare diferite, dar din punct de vedere tehnologic, angrenajul poate fi considerat ca fiind compus din două părți: coroana dințată și corpul roții. Conform distribuției dinților angrenajului pe coroana dințată, acesta poate fi împărțit în dinți drepți, dinți elicoidali și dinți în spic de hering.

Procesul de fabricație și controlul calității morilor cu bile

I. Procesul de fabricație al morilor cu bile

1. Fabricarea componentelor de bază

(1) Fabricarea cilindrilor

• Selecția materialelorDe obicei, se utilizează Q345R (oțel slab aliat pentru recipiente sub presiune) sau Q235B (oțel carbon structural). Grosimea (16–50 mm) este determinată pe baza specificațiilor echipamentului și a condițiilor de funcționare (de exemplu, duritatea la șlefuire, corozivitatea).

• Etapele de procesare:

1. Tăierea plăcii de oțelTăierea CNC cu flacără sau tăierea cu plasmă este utilizată pentru tăierea plăcilor de oțel în 扇形坯料 (semifabricate sectoriale) care să corespundă dimensiunilor desfășurate ale cilindrului, cu rezervarea adaosurilor de sudare.

2. Laminare și formareO mașină de laminat mare îndoaie semifabricatele într-o formă cilindrică, asigurând o eroare de rotunjime ≤1 mm/m și o eroare de liniar ≤0,5 mm/m.

3. sudură cusăturiSudarea cu arc scufundat se aplică îmbinărilor longitudinale (îmbinărilor axiale ale cilindrului). După sudare, se efectuează un tratament de îmbătrânire de 24 de ore pentru a elimina stresul de sudare. Pentru cilindrii mai lungi decât lățimea plăcii de oțel, îmbinările circumferențiale (îmbinările radiale) sunt sudate folosind sudură simetrică pentru a minimiza deformarea.

4. Calibrarea rotunjimiiO mașină de rotunjit corectează elipticitatea cilindrului sudat pentru a asigura precizia de asamblare cu capace de capăt.

(2) Fabricarea capacelor terminale

• Selecția materialelorSe utilizează adesea ZG35CrMo (oțel turnat aliat) sau structuri sudate din Q345R (capacele sudate sunt comune pentru morile cu bile mari, în timp ce capacele turnate sunt utilizate pentru cele mai mici).

• Etapele de procesare:

1. Turnare/Sudare FormareCapacele de capăt turnate sunt produse prin turnare în nisip sau turnare cu spumă pierdută, asigurându-se că nu se contractă sau se fisurează. Capacele de capăt sudate sunt formate prin tăierea și sudarea plăcilor de oțel, urmată de detectarea defectelor.

2. PrelucrareStrungurile verticale prelucrează cepul (treapta pentru conectarea la cilindru) și orificiul scaunului rulmentului (pentru instalarea arborelui gol), asigurând că toleranța diametrului cepului este IT7 și rugozitatea suprafeței Ra ≤1,6 μm.

3. Conectarea la cilindruCapacele terminale sunt conectate la cilindru prin șuruburi de flanșă sau prin sudare (sudarea este obișnuită pentru morile cu bile mari). Sudarea simetrică segmentată este utilizată pentru a preveni deformarea.

(3) Fabricarea arborilor tubulari

• Selecția materialelorDe obicei, piese forjate din oțel 45# sau ZG45CrNiMo (oțel turnat aliat). Piesele forjate sunt supuse unui proces de călire și revenire (duritate: 220–260HBW).

• Etapele de procesare:

1. ForjareȚaglele de oțel sunt încălzite la 1100–1200°C și formate prin forjare în matriță deschisă sau forjare în matriță, urmată de recoacere pentru a elimina stresul.

2. Prelucrare brutăStrunjirea cercului exterior și a găurii interioare (canal de alimentare/evacuare) cu o adaos de finisare de 3–5 mm.

3. Tratament termicCălirea și revenirea asigură proprietățile mecanice (rezistență la tracțiune ≥600MPa, tenacitate la impact ≥30J/cm²).

4. Prelucrare de precizieStrungurile CNC prelucrează fusul (suprafața de îmbinare cu rulmentul principal) la toleranța IT6 și rugozitatea suprafeței Ra ≤0,8 μm, asigurând precizia de montare cu rulmentul.

(4) Fabricarea sistemelor de transmisie

• Angrenaj mare:

• MaterialForjare din ZG35SiMn (oțel turnat) sau 42CrMo, cu călire a suprafeței dinților (duritate: 35–45HRC).

• PrelucrareDupă turnare/forjare, se efectuează strunjirea brută, urmată de călire și revenire. Se efectuează strunjirea de precizie a cercului exterior și a feței frontale, apoi frezarea pentru a forma dinții. În final, se aplică călirea și rectificarea suprafeței dintelui (precizie: Gradul 6 conform GB/T 10095.1-2008).

• Angrenaj mic:

• MaterialForjare 40CrNiMoA, cu călire și revenire generală, urmată de călirea suprafeței dințate (duritate: 45–50HRC).

• PrelucrareDupă forjare, se efectuează prelucrarea brută, urmată de tratament termic, strunjire de precizie a fusului, frezare și rectificare finală (aceeași precizie ca la roata dințată mare).

(5) Fabricarea căptușelilor

• Selecția materialelorFontă cu conținut ridicat de crom (15–20% Cr), oțel cu conținut ridicat de mangan (ZGMn13) sau compozite bimetalice (strat rezistent la uzură + material de bază).

• Etapele de procesare:

1. TurnareFonta cu conținut ridicat de crom este turnată în nisip, cu o temperatură de turnare controlată la 1400–1450°C pentru a preveni contracția. Oțelul cu conținut ridicat de mangan este supus unei căliri la apă (încălzit la 1050°C și călit în apă pentru a elimina carburile).

2. PrelucrareFrezarea găurilor pentru șuruburi și poziționarea canelurilor pe spatele căptușelii pentru a asigura fixarea cu cilindrul (dispoziție ≤1 mm).

2. Procesul general de asamblare

1. Preasamblarea componentelorInspectați dimensiunile componentelor (de exemplu, rotunjimea cilindrului, toleranța cepului capacului de capăt) și curățați petele de ulei și bavurile de pe suprafețele prelucrate.

2. Ansamblu cilindru și capac de capătAliniați capacele terminale cu flanșele cilindrului, strângeți șuruburile uniform (în ordine diagonală) sau sudați-le (cu detectarea defectelor post-sudură).

3. Instalarea arborelui golConectați arborele tubular la scaunul rulmentului capacului terminal prin îmbinare la cald (încălzirea scaunului rulmentului la 100–150°C) sau șuruburi, asigurând o eroare de coaxialitate a celor doi arbori tubulari ≤0,1 mm/m.

4. Ansamblul sistemului de transmisie:

• Angrenajul mare este conectat la cilindru prin îmbinare la cald sau șuruburi, asigurând perpendicularitatea feței frontale a angrenajului față de axa cilindrului ≤0,05 mm/m.

• Angrenajul mic este conectat la arborele de ieșire al reductorului. Reglați jocul de angrenare (0,2–0,4 mm) și modelul de contact (≥60% pe înălțimea dintelui, ≥70% pe lungimea dintelui) ale angrenajelor mari și mici.

5. Instalarea rulmentului principalFixați scaunul rulmentului pe fundație, reglați jocul de montaj dintre arborele gol și rulment (0,15–0,3 mm pentru rulmenții glisanți, conform specificațiilor pentru rulmenții cu rostogolire) și asigurați o eroare de nivelare a scaunului rulmentului ≤0,05 mm/m.

6. Test de funcționare:

• Test fără sarcinăLăsați să funcționeze timp de 4 ore, verificând temperatura rulmentului (≤65°C), zgomotul de angrenare al roților dințate (≤85dB) și vibrațiile cilindrului (amplitudine ≤0,1 mm).

• Test de sarcinăÎncărcați treptat până la 50%, 80% și 100% din sarcina proiectată, cu un timp total de funcționare de 8 ore, confirmând că nu există anomalii la componente.

II. Procesul de control al calității

1. Controlul calității materialelor

• Inspecția materiilor prime:

• Plăcile de oțel, piesele forjate și piesele turnate trebuie să furnizeze certificate de material (compoziție chimică, proprietăți mecanice). Sunt necesare eșantionări pentru analiza spectrală (pentru confirmarea conținutului de elemente) și teste de tracțiune (pentru detectarea rezistenței la tracțiune și a limitei de curgere).

• Căptușelile din fontă cu conținut ridicat de crom sunt testate pentru duritate (≥HRC58) și rezistență la impact (≥3J/cm²). Oțelul cu conținut ridicat de mangan este inspectat pentru structura metalografică după călirea în apă (fără carburi reticulate).

2. Controlul calității procesului

• Inspecția preciziei de prelucrare:

• Cilindru: Aparatele de măsurare a rotunjimii cu laser verifică rotunjimea; riglele și calibrurile verifică liniaritatea.

• Arbore gol: Comparatoarele cu cadran măsoară rotunjimea fusului (≤0,01 mm) și cilindricitatea (≤0,02 mm); mașinile de măsurat în coordonate verifică coaxialitatea.

• Angrenaje: Detectoarele de angrenaje măsoară eroarea de pas (≤0,02 mm) și eroarea profilului dintelui (≤0,015 mm); metoda de colorare verifică modelele de contact ale angrenării.

• Inspecția calității sudării:

• Se efectuează testare nedistructivă 100% (UT pentru defecte interne, MT pentru fisuri superficiale) pe cusături longitudinale și circumferențiale, cu calificare 100% a sudurii.

• Testele de proprietăți mecanice (teste de tracțiune și încovoiere) pe îmbinări sudate asigură o rezistență nu mai mică decât cea a materialului de bază.

• Inspecția tratamentului termic:

• După călirea și revenirea pieselor forjate și a angrenajelor, duritatea verifică duritatea suprafeței (eroare ±5HBW); microscoapele metalografice observă structurile (de exemplu, sorbit revenit pentru oțelul călit și revenit).

3. Controlul calității produsului finit

• Inspecția preciziei asamblării:

• Nivelele verifică planaritatea scaunelor lagărelor și a reductoarelor; comparatoarele cu cadran măsoară mișcarea axială a cilindrului (≤0,5 mm).

• Jocul de angrenare al angrenajului este măsurat prin metoda firului conductor (diametrul firului conductor = 1,5 × jocul estimat) pentru a îndeplini cerințele de proiectare.

• Testarea performanței:

• Test fără sarcină: Rulați continuu timp de 4 ore, înregistrând temperatura rulmentului, vibrațiile și zgomotul în fiecare oră. Opriți dacă temperatura depășește 70°C sau dacă vibrațiile sunt anormale.

• Test de sarcină: Încărcați materialele conform parametrilor de proiectare (50%, 80%, 100%), cu un timp total de funcționare de 8 ore. Verificați debitul (abaterea ≤5%), dimensiunea particulelor produsului măcinat (îndeplinește cerințele) și asigurați-vă că nu se slăbesc căptușelile sau șuruburile.

• Inspecția aspectului și a etichetării:

• Suprafața echipamentului este vopsită uniform (grosime 60–80 μm), fără a se lăsa sau lipsește stratul de acoperire. Etichetele sunt clare (model, specificații, numele producătorului, data fabricației).