Стандарт твердости щековой плиты дробилки

Когда говорят про стандарт твердости щековой плиты дробилки, многие сразу лезут в ГОСТы или каталоги, выискивая цифры. Но в реальности, на площадке, эта ?стандартная? твердость часто оказывается просто отправной точкой, а то и вовсе вводит в заблуждение. Слишком твердая плита на одном материале может дать сколы, на другом — преждевременно износиться, потому что истирание идет иначе. Самый частый промах — гнаться за максимальными единицами по Бринеллю или Роквеллу, не учитывая структуру сплава и условия дробления. У нас, в литейном производстве, это видно сразу: приходит запрос ?плиты с твердостью не ниже 400 HB?, а потом выясняется, что дробят абразивный песчаник, где нужна не столько абсолютная твердость, сколько вязкость и сопротивление ударному истиранию. Вот с этого, пожалуй, и начну.

От цифры в паспорте до реального износа: как твердость ?работает? в щековой дробилке

Возьмем, к примеру, нашу практику на ООО Хами Джида Горное Механическое Оборудование. Производство износостойкого литья — это не просто отливка по чертежу. Каждый заказ на щековые плиты начинается с вопросов: что дробит клиент? Гранит, базальт, железную руду или, может, строительные отходы? Фракция на входе и на выходе? Производительность дробилки? От этого зависит выбор марки стали и, что критично, режим термической обработки. Можно получить одну и ту же марку 110Г13Л (она же сталь Гадфильда) с твердостью в 200 HB или в 450 HB — но это будут принципиально разные изделия по поведению в работе. Первая будет слишком пластичной и быстро деформируется, вторая — хрупкой, может дать трещины от ударных нагрузок. Искомый стандарт твердости где-то посередине, но не как абстрактное число, а как баланс свойств.

Был случай на одном из карьеров в Казахстане. Поставили плиты с ?рекордной? твердостью по сертификату — под 500 HB. Через две недели звонок: осыпаются рабочие кромки, продукция засоряется мелкими осколками от плит. Приехали, посмотрели. Материал — крепкий, но неоднородный гранит с включениями кварца. Твердость-то высокая, но структура перегрета, карбиды крупные, материал стал хрупким. Ударная нагрузка не амортизировалась, а вызывала микросколы. Пришлось переделывать, снижая температуру закалки и добавляя отпуск для повышения вязкости. Итоговая твердость упала до 380-400 HB, но стойкость выросла втрое. Вот он, парадокс: стандарт твердости щековой плиты выполнен не был, а результат клиента устроил полностью.

Поэтому в наших техкартах на hamijida.ru мы никогда не пишем просто ?твердость 400 HB?. Указывается марка стали, метод литья (обычное или с модификаторами), температура закалки и отпуска, а уже потом — ожидаемый диапазон твердости в рабочих зонах. Потому что даже на одной плите износ неравномерный: в верхней части, где захват материала, больше ударно-абразивный износ, в нижней — преимущественно абразивный. Иногда даже идет речь о дифференцированной термообработке зон, хотя это и удорожает процесс. Но для долгосрочных контрактов это окупается.

Марки стали и их ?нестандартное? поведение: за пределами ГОСТ

Если брать распространенные марки для плит, то тут тоже много мифов. Все знают про 110Г13Л. Ее главное достоинство — наклеп, при работе поверхность становится тверже. Но этот эффект сильно зависит от начальной структуры. Если отливку неправильно охладили, возникнут ликвационные зоны, и наклеп будет неравномерным. В итоге одна часть плиты изношена, другая еще ?жива?, но менять надо всю. Мы на производстве в Синьцзяне, в том самом индустриальном парке озера Эрдао, где расположено наше предприятие, много экспериментировали с легированием этой стали. Добавки хрома, титана, ниобия — не ради ?высоких технологий?, а чтобы стабилизировать карбиды, сделать структуру мельче и однороднее. Это позволяет точнее управлять итоговой твердостью после термообработки и предсказывать износ.

Альтернатива — среднеуглеродистые легированные стали, типа 35ХГС или 30ХН3М. Их часто используют для дробления особо прочных абразивных пород. Тут твердость щековой плиты достигается в основном закалкой с низким отпуском. Но тонкость в том, что такая сталь менее вязкая, и очень чувствительна к концентраторам напряжений — раковинам, рискам от литья. Одна маленькая раковина под поверхностью может стать очагом усталостной трещины. Поэтому контроль качества отливки здесь даже важнее, чем точное попадание в цифру твердости. Мы на своем участке контроля иногда бракуем плиты, которые по твердости идеальны, но имеют внутренние дефекты. Лучше потерять на переплавке, чем на репутации.

Еще один практический момент — свариваемость. На объектах часто пытаются ?наварить? изношенную кромку, чтобы продлить жизнь плите. С марганцовистой сталью 110Г13Л это головная боль: требуется специальный режим, предварительный нагрев, особые электроды. Если стандарт твердости исходной плиты был достигнут за счет специфической термообработки, сварка может эту зону ?отпустить?, резко снизив стойкость. Поэтому в паспорте изделия мы теперь всегда указываем рекомендации по ремонту, если он вообще возможен. Часто экономически выгоднее менять плиту, чем ее ремонтировать.

Влияние геометрии и конструкции дробилки: почему твердость — не панацея

Тут многие проектировщики и механики могут со мной поспорить, но из опыта: можно сделать идеальную по химии и твердости плиту, но она быстро выйдет из строя из-за неправильной работы самой дробилки. Например, если изношены подшипники или маховик имеет дисбаланс, возникает вибрация. Плита начинает работать не всей поверхностью, а с ударными локальными нагрузками. Никакая твердость щековой плиты дробилки не спасет — появятся выколы. Или другой момент — угол захвата. Если он слишком велик для данной крепости материала, материал будет ?выталкиваться?, увеличивая проскальзывание и абразивный износ. Плита с высокой твердостью, но в таких условиях, будет стираться быстрее, чем более мягкая, но в правильно настроенной машине.

Помню, на одном из золотодобывающих предприятий была дробилка СМД-110. Ставили плиты от разных поставщиков, все жаловались на быстрый износ. Пригласили нас посмотреть. Оказалось, предыдущий механик, чтобы компенсировать износ пазов станины, поставил чрезмерно толстые прокладки под неподвижную плиту. Геометрия камеры дробления нарушилась, материал дробился не так, как задумано. Порекомендовали привести в порядок посадочные места, отрегулировать механизм натяжения. После этого поставили наши плиты с достаточно стандартной для 110Г13Л твердостью 180-220 HB (в отожженном состоянии). Результат — ресурс вырос на 40% против предыдущих попыток. Вывод: стандарт твердости бессилен против плохой механики.

Поэтому сейчас, когда к нам в ООО Хами Джида Горное Механическое Оборудование приходит запрос, мы сначала спрашиваем не только про материал, но и про состояние дробилки: модель, год выпуска, были ли ремонты станины и шатуна, какая система регулировки выходной щели. Иногда дешевле для клиента сначала сделать капремонт узлов, а потом уже ставить новые плиты. Об этом честно говорим, даже если рискуем потерять сиюминутный заказ. Но доверие в этом бизнесе дороже.

Контроль качества: как мы проверяем твердость и что еще проверяем

В цеху стоит твердомеры Бринелля и Роквелла. Замеряем, конечно. Но не в одной точке, а по сетке, особенно в зонах перехода сечения, у отверстий под крепление. Потому что при литье и термообработке именно там могут быть отклонения. Если видим разброс более 30-40 единиц HB на одной рабочей поверхности — это брак, отправляем на переплавку. Но замер твердости — это финальный аккорд. Гораздо важнее контроль на предыдущих этапах.

Контролируем химический состав спектрометром — малейшее отклонение по марганцу или углероду в 110Г13Л меняет все свойства. Смотрим макро- и микроструктуру на сколах технологических проб. Надо, чтобы аустенитное зерно было мелким, карбиды распределены равномерно. Иногда, если партия большая, отливаем дополнительную пробную плитку-свидетеля из каждой печи и проводим на ней механические испытания на ударную вязкость (КСU). Это не входит в обычные стандарты твердости щековой плиты, но дает понимание о поведении материала при ударе. Низкая ударная вязкость при высокой твердости — красный флаг.

И, конечно, визуальный и размерный контроль. Раковины, трещины, коробление после термообработки. Бывало, плита прошла все замеры твердости, но при примерке на стенде выяснялось, что из-за коробления она не плотно прилегает к щеке. Это приведет к поломке крепежных болтов или самой плиты при работе. Такую тоже бракуем. Наше производство площадью более 20 акров позволяет иметь отдельный участок для такого контроля, не спеша, не гоняя поток. Это, считаю, одно из наших конкурентных преимуществ.

Экономика стойкости: когда гнаться за ?высшим? стандартом невыгодно

В заключение скажу о главном — о деньгах. Самые дорогие плиты — не всегда самые выгодные для клиента. Запрос на сверхтвердые плиты часто ведет к использованию более легированных сталей, сложных циклов термообработки, а значит, к росту цены в 1.5-2 раза. Но если пересчитать на стоимость тонны дробленого продукта, разница может быть минимальна или даже в пользу более дешевого, но правильно подобранного варианта.

Например, для дробления известняка средней абразивности нет смысла ставить плиты из высоколегированной хромистой стали с твердостью 500 HB. Хватит хорошей 110Г13Л с твердостью после наклепа около 350-380 HB. Ресурс будет сопоставим, а цена ниже существенно. Или для дробления железобетонных отходов важнее ударная вязкость, чтобы арматура не вырывала куски. Тут твердость можно вообще снизить, но взять сталь с добавками никеля для вязкости.

Наша задача как производителя — не впарить самое дорогое, а помочь клиенту подобрать оптимальное по совокупности свойств и цены решение. Иногда после консультации мы предлагаем вариант даже дешевле, чем изначально хотел заказчик. Но потому что понимаем: для его условий наш ?средний? по стандарту твердости щековой плиты дробилки продукт отработает лучше и в итоге сэкономит ему больше. Это и есть та самая экспертиза, ради которой, собственно, и стоит выбирать поставщика не только по каталогу, но и по готовности вникнуть в детали работы на конкретном объекте. Как мы и делаем здесь, в Хами.