كيف تعمل تقنية مركب السيراميك المعدني المركب في تطبيقات طحن الأسمنت؟

طحن الأسمنت هو معركة تآكل لا تتوقف أبدًا. لقد رأيت مصانع تنفق أموالاً طائلة على البكرات، ثم تخسرها مرة أخرى من خلال التشققات والاهتزازات والتبديل المبكر. أسوأ جزء هو عدم اليقين. تخطط لإيقاف التشغيل في الشهر المقبل، ثم تبدأ الأكمام في التشقق هذا الأسبوع. هذا هو الألم.

تعمل التقنية المركبة من المعدن والسيراميك من خلال وضع وظيفتين في جزء واحد: مراحل السيراميك الصلب تأخذ التآكل من الكلنكر والمواد المضافة، بينما تحمل المصفوفة المعدنية الصلبة الحمل وتمتص الصدمات. يحافظ هذا المزيج على صلابة سطح التآكل، ولكنه يحافظ على سلامة جسم الغلاف تحت الصدمات والاهتزازات.

في عملي، القيمة الحقيقية ليست فقط "حياة أطول". بل هي أيضًا التحكم. عندما يتباطأ معدل التآكل ويبقى شكل التآكل متساويًا، يصبح تشغيل المطحنة بأكملها أسهل. وهذا هو ما أريده لأي مصنع يجب أن يحافظ على استقرار الإنتاج يومًا بعد يوم.

لماذا يجب أن أختار البكرات المركبة المصنوعة من السيراميك المعدني بدلاً من البكرات عالية الكروم؟

غالبًا ما تبدو البكرات عالية الكروم قوية على الورق، ومع ذلك يمكن أن تتعطل في طواحين التفريز الحقيقية. لقد شاهدت أكمامًا عالية الكروم تتآكل بسرعة في مناطق الكشط، ثم تتصدع عندما تصطدم المطحنة بالاهتزازات أو المعدن المتشرد. ويتحول الأمر إلى دورة من الإصلاحات والتوقفات غير المخطط لها، ويدفع المصنع الثمن مرتين.

تُعد البكرات المركبة من المعدن والسيراميك خيارًا أفضل عندما لا تكون مشكلة التآكل لديك هي التآكل فحسب، بل الصدمات والتشقق أيضًا. تعطي المرحلة الخزفية صلابة عالية جدًا ضد الجسيمات الكاشطة. وتوفر المصفوفة المعدنية صلابة، وبالتالي يمكن للجلبة تحمل أحمال الصدمات دون أن تنكسر مثل الأجزاء الهشة.

من الناحية العملية، أقارن بينهما حسب وضع الفشل، وليس حسب أرقام الصلابة وحدها. يعتمد الكروم العالي على بنية صلبة في مادة واحدة. يمكن أن يعمل ذلك حتى تتغير ظروف الطاحونة. يعتمد المركب على بنيتين تعملان معًا. تقاوم المرحلة الخزفية القطع والحراثة الدقيقة من الكلنكر والخبث والإضافات الشبيهة بالرمل. ويعمل الطور المعدني مثل "مخفف الصدمات" وينشر الإجهاد بدلاً من تركه يتراكم في طرف التشقق.

أنظر أيضًا إلى شكل التآكل. إذا حافظت الأسطوانة على شكل مستقر، تظل فجوة الطحن والضغط أكثر استقرارًا. وهذا يقلل من مخاطر الاهتزاز ويساعد في الحفاظ على ثبات دقة المنتج. وفيما يلي كيف أشرح ذلك لفرق المصنع:

كيف تعمل تقنية المركبات المعدنية والسيراميك على تحسين مقاومة التآكل في جهاز إزالة الرجيع الافتراضي؟

في جهاز VRM VRM، لا ترى الأسطوانة ووجه الطاولة "احتكاكًا سلسًا". بل يرون جسيمات صلبة محتجزة تحت ضغط عالٍ. تقوم هذه الجسيمات بقطع السطح، ثم يزداد التآكل بشكل أسرع بمجرد تشكل الأخاديد. لقد رأيت هذا يحدث بعد فترة قصيرة فقط عندما تتغير التغذية أو يرتفع معدل الرفض.

يعمل مركب المعدن والسيراميك على تحسين مقاومة التآكل باستخدام أطوار السيراميك التي تكون أكثر صلابة من جزيئات الكشط. يأخذ السيراميك التلامس ويمنع القطع. وفي الوقت نفسه، تعمل المصفوفة المعدنية على تثبيت السيراميك في مكانه وتمنعه من الانكسار تحت الحمل.

أفكر في تآكل الآلة البالية على أنه عملان يحدثان في آن واحد: التآكل والإجهاد الناتج عن الضغط. التآكل هو القطع المباشر من الجسيمات الصلبة. والإجهاد الناتج عن الضغط هو الحمل الضاغط المتكرر الذي يخلق شقوقًا دقيقة في الهياكل الأضعف. يساعد المركب في كلتا الحالتين. تقلل مرحلة السيراميك من عمق الخدوش، وبالتالي يبقى السطح مسطحًا لفترة أطول. تقلل المصفوفة من تركيز الإجهاد، وبالتالي لا تنمو الشقوق الدقيقة بنفس السرعة.

عندما يظل التآكل منخفضًا ومتساويًا، تحافظ ماكينة VRM على هندسة طحن أفضل. وهذا يدعم تشكيل قاع مستقر، ومستوى اهتزاز مستقر، وسحب طاقة مستقر. كما أنه يساعد الفاصل لأن الدقة تبقى أكثر اتساقًا. أهتم أيضًا بجزء حجم السيراميك وتوزيعه. فالقليل جدًا من السيراميك يفقدك مقاومة التآكل. الكثير من السيراميك بدون دعم جيد وستخاطر بسلوك هش. يحافظ التصميم الجيد على بنية متوازنة عبر طبقة العمل، وليس فقط على السطح العلوي.

لماذا تتشقق أكمام البكرات التقليدية بينما لا تتشقق البكرات المركبة؟

عندما أفحص الأكمام المتشققة، عادةً ما أرى نفس القصة: يتراكم الإجهاد في نقطة ضعيفة، ثم يبدأ التشقق، ثم ينمو مع كل دورة تحميل. يمكن أن تكون المواد عالية الكروم قوية، ولكنها قد تكون أيضًا أقل تسامحًا عندما تتعرض المطحنة للصدمات أو الاهتزازات أو التقلبات الحرارية. وتتحول العيوب الصغيرة إلى بدايات تشقق.

تقاوم البكرات المركبة التشقق لأن المصفوفة المعدنية مصممة لتكون صلبة وتمتص الصدمات. المرحلة الخزفية صلبة، ولكنها لا تحمل الحمل الهيكلي بالكامل. تقوم المصفوفة بحمل وتوزيع الضغط، وبالتالي تكون القوة الدافعة للتشقق أقل.

في الماكينة VRM الأسمنتية ذات الغلاف الهش يمكن أن تأتي التشققات من عدة مسببات: المعدن المتشرد، والتغيرات المفاجئة في التغذية، ونوبات الاهتزاز العالية، والتوزيع غير المتساوي للضغط، ودورات بدء التشغيل والتوقف المتكررة. يمكن أن تشكل الأكمام عالية الكروم مناطق هشة أو كربيدات رفع الضغط التي لا تحب هذه الأحداث. بمجرد أن يبدأ الشق، يمكن أن ينتقل بسرعة إذا لم تخفف المادة من طرف الشق.

يغير النهج المركب من المعدن والسيراميك مسار الشقوق. يمكن أن تتشوه المصفوفة قليلاً وتقلل من ذروة الإجهاد. تعمل مراحل السيراميك كحواجز للتآكل، لكن المصفوفة تمنع الكسر الهش "في خط مستقيم". وأرى أيضًا سلوكًا أفضل عندما تكون الرابطة بين السيراميك والمعدن قوية، لأن الهيكل يعمل كوحدة واحدة. يمكن أن يتسبب الترابط الضعيف في حدوث فراغات دقيقة، ويمكن أن تعمل هذه الفراغات كبداية للتصدع. وهذا هو سبب أهمية الترابط والتحكم في العملية بقدر أهمية الوصفة.

كيف يمكن للبكرات المركبة المصنوعة من المعدن والسيراميك إطالة عمر خدمة طاحونة الأسمنت الخاصة بي؟

عمر الخدمة ليس فقط "عدد الساعات حتى الاستبدال". بل هو أيضًا مدى ثبات الطاحونة خلال تلك الساعات. لقد رأيت أكمامًا استمرت لفترة طويلة من الناحية الفنية، ومع ذلك عانى المصنع بسبب ارتفاع الاهتزازات وانحراف الدقة وارتفاع الطاقة. هذا ليس تمديدًا حقيقيًا للحياة.

تعمل البكرات المركبة على إطالة عمر الخدمة من خلال خفض معدل التآكل والحفاظ على ثبات شكل التآكل. تقلل المراحل الخزفية من فقدان المواد الكاشطة. وتحافظ المصفوفة المعدنية على سلامة الهيكل تحت الحمل. ويقللان معًا من أنماط الفشل المبكرة مثل التشظي والتشقق.

في معظم المصانع، أكبر تكلفة خفية هي دورة التغيير. في كل مرة تقوم فيها بتغيير الأكمام، تفقد الإنتاج، وتخاطر بحدوث أخطاء في المحاذاة، وتستهلك ساعات عمل. إذا كانت الأكمام المركبة يمكن أن تعمل من 2 إلى 2.5 مرة أطول من الخيار التقليدي في نفس المهمة، فإن أسلوب التخطيط بأكمله يتغير. يمكنك جدولة عمليات الإغلاق بدلاً من الاستجابة لها.

هناك أيضًا جانب العملية. عندما تحافظ الأسطوانة والطاولة على هندستها المصممة، تظل فجوة الطحن أقرب إلى الهدف. يساعد ذلك على استقرار السرير ويقلل من حاجة المشغلين إلى "محاربة الطاحونة". وبمرور الوقت، تدعم الهندسة المستقرة الدقة المستقرة ويمكن أن تقلل من خطر الطحن الزائد أو الطحن الناقص. نقطة أخرى أهتم بها هي التلوث. يمكن أن يقلل التآكل المعدني المنخفض من التقاط الحديد في الأسمنت. يمكن أن يساعد ذلك في جودة الأسمنت وأداء المصب في بعض الحالات، خاصةً عندما تكون المصانع حساسة للون أو سلوك الإعداد أو اتساق الأداء.

كيف يفيد الترابط القوي بين السيراميك والمعدن في عملية الطاحونة الخاصة بي؟

إذا كانت الرابطة ضعيفة، فإن مرحلة السيراميك تصبح مشكلة بدلاً من أن تكون ذات فائدة. يمكن للسيراميك أن ينسحب، ثم يصبح السطح خشنًا، ثم يتسارع التآكل. لقد رأيت هذا في القطع سيئة الصنع حيث كانت الفكرة جيدة ولكن التنفيذ لم يكن كذلك.

الترابط القوي بين السيراميك والمعدن يجعل المركب يعمل كمادة واحدة تحت الحمل. وهو يمنع انسحاب السيراميك ويحافظ على المرحلة الصلبة في منطقة التآكل. وهذا يحافظ على ثبات السطح ويقلل من الاهتزازات الناتجة عن الخشونة.

أثناء التشغيل، يظهر الترابط في صورة ثبات. مع الترابط الجيد، يظل السيراميك راسخًا حتى عندما تشهد طاحونة التفريز ذروة الضغط. يظل سطح التآكل ثابتًا، وبالتالي لا تقفز ظروف التلامس. وهذا يقلل من التغيرات المفاجئة في إشارات الاهتزاز. كما أنه يقلل من فرصة تكوّن "الحفر" الموضعية التي تتشكل حيثما انفصل السيراميك. يمكن أن تعمل هذه الحفر مثل رافعات الإجهاد ويمكن أن تؤدي إلى التشظّي.

من وجهة نظر التصنيع، يعتمد الترابط على التحكم في العملية. يجب أن تتحكم مسارات الصب أو التلبيد في درجة الحرارة وسلوك الترطيب وتصميم الواجهة بحيث يمسك المعدن بالسيراميك وينقل الحمل دون تشكيل طبقات ضعيفة. أهتم أيضًا بالتوحيد. إذا اختلفت جودة الترابط عبر الغلاف، سيختلف التآكل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى توزيع ضغط غير متساوٍ ومزيد من الاهتزاز. يعطي الترابط القوي والتوزيع المتساوي والجزء المناسب من السيراميك معًا أفضل نتائج تشغيل.

هل يمكن للبكرات المركبة المصنوعة من المعدن والسيراميك تقليل الاهتزاز والتآكل غير المتساوي في ماكينة VRM الخاصة بي؟

الاهتزاز هو واحد من أغلى "القتلة الصامتين" في تشغيل VRM. لقد رأيت مصانع تتقبل الاهتزازات العالية على أنها طبيعية، ثم تكتشف لاحقًا أن وجه الأسطوانة به تآكل غير متساوٍ وأن الطاحونة كانت تقاوم نفسها لعدة أشهر. التآكل غير المتساوي يجعل الاهتزاز أسوأ، والاهتزاز يجعل التآكل غير المتساوي أسوأ.

يمكن أن تقلل البكرات المركبة من الاهتزاز والتآكل غير المتساوي من خلال الحفاظ على شكل تآكل أكثر استقرارًا ومقاومة التآكل الموضعي. عندما يبقى السطح أقرب إلى الشكل المصمم، يبقى سرير الطحن أكثر ثباتًا ويكون الحمل أكثر تساويًا عبر الأسطوانة.

في فحوصاتي، أربط الاهتزاز بثلاثة أشياء مادية: ثبات التلامس، وثبات السرير، وثبات المظهر الجانبي. ثبات التلامس يعني التقاء الأسطوانة وأسطح الطاولة بشكل متساوٍ. ثبات السرير يعني أن طبقة المادة لا تنهار أو ترتفع. ثبات المظهر الجانبي يعني أن الأسطوانة لا تظهر بها بقع مرتفعة وبقع منخفضة تجبر الحمل على التركيز. تدعم التقنية المركّبة ثبات المظهر الجانبي لأن التآكل يكون أبطأ وأكثر اتساقًا عندما تحمل المراحل الخزفية التآكل.

ومع ذلك، لا أتعامل مع المركب على أنه حل سحري. إذا كان لدى ماكينة التفريز محاذاة ضعيفة أو كيمياء تغذية غير مستقرة أو إعدادات ضغط خاطئة، فسيظل الاهتزاز يحدث. ما يفعله المركب هو تقليل أسباب الاهتزاز المدفوعة بالجزء. كما أنه يساعد أيضًا على تعافي ماكينة التفريز بشكل أسرع من الاضطرابات الصغيرة لأن السطح أقل تلفًا بسبب أحداث الاهتزاز القصيرة.

كيف تساعدني هذه التقنية المركبة في خفض تكاليف الصيانة والإيقاف؟

معظم تكاليف الصيانة ليست سعر القطعة. إنها الإنتاج المفقود وسلسلة ردود الفعل المتسلسلة: العمالة الطارئة، والخدمات اللوجستية المستعجلة، وعدم استقرار العملية بعد إعادة التشغيل. لقد رأيت مصانع تدفع مقابل توقف واحد غير مخطط له أكثر مما تدفعه مجموعة كاملة من الأكمام.

تعمل التقنية المركبة على خفض تكاليف الصيانة والإيقاف عن العمل من خلال تمديد فترات التغيير وتقليل الأعطال المفاجئة مثل التشققات والتشققات. تعني تدخلات أقل عدد نوافذ إيقاف تشغيل أقل، وعمالة أقل، وقطع غيار أقل مستهلكة سنويًا.

أقيس التكلفة بـ "التكلفة لكل طن"، وليس بـ "التكلفة لكل كم". قد تكلف الأكمام المركبة تكلفة أعلى مقدمًا، ولكنها يمكن أن تقلل من عدد مرات الاستبدال. ويمكنه أيضًا تقليل أعمال الإصلاح لأن الغلاف يبقى سليمًا من الناحية الهيكلية. رافعة تكلفة أخرى هي الاستقرار. إذا كانت الطاحونة تعمل باهتزازات أقل ودقة أكثر استقرارًا، فإن المشغلين يقضون وقتًا أقل في الضبط، ويهدر المصنع طاقة أقل في التشغيل غير المستقر.

أدرج أيضًا السلامة. كل تغيير كبير في الأكمام يجلب معه رفع الأحمال الثقيلة والعمل الساخن. تقليل تكرار التغيير يقلل من التعرض للخطر. عندما تخطط المصانع لعمليات إيقاف تشغيل أقل وأكثر قابلية للتنبؤ، يمكنها مواءمة العمل مع مهام الصيانة الأخرى وتقليل إجمالي أيام التعطل. هذا هو المكان الذي تعطي فيه الأجزاء البالية ذات العمر الطويل أقوى قيمة تجارية.

هل مركب المعدن والسيراميك مناسب لمطحنة الخام أو مطحنة الفحم أو طحن الخبث؟

المطاحن المختلفة لها أنواع مختلفة من التآكل. تشهد طواحين الفحم تآكلًا وبعض الصدمات، وتحتاج إلى تحكم جيد في السلامة. تشهد المطاحن الخام تآكلًا مختلطًا مع تغير التغذية. وغالبًا ما يجلب طحن الخبث تآكلًا أعلى وأحيانًا ظروفًا أكثر صرامة لأن الخبث يمكن أن يكون صلبًا ومتغيرًا. لا أفترض تصميمًا واحدًا يناسب الجميع.

يعد المركب المعدني الخزفي المعدني مناسبًا لطواحين الخام وطواحين الفحم وطحن الخبث عندما يكون التآكل هو المحرك الرئيسي وتشهد الطاحونة أيضًا خطر الصدمات أو الاهتزازات. يجب أن يتطابق التصميم مع المادة والضغط ونطاق درجة الحرارة.

بالنسبة للمطاحن الخام، أركز على التآكل الكاشطة من الحجر الجيري والصخر الزيتي والمكونات الشبيهة بالرمل. يمكن للمركب الذي يحتوي على جزء متوازن من السيراميك أن يحمي سطح العمل ويحافظ على استقرار المظهر الجانبي. بالنسبة لمطاحن الفحم، أنظر إلى الصدمات والتآكل من الفحم والكوارتز، بالإضافة إلى الحاجة إلى التشغيل المستقر لتجنب الظروف غير الآمنة. يمكن أن تعمل المصفوفة الأكثر صرامة مع السيراميك المتحكم فيه بشكل جيد، ولكن يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار مخاطر الاشتعال ودرجات حرارة التشغيل. بالنسبة لطحن الخبث، عادةً ما أضغط من أجل مقاومة تآكل أعلى لأن الخبث يمكن أن يكون كاشطًا للغاية ويمكن أن يعاقب المواد الضعيفة.

المفتاح هو مطابقة الهيكل المركب للواجب. نوع السيراميك وحجمه وتوزيعه وترابطه كلها أمور مهمة. وكذلك اختيار المعدن الأساسي. وأضع في الاعتبار أيضًا نوع ماكينة التفريز. تشهد كل من بكرات VRM، وأجزاء الطاولة، والبطانات أنماط إجهاد مختلفة.

كيف يمكنني تخصيص الأكمام الدوارة المركبة المصنوعة من السيراميك المعدني لظروف العمل الخاصة بي؟

التخصيص هو المكان الذي تربح فيه معظم المصانع أو تخسر. لقد رأيت أجزاءً تفشل ليس لأن التقنية كانت خاطئة، ولكن لأن التصميم لم يتطابق مع التغذية الحقيقية والضغط ونمط التشغيل. غلاف الأسطوانة ليس مجرد سطح تآكل. بل هو أيضًا جزء يمثل ضغطًا.

يمكنك تخصيص الأكمام المركبة من خلال تعديل جزء حجم السيراميك ونوع السيراميك ونمط التوزيع وسُمك طبقة العمل ومصفوفة المعدن الأساسي لتتناسب مع مستوى الكشط ومخاطر الصدمات وضغط التشغيل. والهدف من ذلك هو الحفاظ على التآكل منخفضًا دون جعل الجزء هشًا.

عندما أبدأ مشروع التخصيص، أقوم بجمع حقائق التشغيل، وليس الآراء: كيمياء التغذية والصلابة، والرطوبة، ومعدل الرطوبة، ومعدل الرفض، وإعدادات الضغط، وتاريخ الاهتزاز، وملف درجة الحرارة، وصور الأعطال السابقة. ثم أقوم بتخطيط سطح الأسطوانة إلى مناطق. تشهد بعض المناطق مزيدًا من التآكل، وبعضها يشهد مزيدًا من الصدمات، وغالبًا ما تشهد الحواف تركيز الحمل. يمكن أن يستخدم الغلاف المركب الجيد تصميمًا مخصصًا للمناطق، حيث يحمي محتوى السيراميك الأعلى المناطق الأكثر تآكلًا بينما يدعم تصميم المصفوفة الأكثر صرامة المناطق المعرضة للصدمات.

طريقة التصنيع مهمة أيضًا. يمكن أن يعطي التضمين القائم على الصب تكاملًا قويًا عند التحكم فيه جيدًا. يؤثر تصميم التضمين وإعداد الواجهة والتحكم في درجة حرارة العملية على الترابط. أراعي أيضًا أسلوب الصيانة. إذا كان المصنع يحتاج إلى حملات طويلة يمكن التنبؤ بها، فإنني أصمم من أجل ثبات المظهر الجانبي. إذا كان المصنع لديه تغييرات متكررة في التغذية، فإنني أصمم من أجل المتانة ومقاومة التشقق.

كيف يمكنني تقييم كفاءة التكلفة طويلة الأجل للبكرات المركبة المصنوعة من السيراميك المعدني لمصنعي؟

لا أحكم على كفاءة التكلفة من خلال سعر الشراء. أنا أحكم عليها من خلال تكلفة المطحنة للطن الواحد على مدى حملة كاملة. فالعديد من المصانع تقارن فاتورة واحدة فقط بفاتورة واحدة، ثم تدفع الفاتورة الحقيقية في وقت التعطل.

لتقييم كفاءة التكلفة على المدى الطويل، قارن التكلفة الإجمالية للطن الواحد: تكلفة الجلبة + عمالة الصيانة + الإنتاج المفقود من وقت التعطل + تأثير الطاقة من الطحن غير المستقر + تكلفة المخزون الاحتياطي. غالبًا ما تفوز البكرات المركبة لأن العمر الأطول وتقليل الأعطال يقلل من وقت التعطل والاستهلاك السنوي للقطع.

أقوم ببناء نموذج بسيط باستخدام بيانات المصنع. أولاً، أقوم بحساب متوسط العمر التاريخي للأكمام عالية الكروم، بما في ذلك الأعطال المبكرة. ثم أقوم بتحويل ذلك إلى عمليات الاستبدال السنوية وساعات التعطل. بعد ذلك، أقوم بتقدير ما تفعله حملة المركبات ذات العمر الأطول في عمليات الاستبدال سنويًا. أقوم أيضًا بتضمين "التكاليف الناعمة" التي تظهر في القوة والثبات. إذا كان ملف تعريف التآكل المستقر يقلل من أحداث الاهتزاز، فغالبًا ما تعمل ماكينة التفريز بسلاسة أكبر، ويتوقف المشغلون عن إجراء تعديلات ثقيلة تهدر الطاقة.

أتحقق أيضًا من تأثير الجودة. يمكن أن يقلل التآكل المعدني المنخفض من التقاط الحديد، وهو ما قد يكون مهمًا لبعض العملاء وأنواع المنتجات. أخيرًا، أختبر القرار بفحص الحساسية: حتى لو كان عمر المركب 1.7 ضعفًا فقط بدلاً من 2.5 ضعف، هل لا يزال يفوز؟ في العديد من الحالات الحقيقية، تقليل وقت التعطل وحده يجعل الأمر إيجابيًا.

الخاتمة

في طحن الأسمنت، تعمل تقنية مركب السيراميك المعدني المركب لأنها تجمع بين السيراميك الصلب للتحكم في التآكل مع مصفوفة معدنية صلبة لمقاومة الصدمات والتشققات. يساعدني هذا الهيكل في الحفاظ على انخفاض التآكل، والحفاظ على ثبات المظهر الجانبي، وخفض مخاطر الاهتزاز. ومع مرور الوقت، يقلل من حالات الإغلاق ويخفض التكلفة الحقيقية للطن الواحد. في شركة Dafang-Casting، أستخدم هذا النهج المركب من المعدن والسيراميك لبناء أكمام أسطوانية طويلة العمر تساعد المصانع على العمل لفترة أطول وأكثر استقرارًا.