عملية المعالجة الحرارية لكرات الطحن: التبريد والتلطيف ومراقبة الجودة

تحمل كل كرة طحن قصة معالجة حرارية، حتى تلك التي تصل إلى الفناء تبدو متطابقة. يمكن أن تشترك كرتان في نفس الكيمياء، وتخرجان من نفس القالب وتتصرفان بشكل مختلف تمامًا في المطحنة: تدير إحداهما حملة كاملة، بينما تبدأ الأخرى في التشقق في غضون بضعة أسابيع. في أغلب الأحيان، يتم كتابة الفرق في منحنى التسخين، ومعدل التبريد، ونافذة التقسية.

ما يلي هو جولة عملية عبر عملية المعالجة الحرارية لكرات الطحن التي نقوم بها كل يوم، بدءًا من عملية الأوستنيتيت وحتى عمليات الفحص التي تخبرنا ما إذا كانت الدفعة سليمة بالفعل.

لماذا تقرر المعالجة الحرارية كيفية أداء الكرة؟

صب كرة كروم عالية واتركها تبرد في القالب، وما يخرج هو قطعة معدنية مضطربة إلى حد ما. تحتوي المصفوفة على المارتينسيت جنبًا إلى جنب مع الأوستينيت المحتفظ به، ملفوفًا حول شبكة من الكربيدات سهلة الانصهار التي تتحول مع محتوى الكروم والكربون. الأوستينيت المحتجز هو مثير للمشاكل. إنها ناعمة، وغير مستقرة، وبمجرد أن تبدأ الكرة في التأثير في المطحنة، فإنها تستمر في التحول إلى مارتنسيت في مكانها، مما يغير حجم الطبقة السطحية ويفتح الباب أمام التشظي والكسر.

توجد المعالجة الحرارية لإنهاء هذا التحول بشكل متعمد، في ظل ظروف خاضعة للرقابة، بدلاً من ترك الطاحونة تقوم بذلك بشكل عشوائي. تتم الموازنة بين ثلاثة أشياء في وقت واحد:

• صلابة : سطح التآكل الذي يقاوم التآكل الناتج عن الخام أو الكلنكر أو الخبث.
• المتانة : قدرة النواة على امتصاص الصدمات المتكررة دون أن تتشقق.
• الاستقرار الهيكلي : يتم الاحتفاظ بتوزيع الكربيد والأوستينيت ضمن الحدود، لذا تتصرف الكرة بنفس الطريقة في اليوم 60 كما فعلت في اليوم الأول.

المراحل الأساسية لعملية المعالجة الحرارية لكرات الطحن

يمكن قراءة كل جدول زمني تقريبًا يستخدم للوسائط المصبوبة أو المزورة على أنه ثلاث مراحل مرتبطة، مع مرحلة رابعة من الفحص التي تغلق الحلقة.

التدفئة والأوستينية

تؤدي عملية الأوستنيت وظيفتين: فهي تذيب جزءًا من الكربيد الثانوي وتضع الكربون في المحلول بحيث يكون للإخماد شيء يمكن التعامل معه. التسرع في هذه المرحلة من أكثر الأخطاء التي نراها. نقوم بالتسخين على مراحل، مع تسخين أولي يبلغ حوالي 600-650 درجة مئوية لتسوية درجة حرارة السُمك، ثم منحدر إلى عقد الأوستنيت، والذي يهبط عادةً بالنسبة لدرجات الكروم العالية بين 980 درجة مئوية و1050 درجة مئوية.

يتبع وقت التثبيت حجم القسم وحمل الفرن أكثر من الساعة الثابتة. تبلغ نقطة البداية العملية لأرضية المتجر ما يقرب من 1 إلى 1.5 دقيقة لكل ملليمتر من القطر، ولكن يجب تأكيد الرقم الحقيقي من خلال الصلابة والبنية المجهرية للقطع الأولى من كل دفعة بدلاً من افتراضها.

التبريد

التبريد is where hardness is actually made. The ball has to cool fast enough to miss the pearlite nose and drive austenite to martensite, yet not so fast that the surface tears itself apart under thermal and transformation stress. High chrome cast balls are often quenched with forced air or an air-oil combination, while smaller sizes can take oil or polymer. Forged balls come off the press hot and are commonly quenched by water spray, polymer or oil, then tempered without being allowed to cool fully to room temperature first.

هدأ

هدأ is not a formality. Its first job is stress relief, because a freshly quenched ball is full of internal tension and will crack on its own if left sitting. Its second job is to bring retained austenite down to a working level and let fine secondary carbides precipitate, which at the right temperature can even nudge hardness upward.

بالنسبة لكرات الكروم العالية، تتراوح درجة حرارة النافذة عادة بين 200 درجة مئوية و350 درجة مئوية، مع بقاء لمدة أربع إلى ثماني ساعات حسب القطر، يليها تبريد بطيء. يؤدي التقسية إلى أقل من 200 درجة مئوية إلى ترك الكثير من الأوستينيت غير المستقر خلفه؛ إن دفع ما يزيد عن 400 درجة مئوية يبدأ في التخلص من الصلابة التي دفعت مقابلها أثناء التبريد.

مطابقة العملية لنوع الكرة

تنطبق نفس المراحل الثلاث على جميع أفراد العائلة، لكن الأرقام تتحرك بشكل كبير بمجرد تغيير المادة وتشكيل المسار.

كرات سبائك الكروم المصبوبة

الكيمياء تحدد السقف. يمكن أن تصل كرة الكروم العالية التي تحتوي على 10% أو أكثر من الكروم وتوازن الكربون المناسب إلى أعلى 50 إلى 60 درجة على مقياس روكويل سي بعد إخماد ومزاج جيد التشغيل. لا تحمل درجات الكروم المتوسطة والكروم المنخفض ببساطة حجم الكربيد للوصول إلى هناك، لذلك غالبًا ما يتم تبسيط منحنياتها نحو التطبيع أو الإرواء الخفيف والمزاج، ويجب أن تتبع توقعات الشراء علم المعادن بدلاً من عنوان الكتالوج.

منطقتنا كرات طحن عالية الكروم يتم التعامل معها على هذا المنطق، مع الحفاظ على المنحنى ثابتًا من دفعة إلى أخرى بحيث لا ينحرف أداء المطحنة.

كرات طحن مصنوعة من سبائك الكروم العالية وسائط مصبوبة عالية الكروم ZQCr12 مع صلابة سطح ≥58 HRC، متوفرة بأقطار تتراوح من φ6.35 إلى φ120 مم للطحن المقاوم للتآكل. عرض المنتج →

كرات طحن مزورة

تبدأ الكرات المطروقة كقضبان ملفوفة، ويتم تقطيعها إلى الطول، ثم تسخينها بالحث، وتشكيلها ثم إخمادها على الخط. تكون العملية مستمرة وليست دفعة واحدة، والمعلمة التي تتجول في أغلب الأحيان هي درجة حرارة بداية التبريد. إذا برد القضيب كثيرًا بين المكبس وحلقة التبريد، تنخفض الصلابة وتنتهي الكرة بقشرة ناعمة تتآكل بسرعة في المطحنة. يتبع ذلك عملية التقسية على الفور، مع الاستمرار في استخدام الحرارة المتبقية في القلب لتقصير الدورة.

كرات طحن مشكلة بدقة للمطاحن الكروية الوسائط المصنعة بدقة لمطاحن الكرات للتعدين والأسمنت وتوليد الطاقة، متوفرة بأحجام φ6.35–φ120 مم مع صلابة ومتانة متوازنة. عرض المنتج →

اختيار وسط التبريد ومنحنى التبريد

شدة التبريد هي قرص، وليس مفتاحًا، والإعداد الصحيح هو الذي ينتج نواة مارتنسيتية بالكامل في أكبر كرة من الدفعة مع الحفاظ على أصغر كرة سليمة. الوسائط الشائعة، بترتيب تقريبي من حيث الخطورة:

• الماء : درجة عالية من الخطورة، ومنخفضة التكلفة، وأكثر عرضة للتشقق؛ عملية للكرات المصنوعة من الكربون العادي بأقطار صغيرة.
• المحاليل الملحية أو الكاوية : أكثر خطورة وعرضة لكسر الفيلم بشكل غير متساو؛ نادرًا ما يستخدم في وسائط الكروم المصبوبة.
• زيت : أبطأ وأكثر أمانًا، وهو اختيار قياسي للكرات المصنوعة من السبائك المزورة حيث يكون التشويه مهمًا، على الرغم من أنه يجب إدارة التعامل مع الحرائق والأبخرة.
• البوليمر : يمكن ضبط التركيز ليجلس بين الماء والزيت، وهو شائع بالنسبة للكرات المصنوعة من السبائك المزورة ذات خطر التشقق الحقيقي.
• الهواء القسري أو زيت الهواء : لطيفة، ومتوافقة بشكل جيد مع الكرات المصبوبة بالكروم العالي والتي تكون صلابتها سخية بالفعل.

الإثارة مهمة بقدر أهمية الوسيط نفسه. ينتج الخزان الساكن بقعًا ناعمة وقراءات صلابة متناثرة بغض النظر عن مدى جودة كيمياء التبريد.

ما الخطأ وكيف تقرأ الأعراض؟

تعلن معظم أخطاء المعالجة الحرارية عن نفسها بوضوح إذا كنت تعرف ما الذي تبحث عنه. بعض الأنماط التي نقوم بتشخيصها في أغلب الأحيان:

• تشقق بعد الإخماد عادة ما يكون طوليًا أو داخليًا: التبريد شديد جدًا، أو وجود فجوة طويلة جدًا قبل فرن التقسية.
• قشرة ناعمة أو لب ناعم : درجة حرارة الأوستنيتية أو الاحتفاظ بها منخفضة جدًا، أو تبريد الكرة أسفل نافذة بدء التبريد.
• صلابة scatter across a batch : التحميل غير المتكافئ للفرن، أو الجو غير المتناسق، أو ضعف عملية التبريد.
• التشظي المبكر في الخدمة : ترك الأوستينيت المحتفظ به مرتفعًا جدًا لأن درجة الحرارة كانت باردة جدًا أو قصيرة جدًا.
• ارتفاع معدل الكسر : طاردت الصلابة على حساب الصلابة، أو تركت شبكة كربيد خشنة جدًا أثناء التصلب.

الشيكات التي تثبت نجاح المنحنى

تكون نتائج الاختبار ذات معنى فقط عندما يتم أخذها بشكل متسق. يبدو روتيننا بعد التقسية كما يلي:

1. صلابة survey : قراءات في عدة نقاط حول السطح وفي قلب الكرات المقسمة، يتم أخذ عينات منها عبر المجموعة بدلاً من زاوية واحدة مناسبة.
2. صلابة gradient : ملف تعريف عبر نصف القطر، يوضح ما إذا كان الإخماد قد وصل بالفعل إلى المركز.
3. اختبار التأثير : السقوط المتكرر من ارتفاع ثابت على عينة من الكرات، مع ملاحظة أول علامة للتشقق.
4. مراجعة البنية المجهرية : شكل الكربيد وتوزيعه، بالإضافة إلى تقدير الأوستينيت المحتفظ به، والذي يتم الاحتفاظ به بشكل عام أقل من 10 إلى 15٪ تقريبًا للوسائط عالية الكروم.
5. تتبع الكسر الميداني : المؤشر الأبطأ ولكنه الأكثر صدقًا، حيث يتم تسجيله لكل مطحنة ولكل كرة على مدار الحملة.

المعالجة الحرارية هي نظام، وليست خطوة واحدة

تكون جودة المنحنى بقدر جودة الفرن الذي يديره، وتكون جودة الفرن فقط بقدر جودة المادة التي تدخل إليه. ولهذا السبب نتعامل مع المعالجة الحرارية كحلقة واحدة في سلسلة تبدأ بمصادر السبائك وتنتهي بتجربة المطحنة. ويقضي معهد الأبحاث الإقليمي الخاص بنا للكرات الفولاذية ووسائط الطحن، والذي يتم إدارته بالتعاون مع الجامعات الشريكة، الكثير من وقته في هذا النوع من تطوير المنحنى بالضبط، ويتم تغذية النتائج مباشرة إلى أرضية المتجر.

كما نحافظ على إمكانية التحقق من العملية: إجراءات ISO 9001، وفحص كامل للعملية بدءًا من المواد الخام الواردة وحتى الإرسال، وفريق فني مكون من 25 مهندسًا و32 متخصصًا يدعمون مصنعًا مساحته 60,000 متر مربع وطاقته السنوية 50,000 طن. يمكنك قراءة المزيد عنها خلفية شركتنا إذا كنت ترغب في الإصدار الأطول.

إذا كانت المطحنة تمضغ الوسائط بشكل أسرع مما ينبغي، فإن الإجابة عادة ما تكون في المنحنى وليس في الفاتورة. أرسل لنا ظروف العمل، قطر الكرة، صلابة التغذية وسرعة المطحنة، وسنتحدث من خلال أي مرحلة من المحتمل أن تكون مسؤولة وما الذي يجب تغييره. هذه المحادثة لا تكلف شيئًا، وغالبًا ما تكون أسرع طريق لتكلفة أقل لكل طن أرضي.