Les rouleaux de broyage à haute pression (HPGR) sont devenus une technologie largement utilisée dans les industries minières et en ciment en raison de leurs capacités d'écrasement éconergétiques. Un facteur clé qui influence l'efficacité et la longévité du HPGR est la qualité des surfaces à rouleaux (pièces d'usure HPGR), également appelées manches à rouleaux. Au fil du temps, l'usure peut réduire considérablement l'efficacité de la machine, ce qui rend les techniques avancées de traitement de surface essentielles pour prolonger la durée de vie des rouleaux et améliorer les performances.
Dans cet article, nous explorerons les trois techniques de traitement de la surface des rouleaux principaux utilisés pour les rouleaux HPGR: surfaces cloutées , matériaux à surface dure et surfaces soudées . Nous mettrons l'accent sur la technologie de surface cloutée en carbure cimentée, qui s'est avérée offrir une résistance et une longévité supérieures à des environnements difficiles.
1. Le rôle du traitement de la surface des rouleaux dans les performances HPGR
Les surfaces à rouleaux dans les machines HPGR subissent une pression extrême et des forces abrasives pendant le fonctionnement, en particulier lorsqu'ils traitent des minerais et des matériaux durs. Au fil du temps, la surface de la manche à rouleaux peut s'user, conduisant à une diminution de l'efficacité du concassage, à une consommation d'énergie accrue et à des temps d'arrêt plus fréquents pour l'entretien et le remplacement des pièces.
En appliquant des techniques de traitement de surface avancées, la résistance à l'usure des manches à rouleaux peut être considérablement améliorée. Cela prolonge non seulement la durée de vie des rouleaux, mais aide également à maintenir des performances opérationnelles cohérentes.
2. Techniques de traitement de la surface des rouleaux clés
2.1 Surface de rouleau cloutée (technologie cloutée en carbure cimentée)
L'une des techniques les plus adoptées pour l'amélioration de la surface du rouleau HPGR est la surface cloutée en carbure cimentée . Cette technique implique d'incorporer le bouton de carbure en carbure cimenté (également connu sous le nom de carbure de tungstène) à travers la surface du rouleau. Le matériau en carbure cimenté est réputé pour sa dureté extrême, sa résistance à l'usure et sa capacité à supporter des environnements à haute pression, ce qui le rend idéal pour les applications HPGR.
Avantages des surfaces à rouleaux cloutés en carbure cimenté:
- Résistance à l'usure supérieure : les goujons de broches en carbure cimentés offrent une résistance à l'usure beaucoup plus grande que les autres matériaux, ce qui est crucial pour manipuler des matériaux très abrasifs comme le minerai.
- Efficacité d'écrasement améliorée : la surface cloutée crée un frottement supplémentaire avec le matériau d'alimentation, améliorant l'action de concassage et de broyage.
- Visure de service plus longue : avec une entretien appropriée, les rouleaux cloutés en carbure cimentés peuvent fonctionner pendant de longues périodes sans nécessiter de remplacement, ce qui réduit considérablement les coûts de désordre et de maintenance.
Support théorique:
- Un HPGR typique fonctionnant avec un goujon à broches peut gérer les pressions jusqu'à 5 000 kN / m² , avec des études indiquant que cette technologie prolonge la durée de vie des rouleaux jusqu'à 200 à 300% par rapport aux surfaces à rouleaux lisses ou soudées traditionnelles.
- Des études de leaders de l'industrie montrent que l'utilisation de goujons en carbure cimentés peut réduire la consommation d'énergie de 15 à 20% en raison de l'amélioration de la rupture des matériaux et de l'efficacité du concassage.
2.2 Manches à rouleaux à surface durs
Une autre technique couramment utilisée pour améliorer les performances du rouleau HPGR est le surfaçage dur , où une couche de matériaux durs tels que l'acier chromé-molybdène ou d'autres alliages résistants à l'abrasion est appliqué à la surface du rouleau.
Avantages des manches à rouleaux à surface dure:
- Augmentation de la dureté de surface : les matériaux durs utilisés dans ce processus offrent une dureté accrue, améliorant la résistance à l'usure du processus de broyage à haute pression.
- Économique : cette technique est généralement moins coûteuse que le clou avec du carbure cimenté et peut être plus facilement appliquée à une variété de conceptions de manches à rouleaux.
Limites:
- Les rouleaux à surface durs ont tendance à porter plus rapidement que les rouleaux cloutés en carbure cimentés, en particulier lorsqu'ils traitent avec des matériaux d'alimentation très durs ou abrasifs. En conséquence, les cycles de maintenance et de remplacement sont plus fréquents.
2.3 surfaces à rouleaux soudés
Les surfaces à rouleaux soudées impliquent l'application de couches de matériau de soudure sur le rouleau, créant une barrière protectrice entre le matériau de base et le matériau d'alimentation. Cette technique utilise généralement un processus de soudage tel que le soudage à l'arc transfert par le plasma (PTA) pour déposer des alliages résistants à l'usure sur la surface du rouleau.
Avantages des surfaces à rouleaux soudés:
- Personnalisable : les surfaces soudées peuvent être adaptées à des exigences opérationnelles spécifiques, permettant aux opérateurs d'ajuster la dureté et l'usure de la résistance du rouleau pour répondre aux exigences de leur application.
- Contrôle pour les applications d'usure plus faibles : le soudage peut être une solution abordable pour les applications avec des taux d'usure inférieurs ou des matériaux d'alimentation moins abrasifs.
Limites:
- Les surfaces soudées ont tendance à offrir une résistance à l'usure plus faible par rapport aux goujons en carbure cimentés, en particulier dans les environnements à haute pression et à haut abrasion. De plus, les couches de soudure peuvent se fissurer ou décoller avec le temps, entraînant une réduction de l'efficacité opérationnelle.
3. Pourquoi les surfaces cloutées en carbure cimentées se distinguent
3.1 dureté et de la durabilité supérieures
Les goujons en carbure cimentés sont composés de carbure de tungstène, l'un des matériaux les plus durs connus. La dureté des goujons varie généralement de 85 à 92 HRA (Rockwell A) , ce qui les rend incroyablement résistantes à l'usure des forces à haute pression et abrasives dans les opérations HPGR. En comparaison, les surfaces traditionnelles en acier ou en alliage ne peuvent pas correspondre à ce niveau de dureté, entraînant une durée de vie beaucoup plus courte et des intervalles de maintenance plus fréquents.
3.2 Friction améliorée pour améliorer le broyage
Les goujons sur la surface des rouleaux augmentent le frottement entre les rouleaux et le matériau d'alimentation, créant plus de points de contact et améliorant l'efficacité de concassage du HPGR. Cela entraîne non seulement des tailles de particules plus fines, mais permet également une rupture plus efficace des matériaux, ce qui peut réduire l'énergie requise pour le processus de broyage.
3.3 Économies d'énergie et baisse des coûts d'exploitation
Grâce à la rupture améliorée des matériaux et à une durée de vie de rouleaux améliorée, les HPGR avec des surfaces cloutées en carbure cimentées consomment moins d'énergie et nécessitent moins d'arrêt opérationnel pour la maintenance. Cela se traduit par une baisse des coûts d'exploitation et un débit plus élevé pour les opérateurs, en particulier dans les opérations minières où les temps d'arrêt peuvent être incroyablement coûteux.
4. Fée du traitement de la surface des rouleaux pour HPGR
À mesure que la demande de solutions HPGR plus éconergétiques et plus durables augmente, la technologie cloutée en carbure cimentée devrait continuer à diriger l'industrie. Les innovations dans les techniques de science des matériaux et de traitement, telles que le développement de matériaux en carbure de nano-structurés , peuvent encore améliorer la résistance à l'usure et les performances des surfaces à rouleaux cloutés. De plus, les améliorations des techniques de fabrication pourraient réduire le coût de la production de goujons en carbure cimentés, ce qui rend cette technologie plus accessible dans un éventail plus large d'industries.
Conclusion
Lorsqu'il s'agit d'optimiser les performances de rouleaux HPGR, les surfaces cloutées en carbure cimentées offrent un avantage clair sur les autres techniques de traitement. Leur dureté, leur durabilité et leur efficacité supérieures en font le choix préféré des applications de broyage à haute pression dans des industries telles que l'exploitation minière, le ciment et le traitement des minéraux.
Alors que les surfaces à rouleaux à surface durs et soudées peuvent fournir des performances acceptables dans des environnements moins exigeants, les goujons en carbure cimentés surpassent constamment en termes de résistance à l'usure et de longévité opérationnelle. En investissant dans des surfaces à rouleaux cloutés de haute qualité, les opérateurs peuvent prolonger la durée de vie de l'équipement, réduire les temps d'arrêt d'entretien et réaliser des économies d'énergie importantes.
Pour ceux des industries qui dépendent fortement de la technologie HPGR, l'adoption des surfaces à rouleaux cloutées en carbure cimentées est un choix intelligent pour les gains immédiats et à long terme.
