Kogelmolens

1. Inleiding kogelmolen

De kogelmolen is het belangrijkste apparaat voor het vermalen van materialen.

De kogelmolen is een van de machines voor het fijnmalen die veel wordt gebruikt in de industriële productie. Er zijn veel verschillende soorten, zoals de buiskogelmolen, staafkogelmolen, cementkogelmolen, superfijne gelamineerde molen, handkogelmolen, horizontale kogelmolen, kogelmolen met lagerbus, energiebesparende kogelmolen, overloopkogelmolen, keramische kogelmolen en roosterkogelmolen.

De kogelmolen is geschikt voor het vermalen van diverse ertsen en andere materialen. Hij wordt veel gebruikt in de mineraalverwerking, bouwmaterialen en chemische industrie. Hij kan worden onderverdeeld in droge en natte maalmethoden. Afhankelijk van de verschillende afvoermethoden kan hij worden onderverdeeld in twee typen: roostertype en overlooptype. Afhankelijk van de cilindervorm kan hij worden onderverdeeld in vier typen: kortebuiskogelmolen, langebuiskogelmolen, buismolen en kegelmolen.

2. Werkingsprincipe van de kogelmolen

De kogelmolen bestaat uit een horizontale cilinder, een holle as voor de toevoer en afvoer van materialen en een maalkop. De cilinder is een lange cilinder met een maallichaam erin geïnstalleerd. De cilinder is gemaakt van staalplaat. De stalen voering is aan de cilinder bevestigd. Over het algemeen is het maallichaam een stalen kogel, die in verschillende diameters en een bepaalde verhouding in de cilinder is verpakt. Het maallichaam kan ook van staal zijn. Kies op basis van de deeltjesgrootte van het te malen materiaal. Het materiaal wordt in de cilinder geladen door de holle as aan het toevoereinde van de kogelmolen. Wanneer de cilinder van de kogelmolen draait, wordt het maallichaam door traagheid, centrifugaalkracht en wrijving aan de cilindervoering bevestigd. Wanneer het door de cilinder wordt meegesleurd en tot een bepaalde hoogte wordt gebracht, wordt het door zijn eigen zwaartekracht naar beneden geslingerd. Het vallende maallichaam zal het materiaal in de cilinder verpletteren als een projectiel.

Het materiaal komt gelijkmatig de eerste kamer van de molen binnen via de holle as van de toevoerinrichting. De eerste kamer van de molen is voorzien van een trap- of gegolfde voering. De kamer is voorzien van stalen kogels van verschillende specificaties. Vallen na de hoogte heeft een sterke schok en een schurend effect op het materiaal. Nadat het materiaal de ruwbouw in het eerste magazijn heeft bereikt, komt het via de enkellaagse scheidingswand in het tweede magazijn terecht. Het magazijn is bekleed met vlakke voeringen en stalen kogels om het materiaal verder te vermalen. Het poeder wordt via het afvoerrooster afgevoerd om de maalbewerking te voltooien.

Wanneer de trommel draait, glijdt ook het maallichaam eraf. Tijdens het glijden wordt het materiaal gemalen. Om het maaleffect effectief te benutten, is het maallichaam fijn wanneer het materiaal met een grotere deeltjesgrootte wordt gemalen. Verdeeld in twee secties door een scheidingswand, vormt het een dubbele silo. Wanneer het materiaal de eerste silo binnenkomt, wordt het vermalen door de stalen kogel. Wanneer het materiaal de tweede silo binnenkomt, maalt het stalen gedeelte het materiaal en is het gemalen materiaal hol vanaf de afvoerzijde. Wanneer de as wordt afgevoerd om materialen met kleine deeltjes te malen, zoals zand, slak nr. 2 en grove vliegas, kan de trommel van de molen worden gevormd als een enkelvoudige silo-trommelmolen zonder scheidingswand, en kan het maallichaam ook van staal worden gemaakt.

De grondstoffen worden via de holle as in de holle cilinder gevoerd om te worden vermalen. De cilinder is voorzien van maalmedia met verschillende diameters (stalen kogels, stalen staven of grind, enz.). Wanneer de cilinder met een bepaalde snelheid om de horizontale as draait, worden het medium en de grondstoffen in de cilinder van de cilinder gescheiden zodra de cilinder een bepaalde hoogte bereikt onder invloed van centrifugale kracht en wrijvingskracht. De wand van de cilinder wordt naar beneden geduwd of gekanteld, waardoor het erts door de impact wordt verbrijzeld. Tegelijkertijd heeft de schuivende beweging tussen de maalmedia tijdens de rotatie van de molen ook een vermalend effect op de grondstoffen. Het gemalen materiaal wordt via de holle as afgevoerd.

3. Belading van de kogelmolen

De belangrijkste functie van de stalen kogel in de kogelmolen is het slaan en verbrijzelen van het materiaal, en hij speelt ook een rol bij het malen. Het doel van het sorteren van stalen kogels is dan ook om aan deze twee eisen te voldoen. Het verbrijzelende effect heeft een directe invloed op de maalefficiëntie en uiteindelijk op de output van de kogelmolen. Of aan de verbrijzelingseisen kan worden voldaan, hangt af van de geschiktheid van de stalen kogels, inclusief de grootte van de stalen kogels, het aantal kogeldiameters en de kogelposities van verschillende specificaties. Proporties, enzovoort.

Om deze parameters te bepalen, moet u rekening houden met de grootte van de kogelmolen, de interne structuur van de kogelmolen, de eisen aan de fijnheid van het product en andere factoren, evenals de eigenschappen van het maalmateriaal (gemakkelijk te malen, deeltjesgrootte, enz.).

Om het materiaal effectief te vermalen, moeten er bij het bepalen van de gradatie een aantal principes in acht worden genomen:

Ten eerste moet de stalen kogel voldoende slagkracht hebben om ervoor te zorgen dat de stalen kogel van de kogelmolen voldoende energie heeft om het deeltjesmateriaal te verpulveren. Dit is direct gerelateerd aan de maximale diameter van de stalen kogel.

Ten tweede moet de stalen kogel voldoende impacttijd op het materiaal hebben, wat verband houdt met de vulsnelheid van de stalen kogel en de gemiddelde kogeldiameter. Wanneer de vulhoeveelheid constant is, en om voldoende impactkracht te garanderen, kunt u proberen de diameter van het maallichaam te verkleinen en het aantal stalen kogels te verhogen om het aantal impacts op het materiaal te verhogen en zo de breekefficiëntie te verbeteren.

Ten slotte moet het materiaal lang genoeg in de molen blijven om ervoor te zorgen dat het materiaal volledig wordt vermalen. Hiervoor is het nodig dat de stalen kogel over een bepaald vermogen beschikt om de stroomsnelheid van het materiaal te regelen.

De zogenaamde tweetraps kogelsorteermethode bestaat uit het gebruik van stalen kogels van verschillende groottes met een groot diameterverschil. De theoretische basis is dat de openingen tussen de grote kogels worden opgevuld door kleine kogels om de pakkingsdichtheid van de stalen kogels volledig te verhogen. Op deze manier kunnen enerzijds de slagcapaciteit en het aantal slagen van de molen worden verbeterd, wat in lijn is met de functionele kenmerken van het maallichaam. Anderzijds zorgt de hogere bulkdichtheid ervoor dat het materiaal een bepaald maaleffect krijgt. Bij de tweetraps kogeldistributie is de belangrijkste functie van de grote kogel het slaan en vermalen van het materiaal. De eerste functie van de kleine kogel is het opvullen van de opening tussen de grote kogels en het verhogen van de bulkdichtheid van het maallichaam om de materiaalstroom te regelen en de maalcapaciteit te verhogen; het vervult de rol van energieoverdracht en draagt de impactenergie van de grote kogel over op het materiaal; de derde is het uitpersen van de grove deeltjes in de opening en het plaatsen ervan in het impactgebied van de grote kogel. 

4. Kogelmolen Mechanische structuur

De kogelmolen bestaat uit een toevoer-, afvoer-, rotatie-, transmissie- en andere hoofdonderdelen. De holle as is gemaakt van gegoten staal, de binnenvoering is verwijderbaar, het grote roterende tandwiel is gegoten met een frees en de cilinder is ingelegd met een slijtvaste voering, die een goede slijtvastheid biedt. De machine loopt soepel en betrouwbaar.

Het hoofdgedeelte van de kogelmolen bestaat uit een cilinder waarin een voering van slijtvast materiaal is geplaatst. Er zitten lagers in die de cilinder dragen en de rotatie ervan regelen, en er zijn aandrijfdelen zoals een motor, tandwielen, katrollen en V-snaren.

De onderdelen die schoepen worden genoemd, zijn over het algemeen niet de hoofdcomponenten. De interne spiraalvormige schoepen in de componentinlaat van de toevoerzijde kunnen interne spiraalvormige schoepen worden genoemd, en de interne spiraalvormige schoepen in de componentuitlaat van de afvoerzijde kunnen ook interne spiraalvormige schoepen worden genoemd.

Als er bovendien in de hulpapparatuur bij de uitlaat een schroeftransporteur wordt gebruikt, zitten er weliswaar onderdelen in die spiraalbladen worden genoemd, maar strikt genomen maken deze geen deel meer uit van de kogelmolen.

Afhankelijk van het materiaal en de afvoermethode kan er worden gekozen voor een droge kogelmolen of een natte roosterkogelmolen. De energiebesparende kogelmolen is voorzien van zelfinstellende dubbelrijige radiale bolvormige rollagers met een lage loopweerstand en een aanzienlijk energiebesparend effect. In het trommelgedeelte is een conische trommel toegevoegd aan het afvoereinde van de oorspronkelijke trommel, wat niet alleen het effectieve volume van de molen vergroot, maar ook de mediumverdeling in de trommel optimaliseert. Dit product wordt veel gebruikt voor het malen van materialen in non-ferrometalen, ferrometalen, niet-metalen minerale verwerkingsfabrieken, de chemische industrie en de bouwmaterialenindustrie.

5. Accessoires voor kogelmolens

Kogelmolen tandwiel

Tot de accessoires voor kogelmolens behoren onder meer kogelmolentandwielen, kogelmolenrondsels, holle as voor kogelmolens, tandwielring voor kogelmolens, tandwielring voor kogelmolens, stalen kogel voor kogelmolens, compartimentplaat voor kogelmolens, overbrengingsinrichting voor kogelmolens, kogelmolenlagers, eindbekleding voor kogelmolens, enzovoort.

De materiaalkeuze van het grote tandwiel van de kogelmolen:

Afhankelijk van de werkomstandigheden van grote tandwielen, worden grote tandwielen meestal gemaakt van de volgende materialen:

(1) Constructiestaal met een gemiddeld koolstofgehalte

(2) Constructiestaal van een middelzware koolstoflegering

(3) Gecarboniseerd staal

(4) Genitreerd staal

De structuur van het grote tandwiel van de kogelmolen heeft verschillende vormen vanwege verschillende gebruiksvereisten, maar vanuit technologisch oogpunt kan het tandwiel worden beschouwd als samengesteld uit twee delen: het ringtandwiel en het wiellichaam. Afhankelijk van de verdeling van de tanden op het ringtandwiel kan het worden onderverdeeld in rechte tanden, spiraalvormige tanden en visgraattanden.

Productieproces en kwaliteitscontrole van kogelmolens

I. Productieproces van kogelmolens

1. Productie van kerncomponenten

(1) Cilinderfabricage

• Materiaalkeuze: Wordt doorgaans gebruikt met Q345R (laaggelegeerd staal voor drukvaten) of Q235B (koolstofconstructiestaal). De dikte (16–50 mm) wordt bepaald op basis van de specificaties van de apparatuur en de bedrijfsomstandigheden (bijv. slijphardheid, corrosiviteit).

• Verwerkingsstappen:

1. Staalplaat snijden: Met CNC-vlamsnijden of plasmasnijden worden stalen platen gesneden in 扇形坯料 (sectorblanks) die passen bij de uitgevouwen afmetingen van de cilinder, waarbij rekening wordt gehouden met lasmarges.

2. Walsen en vormen:Een grote walsmachine buigt de platen tot een cilindrische vorm, waarbij een rondheidsfout van ≤1 mm/m en een rechtheidsfout van ≤0,5 mm/m wordt gegarandeerd.

3. Lasnaden: Onderpoederlassen wordt toegepast op langsnaden (axiale verbindingen van de cilinder). Na het lassen volgt een 24-uurs verouderingsbehandeling om lasspanning te elimineren. Bij cilinders die langer zijn dan de breedte van de stalen plaat, worden langsnaden (radiale verbindingen) symmetrisch gelast om vervorming te minimaliseren.

4. Rondheidskalibratie:Een afrondingsmachine corrigeert de ellipticiteit van de gelaste cilinder om de montagenauwkeurigheid met eindkappen te garanderen.

(2) Productie van eindkappen

• Materiaalkeuze: Vaak wordt er gebruik gemaakt van ZG35CrMo (gelegeerd gietstaal) of gelaste constructies van Q345R (gelaste eindkappen zijn gebruikelijk voor grote kogelmolens, terwijl gegoten eindkappen worden gebruikt voor kleinere).

• Verwerkingsstappen:

1. Gieten/lassen Vormen: Gegoten eindkappen worden geproduceerd via zandgieten of verloren-schuimgieten, waardoor krimp of scheuren worden voorkomen. Gelaste eindkappen worden gevormd door stalen platen te snijden en te lassen, gevolgd door foutdetectie.

2. Bewerking: Verticale draaibanken bewerken de spie (trede voor aansluiting op de cilinder) en het lagerzittinggat (voor installatie van de holle as), waarbij erop wordt gelet dat de spiediametertolerantie IT7 is en de oppervlakteruwheid Ra ≤1,6 μm.

3. Aansluiting op cilinder: De eindkappen worden met flensbouten of door middel van lassen (lassen is gebruikelijk bij grote kogelmolens) aan de cilinder bevestigd. Gesegmenteerd symmetrisch lassen wordt gebruikt om vervorming te voorkomen.

(3) Holle schachtfabricage

• Materiaalkeuze: Meestal smeedstukken van 45# staal of ZG45CrNiMo (gelegeerd gietstaal). De smeedstukken worden geblust en getemperd (hardheid: 220–260HBW).

• Verwerkingsstappen:

1. Smeden:Stalen blokken worden verhit tot 1100–1200°C en gevormd via open matrijssmeden of matrijssmeden, gevolgd door gloeien om spanningen te elimineren.

2. Ruwe bewerking: Het draaien van de buitenste cirkel en het binnenste gat (toevoer-/afvoerkanaal) met een afwerkingsmarge van 3–5 mm.

3. Warmtebehandeling: Door ontlaten en harden worden de mechanische eigenschappen gewaarborgd (treksterkte ≥600MPa, slagvastheid ≥30J/cm²).

4. Precisiebewerking: CNC-draaibanken bewerken het lager (het pasvlak met het hoofdlager) met een IT6-tolerantie en een oppervlakteruwheid van Ra ≤0,8μm, waardoor een nauwkeurige passing met het lager wordt gegarandeerd.

(4) Productie van transmissiesystemen

• Grote versnelling:

• Materiaal: ZG35SiMn (gegoten staal) of 42CrMo smeedstuk, met tandoppervlakteafschrikking (hardheid: 35–45HRC).

• VerwerkingNa het gieten/smeden volgt het ruwdraaien, gevolgd door harden en ontlaten. Precisiedraaien van de buitencirkel en kopse kant volgt, gevolgd door afwikkelen om tanden te vormen. Tot slot worden het tandoppervlak harden en geslepen (nauwkeurigheid: klasse 6 volgens GB/T 10095.1-2008).

• Kleine versnelling:

• Materiaal: 40CrNiMoA smeden, met algehele afschrikking en ontlaten gevolgd door afschrikken van het tandoppervlak (hardheid: 45–50HRC).

• Verwerking:Na het smeden vindt er een ruwe bewerking plaats, gevolgd door een warmtebehandeling, nauwkeurig draaien van de as, afwikkelen en het uiteindelijke slijpen (met dezelfde nauwkeurigheid als bij het grote tandwiel).

(5) Productie van voeringen

• Materiaalkeuze: Gietijzer met een hoog chroomgehalte (15–20% Cr), staal met een hoog mangaangehalte (ZGMn13) of bimetaalcomposieten (slijtagebestendige laag + basismateriaal).

• Verwerkingsstappen:

1. Gieten: Gietijzer met een hoog chroomgehalte wordt zandgegoten, waarbij de giettemperatuur wordt gecontroleerd op 1400-1450 °C om krimp te voorkomen. Staal met een hoog mangaangehalte ondergaat een waterharding (verhit tot 1050 °C en afgeschrikt met water om carbiden te verwijderen).

2. Bewerking: Frees boutgaten en positioneer groeven op de achterkant van de voering om een goede aansluiting met de cilinder te garanderen (spleet ≤1mm).

2. Algemeen assemblageproces

1. Component Pre-assemblage: Controleer de afmetingen van de componenten (bijv. rondheid van de cilinder, tolerantie van de eindkap) en verwijder olievlekken en bramen op bewerkte oppervlakken.

2. Cilinder- en eindkapmontage: Lijn de eindkappen uit met de cilinderflenzen, draai de bouten gelijkmatig vast (in diagonale volgorde) of las ze (met detectie van lasfouten na het lassen).

3. Installatie van holle schacht: Verbind de holle as met de lagerzitting van de eindkap via een warme fitting (verwarm de lagerzitting tot 100–150 °C) of bouten, en zorg ervoor dat de coaxialiteitsfout van de twee holle assen ≤ 0,1 mm/m is.

4. Transmissiesysteemassemblage:

• Het grote tandwiel is met behulp van een warme passing of bouten aan de cilinder bevestigd, waarbij ervoor gezorgd wordt dat het tandwieleind loodrecht op de cilinderas staat ≤0,05 mm/m.

• Het kleine tandwiel is verbonden met de uitgaande as van de reductor. Stel de ingrijpingsspeling (0,2–0,4 mm) en het contactpatroon (≥ 60% langs de tandhoogte, ≥ 70% langs de tandlengte) van het grote en kleine tandwiel in.

5. Hoofdlagerinstallatie: Bevestig de lagerzitting aan het fundament, stel de speling tussen de holle as en het lager af (0,15–0,3 mm voor glijlagers, volgens de specificaties voor wentellagers) en zorg ervoor dat de waterpasheid van de lagerzitting ≤ 0,05 mm/m bedraagt.

6. Testrun:

• Test zonder belasting: Laat het apparaat 4 uur draaien en controleer daarbij de lagertemperatuur (≤65°C), het tandwielgeluid (≤85dB) en de cilindertrillingen (amplitude ≤0,1 mm).

• Belastingstest: Belast geleidelijk tot 50%, 80% en 100% van de ontwerpbelasting, met een totale looptijd van 8 uur, waarbij wordt bevestigd dat er geen afwijkingen in de componenten zijn.

II. Kwaliteitscontroleproces

1. Kwaliteitscontrole van het materiaal

• Inspectie van grondstoffen:

• Stalen platen, smeedstukken en gietstukken moeten voorzien zijn van materiaalcertificaten (chemische samenstelling, mechanische eigenschappen). Bemonstering voor spectrale analyse (om het elementgehalte te bevestigen) en trekproeven (om de treksterkte en vloeigrens te bepalen) is vereist.

• Gietijzeren voeringen met een hoog chroomgehalte worden getest op hardheid (≥ HRC58) en slagvastheid (≥ 3 J/cm²). Staal met een hoog mangaangehalte wordt na waterharding (geen netwerkcarbiden) geïnspecteerd op metallografische structuur.

2. Proceskwaliteitscontrole

• Inspectie van de bewerkingsnauwkeurigheid:

• Cilinder: Laserrondheidsmeters controleren de rondheid; linialen en voelermaten controleren de rechtheid.

• Holle as: Meetklokken meten de rondheid (≤0,01 mm) en cilindriciteit (≤0,02 mm) van de as; coördinatenmeetmachines controleren de coaxialiteit.

• Tandwielen: Tandwieldetectoren meten de steekfout (≤ 0,02 mm) en de tandprofielfout (≤ 0,015 mm); met behulp van de kleurmethode worden de in elkaar grijpende contactpatronen gecontroleerd.

• Laskwaliteitsinspectie:

• Er wordt 100% niet-destructief onderzoek (UT op interne defecten, MT op oppervlaktescheuren) uitgevoerd op langs- en omtreknaden, met 100% laskwalificatie.

• Mechanische eigenschappentests (trek- en buigproeven) op gelaste verbindingen garanderen dat de sterkte niet lager is dan die van het basismateriaal.

• Inspectie van warmtebehandeling:

• Na het afschrikken en ontlaten van smeedstukken en tandwielen controleren hardheidsmeters de oppervlaktehardheid (fout ±5HBW); metallografische microscopen worden structuren bekeken (bijvoorbeeld ontlaten sorbiet voor afgeschrikt en getemperd staal).

3. Kwaliteitscontrole van het eindproduct

• Inspectie van de nauwkeurigheid van de montage:

• Met behulp van peilschalen wordt de waterpasheid van lagerzittingen en reductoren gecontroleerd; meetklokken meten de axiale beweging van de cilinder (≤0,5 mm).

• De speling tussen de tandwielen wordt gemeten met de draadgeleidermethode (diameter van de draadgeleider = 1,5 × geschatte speling) om aan de ontwerpvereisten te voldoen.

• Prestatietesten:

• Onbelaste test: Laat de test 4 uur lang continu draaien en registreer elk uur de lagertemperatuur, trillingen en het geluid. Stop als de temperatuur hoger is dan 70 °C of als er abnormale trillingen optreden.

• Belastingstest: Belast materialen volgens de ontwerpparameters (50%, 80%, 100%), met een totale looptijd van 8 uur. Controleer de output (afwijking ≤ 5%), de deeltjesgrootte van het maalproduct (voldoet aan de eisen) en zorg ervoor dat de voeringen of bouten niet losraken.

• Inspectie van uiterlijk en etikettering:

• Het oppervlak van de apparatuur is gelijkmatig geverfd (dikte 60-80 μm) zonder uitzakken of ontbrekende coating. De labels zijn duidelijk (model, specificaties, fabrikant, productiedatum).