Измельчения структуры

МЕЛЬНИЦА — машина для измельчения различных материалов до частиц (зёрен) мельче 5 мм. От дробилок М. отличаются более тонким помолом материала. Условно по форме и виду рабочего органа М. можно разделить на 5 групп: 1) барабанные (шаровые, стержневые, галечные, самоизмельчения и др.); 2) роликовые, валковые, кольцевые, фрикционно-шаровые, бегуны; 3) молотковые, пальцевые (дезинтеграторы); 4) вибрационные с качающимся корпусом; 5) струйные, аэродинамические, без дробящих тел. М. применяются для обогащения полезных ископаемых, в производстве цемента, керамики, для приготовления красок. Наибольшие объёмы измельчения материалов приходятся на барабанные М. больших размеров (в т. ч. М. самоизмельчения). См. также Мукомольная мельница.

Изложенный выше принцип работы многоэлектродных конструкций положен в основу разработки устройств (инструментов) различного технологического назначения: бурения скважин, дробления и измельчения материалов, проходки в массиве и блоках камня щелей, обработки поверхности массива и блоков, разрушения железобетонных конструкций и других процессов (рис. 1.3). В детальной разработке физических основ способа и его технологических приложений

В различных технологических циклах электроимпульсная дезинтеграция может служить целям снижения энергоемкости измельчения материалов или достижения новых технологических качеств продукта дезинтеграции. Особенностью ЭЙД является то, что

2.2. Закономерности дробления и измельчения материалов (аналитическое рассмотрение)

Следует, однако, указать, что данное положение относится к области грубого измельчения материалов. С уменьшением размера частиц до 1-2 мм принципиально становится невозможным внедрение разряда в толщу частицы, процесс переходит в электрогидравлический режим с резким (на порядок) возрастанием удельных энергозатрат на измельчение. Динамика изменения удельных характеристик процесса иллюстрируется рис.2.33 на примере измельчения микроклинового пегматита в камере порционного типа с выделением продукта восходящим потоком. Применительно к получению концентратов для стекольной и керамической промышленности энергозатраты оценивались для двух случаев измельчения: до -0.8 мм и -0.063 мм. В условиях измельчения до -0.8 мм удельные энергозатраты на единицу новой поверхности находятся на уровне 3.5 Дж/см2, что в 4-5 выше, чем в случае пробоя пластинчатых образцов руды. Указанный уровень удельных энергозатрат соответствует rj = 0.03, т.е. ниже верхней границы диапазона, свойственного механическому измельчению. В момент, когда крупность продукта измельчения становится менее 5 мм (максимальная крупность частиц в ансамбле), начинается резкий рост энергозатрат, свойственный смене электроимпульсного режима процесса на электрогидравлический.

Таким образом, необходимо признать, что в области измельчения материалов, на которую приходится основная доля затрат энергии, электроимпульсный способ не может составить достойной конкуренции механическим способам с позиции энергетической эффективности. В области грубого измельчения реализация преимуществ электроимпульсного способа дезинтеграции по отношению к традиционным механическим способам возможна лишь при условии полной реализации потенциальных возможностей по совершенствованию электротехнического обеспечения, а в области тонкого измельчения достичь преимуществ перед механическими способами принципиально

Ряд физических факторов естественным образом формируют класс дезинтегрирующих устройств, предназначенных для измельчения материалов. Первый фактор состоит в том, что обеспечение эффективности процесса прежде всего сводится к требованию обеспечения эффективности пробоя кусков руды, а это обеспечивается в том случае, если имеется определенное соответствие между размером куска d и величиной межэлектродного расстояния электродной конструкции /, а именно d ~ /. Но последнее определяет уровень рабочего напряжения (с увеличением разрядного промежутка напряжение пробоя повышается), который из эксплуатационных соображений целесообразно ограничить величиной 300-400 кВ. Из этого следует, что предельно допустимая величина разрядного промежутка может быть определена 30-35 мм, а размер исходного материала может достигать 50-60 мм. Этот предел определяется зависимостью эффективности электрического пробоя кусков породы от соотношения аУ1, которое для электродных систем типа стержень-плоскость не должно превышать (1.5-2). С другой стороны, как уже было отмечено выше, по физическим причинам внедрение разряда в частицы менее 2 мм становится невозможным. Таким образом, сугубо по причинам физических особенностей процесса выделен интервал крупности материала, в пределах которого при приемлемом уровне напряжения может быть обеспечена высокая эффективность благодаря созданию условий для эффективного электрического пробоя частиц материала, а именно -(50-60)+2 мм.

основном факторы, свойственные устройствам измельчения материалов. Геометрия электродов определяет уровни рабочего напряжения, влияет на эффективность процесса и этим определяет производительность устройства и оптимальную исходную крупность материала. Однако меньшее значение имеет классифицирующая способность электродной системы, определяющая потенциальную производительность устройства, поскольку продукт дробления материала свободно удаляется из рабочей зоны под действием собственного веса и давления материала загрузки камеры. С другой стороны, существенно более важное значение имеет такой параметр, как сопротивление электродной системы, которое определяет возможность формирования на электродном устройстве импульсов напряжения необходимых параметров. Более высокая металлоемкость электродной конструкции со щелевым разрядным промежутком в сравнении с системой типа стержень-плоскость вынуждает принимать кардинальные решения по повышению удельного сопротивления воды, являющейся рабочей средой процесса.

Одним из перспективных направлений применения электроимпульсного способа дробления и измельчения материалов является электрофизическая переработка пород, содержащих драгоценные и полудрагоценные камни. Добываемые в стране драгоценные камни составляют актив валютного фонда Государственного банка, используются в ювелирной промышленности и в ряде отраслей народного хозяйства. В то же время в большинстве случаев выделение кристаллосырья из массы пород представляет значительные трудности и сопровождается повреждаемостью кристаллов. Техника и технология извлечения кристаллов драгоценных минералов из горной породы в настоящее время основана в значительной степени на ручном труде. Кристаллосодержащая порода, в которой кристаллы выявлены визуально, поступает в цеха переработки,

68. Гийо Р. Проблема измельчения материалов и ее развитие. - М., 1964. -52с.

2.2. Закономерности дробления и измельчения материалов (аналитическое рассмотрение)............ 82

Для измельчения структуры и устранения избыточных кристаллов кремния силумины модифицируют натрием (0,05—0,08 % Na) путем присадки к расплаву смеси солей 67 % NaF и 33 % NaCl. В присутствии натрия происходит смещение линий диаграммы состояния (рис. 164, а), и заэвтектический (эвтектический) сплав АЛ2 (11 —13 % Si) становится доэвтектическим. В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы а-рас-твора (рис. 165, б). Эвтектика при этом приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов р1 (Si) и а-твердого раствора. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются пленкой силицида натрия (Na2Si), которая затрудняет их рост. Такие изменения структуры улучшают механические свойства сплава (рис. 164, б). Сплав АЛ2 не подвергают упрочняющей термической обработке. Доэвтектические сплавы АЛ4 и АЛ9 (табл. 23), дополнительно легированные магнием, могут упрочняться кроме модифицирования термической обработкой; упрочняющей фазой служит Mg2Si.

Добавочное легирование сплава АЛ1 кремнием (1,5—2 %) улучшает литейные свойства (сплав АЛ20). Для увеличения жаропрочности и измельчения структуры сплав АЛ20 легируют до 1,7 % Fe, Ti, Cr и Мп. Структура сплава АЛ20: а-твердый раствор, избыточные фазы СпА1.г, Al3SiFe, Al3Ti, AlrMg5Cu4Si4, а также фазы, содержащие марганец и хром. Для стабилизации размеров и снятия внутренних напряжений сплав подвергают отжигу при 300 °С (Т2). Для достижения максимальной жаропрочности отливки закаливают и подвергают старению при 230 °С, 10 ч (Т7). Такую обработку применяют к деталям, длительно работающим при 250—270 °С.

2. Склонность к образованию горячих трещин в связи с большой литейной усадкой кристаллизующегося металла, грубой столбчатой структурой сварного шва и наличием примесей. Для борьбы с горячими трещинами ограничивают содержание примесей в свариваемом металле, для измельчения структуры добавляют в металл и сваг рочную проволоку модификаторы (Zr, Ti, В), регулируют режимы сварки.

Мелкозернистые участки вдоль линий сплавления под заваренными дефектами и основной металл трубы (рис. 5.10, г) имеют феррито-перлитную структуру. Помимо измельчения структуры участки зон перегрева с мелкозернистой структурой имеют меньшую протяженность, чем при заварке дефектов в условиях нормальной температуры.

В небольших количествах (до 0,1%) алюминий добавляют во все конструкционные и инструментальные стали для измельчения структуры.

Белые слои имеют более высокую, чем мартенсит закалки^ микротвердость. Увеличение содержания углерода в стали, наличие в ней небольших количеств хрома, молибдена, ванадия, вольфрама и никеля в результате легирования мартенсита и карбидов и измельчения структуры повышают микротвердость белых слоев.

При кристаллизации под механическим давлением в результате большой скорости затвердевания, устранения газовой и усадочной пористости, измельчения структуры и уплотнения заготовок механические свойства меди и ее сплавов повышаются, но до определенного предела (рис. 64), при превышении которого они почти не повышаются. Для меди марки МЗ этот предел соответствует 120—150 МН/м2 [86], для бронзы типа Си—10% Sn 50 МН/м2 [79], для меди Ml, латуни ЛМцА57-3-1 и бронзы Бр. АЖ9-4Л 150—200 МН/м2; значения оптимального давления близки к указанным выше и для других сплавов.

Донбассэнерго и Институтом проблем литья АН Украины проведены работы по изучению возможности и эффективности легирования стали 110Г13Л ванадием. Легирование стали 110Г13Л ванадием значительно влияет на ее свойства за счет измельчения структуры стали, образования большого количества дисперсных карбидов, повышения концентрации фосфора по границам зерен, что и обеспечивает более высокое упрочнение и абразивную износостойкость в условиях интенсивного износа без значительных ударных нагрузок.

Метод ИПД всесторонней ковкой был использован для измельчения структуры в ряде cnj*IHUE,'B тилгчиия. в" чисцом'Т! [17, 53],

С понижением температуры до — 30°С дополнительного измельчения структуры в стали не происходит. Понижение температуры опыта до -65°С приводит к дальнейшему измельчению блоков. Наиболее сильные изменения испытывают отожженные образцы, блоки которых при — 65°С измельчались до 400 А. Напряжения II рода в стали 45 при трении о шкурку растут незначительно, а при ударе их рост более ощутим, что наглядно иллюстрирует различие в схемах взаимодействия абразив — сталь.

Считается, что одной из причин, вызывающих большее повышение твердости при поверхностной закалке по сравнению с объемной закалкой, является то, что при индукционном нагреве получается чрезвычайно мелкое зерно аустенита. Однако в нашем случае этот фактор, очевидно, играл незначительную роль, поскольку использование только одного индукционного нагрева без последующего резкого охлаждения не привело к сколь-либо заметному изменению усталостной прочности по сравнению с обычной нормализацией (см. рис. 1). Не отмечено также измельчения структуры сталей после индукционного нагрева.