A quali parametri si deve prestare attenzione quando si scelgono le sfere da macinare?

ⅠDeterminazione delle dimensioni: "Specificità del mulino + domanda di macinazione del materiale" come nucleo

1. diametro della sfera (D80): "adattamento graduale" al materiale e al tipo di macina

• La "tecnologia" di cui all'allegato I del presente regolamento comprende la "tecnologia" di cui all'allegato II del presente regolamento.
• Smallatura secondaria (dimensione delle particelle della materia prima 10-50 mm): sfere di diametro medio (40-60 mm) per bilanciare l'impatto e la macinatura, applicabili ai mulini a sfere generali per materiali di durezza media;
• Smallatura fine (dimensioni delle particelle della materia prima ≤ 10 mm): sfere di piccolo diametro (20-40 mm) per aumentare l'area di contatto con i materiali, adatte a macchine di smaltimento fine o sistemi di classificazione-macchine;
• Adattamento speciale: per i mulini di piccolo diametro (Φ≤2,4 m), il diametro massimo della sfera non deve superare i 60 mm (evitare un eccessivo impatto sulla fodera del mulino); per i mulini di grande diametro (Φ≥4,8 m),il diametro massimo della palla può essere aumentato a 100 mm (corrispondere alla maggiore domanda di impatto di grandi mulini);
• riferimento di calcolo: diametro della sfera raccomandato D80 = (6-8) ×√(dimensioni massime delle particelle del materiale, mm) (per materiali di durezza media),regolare del ±10% in base alla durezza del materiale (i materiali più duri prendono il limite superiore, i materiali più morbidi assumono il limite inferiore).

2. rapporto di dimensioni della palla: "grinding sinergico" per ottimizzare il riempimento della cavità

• Smallatura generale (distribuzione della dimensione delle particelle del materiale 5-50 mm): Rapporto di sfere grandi (60-80 mm) : sfere medie (40-60 mm) : sfere piccole (20-40 mm) = 3:4:3, garantendo sia l' impatto sulle particelle di grandi dimensioni che la macinazione delle particelle di piccole dimensioni;
• Smaltimento grossolano dominato dall'impatto (dimensione massima delle particelle ≥ 80 mm): aumentare la proporzione di sfere di grandi dimensioni, rapporto = 5:3:2, aumentare la capacità di frantumazione delle grandi particelle;
• Smallatura fine dominata dalla macinatura (dimensione massima delle particelle ≤ 10 mm): aumentare la percentuale di sfere piccole, rapporto = 1:3:6, migliorare l' efficienza del contatto superficiale con le particelle fini;
• Principio: il volume cumulativo di tutte le sfere dovrebbe riempire il 28-35% del volume effettivo del mulino (tasso di riempimento) e il rapporto di dimensione della sfera dovrebbe evitare il "disparità di dimensione" (ad esempio,senza salto diretto da 80 mm a 40 mm senza palline da 60 mm) per garantire un riempimento uniforme.

3. peso della palla singola (m): corrispondenza "potenza di mulino" e "resistenza all'usura"

• Fabbricazione a bassa potenza (≤ 1000 kW): selezionare sfere più leggere (m=0,5-2 kg, diametro corrispondente 40-60 mm) per evitare un sovraccarico del sistema di propulsione;
• Fabbricazione a alta potenza (> 2000 kW): utilizzare sfere più pesanti (m=2-5 kg, diametro corrispondente 60-80 mm) per soddisfare la domanda di impatto elevato;
• Principio dell'equilibrio dell'usura: il peso della palla singola deve essere tale che la velocità di usura sia uniforme (nessun usura eccessiva delle palle piccole o un utilizzo insufficiente delle palle grandi).sfere di ghisa ad alto cromo (densità ~7.8 g/cm3) con diametro di 60 mm hanno un peso di ~ 1,1 kg, che è adatto per la maggior parte dei mulini di media potenza.

Ⅱ. Selezione delle tolleranze: Assicurare "uniformità di macinatura" e "stabilità della vita utile"

1Tolleranza di diametro: controllo della "consistenza delle dimensioni"

• Per le sfere con diametro ≤ 40 mm: Tolleranza ± 0,5 mm (classe G3 ISO 3290), assicurarsi che le sfere di piccole dimensioni abbiano un contatto uniforme con le particelle fini;
• Per sfere con diametro 40-80 mm: tolleranza ±1,0 mm (classe G4 ISO 3290), difficoltà di elaborazione del bilanciere e consistenza delle dimensioni;
• Per le sfere con diametro > 80 mm: tolleranza ± 1,5 mm (classe G5 ISO 3290), consentire una deviazione adeguata senza pregiudicare l'effetto dell'impatto;
• Requisito fondamentale: la differenza di diametro massima tra le sfere nello stesso mulino non deve superare i 2 mm, evitando una forza di impatto irregolare che porti a usura locale della fodera.

2Tolleranza alla rotondità: ridurre le vibrazioni squilibrate

• errore di rotondità ≤ 0,3 mm (per diametro ≤ 60 mm) o ≤ 0,5 mm (per diametro > 60 mm), misurato con un misuratore di rotondità;
• Significato: le sfere non arrotondate causano vibrazioni del mulino durante la rotazione ad alta velocità (velocità del mulino 18-24 r/min), aumentando il consumo di energia del 5-10% e accelerando l'usura del rivestimento.

3. rugosità superficiale: miglioramento della "resistenza all'usura" e della "compatibilità dei materiali"

• La "tecnologia" di cui all'allegato I del presente regolamento è la tecnica di cui all'allegato II del presente regolamento.
• Effetto: riduce l'aderenza della polvere materiale alla superficie della sfera (evitando il "legame della sfera") ed evita graffi sulla fodera causati da superfici ruvide della sfera.

ⅢParametri chiave: oltre alle dimensioni e alle tolleranze, determinare "efficienza di rettifica" e "durata di vita"

1. Parametri di prestazione del materiale: adattarsi al "meccanismo di usura"

• Durezza: per abrasivi (materiale morbido, alta velocità di riempimento), HRC≥60 (ad esempio, ferro fuso ad alto cromo, Cr≥12%); per abusi da impatto (materiale duro, grande dimensione delle particelle), HRC=50-55 (ad esempio,acciaio manganese Mn13) per bilanciare la durezza e la robustezza;
• resistenza agli urti (αkv): ≥12J/cm2 (ghisa ad alto cromo) o ≥90J/cm2 (acciaio al manganese), evitare fratture fragili in caso di collisione ad alta velocità (velocità di collisione fino a 5-8m/s);
• resistenza all'usura: tasso di usura per volume ≤ 0,08 cm3/(kg·m) (prova ASTM G65), assicurare una durata di servizio ≥ 6000 ore (condizione di lavoro del materiale di durezza media);
• Densità: ≥7,6 g/cm3 (palle metalliche) o ≥3,6 g/cm3 (palle ceramiche), densità maggiore migliora l'energia cinetica dell'impatto (energia cinetica E=1⁄2mv2).

2- Parametri di adattamento alle condizioni di lavoro: corrispondenza "parametri di funzionamento del mulino"

• Adattamento della velocità di riempimento: quando la velocità di riempimento è pari al 32-35% (riempimento elevato), selezionare sfere con una durezza maggiore (HRC+5) per resistere ad un aumento dell'attrito; quando la velocità di riempimento è pari al 28-30% (riempimento basso),utilizzare palle con una maggiore resistenza per evitare un eccessivo impatto;
• Adattamento del mezzo di macinazione: macinazione in umido (ambiente di liquami) → selezione di materiali resistenti alla corrosione (ad esempio sfere di macinazione in acciaio inossidabile per liquami acidi) o aggiunta di un rivestimento resistente alla corrosione;Smallatura a secco (ambiente in polvere) → enfatizzare la resistenza all'usura (fusione ad alto cromo);
• Adattamento alla temperatura: rettifica ad alta temperatura (temperatura del materiale ≥ 150°C) → selezione di materiali resistenti al calore (ad esempio sfere in lega di nichel-cromo) per evitare la riduzione della durezza ad alte temperature.

3Parametri di protezione ambientale: soddisfare i requisiti di "produzione pulita"

• Contenuto di metalli pesanti: per la macinazione di materiali alimentari, farmaceutici o elettronici, piombo (Pb) ≤0,005%, cadmio (Cd) ≤0,001%, evitare la contaminazione del materiale;
• Non tossicità: le sfere di macinazione in ceramica (ad esempio, Al2O3 ≥95%) sono preferite per scenari di macinazione pulita, in quanto non rilasciano ioni metallici;
• Riciclabilità: le sfere di macinazione dei metalli dovrebbero avere un tasso di riciclaggio ≥ 90% (dopo usura), riducendo l'inquinamento ambientale.