Классифицирующая броневая плита для футеровки барабана трубной мельницы

009144 Изобретение относится к оборудованию для производства строительных материалов и предназначено для классифицирующих футеровок барабанов трубных мельниц с мелющей загрузкой в виде шаров или цильпебса на цементных заводах. Оно может быть использовано также в горнорудной, энергетической и химической отраслях промышленности на технологических стадиях переработки исходных материалов путем измельчения. В трубных мельницах режимы работы мелющих тел, величина износа футеровки барабана, и в значительной степени, характеристики дисперсности продуктов измельчения определяются конфигурацией рабочей поверхности броневых плит (далее для сокращения - бронеплит), образующих футеровку, скоростью вращения барабана мельницы и фракционным составом мелющих тел. От разработки и внедрения эффективных классифицирующих футеровок, позволяющих достичь рациональных режимов работы мелющих тел на участках грубого, среднего и тонкого измельчения, зависит дальнейшее совершенствование процесса помола в трубных мельницах, используемых в различных отраслях. Классифицирующие футеровки, обычно применяющиеся как в однокамерных, так и во второй камере двухкамерных мельниц, обеспечивают классификацию мелющих тел по размеру, перемещая крупные мелющие тела к входу в камеру измельчения, а более мелкие - по направлению к выходу из этой камеры, в результате чего создается соответствие между размерами кусков размалываемого материала и размерами мелющих тел в загрузке. В настоящее время известны различные типы классифицирующих бронеплит для выполнения классифицирующих футеровок барабанов трубных мельниц. Известна классифицирующая бронеплита для футеровки трубной мельницы с шаровой мелющей загрузкой, имеющая на рабочей поверхности продольные волнообразные выступы, круговые радиусы кривизны которых возрастают по направлению к выгрузочному концу мельницы. Это способствует тому,что энергия, сообщаемая мелющим телам броневой плитой футеровки, уменьшается в сторону разгрузочного конца мельницы. Снижение энергии мелющих тел по длине барабана последней достигается соответствующим уменьшением коэффициента сцепления броневой плиты с мелющей загрузкой, (SU 161214, 1963). В этой плите изменение коэффициента по длине мельницы достигается за счет возрастания кривизны волнистых выступов в направлении разгрузки. Такая форма выступов обеспечивает достаточный подъем мелющих тел на любом участке футеровки барабана. Однако качество классификации мелющих тел при использовании этих бронеплит снижается в связи с повышенным износом начальных участков выступов, имеющих профиль наибольшей кривизны. Другая известная классифицирующая броневая плита, предназначенная для футеровки барабана мельницы, состоит из комбинации плоской плиты и смонтированных на ее поверхности собственно классифицирующих бронеплит (выступов) с наклонными в сторону вращения мельницы и к загрузочному ее концу плоскими рабочими поверхностями соответственно под углом 6-10 и под углом 4-6 (SU 874174, 1979). Эта бронеплита хотя и обеспечивает начальную классификацию мелющих тел, однако,имея нерациональную конфигурацию рабочей поверхности в целом - чередование плоских ее поверхностей с выступами - подвержена быстрому абразивному износу, вследствие чего мельница требует внеплановых остановок для замены футеровки. Известна также броневая плита для классифицирующей футеровки барабана, описанная в патентеBE1007890, 1995, на рабочей поверхности которой выполнены рифления под углом 15-30 к образующей поверхности размольной камеры для создания эффекта шнека для мелюших тел и измельчаемого материала. При вращении барабана мельницы большая часть мелющих тел наибольшего диаметра оказывается на периферии мелющей массы, при этом рифления служат для перемещения этих мелющих тел к загрузочному концу мельницы в силу указанного эффекта шнека. Однако достичь требуемой классификации мелющих тел при такой технологии практически невозможно, и она имеет случайный характер. Бронеплиты при этом относительно тяжелы, а эффективность классификации неизбежно уменьшается по мере износа рифления. По своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близкой к данному изобретению является классифицирующая броневая плита для футеровки барабана трубной мельницы с шаровой мелющей загрузкой, имеющая опорное основание и криволинейную рабочую поверхность с продольно расположенными вдоль оси мельницы передним и задним подъемными выступами, считая по направлению вращения барабана (SU 1012983 А, 1981). В указанной броневой плите выступы выполнены в виде гребней с вертикальными плоскостями и круговой цилиндрической рабочей поверхностью бронеплиты между ними. Такая конфигурация бронеплиты и ее гребни наиболее подвержены ударно-абразивному износу. Это приводит к деформации и неравномерному уменьшению высоты гребней в сравнении с износом и толщиной самой плиты, тем самым вызывая нерасчетное изменение коэффициента сцепления мелющей загрузки с футеровкой и в, конечном итоге, к нарушению классификации мелющих тел и к невозможности сохранения движения мелющей загрузки в водопадном режиме. Задачей изобретения является разработка классифицирующей броневой плиты новой конструкции,которая позволяет устранить характерные недостатки известных бронеплит и создавать футеровки барабана трубной мельницы с большей эффективностью классификации мелющих тел, снизить массу броне-1 009144 плиты и продлить плановый срок их замены по мере износа. Данная задача решается тем, что в классифицирующей броневой плите для футеровки барабана трубной мельницы с шаровой мелющей загрузкой, имеющей опорное основание и криволинейную рабочую поверхность с продольно расположенными вдоль оси мельницы передним и задним подъемными выступами, считая по направлению вращения барабана, выступы между собой выполнены разновеликими по высоте, из которых высота переднего выступа составляет 0,1 высоты заднего выступа, при этом высота последнего равна 0,010-0,022 внутреннего диаметра барабана мельницы, а рабочие поверхности выступов и рабочая поверхность между ними выполнены с последовательно сопряженными поверхностями второго порядка в виде соответственно параболической, эллиптической и логарифмической цилиндрическими поверхностями при длине поверхности опорного основания и длине каждой из поверхностей второго порядка, взятых в соотношении 1:0,13:0,36:0,21 в проекции на горизонтальную плоскость, считая от переднего выступа, при этом рабочая поверхность броневой плиты со стороны противоположной загрузочному концу мельницы, выполнена с гребнем высотой, равной 0,06-0,10 внутреннего диаметра барабана мельницы и рабочей поверхностью, имеющей наклон под углом 25-35 к горизонтальной плоскости в направлении навстречу движению измельчаемого материала. Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе измельчения основным видом воздействия мелющих тел на материал является удар, а основным видом измельчения - дробление истиранием. В процессе работы мелющие тела распределяются по концентрическим окружностям так, что каждый ряд имеет свою траекторию движения и определенное место падения мелющих тел, где они производят разрушение материала путем удара. При этом слой мелющих тел, непосредственно контактирующий с поверхностью бронеплиты, выполненной согласно изобретению, производит измельчение истиранием более эффективно, чем в известных классифицирующих бронеплитах. Это связано с тем, что профиль бронеплиты образован в продольном сечении по кривым второго порядка, причем поверхность бронеплиты между выступами, являясь наиболее протяженной, выполнена как эллиптическая цилиндрическая поверхность, а передний и задний выступы - по параболической и логарифмической цилиндрическим поверхностям соответственно. Указанная кривизна поверхностей бронеплиты создает равномерное прижатие к последним мелющих тел под действием центробежной силы, начиная от переднего выступа и кончая разгонным участком заднего выступа вплоть до заброса мелющих тел на круговые траектории. Равномерность усилия прижатия мелющих тел предотвращает их скольжение по поверхности бронеплиты и снижает ее износ при сохранении профиля рабочей поверхности вплоть до планового ремонта футеровки барабана. Исследование рабочей поверхности демонтированных изношенных классифицирующих бронеплит показало, что мелющие тела стремятся к перемещению по поверхности плиты, образуя выработку криволинейного профиля,соответствующую элементам параболической, эллиптической и логарифмической цилиндрических поверхностей, каждая из которых в плане имеет вполне определенную протяженность. Гребень с рабочей плоской наклонной поверхностью снижает уровень компактной массы мелющих тел и крупнокускового материала со стороны загрузочного конца мельницы, что приводит к интенсивному скатыванию по наклонной плоскости крупных мелющих тел, не захваченных выступами при вращении мельницы, с более высокого уровня со стороны разгрузочного конца - к загрузочному концу, а выбранный в указанных пределах угол наклона рабочей поверхности и соотношение высоты гребня с внутренним диаметром барабана способствует более четкой классификации мелющих тел и направлению мелких их фракций в сторону разгрузочного конца. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана классифицирующая броневая плита для футеровки барабана трубной мельницы, разрез по А-А, на фиг. 2; на фиг. 2 - вид сверху и на фиг. 3 разрез по Б-Б, на фиг. 2. Стрелкой В обозначено направление движения материала от загрузочного конца мельницы; стрелкой Г - направление вращения барабана мельницы (фиг. 2). Бронеплита 1 включает (фиг. 3) передний подъемный выступ 2, считая по направлению вращения барабана, в виде параболической цилиндрической поверхности, средний рабочий участок 3, имеющий вид эллиптической цилиндрической поверхности, и задний подъемный выступ 4, имеющий восходящий разгонный участок 5, образованный логарифмической цилиндрической поверхностью. Эти поверхности второго порядка последовательно сопряжены между собой при соотношении длины L0 поверхности опорного основания 6 бронеплиты и длины L1, L2 и L3 соответственно каждой из поверхностей второго порядка, считая от переднего выступа, в проекции на горизонтальную плоскость, равным 1:0,13:0,36:0,21. Передний и задний выступы выполнены разновеликими по высоте, при этом высота H1 заднего выступа составляет 0,010-0,022 внутреннего диаметра барабана мельницы, а высота h переднего выступа равна 0,1 высоты заднего выступа. Рабочая поверхность броневой плиты со стороны, противоположной загрузочному концу мельницы (фиг. 1), выполнена с гребнем 7 высотой, равной 0,06-0,10 внутреннего диаметра барабана мельницы и рабочей поверхностью 8 углом наклонак горизонтальной плоскости, равным 25-35 в направлении навстречу движения измельчаемого материала. Боковые стороны 9 гребня (фиг. 3) имеют литейно-монтажные уклоны, а в опорном основании 6 выполнены выборки 10 и 11.-2 009144 Бронеплиты монтируют на внутренней поверхности барабана мельницы в кольцевые ряды по заранее выбранным схемам раскладки и соединяют с барабаном посредством бронеболтов (на чертеже условно не показаны), пропускаемых через отверстия 12 в теле плит. При работе мельницы внутримельничная загрузка увлекается в движение профилированной поверхностью бронеплит по ходу вращения барабана (по стрелке Г). Конфигурация поверхностей (на фиг. 3) переднего 2 и восходящего разгонного участка 5 заднего 4 выступов, имеющих в разрезе (Б-Б) контуры в виде соответственно параболы и логарифмики, а среднего участка 3 в виде эллиптической дуги, обеспечивают непрерывный контакт всей рабочей поверхности бронеплиты с материалом и мелющей загрузки (без отрыва нижнего слоя мелющих тел от плиты) с увеличенным и практически постоянным коэффициентом сцепления, предотвращая скольжение загрузки по бронеплите. Передний и задний выступы при заданной их высоте, имея указанные криволинейные поверхности,являются более пологими и тем самым удлиняют средний участок 3 поверхности плиты, не изменяя ее кривизны второго порядка. Восходящий разгонный участок 5 поверхности заднего выступа 4, сохраняя без потери окружной скорости интенсивный разгон нижнего слоя мелющих тел по среднему участку плиты, обеспечивает отрыв мелющих тел от выступа в крайних верхних его точках и заброс их на более высокие траектории,увеличивая энергообмен в системе бронеплита-мелющие тела-размалываемый материал. Продольная классификация мелющих тел при использовании бронеплиты по настоящему изобретению осуществляется следующим образом. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении барабана мельницы, мелющие тела разных размеров и масс поднимаются по круговым траекториям до точки отрыва от заднего выступа и далее падают на поверхность барабана. При этом мелющие тела попадают на наклонную рабочую поверхность 8 гребня и на них действует горизонтальная составляющая центробежной силы, направленная в сторону, противоположную указанной стрелкой В. Классификация мелющих тел достигается за счет разницы уровней на участках бронеплит, соответствующих наклонной поверхности 8 гребня и среднего участка 3 поверхности бронеплиты. Вследствие поперечной сегрегации мелющих тел в мельнице крупные мелющие тела (шары) скапливаются в центральной части поперечного сечения барабана, а мелкие перемещаются к периферии и захватываются выступами бронеплиты. При вращении барабана на участке с наклонной поверхностью гребня из-за его большей высоты в движение захватывается основная масса мелющих тел, чем на среднем участке плиты. Наклонная поверхность 8 гребня позволяет снизить уровень компактной массы мелющих тел со стороны загрузочного конца мельницы, что приводит к интенсивному скатыванию крупных мелющих тел, не захваченных выступами при вращении барабана, с более высокого уровня со стороны разгрузочного конца - к загрузочному концу и перемещении более мелких мелющих тел вдоль барабана в противоположном направлении, которые подвергаются продольной классификации. Высота H1 заднего выступа 4 определяется из условия поддержания оптимальных значений окружных скоростей загрузки для всего ряда типоразмеров трубных мельниц, находящихся в промышленной эксплуатации. При соотношении меньшим 0,010 внутреннего диаметра барабана мельницы не достигается водопадный режим движения мелющих тел, а при соотношении большим 0,022 происходит подъем мелющих тел за пределы верхних расчетных траекторий их движения и заброс на противолежащую поверхность барабана. Интервал угла наклонарабочей поверхности гребня и пределы соотношения высоты гребня и внутреннего диаметра барабана являются оптимальными для поддержания эффективного режима классификации мелющих тел, поскольку применьше 25 и соотношении меньшим 0,06 классификация практически отсутствует, а прибольше 35 и соотношении, выходящим за пределы 0,10, гребень начинает затормаживать материал и уменьшать рабочий объем барабана, что неблагоприятно отражается на процессе измельченияи из-за необходимости снижать расчетную массу загружаемых мелющих тел. Совокупность геометрических параметров рабочей поверхности бронеплиты и особенности динамики процесса помола, по сравнению с прототипом, предупреждают неравномерный износ плиты по толщине и сохраняют ее профиль рациональным с точки зрения оптимальной классификации мелющих тел и энергообмена их с измельчаемым материалом вплоть до замены при достижении расчетнодопустимой выработки рабочей поверхности и позволяют для отливки бронеплит применять экономически более доступные сплавы. Выбор оптимальной формы и соотношения длин рабочих участков бронеплиты, а также высоты обоих выступов и гребня обусловлен, с одной стороны, величинами окружных скоростей перемещения по поверхности плиты мелющих тел, которые должны, как уже указывалось, согласовываться со скоростями вращения барабана мельницы и перемещения мелющих тел вдоль мельницы (режимом классификации) и размерами всего стандартизованного ряда трубных мельниц, при этом отклонения размеров определяются классом точности (ГОСТ 2009-55), а линейные размеры конструктивных элементов поверхности (их указанное соотношение) соответствуют выбираемым их численным значениям.-3 009144 Броневая плита, выполненная в соответствие с настоящим изобретением, отвечает требованиям по унификации и сроку службы основных быстроизнашивающихся деталей мельницы до их замены (ГОСТ 12367-85. Мельницы трубные помольных агрегатов. Общие технические условия) и должна использоваться в трубных мельницах следующих типов: сырьевые мельницы с одновременной сушкой (вентилируемые) для помола сырьевых материалов при работе в замкнутом цикле; сырьевые мельницы для помола сырьевых материалов мокрым способом при работе в открытом или замкнутом циклах; цементные мельницы для помола цементного клинкера и добавок при работе в открытом или замкнутом циклах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Классифицирующая броневая плита для футеровки барабана трубной мельницы с шаровой мелющей загрузкой, имеющая опорное основание и криволинейную рабочую поверхность с продольно расположенными вдоль оси мельницы передним и задним подъемными выступами, считая по направлению вращения барабана, отличающаяся тем, что передний и задний выступы между собой выполнены разновеликими по высоте, из которых высота переднего выступа составляет 0,1 высоты заднего выступа, при этом высота последнего равна 0,010-0,022 внутреннего диаметра барабана, а рабочие поверхности выступов и рабочая поверхность между ними выполнены с последовательно сопряженными поверхностями второго порядка в виде соответственно параболической, логарифмической и эллиптической цилиндрических поверхностей при длине поверхности опорного основания и длине каждой из поверхностей второго порядка, взятых в соотношении 1:0,13:0,36:0,21, в проекции на горизонтальную плоскость, считая от переднего выступа, при этом рабочая поверхность броневой плиты со стороны, противоположной загрузочному концу мельницы, выполнена с гребнем высотой, равной 0,06-0,10 внутреннего диаметра барабана, и рабочей поверхностью, имеющей наклон под углом 25-30 к горизонтальной плоскости в направлении навстречу движению измельчаемого материала.