Цемент, уул уурхай, нүүрс, металлурги, хаягдал ган дахин боловсруулах зэрэг салбарт алх бутлагч нь материалыг бутлах гол тоног төхөөрөмж юм. Материалыг шууд цохидог гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох алхны толгойн гүйцэтгэл нь бутлах үр ашиг, тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацаа, үйлдвэрлэлийн зардлыг шууд тодорхойлдог. Удаан хугацааны турш уламжлалт алхны толгойнууд нь үргэлж гол асуудалтай тулгарч ирсэн: хатуулаг ба хатуулгийг тэнцвэржүүлэхэд хэцүү байдаг - хатуулаг хангалтгүй байх нь хурдан элэгдэлд орж, байнга солиход хүргэдэг бөгөөд зардлыг нэмэгдүүлдэг; хатуулаг хангалтгүй байх нь амархан хугарах, хагарах шалтгаан болдог бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн тасралтгүй байдалд нөлөөлдөг. Шинэлэг материалын харьцаа болон үйлдвэрлэлийн процессоор дамжуулан давхар хатуулагтай алхны толгой гарч ирснээр "ажлын төгсгөлд өндөр элэгдэлд тэсвэртэй, угсралтын төгсгөлд өндөр хатуулаг" гэсэн давхар давуу талыг олж, энэ салбарын саад тотгорыг бүрэн арилгаж, орчин үеийн бутлах тоног төхөөрөмжийн хамгийн тохиромжтой дагалдах хэрэгсэл болсон.
- Давхар хатуулагтай алхны толгойн үндсэн тодорхойлолт ба дизайны логик
Нэрнээс нь харахад давхар хатуулагтай алхны толгой гэдэг нь тусгай процессоор дамжуулан янз бүрийн хэсэгт хатуулгийн градиент тархалтыг бий болгодог алхны толгойн бүрэлдэхүүн хэсгийг хэлнэ. Энэ нь голчлон хоёр үндсэн функциональ хэсэгт хуваагддаг: нэг нь материалтай шууд харьцдаг ажлын төгсгөл бөгөөд материалын хүчтэй цохилт, элэгдэлд тэсвэртэй байхын тулд маш өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байх шаардлагатай; нөгөө нь бутлуурын ротортой холбогдсон бэхэлгээний төгсгөл (алхны иш) бөгөөд өндөр хурдтай ажиллах үед цохилтын ачааллыг даах, хугарал үүсэхээс зайлсхийхийн тулд маш сайн хатуулаг, бат бөх чанартай байх шаардлагатай.
Үүний дизайны логик нь бутлах ажлын нөхцөл байдлын нарийн ойлголтоос үүдэлтэй: алхны толгой ажиллаж байх үед ажлын үзүүр нь хүдэр, хаягдал ган зэрэг хатуу материалыг дахин дахин цохих шаардлагатай болж, тасралтгүй зүлгүүрийн элэгдэл, цохилтын элэгдэлд ордог бөгөөд хатуулаг нь түүний ашиглалтын хугацааг тодорхойлох гол түлхүүр юм; бэхэлгээний үзүүрийг роторын алхны гол дээр бэхлэх шаардлагатай бөгөөд ротортой хамт өндөр хурдтайгаар эргэлддэг (шугаман хурд нь секундэд хэдэн арван метр хүрч болно), үечилсэн цохилтын стрессийг тэсвэрлэдэг бөгөөд хангалтгүй хатуулаг нь алхны ишийг хугалж, тоног төхөөрөмжийг унтраахад хүргэдэг. "Бүсчилсэн хүч"-ээр дамжуулан давхар хатуулагтай алхны толгой нь хэсэг бүрийг оновчтой гүйцэтгэлтэй болгож, "хэврэгшилгүй, гэмтэлгүй бат бөх" гэсэн төгс үр дүнд хүрдэг. Уламжлалт өндөр манганы ган алхны толгойтой харьцуулахад ашиглалтын хугацааг 2-3 дахин нэмэгдүүлж, уламжлалт алхны толгойн "амархан элэгддэг эсвэл амархан хугардаг" өвдөлтийн цэгийг бүрэн шийдэж болно.
- Давхар хатуулагтай алхны толгойн үйлдвэрлэлийн гол үйл явц ба техникийн онцлох үйл явдлууд
Давхар хатуулагтай алхны толгойн гүйцэтгэлийн давуу талууд нь материалын нарийвчлалын харьцаа болон дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн процессоос салшгүй юм. Одоогийн байдлаар үйлдвэрлэлийн гол процессуудыг голчлон "дан металлын хос бүтэцтэй дулааны боловсруулалт" болон "биметалл нийлмэл цутгамал" гэсэн хоёр ангилалд хуваадаг. Хоёр процесс хоёулаа "градиент хатуулаг"-ыг гол зорилгоо болгож, гүйцэтгэл болон өртгийг тэнцвэржүүлдэг.
(I) Материалын харьцаа: Гүйцэтгэл ба өртгийн тэнцвэрийг нарийн хянах
Өндөр чанартай давхар хатуулагтай алхны толгойн материалын сонголт нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хатуу оновчтой болгохыг шаарддаг. Гол нь хайлшийн элементүүдийг зохих ёсоор нь тохируулснаар хатуу уусмалын бэхжүүлэлтийн үр нөлөөг бүрэн ашиглах, мөн хямд өртөг ба өндөр гүйцэтгэлийн хоорондын тэнцвэрийг хангахын тулд үнэтэй хайлшийн тунг хянах явдал юм. Жишээ нь, гол урсгал болох дан металл давхар хатуулагтай алхны толгойг авч үзвэл түүний материалд ихэвчлэн (массын хувиар): C 0.38～0.45%, Si 1.8～2.0%, Mn 2.5～3.0%, Cr 1.5～2.0%, Mo 0.4～0.7% багтдаг. Үүний зэрэгцээ, Ni, V, Nb болон ховор шороон элементүүдийг нэмж, хатуулаг, бат бөх чанарыг үр дүнтэй сайжруулж, хольцын гүйцэтгэлд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулдаг (P≤0.011%, S≤0.01%).
Биметалл нийлмэл алхны толгой нь "бүсчилсэн материалын сонголт" стратегийг баримталдаг: ажлын үзүүрийг өндөр хатуулагтай болгохын тулд өндөр хромтой цутгамал төмөр, хром-молибдений хайлш зэрэг элэгдэлд тэсвэртэй материалаар хийдэг; бэхэлгээний үзүүрийг өндөр бат бөх чанарыг хангахын тулд өндөр манганы ган эсвэл бага нүүрстөрөгчийн хайлшин гангаар хийдэг. Энэ хоёрын металлургийн хослолыг электрошлаг цутгах, дулааны нийлмэл цутгах зэрэг технологиор дамжуулан нягт холболтыг хангаж, унахаас сэргийлдэг.
(II) Үйлдвэрлэлийн гол процессууд: Дулааны боловсруулалт болон цутгалтын давхар сайжруулалт
- Ганц металлын давхар бүтэцтэй дулааны боловсруулалтын процесс: Гол нь "үе шаттай халаалт + давхар бөхөөх" процессоор хатуулгийн градиент тархалтыг бий болгох явдал юм. Уламжлалт нэг удаагийн бөхөөх + хатууруулах процессоос ялгаатай нь энэ процесс нь хоёр дахь бөхөөхийг "эхлээд хурдан хөргөх, дараа нь удаан хөргөх" гэж хуваадаг бөгөөд энэ нь ажлын төгсгөлийн гадаргуу дээр өндөр хатуулагтай мартенсит бүтэц (эзэлхүүний фракц 75～80%) үүсэхийг баталгаажуулаад зогсохгүй удаан хөргөлтийн тусламжтайгаар дулааны стрессийн концентрациас зайлсхийж, алхны толгойн дотор талыг өөрөө хатууруулах, нэмэлт хатууруулах процессыг арилгаж, үйлдвэрлэлийн процессыг хялбаршуулдаг. Эцэст нь ажлын төгсгөлийн гадаргуугийн давхаргын 20 мм-ийн хатуулаг 57～61HRC хүрч, суналтын бат бэх нь 1800～1900MPa, харин 35 мм-ийн хатуулаг 43～48HRC болж буурч, цохилтын бат бэх нь 21～28J/cm² хүртэл нэмэгдэж, "хатуу гадаргуу ба хатуу цөм"-ийн градиент бүтэц үүсгэдэг.
- Биметалл нийлмэл цутгах үйл явц: Төмрийн элсний бүрхүүл хэвлэх, сөрөг даралттай алдагдсан хөөс зэрэг дэвшилтэт цутгах технологийг нэвтрүүлсэн. "Шаарыг хаах цутгах", "доод хэсгийг үлээх аргон цэвэршүүлэх" зэрэг алхмуудаар цутгах материалын дотоод нягтралыг хангаж, агшилтын хөндий, хагарал зэрэг согогийг бууруулдаг. Цутгах явцад элэгдэлд тэсвэртэй материал болон бат бөх материалыг хэвэнд үе шаттайгаар шахаж, металлургийн хослолыг температурын хяналтаар дамжуулан хоёр материалыг нягт холбож, гажуудалгүй, уналтгүй байлгахыг баталгаажуулдаг. Тосоор хатаах дулааны боловсруулалтын дараа металлын ширхэгүүд илүү нягт, жигд болж, элэгдэлд тэсвэртэй байдал болон бат бөх чанарыг улам сайжруулдаг.
(III) Техникийн гол онцлох үйл явдлууд
Нэгдүгээрт, хатуулаг ба бат бөх чанарыг нарийн тохируулсан: ажлын үзүүрийн өндөр хатуулаг нь элэгдэлд тэсвэртэй байдлын шаардлагыг хангаж, бэхэлгээний үзүүрийн өндөр хатуулаг нь цохилтод тэсвэртэй тул уламжлалт алхны толгойн гүйцэтгэлийн дутагдлыг арилгадаг. Хоёрдугаарт, маш сайн хатуурал: үүнийг 300 мм-ээс дээш хэмжээтэй том алхны толгойд тохируулан өөрчилж, том хэмжээтэй алхны толгойн хатуурал хангалтгүй байдлаас үүдэлтэй гүехэн хатуурсан давхаргын асуудлаас зайлсхийж болно. Гуравдугаарт, хянаж болох өртөг: хайлшийн элементүүдийн эзлэх хувийг оновчтой болгож, үнэтэй металлын тунг бууруулснаар үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулж, гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Дөрөвдүгээрт, тогтвортой бүтэц: дан металл болон хоёр металлын процессууд нь алхны толгойн авсаархан ерөнхий бүтцийг хангаж чаддаг бөгөөд энэ нь тоног төхөөрөмжийг өөрчлөхгүйгээр янз бүрийн алх бутлагчийн роторуудад тохиромжтой.
III. Давхар хатуулагтай алхны толгойн хэрэглээний хувилбарууд ба гол давуу талууд
"Элэгдэлд тэсвэртэй, цохилтод тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй" гэсэн үндсэн давуу талуудтай давхар хатуулагтай алхны толгойг янз бүрийн хүнд хэцүү бутлах ажлын нөхцөлд өргөн ашигладаг бөгөөд ялангуяа өндөр хатуулагтай материал бутлах болон том хэмжээний бутлах тоног төхөөрөмжид тохиромжтой. Хэрэглээний тодорхой хувилбаруудад: уул уурхайд хүдэр бутлах, цементийн үйлдвэрт шохойн чулуу бутлах, нүүрсний үйлдвэрт түүхий нүүрс бутлах, металлургийн үйлдвэрт хаягдал ган дахин боловсруулах, бутлах, мөн барилгын хаягдал, шил, керамик болон бусад материалыг бутлах зэрэг орно. Энэ нь Lindemann болон алх бутлагч зэрэг төрөл бүрийн жижиглэгч цуврал тоног төхөөрөмжид тохиромжтой.
Уламжлалт алхны толгойтой харьцуулахад түүний гол давуу талууд нь дараах 4 зүйлд голчлон тусгагдсан байдаг.
- Үйлчилгээний хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгасан: Давхар хатуулгийн загвар нь уламжлалт өндөр мангантай ган алхны толгойн хурдан элэгдэл, өндөр хромтой цутгамал төмрийн алхны толгойн амархан хугарах асуудлаас үр дүнтэй зайлсхийдэг. Бодит ашиглалтын хугацаа нь уламжлалт өндөр мангантай ган алхны толгойноос 2-3 дахин урт бөгөөд зарим тохиолдолд 50%-иас дээш нэмэгдүүлэх боломжтой. Хаягдал ган бутлах үед нэг алхны бутлах хүчин чадал 6000 тонноос дээш хүрч, уламжлалт өндөр мангантай ган алхны толгойн 4000 тонноос хамаагүй давсан байна.
- Бутлах үр ашгийг мэдэгдэхүйц сайжруулсан: Ажлын үзүүрийн өндөр хатуулаг нь алхны толгойг элэгдэхэд хялбар биш, урт хугацаанд нарийн цохилтын өнцөг, хэлбэрийг хадгалах боломжийг олгодог бөгөөд бутлах хэсгүүдийн хэмжээ жигд бус байх, алхны толгойн элэгдлээс үүдэлтэй тэжээлийн гацалт зэрэг асуудлуудаас зайлсхийдэг. Үүний зэрэгцээ, энэ нь алхны толгойг солих давтамжийг бууруулж, тоног төхөөрөмжийн тасралтгүй ажиллах хугацааг сайжруулдаг. Давхар хатуулагтай алхны толгойг ашигласны дараа АНУ-ын металл дахин боловсруулах үйлдвэр үйлдвэрлэлийн хүчин чадлаа 314%-иар нэмэгдүүлсэн.
- Цогц өртгийг эрс бууруулсан: Давхар хатуулагтай алхны толгойн нэг алх худалдан авах өртөг нь уламжлалт алхны толгойноос арай өндөр боловч удаан эдэлгээтэй, солих давтамж багатай тул хөдөлмөрийн орлуулалтын зардал, унтрах алдагдал болон дагалдах хэрэгслийн худалдан авах зардлыг эрс бууруулж чадна. Тооцооллын дагуу уламжлалт өндөр манганы ган алхны толгойн жилийн цогц өртөг (дагалдах хэрэгсэл + хөдөлмөр орно) нь давхар хатуулагтай алхны толгойноос хамаагүй өндөр бөгөөд урт хугацаанд ашиглахад цогц өртгийн 30 гаруй хувийг хэмнэх боломжтой.
- Илүү хүчтэй дасан зохицох чадвар: Янз бүрийн буталсан материалын хатуулаг болон ширхэгийн хэмжээтэй тохируулан янз бүрийн хатуулгийн градиент болон бүтцийн хэмжээг өөрчилж болно. Энэ нь зөвхөн жижиг алх бутлагчдад дасан зохицохоос гадна том хэмжээний бутлах тоног төхөөрөмжийн хэрэгцээг хангаж чадна. Энэ нь нарийн төвөгтэй материал, хаягдал ган дахин боловсруулах зэрэг том цохилтын ачаалалтай ажиллах нөхцөлд онцгой тохиромжтой бөгөөд уламжлалт алхны толгойн ганц дасан зохицох чадварыг шийддэг.
- Давхар хатуулагтай алхны толгойн суурилуулалт, засвар үйлчилгээ болон салбарын чиг хандлага
(I) Суурилуулалт болон засвар үйлчилгээний ур чадвар
Давхар хатуулагтай алхны толгойг суурилуулах, засвар үйлчилгээ хийх нь түүний ашиглалтын хугацаа болон бутлах үр дүнд шууд нөлөөлдөг бөгөөд дараах үзүүлэлтүүдийг дагаж мөрдөх шаардлагатай.
- Суурилуулалтын өмнөх бэлтгэл: Роторын төгсгөлийн гүйлтийг (≤0.05мм) шалгаж, алхны толгойг байрлуулах, урьдчилан суурилуулах тусгай багаж хэрэгслийг ашиглан ≤0.1мм алдаатай байна; шинэ алхны толгойг солихдоо зүүн ба баруун чанарын тэнцвэрийг хангах, роторын чичиргээ болон алхны толгойн хазгай элэгдэлд орохоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд жинлэж, бүлэглэх шаардлагатай; боолтыг чангалах нь стандартад нийцсэн байх ёстой: M24 боолтын эргүүлэх хүчийг 800-1000N·m-д хянаж, сулрахаас хамгаалах давхар самар + пүрштэй угаагч ашиглана; M30 боолтын эргүүлэх хүч нь 1200-1500N·m бөгөөд үүнийг гидравлик чангалагчаар чангалах шаардлагатай.
- Өдөр тутмын засвар үйлчилгээ: Хэт их зайнаас болж бутлах үр ашиг буурахаас зайлсхийхийн тулд алхны толгойн зайг (≤2мм) мэдрэгч хэмжигчээр ээлж бүрт шалгаж байх; холхивчийг долоо хоног бүр тослох, лити суурьтай тосны дүүргэлтийн хэмжээг 1/3-аар хянаж байх; динамик тэнцвэрийг улирал тутамд шалгаж, чичиргээний утга нь ≤4мм/с байх; жил бүр цогц үзлэг хийж, элэгдэл нь 10-аас дээш алхны толгойг солих; үүний зэрэгцээ хэт их материал алхны толгойд цохиулахаас зайлсхийхийн тулд тэжээлийн хэмжээг хатуу хянаж, нэмэлт элэгдлийг бууруулахын тулд тоног төхөөрөмжийн дотор хуримтлагдсан материалыг цаг тухайд нь цэвэрлэх.
- Алдаа засах: Хэрэв алхны толгой эвдэрвэл энэ нь ихэвчлэн материалын хольцоос үүдэлтэй бөгөөд мэргэшсэн багцуудыг солих шаардлагатай; хэрэв тоног төхөөрөмж хэвийн бус чичирч байвал энэ нь динамик тэнцвэрийн эвдрэлээс үүдэлтэй байж болох бөгөөд үүнийг дахин баталгаажуулах шаардлагатай; хэрэв бутлах үр ашиг буурвал энэ нь ихэвчлэн алхны толгойн хэт их зайтай холбоотой бөгөөд үүнийг цаг хугацааны явцад стандарт утгад тохируулж болно.
(II) Салбарын хөгжлийн чиг хандлага
Бутлах салбарт томоохон хэмжээний уул уурхайн тоног төхөөрөмж, ухаалаг технологи хөгжихийн хэрээр давхар хатуулагтай алхны толгойнууд "өндөр гүйцэтгэл, хөнгөн жин, ухаалаг" чиглэлд шилжиж байна. Нэг талаас, нийлмэл материалын хэрэглээ халуун цэг болсон. Керамик/металлын градиент бүрхүүлийн технологи нь элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг 800% -иар нэмэгдүүлж, ашиглалтын хугацааг уртасгадаг; нөгөө талаас ухаалаг хяналтын технологи аажмаар түгээмэл болж байна. Алхны толгойд чичиргээ мэдрэгч суурилуулснаар алдааны эрт сэрэмжлүүлгийг 95%-иас дээш нарийвчлалтайгаар хэрэгжүүлж, төлөвлөөгүй зогсолтыг бууруулж чадна. Үүний зэрэгцээ байгаль орчинд ээлтэй үйлдвэрлэл нь чиг хандлага болжээ. Хайлуулах процессыг оновчтой болгож, хайлшийн элементийн хаягдлыг бууруулснаар бага нүүрстөрөгчийн үйлдвэрлэл хэрэгжиж, гүйцэтгэл болон байгаль орчныг хамгаалах хэрэгцээг тэнцвэржүүлдэг.
- Дүгнэлт
Бутлах үйлдвэрлэлийн технологийн инновацийн бүтээгдэхүүн болох давхар хатуулагтай алхны толгой нь уламжлалт алхны толгойнууд нь "бүсчилсэн чадавхжуулалт", материалын нарийвчлалтай харьцаа, дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн процессын дизайны концепцоор дамжуулан "элэгдэлд тэсвэртэй, цохилтод тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй, бага өртөгтэй" гэсэн олон утгыг бий болгосноор салбарын бэрхшээлийг бүрэн шийдвэрлэсэн. Уул уурхай, цемент, хаягдал ган дахин боловсруулах зэрэг салбаруудыг өндөр үр ашигтай, эрчим хүч хэмнэлттэй, бага нүүрстөрөгчийн ялгаруулалттай болгоход чиглэсэн өөрчлөлтийн хүрээнд давхар хатуулагтай алхны толгой нь бутлах тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын үр ашгийг сайжруулж, цогц үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулаад зогсохгүй бутлах үйлдвэрлэлийн технологийн шинэчлэлийг дэмжиж, янз бүрийн үйлдвэрлэлийн тогтвортой, найдвартай дэмжлэгийг бий болгож чадна.
Ирээдүйд үйлдвэрлэлийн процессыг тасралтгүй сайжруулж, шинэ материалыг өргөнөөр ашиглахын хэрээр давхар хатуулагтай алхны толгой нь гүйцэтгэлээ улам оновчтой болгож, хэрэглээний хувилбаруудыг өргөжүүлж, орчин үеийн бутлах тоног төхөөрөмжийн гол стандарт тохиргоо болж, бутлах үйлдвэрлэлийг илүү өндөр чанартай хөгжилд хүрэхэд туслах болно.
