Các giải pháp mới nhất nhằm nâng cao chất lượng máy máy nghiền

Các giải pháp nâng cao chất lượng máy nghiền

1. Khai thác sử dụng má nghiền

Thực tế má nghiền cố định và di động mòn không đều, một nửa phía dưới bao giờ cũng mòn trước tốc độ mòn rất cao, còn nửa phía trên hầu như rất ít mòn. Do vậy khi nghiền đá đến 4.500 m³ thì phải đảo đầu má cố định và khi nghiền đến 9.000 m³ đảo đầu máy di động.

2. Hàn đắp bằng que hàn hợp kim

Phục hồi má nghiền bằng công nghệ hàn đắp với que hàn hợp kim. Công tác chuẩn bị bề mặt bao giờ cũng quan trọng để đảm bảo thành công đó là: làm sạch, tạo nhám, quy trình và chế độ hàn đắp. Công nghệ hàn đắp thực tế được ứng dụng tại các xưởng cơ khí thuộc Khu quản lý đường bộ V sử dụng trong những năm nước ta bị bao vây cấm vận, không thể nhập được má nghiền thay thế cho các máy nghiền đá Mỹ để lại tại miền Nam.

Bảng: Các loại que hàn hợp kim để hàn đắp má nghiền

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, công nhân hàn bậc 5 trở lên thực hiện được, làm ngay tại xưởng của các công trường, khai thác được nhiều lần.

3. Chế tạo bằng gang xám biến trắng

Tấm lót: Bằng thép kết cấu 40 dày 40mm

Thành nghiền: Bằng thép gió

Liên kết: Bằng ngàm bulông

Phần thanh nghiền bằng thép gió có chiều dài 1.100mm và có tiết diện là hình tam giác cân cạnh 32mm. Khi nhiệt luyện để cải thiện tính năng làm việc của thép gió, ta chỉ cần nhiệt luyện các thanh này, sau đó nắn thẳng và liên kết vào tấm lót bằng bulông đã chuẩn bị sẵn. Thép gió thương phẩm, khi mua về qua gia cố rèn để tạo hình như mong muốn, sau đó qua công đoạn ủ để làm cho tổ chức của thép trở về trạng thái cân bằng, làm thuận lợi cho quá trình tôi ở công đoạn sau. Nguyên công quan trọng là tôi thanh nghiền, nhiệt độ tôi thanh nghiền từ 1035⁰C – 1320⁰C. Tốc độ nung, thời gian giữ nhiệt, tốc độ làm nguội, môi trường làm nguội theo quy trình cho từng mác thép gió. Để đảm bảo bề mặt của thanh nghiền đủ cứng chịu mài mòn cao ta tiến hành thẩm than và thấm nitơ.

4. Nâng cao chất lượng bề mặt má nghiền bằng các nguyên tố vi lượng

Từ thực tế sản xuất ta nhận thấy má nghiền có quy luật mài mòn khác nhau, ở những vị trí khác nhau thì có độ mài mòn khác nhau và má cố định có sự mài mòn khác má di động. Nhưng quy luật mài mòn đó rất giống nhau cho tất cả các tấm nghiền. Do vậy, nếu tấm nghiền được đúc bằng thép hợp kim với việc sử dụng đa nguyên tố vi lượng phân bố tại những vị trí khác nhau với những thành phần khác nhau sẽ cho kết quả tốt hơn, sử dụng má nghiền lâu bền hơn.

Hợp kim vi lượng thực chất là dùng các loại thép có sử dụng một tổ hợp các nguyên tố hợp kim có hàm lượng thấp (ngoài những nguyên tố hợp kim “truyền thống” với hàm lượng ngày càng cao đã đến mức “bão hòa” trong luyện thép hoặc dùng chúng để xử lý trên nền thép. Thép hợp kim vi lượng với các nguyên tố vi lượng là: nhôm (Al), Titan (Ti), Nicôbi (Nb), Ziricôni (Zr), Vanadi (V)… ngày càng phát triển vì chúng có hàng loạt ưu điểm đặc biệt độ bền, độ cứng, độ dai va đập… Như vậy, việc ứng dụng chúng vào việc chế tạo má nghiền đá là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu đặt ra. Ở đây chỉ nêu ra một số ý niệm về sơ đồ khối để điều tiết và chế tạo má nghiền.

+ Chọn thép 20CrNi làm thép đúc máy nghiền

+ Nguyên tố vi lượng gồm Al, Ti, Ni, Zr và V

Năm nguyên tố vi lượng này ở trạng thái nóng chảy, được điều tiết theo một tỷ lệ định trước để tổ hợp lại và phun xuống bề mặt thép đúc má nghiền tại những vị trí khác nhau.

Ở vùng có độ mài mòn mãnh liệt nhất có tổ hợp các nguyên tố vi lượng sao cho đảm bảo nó có khả năng chống mòn cao nhất, còn ở những vùng mài mòn trung bình và mài mòn ít hơn cũng sẽ có những tổ hợp các nguyên tố vi lượng để độ mài mòn của nó bề đều với vùng có độ mài mòn mãnh liệt nhất.

III. Kết luận

Nâng cao chất lượng má nghiền đá xây dựng là một phần của quá trình nghiên cứu cải tiến và chế tạo máy nghiền sàng đá xây dựng tại Việt Nam. Những vấn đề đặt ra rất rộng liên quan đến nhiều ngành khác nhau như: nguyên lý máy, sức bền vật liệu, dao động học cơ hệ, vật liệu học, tự động hóa…

Trên cơ sở hiểu biết tổng quan về các loại máy nghiền sàng đá xây dựng tại Việt Nam, đặc biệt tại Khu Quản lý đường bộ V theo dõi và đặc biệt lưu ý đến mài mòn và quá trình mài mòn của hàm nghiền má đá xây dựng, đưa ra một số kết luận như sau:

+ Má nghiền đá xây dựng là bộ phận làm việc trực tiếp làm biến dạng và phá vỡ đá, má nghiền di động ở hành trình nén ép trung bình với tần suất 296 lần trong một phút, vừa chịu nén, chịu uốn, chịu va đập và chịu mài mòn với xung lực lớn và hết sức khốc liệt.

Về sơ đồ động lực học để giảm hành trình trượt của má di động khi trục lệch tâm ở hành trình nén thì nên đưa cổ trục lệch tâm lên cao hơn mép trên của má cố định. Về tạo hình bề mặt má nghiền: bố trí các gân hình tam giác đều để một mặt tạo xung lực lớn ở hành trình nén, một mặt để tạo ra quá trình uốn vỡ viên đá khi hai hàm tiến sát lại gần nhau, mặt khác để giảm diện tích tiếp xúc giữa má nghiền và đá nghiền để làm giảm mài mòn trong quá trình nghiền.

+ Với các kết luận trên cũng chỉ là một phần làm giảm quá trình mài mòn của má nghiền. Biện pháp chủ yếu là nâng cao chất lượng má nghiền bằng các phương pháp chế tạo má nghiền bằng vật liệu mới, bằng công nghệ nhiệt luyện mới. Trong khi ở Việt Nam chưa có cơ sở chế tạo má nghiền đáp ứng cho nhu cầu thực tế sử dụng thay thế cho hàng nhập khẩu, chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng triệt để má nghiền, phục hồi và chế thử có kết luận như sau.

+ Về khai thác sử dụng: vì cả hai má nghiền cố định và di động cũng chỉ bị mài mòn từ gần giữa má nghiền trở xuống phía bên dưới, trong khi đó nửa bên trên bị mài mòn rất ít. Do đó, trong quá trình sử dụng khi phần bên dưới má nghiền đến gần hết đỉnh răng và chuẩn bị phá vỡ thì tháo và đảo đầu của má nghiền để tiếp tục xay đá. Động tác này tiết kiệm thêm 7000m³ đá xay.

+ Về phục hồi má nghiền: hiện đang sử dụng và có kết quả tương đối khá đó là hàn đắp bằng que hàn hợp kim. Phương pháp này đã sử dụng trong thực tế tại các xưởng và công trường xay đá. Trong thời gian từ năm 1975 đến 1990 nền kinh tế của nước ta còn vì nhiều nguyên nhân nên việc nhập các má nghiền cho máy nghiền sàng đá của các nước phát triển để lại hết sức khó khăn, do vậy phương pháp hàn đắp bằng que hàn hợp kim phục hồi má nghiền đá đã được áp dụng và có kết quả phục vụ kịp thời cho xay đá khôi phục các tuyến giao thông bị phá huỷ trong thời kỳ chiến tranh.

+ Về chế tạo mới má nghiền: thực ra đây cũng chỉ ứng dụng các kiến thức đã học về vật liệu học và áp dụng trong phạm vi nội bộ Khu quản lý đường bộ V, không chỉ má nghiền đá mà còn chế tạo và thay thế cho các chi tiết chịu mài mòn như: tấm lót buồng trộn của trạm trộn bê tông nhựa nóng, bàn tay trộn.

Chúng tôi cùng các xưởng đúc gang trên các địa bàn làm khuôn má nghiền bằng kim loại, đúc bằng gang xám biến trắng và làm nguội nhanh trong môi trường không khí. Những tấm nghiền này đã lắp và chạy thử: kết quả cho thấy xay đá đạt yêu cầu, giá thành hạ, mài mòn nhanh hơn má nghiền Liên Bang Nga và Trung Quốc, nhưng có thể chấp nhận được khi không mua được má nghiền nước ngoài.

+ Về nâng cao chất lượng má nghiền: trên cơ sở má nghiền đã có đề xuất các phương pháp nhiệt luyện để nâng cao độ cứng bề mặt. Đề xuất chế tạo má nghiền có kết cấu mới bao gồm: tấm lót và thanh nghiền, tấm lót làm bằng thép kết cấu 40 và có chế độ nhiệt luyện riêng để đảm bảo đạt độ cứng bề mặt và có độ dẻo tốt nhất, các thanh nghiền chế tạo bằng thép gió và liên kết với tấm lót bằng bu lông đầu chìm. Các thanh nghiền bằng thép gió phải được nhiệt luyện đúng quy trình và được thấm than và nitơ để tăng độ cứng bề mặt. Phương pháp này được chế tạo và sử dụng đảm bảo độ mài mòn và tăng sản lượng đá nghiền so với má nghiền thông dụng hiện nay lên nhiều lần.

+ Sử dụng thép hợp kim với đa nguyên tố vi lượng: đây là hướng nghiên cứu chính của những nước phát triển, là phương pháp để chế tạo ra các chi tiết và sản phẩm có độ cứng, lớn tối ưu. Tuy nhiên ở nước ta hiện nay cũng chỉ mới bắt đầu nghiên cứu, chưa có công nghệ và thiết bị để chế thử và thí nghiệm.