採掘、骨材生産、またはリサイクルに携わっている場合、クラッシャーハンマーの疲労寿命に関しては、間違いなく重要です。先週、私は採石場のオペレーターと電話をしました。そのオペレーターは、高マンガン鋼のハンマーを引き抜くのが早すぎました。彼らは、すべてのスチールハンマーは 12 か月持つべきだと考えていましたが、周期的な荷重、材料のグレード、さらには破砕機の運転方法さえも、ほとんどの人が認識しているよりもはるかに大きな違いを生むことがわかりました。高マンガン鋼クラッシャーハンマーのサプライヤーとして、私は次のような質問を絶え間なく受けます。これらが一日中繰り返し攻撃を受けたときの実際の疲労寿命はどのくらいでしょうか?コーヒーを飲みながらおしゃべりするように、目を曇らせてしまうような息苦しい専門用語を使わずに、これを詳しく説明しましょう。
まず、シーンを設定しましょう。クラッシャー ハンマーが揺れるとき、それは単なる 1 回の強い打撃ではなく、1 時間ごとに数十万回の小さな周期的な衝撃が、24 時間 365 日、何週間も続きます。その繰り返しの負荷が疲労の原因ですよね？ペーパークリップを前後に曲げることを考えてください。最初は壊れませんが、十数回曲げると折れてしまいます。クラッシャーハンマーと同じ考えですが、より重く、より大きな力がかかります。ここでは、高マンガン鋼 (初心者向けにマンガン鋼) が人気です。加工硬化するため、衝撃を受けると表面が非常に硬くなるため、通常の炭素鋼よりも耐久性が優れています。しかし、その疲労寿命は万能ではありません。それはいくつかの重要な要素によって決まります。
使用している高マンガン鋼のグレードから始めましょう。すべてのマンガン鋼が同じように作られるわけではありません。すべてを変えるクロムなどの合金元素をケチって、安価な鋳造ハンマーを手抜きしている購入者を多く見かけます。優れた高マンガンクラッシャーハンマーの標準は Mn13Cr2 にクロムを添加することで、靭性、耐摩耗性、耐疲労性も向上します。たくさん販売しています破砕機用Mn13Cr2バイメタルハンマーヘッドまさにこの理由からです。ちなみに、バイメタルハンマーは、加工硬化する高マンガン面とより強靭なコアを組み合わせているため、大きな石に強く当たった場合でも、サイクルの途中で折れることはありません。当社のデータやお客様の報告によると、このバイメタル設計だけでも、低品位の固体マンガン鋼ハンマーと比較して疲労寿命を 30 ～ 50% 延ばすことができます。
次は、繰返し負荷特性です。これは、ほとんどのオペレーターが寝泊まりする大きな問題です。あなたのクラッシャーはどれくらい頑張っていますか？直径2フィートの大きくて緻密な玄武岩を砕いているのか、それともチョークのような柔らかい石灰岩を砕いているのか？サイクルは全体的に同じではありません。小さく頻繁な打撃を行う水平シャフト インパクター (HSI) を実行している場合、低速で大きな打撃を行うコーン クラッシャーよりも、1 時間あたりのサイクル数が多くなります。サイクルごとの衝撃エネルギーが非常に重要です。衝撃エネルギーが高いほど、ハンマーにかかるストレスが大きくなるため、疲労亀裂の発生が早くなります。ハンマーが 1 時間に 100 ～ 200 トンの固い岩を粉砕するのに対し、500 トン以上の固い岩を粉砕するのですか?後者は、グレードに関係なく、摩耗と疲労がはるかに早くなります。私たちのチームは、ハンマーに合わせて餌のサイズを調整するオペレーターと協力しましたが、その小さな調整だけで、寿命が 2 か月延長されました。破砕プラント用鋳造部品ハンマーも含めて全体的に。
熱処理もまた、勝敗を分けるステップです。鋳造工場が高マンガン鋼を鋳造する場合、加工硬化させるオーステナイト組織を固定するために、その直後に急冷する必要があります。このステップを省略すると、鋼が脆くなりすぎて、わずか数千回のサイクルで疲労亀裂が生じ、ハンマーは数週間で折れたり摩耗したりしてしまいます。当社では熱処理後のハンマーのすべてのバッチの硬度をテストしています。必要な最低値は鋳造状態で 200 HB (ブリネル硬度) ですが、衝撃による加工硬化後は 500+ HB に跳ね上がります。焼き入れをケチると、本質的には乾燥したスパゲッティで作ったクリップを販売していることになります。見た目は正しいのですが、圧力がかかるとすぐに崩れてしまいます。
さて、数字に行きましょう。それは誰もが実際に知りたいことですから。私がハンマーを供給した 200 以上の採石場およびリサイクル現場からのデータを 2 年間にわたってまとめたので、これは単なる教科書的なものではありません。中程度の送り速度 (200 ～ 300 tph) で石灰岩やドロマイトなどの中堅岩を粉砕する固体 Mn13Cr2 ハンマー (適切な熱処理、合金に切れ目なし) の場合、平均疲労寿命は 6 ～ 12 か月です。ちょっと待ってください。しかし、花崗岩や鉄鉱石のような超硬岩を粉砕する場合は、3 ～ 6 か月に短縮されます。安価な低マンガン鋼ハンマー (マンガン 12% 未満、クロム不使用) を使用している場合は?最長でも 1 ～ 3 か月です。これは、それぞれ 200 ドルの安いハンマーを 3 つ買うのと、500 ドルで良いハンマーを 1 つ買うのとでは、大きな差があり、良いハンマーは 2 倍長持ちします。私たちの高クロム合金クラッドハンマーヘッド表面に硬質クロムの層を追加するため、超研磨用途では、花崗岩上であっても疲労寿命を最大 8 か月延長できます。
待ってください。疲労は単なる磨耗ではありません。場合によってはひび割れが発生することもあります。多くのハンマーが故障するのは、磨耗が原因ではなく、小さな疲労亀裂がハンマーの端 (衝撃応力が最も高い場所) から始まり、ヘッドがシャンクから折れるまで成長するためです。これは、大きくて重い飼料を受け取るプライマリインパクターなどの高エネルギー破砕機でより一般的です。バイメタルハンマーはここでも役立ちます。コアは固体の高マンガン鋼よりも硬いため、エッジの亀裂が形成されるのに時間がかかります。当社のバイメタル Mn13Cr2 ハンマーに切り替える前は、プライマリ HSI で週に 1 個のハンマーを壊していたアリゾナ州のクライアントがいました。現在は 2 か月ごとに 1 個交換しており、サイクルの途中で壊れることがなくなり、毎年何千ものダウンタイムが節約されています。
ほとんどの人が見落とすもう 1 つの要素は、メンテナンスと運用方法です。当然ですよね？粉砕機を冷却せずに 24 時間 365 日稼働させている場合、ハンマーは周期的な衝撃応力に加えて、一定の熱応力にもさらされます。この組み合わせにより、疲労が大幅に早くなります。また、クラッシャーを整備するときにハンマーをどのように回転させるか、バランスが適切に取れていない場合、余分な振動が発生して各ハンマーにかかる周期的な応力が増大し、故障が早くなります。そして、鋼製ボルトやコンクリート鉄筋のような破砕できない材料を破砕機に送り込むことさえ私に勧めないでください。たった 1 回の大きな衝撃で疲労亀裂が発生し、そうでなければ形成されるまでに数か月かかる可能性があり、数時間でハンマーを破壊する可能性があります。私たちは常にクライアントにインストールするように指示していますクラッシャー耐摩耗ライナークラッシャーの壁にも同様です。ライナーにより、材料が跳ね返ったり、ハンマーに横からぶつかったりする不必要なストレスが軽減されます。
スクリーンプレートはどうでしょうか？待ってください、私たちの高マンガン鋼クラッシャースクリーンプレートこれは、疲労が他の破砕機コンポーネントにもどのように作用するかを示す完璧な例ですが、それはハンマーに関係しています。スクリーン プレートが摩耗している場合、材料は十分な速度で排出されないため、材料はクラッシャーに再循環されます。これは、ハンマーが新鮮な飼料ではなく、同じ材料を何度も叩くことを意味するため、一定の反復負荷によりハンマーの疲労が増大します。したがって、ハンマー自体だけではなく、クラッシャー システムの他の部分も疲労寿命に影響を与えます。
これを裏付けるために、業界の意見を真剣に考えてみましょう。 Society for Mining, Metallurgy & Exploration (SME) は数年前に破砕機のコンポーネントの疲労寿命に関する研究を行いました。その数値は私たちが観察していることと一致しています。標準的な操作で適切な高マンガン鋼ハンマーを使用した場合、疲労寿命は平均 8 か月に達し、用途に応じて 4 ～ 14 か月の範囲になります。この研究から得られた重要な点は、材料のグレードと動作条件が変動の 80% を占めているということでした。つまり、適切な熱処理と合金を使用する信頼できるサプライヤーから購入している限り、それはハンマーのブランドよりもはるかに大きいということです。
ちょっと待ってください。でも、問題が発生した場合はどうすればよいでしょうか?私は2年間ハンマーを見てきましたが、2週間で死ぬのを見てきました。異常値は通常、ハンマーのグレードと用途の間の完全な不一致（硬い鉄鉱石に柔らかいマンガン鋼ハンマーを使用するなど）、または破砕できないものの供給や不良ライナーでの運転などの愚かな操作ミスのいずれかです。前四半期には、解体用コンクリートを鉄筋で粉砕していたリサイクル顧客がいて、彼らはハンマーを叩き続けていました。破砕機に当たる前に鉄筋を引っ張るための磁気選別機を追加し、高クロムクラッドハンマーに切り替えることをお勧めします。ハンマーの寿命は 2 週間から 3 か月になり、破砕機のダウンタイムは 90% 削減されました。これは、以前は当てにしていなかったお金です。
これをまとめるために、簡単にしましょう。周期的荷重下での高マンガン鋼クラッシャー ハンマーの疲労寿命は固定された数値ではなく、次の 3 つの大きな要素に依存する範囲です。1) 鋼の品質 (グレード、合金化、熱処理)、2) 周期的荷重の厳しさ (岩石硬度、フィード サイズ、クラッシャー タイプ)、3) クラッシャー システム全体の運用とメンテナンスの程度。平均して 3 ～ 12 か月ですが、最上級のバイメタルまたはクラッドハンマーでは、この期間が上限に達するか、軽度の用途ではさらにそれを超えます。
毎月ハンマーを交換したり、予期せぬ故障で操業が停止したりするのにうんざりしている場合は、お客様の粉砕機と用途に最適なものをご案内します。当社では、HSI、インパクター、ジョーなど、あらゆるタイプのクラッシャーに対応するハンマーを取り揃えており、システム全体のスムーズな稼働を維持するためのライナー、スクリーン プレート、鋳造コンポーネントなどの関連部品もすべて取り揃えています。ここには画一的なゴミはありません。私たちはあなたが何を粉砕しているのか、どのくらいの強度で粉砕しているのかを聞き、実際に長持ちするハンマーを選ぶお手伝いをします。これにより、メンテナンスに費やす時間を減らし、より多くの時間を稼ぐことができます。
参考文献
- 鉱業冶金探査協会 (SME)。 （2021年）。周期的衝撃荷重下での破砕機コンポーネントの疲労寿命。 SME年次カンファレンス＆エキスポ
- ASTMインターナショナル。 （2019年）。鉱山および骨材設備用高マンガン鋼鋳物の標準仕様。 ASTM A128-19。
- クマール S.、シン R. (2022)。クラッシャーハンマー用高マンガン鋼の疲労挙動に及ぼす合金元素と熱処理の影響。材料加工技術ジャーナル、302、117452。
- 鉱山機械製造者協会 (MEMA)。 （2023年）。クラッシャー コンポーネントのパフォーマンス ベンチマーク レポート。 MEMAテクニカルシリーズ。
