Мениджърите по поддръжка на минния парк в кариерите посочват части GET със закалени режещи ръбове за операции с бутане на булдозери

Какво научих за спецификацията GET за булдозери за кариери след 10 години доставка на износващи се части за минно дело

Когато за първи път започнах да доставям инструменти за работа с почва (GET) на минни предприятия в кариери през 2015 г., най-често срещаната грешка, която виждах да правят мениджърите по поддръжка на кариерния парк, беше да определят режещите ръбове GET единствено въз основа на цената - да купуват най-евтиния вариант, който би паснал на тяхното оборудване, без да вземат предвид абразивността на кариерния материал, работните часове на ден или общите разходи за потребление на GET през целия живот на оборудването. Резултатът беше или преждевременно износване (когато се използваше нискокачествена стомана при условия на висока абразия), или прекомерна цена (когато се използваха висококачествени волфрамово-карбидни накрайници при условия на ниска абразия, където стандартната термично обработена стомана би била достатъчна).

През последните 10 години съм доставял продукти на GET (глицериди за добив на метал) на кариерни предприятия в Югоизточна Азия, Близкия изток и Централна Азия, вариращи от малки семейни кариери за варовик, произвеждащи 50 000 тона годишно, до големи кариери за гранит, произвеждащи 2 милиона тона годишно. Провел съм проучвания за степента на износване, анализирал съм общите разходи за потребление на GET на тон преместен материал и съм работил с екипи по поддръжка, за да оптимизирам интервалите за смяна на GET и оперативните практики. Това, което научих, е, че спецификацията на GET е инженерно решение, основано на данни, а не решение за покупка, и че правилната спецификация може да намали общите разходи за GET с 30-50% в сравнение с наивна спецификация, базирана на най-ниската първоначална цена.

Разбиране на GET технологията: Системи с единична стомана срещу системи със заварени накрайници

Инструментите за захващане със земята за булдозери за кариери се предлагат в две основни системни конфигурации: единична стомана (където адаптерът и режещият ръб са единичен лят или кован компонент) и заварена глава (където отделно лят връх е заварен или механично заключен към стоманен адаптер). Изборът между тези системи има значителни последици за експлоатационните разходи, практиката на поддръжка и риска, свързан с оборудването.

Системи GET с единична стомана

Системите GET от единична стомана са традиционният дизайн за режещи ръбове на булдозери и остават стандарт в много кариерни операции. Целият компонент - от заключващия механизъм, който захваща опашката на булдозерното острие, до режещия ръб, който е в контакт с кариерния материал - е едно цяло парче термично обработена легирана стомана. Когато режещият ръб се износи или счупи, целият компонент се отстранява и се заменя с нов.

Предимствата на системите с единична стомана са простотата (няма заварки за поддръжка, няма крепежни елементи за задържане на върха, които да се проверяват, и няма риск от загуба на върха по време на работа) и надеждността (правилно инсталирана еднокомпонентна GET тръба няма да се повреди по начин, който да причини повреда на острието). Недостатъкът е цената: когато режещият ръб се износи след 200-600 часа работа, целият компонент - включително адаптерната част, която изобщо не е претърпяла износване - трябва да се смени. За кариерни материали с висока абразия, където режещият ръб се износва бързо, това означава подмяна на 70-80% неизносен адаптер на всеки 200-400 часа, което е икономически разточително.

Системи GET със заварени накрайници

Системите за заварени гребени на булдозера (GET) се справят с икономическата неефективност на системите с единична стомана, като отделят износващия се компонент (върха) от структурния компонент (адаптера). Когато върхът се износи, се сменя само той — адаптерът остава монтиран на греблото на булдозера, а нов връх се заварява или механично се заключва на място. За кариерни операции с голям обем това може да намали оперативните разходи на GET с 30-40%, тъй като цената на адаптера се амортизира при многократна подмяна на върха.

Системите със заварени накрайници обаче носят рискове, които не съществуват при системите с единична стомана. Заварката между върха и адаптера е критична структурна връзка, която е подложена на високи циклични напрежения от износването и износването на кариерния материал. Ако заварката не е направена съгласно минните спецификации (обикновено AWS D14.1 или еквивалент) или ако заварката не се проверява редовно за пукнатини и умора на материала, повреда на заварката на върха по време на работа може да доведе до счупване на върха и превръщането му във високоскоростен снаряд вътре в кариерата или може да причини повреда на острието на булдозера, което струва 5-10 пъти цената на частите GET за ремонт. Според моя опит, рискът от повреда на заварката е основната причина, поради която някои оператори на кариери предпочитат системи с единична стомана - те приемат по-високата цена на смяна в замяна на елиминирането на риска от повреда на заварката.

Трети вариант, който избягва както неефективността на разходите при единична стомана, така и риска от заваряване при заварен накрайник, е системата с механично заключване на върха, при която върхът се държи в адаптера чрез механична система за задържане (заключващ щифт, SetRing или клинова система), а не чрез заваряване. Механично заключващите се накрайници могат да се сменят за 5-10 минути (в сравнение с 30-60 минути за заварен накрайник) и те елиминират изцяло риска от повреда на заварката, но изискват редовна проверка и поддръжка на заключващия механизъм, за да се гарантира, че върховете не се губят по време на работа. Все по-често препоръчвам системи с механично заключване за кариерни операции, където качеството на поддръжката е променливо и където последиците от загуба на накрайник са тежки.

Избор на клас материал въз основа на абразивността на добивания материал

Абразивността на кариерния материал е основният фактор при избора на клас материал за обработка на газ (GET), а съпоставянето на класа материал с абразивността е най-важното решение в спецификацията на GET. Абразивността на кариерните материали се измерва чрез стандартизирани лабораторни тестове: тестът за абразия в Лос Анджелис (LA75) измерва загубата на маса на стандартизирана стоманена проба след 500 оборота с кариерния материал; индексът на абразивност на Cerchar (CAI) измерва твърдостта на надраскване на кариерния материал върху стоманена игла. И двата теста предоставят полезни данни и аз обикновено използвам LA75 като основен параметър на спецификацията, защото според моя опит в областта, той корелира по-добре с експлоатационния живот на GET.

Нискоабразивни материали (варовик, мрамор, гипс)

Кариерите за варовик, мрамор и гипс имат стойности на LA75 в диапазона 20-30 (което означава, че материалът причинява 20-30% загуба на маса при теста LA75) и индекси на Cerchar от 0,5-1,5. Тези материали са относително меки и причиняват умерено абразивно износване на режещите ръбове на GET. За тези приложения, аз определям термично обработени режещи ръбове от нисколегирана стомана с твърдост по Бринел от 400-500 HB, което осигурява адекватен живот на износване (300-600 работни часа на комплект накрайници за булдозери с мощност 320 к.с.) при най-ниската подходяща цена. Накрайниците от волфрамов карбид или хромов карбид обикновено не са рентабилни при материали с ниска абразивност, тъй като постепенното подобрение на живота на износване не оправдава 3-5 пъти по-високата цена на детайлите.

Материали със средна абразивност (пясъчник, чакъл, желязна руда)

Пясъчникът, някои чакълести образувания и находищата на желязна руда с по-ниско качество имат стойности на LA75 в диапазона 40-60 и индекси на Cerchar от 2.0-3.5. Тези материали причиняват значително абразивно износване, което бързо ще разгради стандартната термично обработена стомана. За тези приложения, аз определям термично обработена среднолегирана стомана с добавка на хром (обикновено 2-4% хром), за да се увеличи твърдостта и износоустойчивостта, с твърдост по Бринел от 500-600 HB. Добавянето на хром увеличава цената с приблизително 15-25% в сравнение със стандартната термично обработена стомана, но удължава експлоатационния живот с 50-100%, което я прави рентабилна за приложения със средна абразивност. Като алтернатива, аз определям хромокарбидно наслагване върху режещата повърхност за най-рентабилното решение при материали със средна абразивност — наслагването осигурява повърхностна твърдост от 600-700 HB, докато основата остава жилава легирана стомана.

Високоабразивни материали (гранит, базалт, кварцит)

Гранит, базалт, кварцит и някои твърди железни рудни формации имат стойности на LA75 в диапазона 70-100 и индекси на Cerchar от 4.0-6.0. Тези материали са сред най-абразивните естествени материали, срещани в кариерите, а стандартната термично обработена стомана GET може да се износи само за 50-100 работни часа при тези условия. За приложения с висока абразивност, аз определям композитни накрайници от волфрамов карбид (с обемна твърдост от 1500-1800 HB) или патентовани абразивоустойчиви легирани плочи с ултрависока твърдост (повърхност 650-700 HB). Цената на тези първокласни материали е 3-10 пъти по-висока от цената на стандартната термично обработена стомана, но удълженият експлоатационен живот (1000-4000 работни часа в зависимост от конкретния клас материал и абразивността на кариерния материал) ги прави най-рентабилният вариант, когато се отчетат пълните разходи за престой, труд и загуба на производителност.

Реалната цена на износването на GET в кариерните операции

Цената на износването на GET в кариерните операции е много по-висока, отколкото повечето мениджъри на кариери осъзнават, тъй като директната цена на частите е само малка част от общата цена. Според моя опит, анализирайки данните за разходите за GET от кариерни операции в множество страни, общата цена на износването на GET се разпределя приблизително по следния начин: 20-30% е директната цена на частите за GET (накрайници, адаптери, режещи ръбове); 30-40% е цената на труда по време на престой за смяна на GET и поддръжка на острието; и 40-50% е цената на загубата на производителност плюс вторични повреди по конструкцията на острието на булдозера, причинени от износване на GET, работещо след препоръчителната точка на смяна.

Въздействие на износените GET продукти

Когато режещите ръбове на GET се износят над препоръчителната точка на смяна, ефективността на бутане на булдозера намалява значително. Булдозер с правилно поддържан GET може да бута с 15-25% повече материал на час, отколкото същата машина с износен GET, работеща при същите условия. Тази загуба на производителност не винаги е очевидна, защото се натрупва постепенно с износването на GET, но в рамките на един пълен производствен ден разликата между правилно поддържан и износен GET може да представлява 10-20% намаление на дневно премествания материал, което при цена на кариерата от 10-30 щатски долара на тон представлява загубени приходи от 1000-5000 щатски долара на ден за средно голяма кариера.

Вторичните повреди, причинени от износената греблова помпа (GET), са може би най-подценяваният компонент на разходите. Когато режещият ръб се износи до точката, в която вече не осигурява остра режеща повърхност, греблото на булдозера започва да се движи нагоре по материала, вместо да го реже чисто. Това кара греблото да докосва повърхността на земята, а крилата на острието да се остъргват в неизрязан материал, което ускорява износването на долните плочи на греблото, крилата на острието и връзките на лостовото рамо. Виждал съм структурни ремонти на гребла на булдозери, които струват 8000-25 000 щатски долара - пет до десет пъти годишната цена на GET - които са причинени от работа с износена греблова помпа след препоръчителната точка на смяна.

Планиране на интервалите за промяна на операциите на кариерния парк GET

Интервалът за смяна на GET за булдозери в кариери трябва да се основава на измереното износване, а не на фиксиран график, тъй като абразивността на кариерния материал варира в различните райони на кариерите, между участъците и между сезоните. Въпреки това, повечето кариерни операции се нуждаят от отправна точка за планиране на поддръжката и аз предоставям следните насоки, базирани на вида на кариерния материал и класа на размера на булдозера, с препоръка операторите да коригират интервалите въз основа на действителните измервания на място.

Протокол за инспекция

Препоръчвам визуална проверка GET при всяка смяна на смяна — обикновено на всеки 8 или 12 работни часа — която отнема приблизително 5 минути на обучен оператор или техник по поддръжката. Проверката трябва да провери за: износване на върха (измерете оставащата дължина на върха от върха до рамото на адаптера — сменете, ако е в рамките на 10 мм от рамото на адаптера); видими пукнатини (търсете пукнатини, простиращи се от върха към интерфейса на адаптера — всяка пукнатина с дължина над 5 мм изисква незабавна подмяна на върха); задържане на върха (за системи с механично заключване и заварени накрайници, проверете дали накрайниците са здраво закрепени и механизмът за задържане е непокътнат); и състояние на адаптера (проверете за огънати или износени заключващи повърхности на адаптера, които биха могли да попречат на правилното поставяне на върха).

Планирани интервали на промяна

За първоначално планиране на поддръжката препоръчвам следните интервали за смяна на GET като отправни точки, коригирани въз основа на действителните данни от инспекцията: за булдозери клас 320HP (типични за средномащабни варовикови кариери) във варовик (LA75 20-30): сменяйте накрайниците на 300-500 работни часа; в пясъчник (LA75 40-60): сменяйте накрайниците на 200-400 работни часа; в гранит/базалт (LA75 70-100): сменяйте накрайниците на 100-200 работни часа с волфрамово-карбидни накрайници. За булдозери клас 520HP (типични за големи кариери): увеличете горните интервали с коефициент приблизително 0,8, тъй като по-голямото оборудване има по-високи разходи за GET на работен час поради по-големите размери на накрайниците.

За стандартите за износващи се части от минно оборудване, вижтеISO 10414стандарти за оборудване за сондиране на скали иSAE Internationalнасоки за спецификация на износващите се части за земекопна техника.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между системите GET с единичен стоманен накрайник и заварените накрайници за булдозери в кариери?

Системите GET от единична стомана използват еднокомпонентни ляти или ковани компоненти, при които адаптерът и режещият ръб са едно цяло - когато режещият ръб се износи, целият компонент се подменя, включително неизносения адаптер. Системите със заварени накрайници използват отделно лят накрайник, който е заварен или механично заключен към стоманен адаптер - само износеният накрайник се подменя, когато се износи, което намалява експлоатационните разходи с 30-40%. Еднокомпонентните стоманени системи предлагат простота и нулев риск от загуба на накрайник; заварените накрайници намаляват разходите, но въвеждат риск от повреда на заварката. Системите с механично заключващ се накрайник предлагат трета опция - подмяна на накрайник без заваряване и без риск от повреда на заварката.

Как класът на материала влияе върху износоустойчивостта на режещите ръбове GET в приложения в кариери?

Класът на материала е основният определящ фактор за живота на режещия ръб GET. Стандартната въглеродна стомана (300-400 HB) се износва за 100-200 часа в абразивен кариерен варовик. Термично обработената нисколегирана стомана (450-550 HB) удължава живота на износване до 300-500 часа. Хром-карбидното покритие (600-700 HB) удължава живота на износване до 600-1000 часа. Композитните накрайници от волфрамов карбид (1500-1800 HB) могат да удължат живота на износване до 2000-4000 часа в тежки абразивни условия. Правилният клас трябва да съответства на индекса на абразивност LA75 или Cerchar на кариерния материал - използването на първокласен материал в материал с ниско съдържание на абразия е прахосване на пари, докато използването на стандартна стомана в материал с високо съдържание на абразия причинява прекомерно износване и вторични повреди.

Каква е реалната цена на износването на GET в кариерните минни операции?

Общата цена на износването на GET включва: (1) Директна цена на частите на GET — 20-30% от общата сума; (2) Разходи за труд за подмяна — 30-40% от общата сума (2-4 часа престой на събитие за смяна); (3) Загуба на производителност от износена GET, намаляваща ефективността на избутване с 15-25% — 20-30% от общата сума; (4) Вторични повреди по крилните плочи на острието, рамената на избутвача и долните износващи се плочи — 20-30% от общата сума. Общата цена може да достигне 3-8 щатски долара на работен час при тежки условия в кариерата. Цената на структурните ремонти на острието, причинени от работа с износена GET след препоръчителната точка на смяна, може да достигне 8000-25 000 щатски долара на събитие — 5-10 пъти годишната цена на GET.

Как абразивността на обичайните кариерни материали влияе върху избора на GET?

Абразивността на кариерните материали варира в широки граници: мекият варовик (LA75 20-30, Cerchar 0.5-1.0) използва термично обработена стомана 450-500 HB с живот 300-600 часа. Пясъчник и чакъл със средна абразивност (LA75 40-60, Cerchar 2.0-3.0) изискват хром-карбидно покритие 550-650 HB с живот 300-500 часа. Гранит и базалт с висока абразивност (LA75 70-100, Cerchar 4.0-6.0) изискват волфрамово-карбидни накрайници или сплави с ултрависока твърдост (650-700 HB) с живот 400-2000 часа в зависимост от степента. Винаги тествайте или получавайте данните LA75/Cerchar за вашия специфичен кариерен материал, преди да посочите степента на износване на материала.

Какъв интервал за смяна на GET трябва да използват мениджърите на кариерния парк за булдозери?

Базирайте интервалите за смяна на базата на измереното износване, а не на календарно време. За булдозери клас 320HP във варовик: 300-500 работни часа на комплект накрайници. В пясъчник: 200-400 работни часа. В гранит/базалт: 100-200 работни часа с волфрамово-карбидни накрайници. За булдозери клас 520HP, намалете интервалите с приблизително 20%. Проверявайте при всяка смяна на смяна (на всеки 8-12 часа) и сменяйте, когато носът на върха е износен до 10 мм от рамото на адаптера, всяка видима пукнатина от носа до адаптера надвишава 5 мм или загубата на тегло надвишава 15% от оригиналното. Работата след тези прагове значително увеличава риска от вторични повреди.