Валки прокатные (бандажи)

Основным узлом брикетного пресса или гранулятора  являются валки или вальцы. Это основной прессующий рабочий орган, предназначенный для непосредственного сжатия материала с целью получения гранул или брикетов. Этот узел работает по принципу прокатки. Он представляет собой пару вращающихся один навстречу другому цилиндрических валков, с формующими ячейками в виде симметричных полуформ будущих брикетов, захватывающих прессуемый материал и уплотняющих его.

Поэтому  большое влияние на производительность всего брикетного пресса и качество выпускаемой продукции оказывают эксплуатационные характеристики валков. Основная цель производителя валков - это повышения их эксплуатационных характеристик и, в первую очередь, их стойкости в условиях контакта с абразивными материалами.

Этих целей можно достичь путем соответствующего регулирования механических свойств валкового материала, основными из которых являются твердость, пластичность, шероховатость, ударную вязкость.  В производстве применяют как чугунные, так и стальные прокатные вальцы, причем на долю чугунных валков приходится 65 % всего выпускаемого объема валков. Таким образом, материал валков может выступать оптимизирующим фактором.

Эффективным шагом по улучшению износостойкости является повышение  поверхностной твердости стальных валков путем увеличения содержания углерода и хрома в валковых сталях. Но увеличение содержания углерода в стали, и повышение твердости валков приводят к увеличению  хрупкости и как следствие появлению выкрошивания.

Для чугунных валков природа повреждения рабочей поверхности несколько иная. При разрушении поверхности полутвердых чугунных валков присутствуют  две последовательные стадии. Первая стадия точечной выработки, когда выкрошиванию подвергаются только отдельные микроплощадки поверхности валка. И вторая  стадия интенсивного разрушения всей рабочей поверхности.

Факторами, ускоряющими механический износ валков, также являются  внутренние превращения в металле, наличие в кристаллической решетке слабых участков, различные дефекты и в некоторых случаях стыки кристаллов. В процессе работы валки подвергаются деформации. И  эти слабины становятся зародышами микротрещин и микрощелей, которые со временем  увеличиваются в объеме. Поэтому раз начавшись, разрушение будет продолжаться, если продолжают действовать усилия деформации.

Улучшить износостойкость прокатных валков можно, опять-таки, путем увеличения твердости их рабочего слоя. Хорошие  эксплуатационные свойства присущи валкам, в которых графитные включения имеют шаровидную форму. Высокая износостойкость таких валков объясняется формой графита, который в процессе работы выкрашивается с минимальным нарушением металлической основы. И сама основа, при этом, благодаря большой стойкости тоже выкрашивается меньше.
Хорошую перспективу имеет применение валков из чугуна с низким содержанием фосфора  из магниевого, особенно низколегированного чугуна. Такие валки имеют более высокие механические свойства (прочность, удлинением, ударную вязкость, стойкость) по сравнению с валками из обычного чугуна. Они на 30 – 50% прочнее обычных, причем их стойкость почти в 3 раза выше. Кроме того, отсутствие в микроструктуре валков хрупких составляющих, образующихся в чугуне, содержащем более 0,10% фосфора, улучшает прочность сердцевины, увеличивает вязкость и износостойкость рабочего слоя.

Единственный  недостаток валков из низкофосфористого чугуна это уменьшение твердости рабочей поверхности валков на 8 – 10 единиц по Бринеллю. Это происходит если без специальных мер снизить содержание фосфора, хотя бы на 0,1%.
Эффективное  средство  увеличения стойкости  валков против износа и поломок - это легирование металла. Присутствие легирующих элементов способствует измельчению зерна, изменяет форму графита, структуру металлической основы, состав и строение карбидов, улучшает эффективность термической обработки, повышает прочность, твердость и стойкость. Причем  положительное влияние легирующих элементов на износ часто превосходит их влияние на механические свойства. Твердость поверхности повышается при легировании чугуна хромом, молибденом, ванадием, никелем и бором.

Обычно, в зависимости от конструкции, валки брикетных машин делят на три вида. Это - цельные, монолитные или сегментные. Цельные валки  имеют неразъемное соединение с валом. Такие валки изготавливаются из нержавеющей стали или же, для защиты от коррозии, из слоя износостойкого материала приваренного по окружности. Цельные валки обычно не применяют для абразивных материалов. Монолитные валки или шины изготавливают из износостойких и коррозионностойких материалов. Они состоят из сменных колец, установленных на валах, и наиболее часто используются для брикетирования. Сегментные валки изготавливаются в виде сегментов, которые механически крепятся к валу. Основным преимуществом сегментных валков является их замена при изношенности. Валки такого типа рекомендуют применять для брикетирования горячих и абразивных материалов. А изготавливать их следует  из материалов, пригодных для такого использования.
Эффективность валков, их надежность, простота обслуживания и стоимость эксплуатации зависит от их геометрии и механической конструкции.

Огромный плюс это то, что энергоемкость валковых брикетных машин значительно меньше энергоемкости прессов, применяемых в других способах брикетирования. Однако имеется ряд недостатков. Чтобы получить большую степень уплотнения брикетируемого материала, необходимы вальцы очень больших диаметров, что приводит к высокой материалоемкости конструкции. Чтобы  получать брикеты одинаковой плотности, подача материала на один оборот вальца должна быть постоянной. И последнее, для получения качественных брикетов вальцовый рабочий орган должен обеспечить необходимую выдержку спрессованного материала под давлением. Что возможно  только при очень низких скоростях вращения вальцов. Это ведет к снижению производительности пресса. Как выход при устранении этих недостатков, усложнение конструкции за счет применения подпрессовщиков.