Do combate a incêndios a um aumento salarial: como as peças certas para o triturador cónico mudaram o ano de um gestor de manutenção

Uma carta dos Andes que mudou a forma como falamos sobre peças de desgaste

Carlos Fernández é responsável pela manutenção mecânica numa exploração de cobre e ouro situada a mais de 4 000 metros de altitude nos Andes argentinos. Há oito meses, enviou uma mensagem que parecia quase uma confissão. «Graças aos vossos revestimentos, o nosso tempo de inatividade não planeado anual diminuiu o suficiente para que a sede se apercebesse. Recebi um aumento de salário.» Essa única frase diz mais sobre o aprovisionamento de peças para trituradores do que qualquer ficha técnica.

Em locais sujeitos a elevada abrasão, a escolha entre um revestimento barato e um revestimento metalurgicamente correto não é uma simples questão de orçamento. Determina se um gestor de manutenção passa o ano a resolver problemas urgentes ou a construir a sua carreira.

A velha rotina do minério de alta abrasão e uma equipa de manutenção sempre a apoiar

O minério de pórfiro de cobre no cinturão andino apresenta valores do Índice de Trabalho de Bond frequentemente superiores a 18 kWh/t, com o teor de sílica a elevar os índices de abrasividade para valores bem dentro da gama «extremamente abrasiva» na escala do Índice de Abrasão de Bond. As placas e as partes côncavas de um triturador de cone secundário neste ambiente não são consumíveis no sentido comum do termo. São vítimas de atrito.

A empresa do Carlos tinha vindo a adquirir revestimentos genéricos de manganês a um fornecedor regional, escolhido principalmente com base no preço. O resultado era previsível para qualquer pessoa que já tenha gerido uma fábrica.

• A vida útil do revestimento situa-se, em média, entre 900 e 1 100 horas de funcionamento, em vez das 1 600 a 2 000 horas previstas na meta de conceção do fabricante original
• Padrões de desgaste irregulares, concentrados na zona da coroa do manto, causados por uma tolerância inconsistente na espessura do material tal como foi fundido
• Dois casos documentados de fissuração prematura atribuídos a uma porosidade de retração superior a 3 por cento no núcleo da peça fundida
• O prazo de entrega da carga era de 45 a 60 dias desde o ponto de origem até ao local de destino, o que significava que cada avaria prematura implicava semanas de rendimento reduzido, enquanto a peça de substituição viajava por via marítima e, posteriormente, por camião por estradas sinuosas

O tempo de inatividade imprevisto a essa altitude e a essa distância de um porto acarreta um multiplicador de custos que a maioria das operações costeiras nunca enfrenta. Uma única falha num revestimento não se limita a parar o triturador; interrompe toda uma cadeia de abastecimento que demorou dois meses a construir.

A metalurgia inovadora que se adapta ao ciclo de trabalho

O Carlos transferiu o aprovisionamento para peças para trituradores de cone fabricados de acordo com especificações documentadas relativas à liga e ao processo, em vez de se basearem num rótulo genérico do tipo «alto teor de manganês». As diferenças técnicas são específicas e verificáveis.

Seleção da liga em função do tipo de desgaste

Para as zonas sujeitas a impactos intensos junto à abertura de alimentação, o moinho especificou o aço austenítico de manganês Mn18Cr2, GB/T 5680, equivalente à norma ASTM A128, Classe B-2. A resistência à tração do material tal como fundido varia entre 750 e 850 MPa, com um alongamento de 30 a 40 por cento, e o material sofre endurecimento por deformação sob carga de impacto, passando de uma dureza de base próxima dos 200 HB para uma dureza superficial de 500 a 550 HB. É essa camada de endurecimento por deformação que, na prática, resiste à abrasão por entalhe.

Para a câmara de trituração inferior, onde a moagem abrasiva prevalece sobre o impacto, foi especificado, em vez disso, um ferro branco com alto teor de crómio Cr26, em conformidade com a norma ASTM A532 Classe III Tipo A. A sua matriz de carboneto de crómio, com cerca de 28 a 32 por cento de carbonetos de Cr7C3 em volume, proporciona uma dureza no estado de fundição de 58 a 64 HRC, um valor que o aço de manganês não consegue atingir a menos que seja submetido a um forte endurecimento por deformação e, mesmo assim, não em zonas de baixo impacto onde o endurecimento por deformação nunca se ativa totalmente.

Controlos de processo que realmente evitam falhas no terreno

• Temperamento em água a 1 050 graus Celsius para eliminar a precipitação de carbonetos nos limites dos grãos, seguido de um arrefecimento controlado para evitar a retenção de tensões residuais
• Recozimento de alívio de tensões a 200 a 250 graus Celsius em peças fundidas com elevado teor de crómio, para reduzir a fragilidade sem amolecer a matriz de carbonetos
• A espessura da parede foi verificada em relação à tolerância do desenho, com um grau de precisão entre IT8 e IT9, em todas as superfícies de contacto críticas, e não apenas na superfície de desgaste
• Ensaio de penetração de corante (PT) peça a peça nas secções estruturais, além de análise química espectrométrica em cada lote de forja, e não apenas numa amostra do lote

No caso específico das instalações que utilizam trituradores cónicos do tipo FLSmidth, a incompatibilidade entre as tolerâncias das buchas e do conjunto excêntrico é a principal causa de falha da maioria das peças de substituição, antes mesmo de o revestimento de desgaste se desgastar. peças para trituradores cónicos flsmidth Fabricadas de acordo com as dimensões dos desenhos do fabricante de equipamento original (OEM), eliminam as incertezas relativas ao ajuste que provocam o desgaste prematuro dos rolamentos após a substituição da camisa.

O método de fundição determina a vida útil da bucha, não apenas a liga

As buchas excêntricas e as mangas do eixo principal nos trituradores cónicos são normalmente de bronze, e, neste caso, o processo de fabrico é tão importante quanto o tipo de liga. A fundição centrífuga e a fundição estática em areia produzem estruturas internas visivelmente diferentes, mesmo partindo da mesma composição química de bronze C93800 ou C93200.

Imóveis	Fundição centrífuga	Fundição em areia
Porosidade típica	0,3 a 0,8 por cento	1,5 a 3,5 por cento
Estrutura do grão	Grãos colunares finos e direcionais, do diâmetro exterior para o interior	Grãos equiaxiais, de estrutura mais grossa, com segregação dendrítica
Resistência à tração (C93800)	240 a 260 MPa	190 a 220 MPa
Tolerância dimensional alcançável	IT7 a IT8 no diâmetro exterior (OD), sendo necessária uma margem mínima de usinagem	IT10 a IT11, requer uma margem de usinagem maior
Segregação de impurezas de chumbo	Distribuição uniforme resultante da separação por força G centrífuga durante a solidificação, normalmente entre 80 e 120 G	Propenso a sudação do chumbo e segregação localizada
Aplicação mais adequada	Buchas para cargas elevadas, mangas, superfícies de apoio	Caixas com geometria complexa, superfícies de desgaste não críticas

As buchas de bronze destinadas ao conjunto excêntrico de um triturador cónico suportam cargas radiais que se traduzem diretamente em desgaste das arestas, caso a porosidade retenha o óleo de forma desigual ou a estrutura granulométrica seja inconsistente ao redor do furo. A fundição centrífuga não é, neste caso, uma opção de gama superior; é o processo adequado para este caso de carga.

O Ledger: Doze meses de dados

Métrica	Antes da mudança (fornecedor genérico)	Após a mudança (liga e processo especificados)
Vida útil média do manto e da côncava	900 a 1 100 horas	1 450 a 1 650 horas
Tempo de inatividade não planeado, anualizado	cerca de 380 horas	cerca de 140 horas
Incidentes de fissuração precoces documentados	2 por ano	0 em 12 meses
Tempo de funcionamento do circuito de trituração (contribuição para a OEE)	linha de base	um aumento de 6,4 pontos percentuais
Custo por tonelada triturada, repartição das peças de desgaste	linha de base	uma queda de 18 por cento

O preço unitário do revestimento de desgaste indicado na fatura não era inferior. O custo por tonelada diminuiu porque a peça durou mais tempo, avariou de forma previsível em vez de catastrófica e permitiu que a unidade programasse as substituições durante as janelas de manutenção programadas, em vez de ter de reagir a um triturador que parasse a meio do turno.

O aumento salarial do Carlos foi um efeito colateral de uma decisão na área da metalurgia. A sede não analisa certificados de ligas metálicas, mas sim o OEE e o custo por tonelada, e esses números variaram porque a ciência dos materiais subjacente estava correta desde o início.

O que isto significa para a sua decisão de aquisição

Se a sua instalação processa minério com elevado teor de sílica e elevado Índice de Bond em altitude ou num corredor logístico remoto, a verdadeira comparação de custos nunca se resume a um preço unitário comparado com outro preço unitário. Trata-se do custo de entrega dividido pelo número de horas de serviço, com uma penalização por tempo de inatividade adicionada por cada falha prematura. Um fornecedor que lhe possa fornecer a composição química da liga, o registo do tratamento térmico e o relatório de ensaios não destrutivos (NDT) para a peça específica do seu triturador está a dar-lhe os dados necessários para fazer essa comparação de forma honesta.

Entre em contacto connosco para discutir o seu perfil de desgaste e obter uma estimativa da vida útil do revestimento com base na dureza real do minério e na configuração do triturador, e não num valor genérico de catálogo.

FAQ

Qual é a diferença típica na vida útil entre os revestimentos de Mn18Cr2 e Cr26 num triturador cónico?

Em aplicações em que o impacto é predominante, o Mn18Cr2 apresenta um desempenho superior ao do ferro com elevado teor de crómio, uma vez que se endurece por deformação sob impactos repetidos sem se tornar frágil. Em aplicações de abrasão pura com baixa carga de impacto, o ferro com alto teor de crómio Cr26 dura normalmente 20 a 35 por cento mais tempo, uma vez que a sua matriz de carbonetos resiste ao desgaste por corte mesmo com baixa energia de impacto. A escolha correta depende da posição na câmara e do tamanho do material alimentado, e não de uma preferência genérica pelo material.

Por que é que a fundição centrífuga é mais cara no caso das buchas de bronze e vale a pena?

A fundição centrífuga requer equipamento especializado de moldes rotativos e parâmetros controlados da força G durante o vazamento, o que aumenta o custo de produção por unidade. A vantagem é uma menor porosidade, uma estrutura de grão mais fina e uma tolerância mais rigorosa, fatores que prolongam a vida útil da bucha sob carga radial e reduzem o risco de ruptura dos canais de óleo na superfície do furo. No caso das buchas excêntricas de suporte de carga, o custo do processo é recuperado através de um menor número de substituições de buchas por ciclo de reconstrução do triturador.

Como posso verificar se as peças do triturador de um fornecedor cumprem efetivamente as especificações da liga indicadas no documento?

Solicite o certificado de ensaio de fábrica com a composição química por espectrometria para o número de calor específico, e não uma ficha técnica genérica do material. Solicite os resultados dos ensaios de dureza realizados em vários pontos da peça real, e não apenas uma única leitura, e solicite documentação de ensaios não destrutivos (END), tais como registos de ensaios com corante penetrante ou ultrassónicos, para qualquer peça com função de suporte de carga ou crítica para a segurança. Um fornecedor que produza de acordo com as especificações terá esta documentação pronta antes mesmo de a solicitar.