(1) أداء مواد البطانة الشائعة الاستخدام

① بطانات من الفولاذ عالي المحتوى من المنغنيز
التركيب الكيميائي: w(C) = 0.9%–1.3%، w(Si) = 0.3%–0.8%، w(Mn) = 11.0%–14%، w(P) < 0.1%، w(S) 150 جول/سم²) وصلابة HRC > 45. ومع ذلك، فإن صلابته الأولية منخفضة (HRC < 20) ولا يمكن زيادتها بشكل ملحوظ (حتى HRC 45 أو أعلى وفقًا للاختبارات) إلا تحت تأثير قوى صدم عالية. ويمكن استخدامه في حجرة التكسير في مصانع الأنابيب، لكن عمره التشغيلي قصير (حوالي سنتين). ونظرًا لانخفاض مقاومة الخضوع، فإنه عرضة للتدفق البلاستيكي، والتشوه الانتفخي، وحتى كسر مسامير البطانة. كما أنه غير مناسب لحجرة الطحن الدقيق (خاصة حجرة الأسطوانة) في مصانع الأنابيب الصغيرة (القطر ≤ 2.2 م)، لأن وسائط الطحن في حجرة الطحن الدقيق تتميز بوزن وحدة صغير وقوة صدم ضعيفة، وبالتالي لن تزداد صلابة الفولاذ عالي المنغنيز بشكل حاد، مما يتسبب في تآكل سريع للبطانة. كما أن الحواجز وألواح الشبكات المصنوعة من الفولاذ عالي المنغنيز معرضة أيضًا لتضييق الفتحات وانسدادها.

② حديد صب عالي الكروم البطانات
التركيب الكيميائي: w(Cr) = 14%–16%، w(Mo) = 2.5%–3.0%، w(C) = 2.4%–4.8% (حديد مصبوب عالي الكربون وعالي الكروم 3.2%–3.6%، حديد مصبوب متوسط الكربون وعالي الكروم 2.8%–3.2%، حديد مصبوب منخفض الكربون وعالي الكروم 2.4%–2.8%)، w(S) < 0.05%، w(P) < 0.10%. وتشمل خصائص أدائها صلابة عالية (صلابة عند الصب HRC 51–56، صلابة بعد التبريد HRC 62–67)، ومقاومة جيدة للتآكل (4–6 أضعاف مقاومة الفولاذ عالي المنغنيز)، ومقاومة جيدة للحرارة (لا تتغير الخصائص الميكانيكية إلا قليلاً أثناء التشغيل طويل الأمد عند 400–700 درجة مئوية)، ومقاومة معينة للتآكل. ومع ذلك، فإنها تفتقر إلى المتانة الكافية، وتتميز بحساسية عالية لتركيز الإجهاد، كما أنها باهظة الثمن. وهي مناسبة للحجرات الثانية والثالثة في مصانع الأنابيب الكبيرة والمتوسطة (حيث تكون كتل الإجهاد أصغر والسماكة أكبر)، وكذلك لجميع حجرات مصانع الأنابيب التي يبلغ قطرها ≤ 2.2 م. ويمكن أن يتجاوز عمر الخدمة 6 سنوات. أما البطانات ذات الهياكل المعقدة، والجدران الرقيقة، والأحجام الكبيرة، وكذلك ألواح الشبكات، فهي غير مناسبة.

③ بطانات من الحديد الزهر منخفض الكروم
تحتوي على الكروم بنسبة 2%–3%، وتتميز بصلابة روكويل عالية (HRC 48–55). وتتميز هذه الفولاذات بالصلابة العالية ومقاومة التآكل الجيدة (2–3 أضعاف مقاومة الفولاذ عالي المنغنيز)، لكنها تفتقر إلى المتانة الكافية. ويمكن استخدامها في حجرة الطحن الدقيق في مصانع الأنابيب. ونظرًا لسعرها المنخفض نسبيًا، فإنها تحظى بقبول واسع النطاق.

④ بطانات من الفولاذ منخفض السبائك ومتوسط الكربون
تتميز هذه المواد بصلابة عالية (HRC 42–48)، وصلابة جيدة عند الصدم (25–40 جول/سم²)، وعدم التعرض للتشوه، ومقاومة للتآكل تبلغ 1.2–1.5 ضعف مقاومة الفولاذ عالي المنغنيز. وتتميز هذه الأنابيب بمجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن استخدامها في جميع أقسام مصانع الأنابيب بمختلف الأحجام. كما أنها مناسبة لتصنيع الأغشية الوسيطة وألواح الشبكات، وبسعر معتدل.

⑤ بطانات من الفولاذ متعدد السبائك متوسط الكربون
يُنتج هذا الفولاذ عن طريق صناعة سبيكة من الفولاذ متوسط الكربون مع 4%–6% من الكروم، و0.4%–0.8% من الموليبدينوم، وعناصر دقيقة مثل V وTi وRe، يلي ذلك معالجة حرارية تتمثل في التبريد بالهواء والتليين. ويتميز بخصائص ميكانيكية عامة جيدة، حيث تبلغ صلابته HRC 48–56، وصلابة الصدم αk 15–25 جول/سم²، وقوة الشد σb ≥ 10 ميجا باسكال. يُستخدم في البطانات المتدرجة العادية، والبطانات اللولبية الزاوية، والبطانات المحززة، والبطانات الزائدية ذات الأخاديد الحلقية، ويبلغ عمره التشغيلي 1–2 أضعاف عمر البطانات المصنوعة من الفولاذ عالي المنغنيز. تتميز هذه البطانة بسعر معتدل ويمكن استخدامها في جميع أقسام مصانع الأنابيب.

⑥ بطانات من سبائك الصلب منخفضة الكروم
تحتوي على الكروم 2%–3%، وتبلغ صلابة روكويل HRC 40–42. وتتميز هذه الأسطوانات بمقاومة جيدة للصدمات ويمكن استخدامها في حجرة الطحن الخشن لمصانع الأنابيب.

⑦ بطانات من الفولاذ منخفض السبائك
وتحتوي هذه الفولاذات على عناصر مثل الكروم والموليبدينوم، وتتميز بقدرة جيدة على التصلب، وصلابة متماثلة في السطح والداخل، وقوة عالية، وصلابة جيدة. ويمكن استخدامها في جميع أقسام مصانع الأنابيب.

⑧ بطانات من سبائك عالية الكروم
تحتوي على الكروم 12%–15%، وتبلغ صلابتها HRC 50–55، وقوة الشد 8.8–11.8 ميجا باسكال، ومقاومة الصدم 4–10 جول/سم². وهي مناسبة لجميع أقسام مصانع الأنابيب بمختلف أحجامها، ويمكن استخدامها أيضًا لتصنيع الأغشية الوسيطة. وتبلغ مدة خدمتها 5 أضعاف مدة خدمة الفولاذ عالي المنغنيز. وعند استخدامها مع كرات عالية الكروم، يكون الأداء أفضل.

⑨ بطانات من الحديد الزهر الأبيض أو الحديد الخام السبائكي
تتميز هذه المواد بمقاومة جيدة للتآكل، لكنها هشة، لذا لا يمكن استخدامها إلا في حجرة الأسطوانات في المطاحن الصغيرة. ومن الأفضل تصنيعها على شكل بطانات من نوع الطوب (مدمجة) بدون فتحات للمسامير، مما يعوض عن ضعف مقاومتها للصدمات مع الحفاظ على مقاومتها العالية للاحتكاك (نظرًا لأن الأسطوانات تنتج احتكاكًا عاليًا). ويبلغ عمرها التشغيلي 2–3 أضعاف عمر الفولاذ عالي المنغنيز، ونظرًا لأن سعرها أقل بكثير من سعر الفولاذ عالي المنغنيز، فهي تعتبر خيارًا فعالًا من حيث التكلفة.

⑩ البطانات المطاطية
يجب أن تكون درجة حرارة التشغيل أقل من 80 درجة مئوية، ولا يمكن استخدامها إلا في مطاحن الخام التي تعمل بالطريقة الرطبة. وتتميز هذه المطاحن بخفة وزنها، وسهولة تركيبها وفكها، ومقاومتها الجيدة للتآكل، وعمرها التشغيلي الطويل (عند استخدامها في حجرات التكسير الدقيق والطحن الدقيق)، وانخفاض مستوى الضوضاء.

⑪ بطانات من الحجر المصبوب (وتُعرف أيضًا باسم البطانات الديابازية). تتميز هذه البطانات بمقاومة جيدة للتآكل والتلف، كما أنها خفيفة الوزن ولا تلتصق بالمواد. ومع ذلك، فهي هشة ولا تصلح إلا لحجرات الكرات الصغيرة (التي لا يتجاوز قطر الكرات فيها 40 ملم) أو حجرات السيلبيب في مصانع الأنابيب الصغيرة. يجب أن تكون درجة حرارة تشغيلها أقل من 150 درجة مئوية؛ وهي غير مناسبة لمطاحن التجفيف. وتبلغ مدة خدمتها ضعف مدة خدمة البطانات المصنوعة من الحديد الزهر الأبيض، كما أن سعرها أقل من سعر الحديد الزهر الأبيض. ويتم تثبيت هذه البطانات بطريقة البناء بالطوب.

من بين أنواع البطانات المذكورة أعلاه، تُستخدم الأنواع الخمسة الأولى على نطاق أوسع.

(2) الاحتياطات الواجب اتخاذها عند اختيار بطانات مطاحن الأنابيب

① صلابة كافية وهو أمر ضروري لضمان مقاومة عالية للتآكل في ظل أحمال صدمية معينة. يجب أن تزداد صلابة البطانات في كل حجرة تدريجيًا من طرف التغذية إلى طرف التفريغ: يجب أن تتراوح صلابة بطانات الحجرة الأمامية بين 48 و50 HRC، بينما يجب أن تتراوح صلابة بطانات الحجرتين الوسطى والخلفية بين 50 و55 HRC.

② متانة جيدة وهو أمر ضروري لضمان عدم حدوث تشققات تحت تأثير قوى صدم معينة. وينبغي أن تنخفض صلابة البطانات في كل حجرة تدريجيًّا من طرف التغذية إلى طرف التفريغ: يجب أن تتراوح صلابة المقصورة الأمامية عند الصدم بين 10–20 جول/سم² أو أعلى، بينما يجب أن تتراوح صلابة المقصورتين الوسطى والخلفية بين 5–10 جول/سم² (تنطبق القيمة الأكبر على المطاحن ذات القطر الأكبر). لتلبية متطلبات الصلابة ومتانة الصدم على حد سواء، يُوصى باستخدام بطانات من الفولاذ السبائكي متوسط أو منخفض الكربون للحجرة الأولى في المطاحن الأنبوبية الكبيرة؛ ويمكن اختيار البطانات المصنوعة من الحديد الزهر عالي الكروم للحجرة الأولى في مصانع الأنابيب الصغيرة والمتوسطة؛ ويوصى باستخدام بطانات من الفولاذ المصبوب عالي الصلابة والمقاوم للتآكل أو من الحديد الزهر المصبوب المقاوم للتآكل في الحجرة الثانية لمصانع الأنابيب من جميع الأحجام. يجب أن تُصب البطانات الطرفية والأغشية الوسيطة لجميع أنواع المطاحن من الفولاذ السبائكي متوسط أو منخفض الكربون (بصلابة تتراوح بين HRC 45–52 وصلابة صدمية تتراوح بين 15–25 جول/سم²)، أو أن تُصنع من الفولاذ عالي المنغنيز المُخلوط بالكروم.

③ يجب أن تتطابق صلابة البطانات مع صلابة الكرات الفولاذية. وبشكل عام، ينبغي أن تكون صلابة البطانة أقل بمقدار 2–3 درجات على مقياس هيرتز (HRC) من صلابة الكرات الفولاذية.

④ صلابة سطح البطانة المتآكلة يجب أن تكون 0.8–1.3 ضعف صلابة المادة التي يتم طحنها.

⑤ صب البطانات ومعالجتها حرارياً يجب أن تكون خالية من العيوب الجسيمة مثل المسام، وشوائب الخبث، والشقوق، أو عدم كفاية التبريد، أو السخونة الزائدة، التي من شأنها أن تؤثر على أداء البطانة.

⑥ يجب أن تكون مدة الخدمة طويلة نسبيًا (تنص اللوائح الأجنبية على ما يزيد عن 20,000 ساعة)، ويجب أن يكون السعر معقولاً.

⑦ الشركة المصنعة للبطانات يجب أن يكون مصنعًا يتمتع بتكنولوجيا متطورة، ومعدات حديثة، ونظام كامل لضمان الجودة، ومرافق اختبار موثوقة.