EP3525934A1 - Galet de broyage - Google Patents

Galet de broyage

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Publication number
EP3525934A1
EP3525934A1 EP17768810.8A EP17768810A EP3525934A1 EP 3525934 A1 EP3525934 A1 EP 3525934A1 EP 17768810 A EP17768810 A EP 17768810A EP 3525934 A1 EP3525934 A1 EP 3525934A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
wear
zone
stress
inserts
Prior art date
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Granted
Application number
EP17768810.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3525934B1 (fr
Inventor
Xavier Prignon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magotteaux International SA
Original Assignee
Magotteaux International SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Magotteaux International SA filed Critical Magotteaux International SA
Publication of EP3525934A1 publication Critical patent/EP3525934A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3525934B1 publication Critical patent/EP3525934B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/004—Shape or construction of rollers or balls
    • B02C15/005—Rollers or balls of composite construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/30—Shape or construction of rollers

Definitions

  • the present invention relates to a grinding roller for vertical axis mills used for grinding materials such as rocks, coal, cement clinker or other related material such as slag.
  • These rollers are particularly wear-resistant thanks to specially shaped reinforcing inserts placed near the working surfaces of the roller, allowing uniform and constant wear over the entire work surface and thus longer service life.
  • Grinding rollers for vertical axis mills are well known to those skilled in the art. They are generally made of relatively ductile cast iron in which inserts made of extremely wear-resistant materials, usually chromium cast iron, sometimes including ceramic grains, are included to reinforce the most stressed surfaces during grinding.
  • EP 1570905A1 discloses a grinding roller comprising a plurality of peripheral inserts made of material with high wear resistance and high hardness, mechanically sealed in a cast matrix of ductile material with first zones subject to a high stress of wear. as well as second zones subject to low wear stress.
  • the roller presents on its peripheral face inserts comprising a contiguous part, and in the second zone, a non-contiguous part.
  • WO 9605005 discloses a bimetallic casting part mounted on the hub of a vertical axis milling roller. It comprises a core made of a ductile iron provided with mechanical connection elements in the form of studs which are made integral by casting a casing, made of a non-ductile wear material with a high chromium content.
  • WO 2015 / 162047A1 discloses a grinding roller with high mass inserts embedded in a metal matrix composed of ductile iron and steel, the roller comprising inserts with a V / S massivity module of between 3 and 5 cm. Goals of the invention
  • the present invention provides a roller reinforced by inserts whose profile has a particular design that causes constant wear of the entire working surface of the roller avoiding local occasional wear. These rollers allow to maintain the performance of the mill to a satisfactory level while minimizing the risks of breakage and reducing manufacturing costs.
  • the present invention discloses a grinding roller for a vertical axis mill produced by casting a metal matrix casting, said roller having in its periphery a plurality of reinforcing inserts, including portions of the peripheral surface of the same insert is located at a distance d1 or d2 from the working surface depending on the stresses to wear, said roller comprising:
  • the roller comprises at least one or a suitable combination of the following characteristics:
  • the roller comprises at least one intermediate zone Z3 connecting the zones Z1 and Z2;
  • d1 is less than 10 mm, preferably less than 5 mm and d2 is greater than or equal to 10 mm, preferably greater than 20 mm;
  • the roller comprises two zones of high stress Z1 located on either side of a zone of low stress Z2 for a roller for symmetrical use;
  • the inserts have on the face facing the work surface ceramic reinforcements
  • the inserts contain up to 60% by volume of ceramic grains
  • the ceramic grains comprise alumina, zirconia, alumina-zirconia and / or metal carbides;
  • the roller is of frustoconical shape.
  • Figure 1 shows an example of a vertical axis mill.
  • Figure 2 shows a roller with inserts at the periphery and ceramic reinforcements included in these inserts work surface side according to the state of the art.
  • Figure 3 shows schematically the grinding mechanism in a vertical axis mill with its turntable and a layer of material to grind.
  • Figure 4 shows different examples of embodiments of the invention according to different forms of rollers.
  • Figure 5 shows a section of an asymmetrical roller with its different biasing zones, the distances d1 and d2 representing unreinforced thicknesses between the work surface and the insert.
  • the distance d1 has been exaggerated with respect to reality.
  • Figure 6 shows a section of a symmetrical roller with its different biasing zones, the distances d1 and d2 representing unreinforced thicknesses between the work surface and the insert.
  • the distance d1 has been exaggerated with respect to reality.
  • Figure 7 shows a grinding roller having an insert without a transition zone between a zone of high wear stress Z1 and a zone of low wear stress Z2.
  • Figure 8 shows a symmetrical grinding wheel of the same type as that shown in Figure 6 but which is reinforced only one side and is therefore supposed to be used only one side.
  • Z1 Area of maximum stress to wear at the beginning of the use of the roller.
  • Z3 Transition zone between zone Z1 and zone Z2.
  • d1 distance between the original working surface (new peripheral surface of the roller, not yet used) and the reinforcement insert in zone Z1.
  • d2 distance between the original working surface (new peripheral surface of the roller, not yet used) and the reinforcement insert in zone Z2.
  • Vertical axis mills are known to those skilled in the art. There are different types and they generally have a table rotating about a vertical axis on which the material to be grinded is fed.
  • the mill is equipped with a plurality of very heavy wheels of generally cylindrical or frustoconical shape, called “rollers”, which are positioned above the table. As the table rotates, the material to be ground is driven outwardly by the centrifugal force and passes between the rollers and the table.
  • the self-weight and a vertical force applied to the rollers cause compaction and grinding of the bed of material passing below the rollers.
  • This material itself serves as a frictional connection between the table and the rollers, so that the rotation of the table causes the rotation of the rollers or vice versa. Grinding in the material bed is by compression and shearing of the material.
  • the compressive stresses and the relative speeds between the rollers and the table vary over the width (the thickness) of the roller.
  • the level of compressive stress depends on the height of the bed of material and the spacing between the rollers and the table over the width of the roller.
  • the wear of the rollers and shields of the table is an inevitable consequence of the grinding process. Manufacturers of vertical axis mills therefore optimize the shapes of the rollers and tables according to the materials to be milled, which makes it possible to obtain an optimum grinding efficiency when the grinding equipment is new.
  • the level of wear is not constant over the width of the roller. Over time, more marked wear zones are formed along the generatrix of the rollers, which cause a drop in grinding efficiency and ultimately require the rollers to be replaced.
  • This drop in performance is explained by the very operation of a vertical mill.
  • This comprises a mechanical safety stop preventing the work surface of the grinding roller from coming into contact with the table.
  • this stop is set to provide a safety clearance of about 10 mm between the table and the work surface of the grinding roller.
  • EP 1570905A1 discloses a grinding roller comprising a plurality of peripheral inserts made of a material with high wear resistance and high hardness, mechanically sealed in a cast matrix of ductile material with first zones subject to high wear stress, and second areas subjected to low wear stress. In the first zone, the roller presents on its peripheral face inserts comprising a contiguous part and in the second zone, a non-contiguous part. This proposal does not give the expected results, especially for cement crushers.
  • the intensity of wear on a roller of a vertical axis mill mainly depends on the abrasiveness of the material, the pressure applied locally and the relative speed between the surface of the roller and the material to be ground. As the mill rotates, the material builds up on the outside of the turntable, resulting in a much greater wear stress on the outer portion of the work surface of the milling roller (see Figure 3). . This is the reason why this part must be particularly reinforced by inserts.
  • the invention discloses grinding rollers whose metal matrix is a relatively ductile material such as a GS cast iron or a mild steel. These rollers are provided with a plurality of high-wear inserts distributed over the entire periphery near the work surface of the roller (see Figure 2).
  • the originality of the grinding roller according to the present invention lies in the design of the inserts which are profiled such that a portion thereof is in the immediate vicinity, or even flush with the work surface (at the new condition of the roller) at the places of strong stress, and another part set back from the working surface (in new condition of the roller) in the areas of least stress.
  • This original distribution of reinforcement makes it possible to ensure more constant wear over the entire width of the working surface of the grinding roller.
  • the distance between the portion of the insert near the working surface and the actual working surface in the area of high stress (Z1) is defined by d1.
  • the distance between the portion of the insert set back from the working surface and the working surface itself in the zone of low stress (Z2) is defined by d2, the distance d1 in the zone of strong stress (Z1) being always less than d2 in the zone of low stress (Z2).
  • d1 d2.
  • the concept "flush with the work surface” must however be relativized knowing that the size of grinding rollers whose diameter is sometimes close to three meters for a mass of 15 tons.
  • the distance d1 is generally less than 10 mm, preferably 8 mm or even 5 mm or less depending on the practical conditions of the casting.
  • the portion of the outer surface of the insert which is set back from the working surface of the grinding roller is at a distance d2 generally greater than 10 mm, preferably greater than 15 mm and particularly preferably greater than 10 mm. 20 mm.
  • the inserts will often have a transition zone (Z3) joining the nearby portions and those set back from the work surface. These portions correspond to a zone (Z3) where the outer surface of the insert progressively moves away from the working surface of the roller in new condition.
  • the ductile material filling the volume between the outer surface of the inserts and the original surface of the roller thus has a variable thickness on the thickness of the roller.
  • the presence of a transition zone Z3 is not always necessary and in some cases, the area of high wear stress Z1 can pass without transition to a zone of low wear stress Z2 ( see Figure 7).
  • the roller will therefore have two areas on its working width, the zone 1 (Z1) being subjected to a strong stress where the outer surface of the insert will be closest or flush with the work surface (original profile) of the roller, the zone 2 (Z2) being subjected to a low stress where the outer surface of the insert will be furthest away and set back from the working surface (original profile ) of the roller (peripheral surface).
  • the rollers will often have a transition zone 3 (Z 3) corresponding to an average stress intensity where the distances d 1 and d 2 meet.
  • the distances d1 and d2 are not necessarily totally constant but may vary slightly with the difficulties encountered in placing the inserts in the molds during the preparation of the casting.
  • the invention aims to accelerate wear in the zones 2 and possibly 3, which has the consequence that the wear gradient between the zone 1 and the rest of the thickness of the pebble is lower.
  • the rollers can thus keep a profile closer to the original profile and therefore have a longer life.
  • the observed increase in life is between 0 and 80%, preferably between 30 and 70%. The most significant improvements have been observed on frusto-conical models.
  • the grinding rollers which have an axial symmetry with a generator of revolution giving rise to a roller type "cylinder” or “tire” (see Figure 4) are used on both outer peripheral faces and can be returned (by for example, rollers for RM type mill).
  • the inserts may contain ceramic grains (oxides, carbides, nitrides or metal borides, intermetallic compounds) in order to improve the resistance to wear.
  • these grains will be arranged in the part of the insert which is closest to the peripheral (original) surface of the roller in zone Z1.
  • the arrangement of the ceramic grains is preferably in the form of infiltrable slab by melting of the casting. The slabs are preformed to a desired section and placed in the mold before casting.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un galet de broyage pour broyeurs à axe vertical utilisés pour le broyage de matériaux tels que des roches, du charbon ou du clinker de cimenterie.

Description

GALET DE BROYAGE
Objet de l'invention
[0001] La présente invention se rapporte à un galet de broyage pour broyeurs à axe vertical utilisés pour le broyage de matériaux tels que des roches, du charbon, du clinker de cimenterie ou toute autre matière apparentée telle que le laitier. Ces galets sont particulièrement résistants à l'usure grâce à des inserts de renfort de forme spécifique placés à proximité des surfaces de travail du galet permettant une usure constante et uniforme sur toute la surface de travail et ainsi une durée de vie plus élevée. Etat de la technique
[0002] Les galets de broyage pour broyeurs à axe vertical sont bien connus de l'homme de métier. Ils sont généralement réalisés en fonte relativement ductile dans laquelle sont inclus des inserts en matériaux extrêmement résistants à l'usure, généralement des fontes au chrome, incluant parfois des grains de céramique, afin de renforcer les surfaces les plus sollicitées lors du broyage.
[0003] EP 1570905A1 divulgue un galet de broyage comportant plusieurs inserts périphériques en matériau à haute résistance à l'usure et à haute dureté, mécaniquement scellés dans une matrice coulée en matériau ductile avec des premières zones soumises à une forte contrainte à l'usure ainsi que des secondes zones soumises à une faible contrainte à l'usure. Dans la première zone, le galet présente sur sa face périphérique des inserts comportant une partie jointive, et dans la seconde zone, une partie non jointive.
[0004] WO 9605005 divulgue une pièce de fonderie bimétallique montée sur le moyeu d'un galet de broyeur à axe vertical. Elle comporte un noyau réalisé en une fonte ductile pourvu d'éléments de liaison mécanique sous forme de goujons qui sont rendus solidaires par coulée d'une enveloppe, réalisée en un matériau d'usure non ductile à haute teneur en chrome. [0005] WO 2015/162047A1 divulgue un galet de broyage avec des inserts à massivité élevée noyés dans une matrice métallique composée de fonte ductile et d'acier, le galet comportant des inserts avec un module de massivité V/S compris entre 3 et 5 cm. Buts de l'invention
[0006] La présente invention propose un galet renforcé par des inserts dont le profil bénéficie d'un design particulier qui entraîne une usure constante de toute la surface de travail du galet en évitant des usures ponctuelles locales. Ces galets permettent de maintenir plus longtemps les performances du broyeur à un niveau satisfaisant tout en minimisant les risques de casse et en diminuant les coûts de fabrication.
Eléments caractéristiques de l'invention
[0007] La présente invention divulgue un galet de broyage pour broyeur à axe vertical réalisé par coulée d'une matrice métallique en fonderie, ledit galet comportant en sa périphérie une pluralité d'inserts de renfort, dont certaines portions de la surface périphérique d'un même insert se situent à une distance d1 ou d2 de la surface de travail en fonction des sollicitations à l'usure, ledit galet comportant :
au moins une zone de forte sollicitation à l'usure Z1 , avec au moins une portion de l'insert positionnée à une distance d1 à proximité de la surface de travail dudit galet ;
une zone de faible sollicitation à l'usure Z2, avec une portion de l'insert positionnée à une distance d2 en retrait par rapport à ladite surface de travail dudit galet avec d1 < d2.
[0008] Selon des modes préférés de la présente invention, le galet comporte au moins une ou une combinaison appropriée des caractéristiques suivantes :
le galet comporte au moins une zone intermédiaire Z3 reliant les zones Z1 et Z2 ;
d1 est inférieur à 10mm, de préférence inférieur à 5 mm et d2 est supérieur ou égal à 10mm, de préférence supérieur 20 mm ;
- d1 = 0 ; le galet comporte deux zones de forte sollicitation Z1 se trouvant de part et d'autre d'une zone de faible sollicitation Z2 pour un galet à usage symétrique ;
les inserts comportent sur la face orientée vers la surface de travail des renforts de céramique
les inserts contiennent jusqu'à 60% en volume de grains de céramique ;
les grains de céramique comportent de l'alumine, de la zircone, de l'alumine- zircone et /ou des carbures métalliques ;
le galet est de forme tronconique. Brève description des figures
[0009] La figure 1 représente un exemple de broyeur à axe vertical.
[0010] La figure 2 représente un galet comportant des inserts en périphérie et des renforts en céramique inclus dans ces inserts côté surface de travail selon l'état de la technique. [0011] La figure 3 représente schématiquement le mécanisme de broyage dans un broyeur à axe vertical avec sa table tournante et une couche de matière à broyer.
[0012] La figure 4 représente différents exemples de modes d'exécution de l'invention en fonction de différentes formes de galets.
[0013] La figure 5 représente une coupe d'un galet asymétrique avec ses différentes zones de sollicitation, les distances d1 et d2 représentant les épaisseurs non renforcées entre la surface de travail et l'insert. Pour des raisons de représentation graphique, la distance d1 a été exagérée par rapport à la réalité.
[0014] La figure 6 représente une coupe d'un galet symétrique avec ses différentes zones de sollicitation, les distances d1 et d2 représentant les épaisseurs non renforcées entre la surface de travail et l'insert. Ici aussi, pour des raisons de représentation graphique, la distance d1 a été exagérée par rapport à la réalité.
[0015] La figure 7 montre un galet de broyage comportant un insert sans zone de transition entre une zone de forte sollicitation à l'usure Z1 et une zone de faible sollicitation à l'usure Z2. [0016] La figure 8 montre un galet de broyage symétrique du même type que celui représenté à la figure 6 mais qui n'est renforcé que d'un seul côté et qui est donc sensé n'être utilisé que d'un seul côté.
Liste des symboles de référence
1 . Galet
2. Insert
3. Surface de travail du galet
Z1 : Zone de sollicitation maximale à l'usure au début de l'utilisation du galet.
Z2 : Zone de sollicitation minimale à l'usure au début de l'utilisation du galet.
Z3 : Zone de transition entre la zone Z1 et la zone Z2.
d1 : distance entre la surface de travail d'origine (surface périphérique du galet à l'état neuf, non encore utilisé) et l'insert de renfort dans la zone Z1.
d2 : distance entre la surface de travail d'origine (surface périphérique du galet à l'état neuf, non encore utilisé) et l'insert de renfort dans la zone Z2.
Description détaillée de l'invention
[0017] Les broyeurs à axe vertical sont connus de l'homme de métier. Il en existe de différents types et ils comportent généralement une table tournant autour d'un axe vertical sur laquelle de la matière à broyer est alimentée. Le broyeur est équipé d'une pluralité de roues très lourdes de forme généralement cylindrique ou tronconique, appelés « galets », qui sont positionnées au-dessus de la table. Lorsque la table tourne, la matière à broyer est entraînée vers l'extérieur de celle-ci par la force centrifuge et passe entre les galets et la table.
[0018] Le poids propre et une force verticale appliquée aux galets engendrent le compactage et le broyage du lit de matière passant en dessous des galets. Cette matière elle-même sert de liaison frictionnelle entre la table et les galets, ce qui fait que la rotation de la table engendre la rotation des galets ou vice versa. Le broyage dans le lit de matière se fait par compression et cisaillement de la matière.
[0019] Les contraintes de compression et les vitesses relatives entre les galets et la table varient sur la largeur (l'épaisseur) du galet. Le niveau de contrainte de compression dépend de la hauteur du lit de matière et de l'espacement entre les galets et la table sur la largeur du galet. [0020] L'usure des galets et des blindages de la table est une conséquence inévitable du processus de broyage. Les constructeurs de broyeurs à axe vertical optimisent en conséquence les formes des galets et des tables en fonction des matériaux à broyer, ce qui permet d'obtenir un rendement de broyage optimal lorsque les équipements de broyage sont neufs.
[0021] Etant donné les différences de contraintes auxquelles la matière et donc les équipements de broyage sont soumis, le niveau d'usure n'est pas constant sur la largeur du galet. Avec le temps se forment alors des zones d'usure plus marquées le long de la génératrice des galets qui provoquent une chute de rendement de broyage et nécessitent in fine le remplacement des galets.
[0022] Ce problème est d'autant plus marqué que le lit de matière optimal et donc la distance entre le galet et la table est faible pour des conditions de broyage et de matière données, en particulier pour les matières que l'on veut broyer à haute finesse tels que du ciment ou du laitier granulé. Dans de telles circonstances, on peut déjà constater une chute de rendement de 10% après une usure locale de seulement 20 mm sur le galet, et une chute de 40% après une usure d'environ 35 mm.
[0023] Cette chute de rendement s'explique par le fonctionnement même d'un broyeur vertical. Celui-ci comporte une butée mécanique de sécurité empêchant la surface de travail du galet de broyage d'entrer en contact avec la table. En général cette butée est réglée pour assurer un espace de sécurité d'environ 10 mm entre la table et la surface de travail du galet de broyage. Pour un broyage efficace, en particulier du ciment et du laitier, on essaye de minimiser l'épaisseur du lit de matière au-delà de ces 10 mm. Si l'usure du galet ne se fait pas de manière uniforme, c'est-à-dire parallèle à la table du broyeur comportant le lit de matière à broyer, mais de façon locale, il est impossible d'abaisser le galet vers la table du broyeur et ainsi de diminuer la couche à broyer sans toucher la butée mécanique. La performance de broyage diminue donc fortement aux endroits d'usure locale sans pouvoir agir sur l'épaisseur du lit de matière à broyer.
[0024] Afin de minimiser cette problématique, différentes solutions sont actuellement utilisées par l'homme de métier : · Utilisation de galets en acier rechargeables par soudure. Cette solution permet de recharger les galets aux endroits de plus forte usure et de rétablir au moins partiellement le profil d'origine du galet. Les inconvénients de cette solution sont les coûts et les pertes de production liés aux interventions et aux temps d'arrêt pour recharger les galets. De plus, le nombre de rechargements possibles est limité étant donné que le risque de casse est augmenté à chaque intervention. Des galets en acier à haute teneur en chrome englobant des grains de céramique sont également utilisés afin d'augmenter la durée de vie. Les galets à haute teneur en chrome sont cependant fragiles et peuvent casser en fonctionnement. De plus, la problématique de l'usure localisée et les pertes de rendement associées restent non résolues.
EP 1570905A1 divulgue un galet de broyage comportant plusieurs inserts périphériques en matériau à haute résistance à l'usure et à haute dureté, mécaniquement scellés dans une matrice coulée en matériau ductile avec des premières zones soumises à une forte contrainte à l'usure ainsi que des secondes zones soumises à une faible contrainte à l'usure. Dans la première zone, le galet présente sur sa face périphérique des inserts comportant une partie jointive et dans la seconde zone, une partie non jointive. Cette proposition ne donne pas les résultats escomptés, en particulier pour les broyeurs à ciment.
[0025] L'intensité d'usure sur un galet d'un broyeur à axe vertical dépend principalement de l'abrasivité de la matière, de la pression appliquée localement et de la vitesse relative entre la surface du galet et la matière à broyer. Pendant que le broyeur tourne, la matière s'accumule à l'extérieur de la table tournante, ce qui entraîne une sollicitation à l'usure beaucoup plus importante sur la partie extérieure de la surface de travail du galet de broyage (voir figure 3). C'est la raison pour laquelle cette partie doit être particulièrement renforcée par des inserts. [0026] L'invention divulgue des galets de broyage dont la matrice métallique est un matériau relativement ductile telle qu'une fonte GS ou un acier doux. Ces galets sont pourvus d'une pluralité d'inserts à haute résistance à l'usure répartis sur toute la périphérie à proximité de la surface de travail du galet (voir figure 2).
[0027] L'originalité du galet de broyage selon la présente invention réside dans le design des inserts qui sont profilés de telle façon qu'une partie de ceux-ci se trouve à proximité immédiate, voire à fleur de la surface de travail (à l'état neuf du galet) aux endroits de forte sollicitation, et une autre partie en retrait de la surface de travail (à l'état neuf du galet) dans les zones de moindre sollicitation. Cette répartition originale du renfort permet d'assurer une usure plus constante sur toute la largeur de la surface de travail du galet de broyage.
[0028] Dans la présente demande, nous entendons par état neuf, l'état du galet avec son profil d'origine et donc non encore utilisé. Il est évident que l'on ne peut définir des distances entre les inserts et la surface de travail du galet qu'à l'état neuf car ces distances ne peuvent plus être mesurées sur un galet déjà fortement usé.
[0029] La distance entre la portion de l'insert à proximité de la surface de travail et la surface de travail à proprement parler dans la zone de forte sollicitation (Z1 ) est définie par d1. La distance entre la portion de l'insert en retrait de la surface de travail et la surface de travail à proprement parler dans la zone de faible sollicitation (Z2) est définie par d2, la distance d1 dans la zone de forte sollicitation (Z1 ) étant toujours inférieure à d2 dans la zone de faible sollicitation (Z2). Dans l'art antérieur la distance entre la surface extérieure de l'insert à proximité de la surface de travail et la surface de travail à proprement parler à l'état neuf est constante et d1 =d2. [0030] Lorsque la portion de la surface extérieure de l'insert est à fleur de la surface de travail du galet de broyage, d1 =0 ou est proche de zéro. La notion « à fleur de la surface de travail » doit cependant être relativisée sachant que la dimension des galets de broyage dont le diamètre avoisine parfois les trois mètres pour une masse de 15 tonnes. La distance d1 est généralement inférieure à 10 mm, de préférence à 8 mm, voire à 5 mm ou moins en fonction des modalités pratiques de la coulée.
[0031] La portion de la surface extérieure de l'insert qui est en retrait de la surface de travail du galet de broyage se trouve à une distance d2 généralement supérieure à 10mm, de préférence supérieure à 15 mm et de manière particulièrement préférée supérieure à 20 mm. [0032] Les inserts auront souvent une zone de transition (Z3) rejoignant les portions à proximité et celles en retrait de la surface de travail. Ces portions correspondent à une zone (Z3) où la surface externe de l'insert s'éloigne progressivement de la surface de travail du galet à l'état neuf. Le matériau ductile comblant le volume entre la surface extérieure des inserts et la surface originale du galet présente donc une épaisseur variable sur l'épaisseur du galet. [0033] La présence d'une zone de transition Z3 n'est cependant pas toujours nécessaire et dans certains cas, la zone de forte sollicitation à l'usure Z1 peut passer sans transition à une zone de faible sollicitation à l'usure Z2 (voir figure 7).
[0034] Dans sa version la plus simple, le galet comportera donc sur sa largeur de travail deux zones, la zone 1 (Z1 ) étant soumise à une forte sollicitation où la surface extérieure de l'insert sera le plus proche ou à fleur de la surface de travail (profil d'origine) du galet, la zone 2 (Z2) étant soumise à une faible sollicitation où la surface extérieure de l'insert sera la plus éloignée et en retrait de la surface de travail (profil d'origine) du galet (surface périphérique). Les galets comporteront néanmoins souvent une zone 3 (Z3) de transition correspondant à une intensité de sollicitation moyenne où les distances d1 et d2 se rejoignent. Au sein des zones Z1 et Z2, les distances d1 et d2 ne sont pas forcément totalement constantes mais peuvent varier légèrement au gré des difficultés rencontrées pour le placement des inserts dans les moules lors de la préparation de la coulée. [0035] Par rapport aux solutions de l'état de l'art, l'invention vise à accélérer l'usure dans les zones 2 et éventuellement 3, ce qui a pour conséquence que le gradient d'usure entre la zone 1 et le reste de l'épaisseur du galet est moins élevé. Les galets peuvent ainsi garder un profil plus proche du profil d'origine et ont dès lors une durée de vie supérieure. En fonction de l'épaisseur du lit et du type de matière, l'augmentation de durée de vie observée est située entrel O et 80%, de préférence entre 30 et 70%. Les améliorations les plus sensibles ont été observées sur les modèles de galets tronconiques.
[0036] Les galets de broyage qui ont une symétrie axiale avec une génératrice de révolution donnant lieu à un galet de type « cylindre » ou « pneu » (voir figure 4) sont utilisables sur les deux faces périphériques externes et peuvent être retournés (par exemple, les galets pour les broyeur de type RM). Dans ce cas de figure, on peut, selon l'invention, avoir deux zones Z1 et 2 zones Z2 ainsi que deux zones transitoires Z3 comme montré dans la figure 6 (galet en forme de pneu).
[0037] Pour les autres galets (profil non symétrique) les zones les plus renforcées (Z1 , d1 ) doivent être placées du côté extérieur de la table tournante du broyeur à axe vertical, où la matière à broyer s'accumule en périphérie et ou la pression sur la matière à broyer est la plus élevée (voir figure 4) [0038] Selon l'invention, les inserts pourront contenir des grains de céramique (oxides, carbures, nitrures ou borures métalliques, composés intermétalliques) afin d'en améliorer la résistance à l'usure. De manière préférée ces grains seront disposés dans la partie de l'insert qui est la plus proche de la surface périphérique (d'origine) du galet dans la zone Z1 . La disposition des grains céramiques se fait de préférence sous forme de galette infiltrable par la fonte de la coulée. Les galettes sont préformées selon une section désirée et placées dans le moule avant la coulée.
[0039] Les avantages des galets renforcés selon la présente invention par rapport à l'état de l'art sont : - nécessité de moins de fonte au chrome (HiCr) dans la mesure où le profil de l'insert est désormais configuré selon un profil « utile » pour s'opposer graduellement à l'usure là où auparavant on renforçait inutilement le galet sur toute l'épaisseur. Les coûts de fabrication sont ainsi inférieurs et le galet est plus résistant à la casse; comme expliqué ci-dessus, l'usure uniforme du galet sur toute sa largeur permet également de rapprocher le galet de la table dès que l'on constate le début de l'usure dans les inserts, ce qui augmente le rendement de broyage.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Galet de broyage (1 ) pour broyeurs à axe vertical réalisé par coulée d'une matrice métallique en fonderie, ledit galet (1 ) comportant en sa périphérie une pluralité d'inserts (2) de renfort, dont certaines portions de la surface périphérique d'un même insert se situent à une distance d1 ou d2 de la surface de travail (3) en fonction des sollicitations à l'usure, ledit galet comportant : au moins une zone de forte sollicitation à l'usure Z1 , avec au moins une portion de l'insert (2) positionnée à une distance d1 à proximité de la surface de travail (3) dudit galet ; une zone de faible sollicitation à l'usure Z2, avec une portion de l'insert positionnée à une distance d2 en retrait par rapport à ladite surface de travail (3) dudit galet avec d1 < d2.
2 . Galet (1 ) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une zone intermédiaire Z3 reliant les zones Z1 et Z2.
3 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que d1 est inférieur à 10mm, de préférence inférieur à 5 mm et d2 supérieur ou égal à 10mm, de préférence supérieur 20 mm.
4 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que d1 = 0.
5 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte deux zones de forte sollicitation Z1 se trouvant de part et d'autre d'une zone de faible sollicitation Z2 pour un galet à usage symétrique.
6 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les inserts (2) comportent sur la face orientée vers la surface de travail (3) des renforts de céramique.
7 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les inserts (2) contiennent jusqu'à 60% en volume de grains de céramique.
8 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les grains de céramique comportent de l'alumine, de la zircone, de l'alumine-zircone et /ou des carbures métalliques.
9 . Galet (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit galet est de forme tronconique.
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