Cet article présente la trémie du concasseur à cône, un élément essentiel du guidage des matériaux situé au sommet du concasseur. Ses principales fonctions comprennent la collecte et le stockage des matériaux, leur distribution uniforme, l'amortissement des chocs et la prévention de la contamination, ce qui exige une résistance élevée à l'usure, une résistance structurelle et une résistance à la corrosion.
La trémie est généralement en forme d'entonnoir ou rectangulaire, composée du corps de la trémie, de la grille/tamis d'alimentation, des revêtements d'usure, des nervures de renfort, de la bride de montage, de la porte d'accès et des supports de dispositif de vibration en option, chacun avec des caractéristiques structurelles et des rôles spécifiques.
Pour les variantes en acier moulé, le processus de coulée comprend la sélection du matériau (acier moulé à haute résistance comme le ZG270–500), la fabrication de modèles, le moulage, la fusion et la coulée, le refroidissement et le décochage, le traitement thermique et le contrôle de la coulée. Cependant, la plupart des trémies sont fabriquées à partir de plaques d'acier par découpe, formage et pliage, assemblage par soudage, traitement post-soudage, usinage des éléments de montage, installation du revêtement et traitement de surface.
Les processus de contrôle qualité comprennent la validation des matériaux, les contrôles de précision dimensionnelle, l'inspection de la qualité des soudures, les tests d'intégrité structurelle, les tests de performance du revêtement et l'inspection finale. Ces contrôles garantissent la résistance de la trémie à l'usure abrasive et aux chocs, garantissant ainsi un fonctionnement continu et efficace du concasseur à cône dans les applications concernées.
Introduction détaillée au composant de la trémie du concasseur à cône
1. Fonction et rôle de la trémie
La trémie du concasseur à cône (également appelée trémie d'alimentation ou trémie d'entrée) est un élément essentiel de guidage des matériaux, situé au sommet du concasseur et servant de point d'entrée pour les matières premières. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Collecte et stockage du matériel:Retenue temporaire des matériaux en vrac (minerais, roches) avant leur entrée dans la chambre de concassage, assurant ainsi une alimentation continue.
Distribution uniforme:Guider les matériaux uniformément dans la chambre de concassage pour éviter une usure inégale du cône mobile et des chemises de cône fixes, optimisant ainsi l'efficacité du concassage.
Amortissement des impacts:Réduction de la force d'impact des matériaux qui tombent (en particulier les gros morceaux) grâce à sa structure inclinée, protégeant les composants internes du concasseur des dommages directs.
Prévention de la contamination:Équipé de grilles ou de tamis pour filtrer les débris surdimensionnés ou les objets étrangers (par exemple, les débris métalliques), évitant ainsi le blocage ou l'endommagement du mécanisme de broyage.
Compte tenu de son rôle dans la manipulation de matériaux abrasifs et à fort impact, la trémie doit présenter une résistance élevée à l'usure, une résistance structurelle et une résistance à la corrosion.
2. Composition et structure de la trémie
La trémie est généralement une structure en forme d'entonnoir ou rectangulaire, composée des éléments clés et des caractéristiques structurelles suivantes :
Corps de trémie: Le châssis principal, généralement constitué de plaques d'acier épaisses (10 à 30 mm) ou d'acier moulé, présente une section conique ou incurvée pour faciliter l'écoulement du matériau. Sa forme est conçue pour minimiser la rétention de matériau, avec un diamètre de sortie correspondant à celui de l'entrée de la chambre de broyage (de 300 mm à 1 500 mm selon le modèle de concasseur).
Grille/tamis d'alimentation: Une grille ou une plaque perforée installée à l'entrée supérieure, avec des ouvertures dimensionnées pour contrôler la taille maximale du matériau entrant dans le concasseur (généralement 80 à 90 % de l'ouverture d'alimentation de la chambre de concassage). Les grilles sont amovibles pour le nettoyage ou le remplacement.
Doublures d'usurePlaques de protection remplaçables fixées à l'intérieur du corps de la trémie, en fonte à haute teneur en chrome, en acier résistant à l'abrasion (AR400/AR500) ou en caoutchouc. Ces revêtements réduisent l'usure directe du corps de la trémie et prolongent sa durée de vie.
Nervures de renforcement: Nervures en acier soudées à la surface extérieure du corps de la trémie, renforçant la rigidité structurelle pour résister aux chocs et prévenir les déformations. Les nervures sont disposées en grille ou le long de la conicité de la trémie.
Bride de montage: Une bride périphérique au fond de la trémie, munie de trous de boulons pour une fixation sûre au châssis du concasseur. Cette bride assure l'alignement avec l'entrée de la chambre de concassage et empêche les fuites de matériau.
Porte d'accès:Une porte à charnière ou amovible côté trémie, permettant l'inspection, le nettoyage ou le retrait des matériaux bloqués sans démonter l'ensemble du composant.
Supports de dispositif anti-vibration (en option):Supports de fixation de vibrateurs pour éviter le pontage (blocage) des matériaux dans la trémie, en particulier lors de la manipulation de matériaux humides ou collants.
3. Procédé de coulée de la trémie (pour les variantes en acier moulé)
Les trémies de grande taille ou de forme complexe (par exemple, celles avec des cônes irréguliers) sont souvent fabriquées par moulage, avec les étapes suivantes :
Sélection des matériaux:
L'acier moulé à haute résistance (ZG270–500 ou ZG310–570) est choisi pour son excellente résistance aux chocs (allongement ≥ 15 %) et sa soudabilité, adapté pour résister aux impacts de matériaux lourds.
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature en mousse ou en bois est créé, reproduisant la conicité, la bride et les caractéristiques internes de la trémie. Des marges de retrait (1,5 à 2 %) sont ajoutées pour tenir compte de la contraction due au refroidissement, et des angles de dépouille (3 à 5°) sont inclus pour faciliter le démoulage du modèle.
Moulage:
Des moules en sable lié à la résine sont formés autour du modèle, avec des noyaux de sable utilisés pour créer des cavités internes ou renforcer les sections épaisses. La surface du moule est recouverte d'un enduit réfractaire (à base d'alumine) pour améliorer l'état de surface et empêcher la pénétration du métal.
Fondre et couler:
L'acier moulé est fondu dans un four à arc électrique à 1520–1560 °C, avec une composition chimique contrôlée à C 0,25–0,35 %, Si 0,2–0,6 % et Mn 0,6–1,0 % pour garantir la résistance et la ténacité.
La coulée est réalisée à 1480–1520°C à l'aide d'une poche munie d'un bassin de coulée pour contrôler le débit, assurant ainsi un remplissage complet du moule sans turbulence (pouvant provoquer de la porosité).
Refroidissement et secouage:
La pièce est refroidie dans le moule pendant 48 à 72 heures afin de réduire les contraintes thermiques, puis éliminée par vibration. Les résidus de sable sont nettoyés par grenaillage (grain d'acier G25) pour obtenir une rugosité de surface de Ra25 à 50 μm.
Traitement thermique:
La normalisation (850–900 °C, refroidi par air) affine la structure du grain, suivie d'un revenu (600–650 °C) pour réduire la dureté à 180–220 HBW, améliorant ainsi l'usinabilité et la ténacité.
Inspection de moulage:
L'inspection visuelle et le test de pénétration de colorant (DPT) vérifient la présence de fissures de surface, de soufflures ou de fermetures à froid.
Le contrôle par ultrasons (UT) inspecte les sections épaisses (≥ 20 mm) à la recherche de défauts internes, toute porosité >φ3 mm entraînant un rejet.
4. Processus d'usinage et de fabrication (pour la fabrication de plaques d'acier)
La plupart des trémies sont fabriquées à partir de plaques d'acier pour des raisons de rentabilité et de flexibilité, avec les étapes suivantes :
Découpe de plaques:
Les plaques d'acier résistant à l'abrasion (AR400, épaisseur 10–30 mm) sont découpées en sections plates par découpe plasma ou laser, avec des tolérances dimensionnelles de ± 1 mm. Les côtés coniques de la trémie sont découpés à des angles précis à l'aide de machines de découpe CNC.
Formage et pliage:
Les sections courbes (le cas échéant) sont formées à l'aide d'une presse hydraulique équipée de matrices sur mesure, garantissant une courbure constante (tolérance de ± 0,5°). Les côtés coniques sont pliés à l'angle requis (généralement 45 à 60° par rapport à la verticale) pour faciliter l'écoulement du matériau.
Assemblage par soudage:
Les plaques découpées et formées sont assemblées pour obtenir la forme de la trémie par soudage à l'arc submergé (SAW) pour les soudures longues et soudage MIG pour les angles. Les soudures sont polies pour éviter la concentration des contraintes, avec une hauteur de renfort de 2 à 3 mm au-dessus de la surface de la plaque.
Les nervures de renforcement sont soudées à la surface extérieure à l'aide de soudures d'angle (longueur de la jambe = épaisseur de la plaque), avec des soudures intermittentes (soudures de 100 mm espacées de 150 mm) utilisées sur les zones non critiques pour réduire l'apport de chaleur.
Traitement post-soudage:
Le traitement thermique après soudage (PWHT) est effectué à 600–650 °C pendant 2 à 4 heures pour réduire les contraintes de soudage et prévenir les fissures en cours de fonctionnement. La trémie est ensuite refroidie à l'air jusqu'à température ambiante.
Usinage des éléments de montage:
La bride de montage est usinée sur une fraiseuse CNC afin de garantir sa planéité (≤ 1 mm/m) et sa perpendicularité par rapport à l'axe de la trémie (≤ 0,5 mm/m). Les trous de boulons sont percés à l'aide d'une perceuse CNC, avec une tolérance de positionnement de ± 0,5 mm.
Installation de revêtement:
Les garnitures d'usure (fonte à haute teneur en chrome ou AR500) sont fixées à la surface intérieure à l'aide de boulons à tête fraisée (M16–M24) espacés de 200 à 300 mm. Les garnitures en caoutchouc sont collées à l'aide d'une colle époxy, avec des fixations mécaniques ajoutées sur les bords pour les renforcer.
Traitement de surface:
La surface extérieure est recouverte d'une peinture anticorrosion (apprêt époxy + couche de finition polyuréthane, épaisseur totale : 80 à 120 µm) pour la protéger de la corrosion environnementale. Les zones soudées sont meulées et apprêtées avant la mise en peinture.
5. Processus de contrôle qualité
Validation des matériaux:
Pour les trémies coulées : l’analyse spectrométrique confirme la composition chimique (par exemple, ZG310–570 : C ≤ 0,37 %, Mn ≤ 1,2 %). Les essais de traction sur coupons vérifient la limite d’élasticité (≥ 310 MPa) et la résistance aux chocs (≥ 30 J/cm² à -20 °C).
Pour les trémies fabriquées : les tests par ultrasons (UT) des plaques d'acier garantissent l'absence de défauts internes (par exemple, des laminations) dans le matériau de base.
Contrôles de précision dimensionnelle:
L'angle de conicité de la trémie est mesuré à l'aide d'un rapporteur ou d'un scanner laser, avec une tolérance de ± 0,5°.
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) vérifie la planéité des brides, les positions des trous de boulons et le diamètre de sortie (tolérance ± 2 mm).
Inspection de la qualité des soudures:
Les cordons de soudure sont inspectés par examen visuel (pas de fissures, contre-dépouille ≤ 0,5 mm) et par contrôle par ultrasons (UT) pour détecter les défauts internes (par exemple, manque de fusion).
Les essais destructifs des échantillons de soudure (essais de traction et de pliage) confirment que la résistance de la soudure correspond au matériau de base (≥ 400 MPa).
Essais d'intégrité structurelle:
Essai de charge : La trémie est montée sur un banc d'essai et remplie de matériaux lestés (120 % de la capacité nominale) pendant 24 heures, sans déformation visible (mesurée via des indicateurs à cadran).
Essai d'impact : un bloc d'acier de 50 kg est lâché d'une hauteur de 1 m sur la surface intérieure (revêtement d'usure retiré) pour simuler l'impact du matériau, avec une inspection post-test ne montrant aucune fissure ni déformation permanente.
Essais de performance des revêtements:
La résistance à l'usure des revêtements est évaluée à l'aide d'un test sur roue en caoutchouc/sable sec ASTM G65, les revêtements AR400 nécessitant une perte de poids ≤ 0,8 g/1 000 cycles.
L'adhérence du revêtement (pour les revêtements collés) est testée via un test d'arrachement, avec une force d'adhérence minimale de 5 MPa requise.
Inspection finale:
Un contrôle complet garantit que tous les composants (grilles, porte d'accès, trous de montage) répondent aux spécifications de conception.
La trémie est testée sous pression avec de l'air (0,1 MPa) pour détecter les points de fuite de matériau autour des soudures ou des raccords à bride.
En suivant ces processus de fabrication et de contrôle de qualité, la trémie du concasseur à cône atteint des performances de manutention de matériaux fiables, résistant à l'usure abrasive et aux chocs pour assurer un fonctionnement continu et efficace du concasseur dans les applications d'exploitation minière, de carrière et de traitement des agrégats.
