रिंग डाय साहित्य आणि उत्पादन प्रक्रिया

रिंग डाय हा पेलेट मिलचा आत्मा असतो. त्याची भौतिक रचना आणि उत्पादन गुणवत्ता यावरच पेलेटची गुणवत्ता, उत्पादन क्षमता, ऊर्जेचा वापर आणि प्रति टन खर्च हे सर्वात महत्त्वाचे मापदंड थेट अवलंबून असतात. जेव्हा रिंग डाय वेळेआधीच झिजतो, वारंवार अडकतो किंवा अस्थिर पेलेट्स तयार करतो, तेव्हा त्याचे मूळ कारण अनेकदा सामग्रीची निवड किंवा उत्पादन प्रक्रियेतील शॉर्टकटमध्ये दडलेले असते. हा लेख रिंग डायसाठी वापरल्या जाणाऱ्या दोन प्रमुख सामग्री प्रकारांचे - मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील (X46Cr13/4Cr13) आणि अलॉय स्टील (20CrMnTi) - तसेच सामग्रीच्या गुणधर्मांचे कार्यात्मक कामगिरीमध्ये रूपांतर करणाऱ्या उत्पादन प्रक्रियांचे परीक्षण करतो.
रिंग डाय मटेरियल का महत्त्वाचे आहे

पेलेट उत्पादनादरम्यान, रिंग डाय एकाच वेळी उच्च दाब, उच्च घर्षण आणि चक्रीय यांत्रिक ताणाखाली कार्य करते. फीड मॅश प्रेस रोलर्सद्वारे डायच्या छिद्रांमधून ढकलले जाते, तर वाफ, ओलावा, खनिजे आणि अपघर्षक घटक सतत कार्यरत पृष्ठभागावर आणि छिद्रांच्या भिंतींवर कार्य करत असतात. चुकीच्या सामग्रीच्या निवडीमुळे अनेक समस्या उद्भवू शकतात: छिद्रांची जलद झीज, कमी होणारी संपीडन स्थिरता, पेलेटची कमी कडकपणा, वारंवार डाय अडकणे, आतील पृष्ठभागावर ओरखडे आणि तडे जाण्याचा वाढलेला धोका [1].

यात आर्थिक जोखीम मोठी आहे. वारंवार बदलावी लागणारी, जास्त वेळ यंत्र बंद ठेवणारी किंवा पेलेटची गुणवत्ता खालावणारी कमी किमतीची डाय, ही जास्त सेवाकाळ असलेल्या प्रीमियम डायच्या तुलनेत एकूण मालकी खर्चाच्या दृष्टीने खूपच महाग पडते.
सामग्री कुटुंबे: एक तुलनात्मक आढावा

रिंग डाय उद्योगात प्रामुख्याने दोन प्रकारच्या सामग्रीचा वापर केला जातो आणि ही निवड फीड फॉर्म्युलेशन, ऑपरेटिंग परिस्थिती आणि क्षरणाचा धोका यांवर अवलंबून असते.

पहिला प्रकार मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील आहे, ज्यामध्ये X46Cr13 आणि 4Cr13 सारख्या सामान्य ग्रेड्सचा समावेश होतो आणि त्याची कठीणता HRC 52 ते 60 असते. उच्च कठीणता, गंज-प्रतिरोधकता आणि दीर्घ सेवा आयुष्य ही त्याची प्रमुख वैशिष्ट्ये आहेत. याची मुख्य मर्यादा म्हणजे प्रति युनिट जास्त किंमत. कुक्कुटपालन, मत्स्यखाद्य आणि जास्त झीज होणारी उत्पादने (फॉर्म्युला) हे याच्या सामान्य उपयोगांपैकी आहेत.

दुसरा प्रकार अलॉय स्टील आहे, ज्यामध्ये 20CrMnTi, 40Cr, आणि 42CrMo यांसारख्या सामान्य ग्रेडचा समावेश होतो, आणि त्याची कठोरता HRC 55 ते 60 असते. याच्या प्रमुख वैशिष्ट्यांमध्ये चांगली कणखरता, किफायतशीर किंमत आणि उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ती यांचा समावेश आहे. याची मुख्य मर्यादा म्हणजे कमी क्षरण-प्रतिरोधकता. सामान्य उपयोगांमध्ये कुक्कुटपालन, पशुधन आणि प्रमाणित बायोमास यांचा समावेश होतो. स्रोत: [1], [2].
X46Cr13 / 4Cr13: प्रीमियम रिंग डाईजसाठी उद्योगातील मानक

X46Cr13 (DIN 1.4034, चीनी पदनाम 4Cr13) हे एक मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील असून व्यावसायिक फीड-ग्रेड रिंग डायसाठी सर्वाधिक वापरले जाणारे साहित्य आहे. त्याचे हे वर्चस्व योगायोगाचे नसून, ते गुणधर्मांच्या अनुकूल संतुलनातून प्राप्त होते.

कठोरता. व्हॅक्यूम हीट ट्रीटमेंटनंतर, X46Cr13 कार्यरत पृष्ठभागावर HRC 52 60 प्राप्त करते आणि गाभ्याची पुरेशी कणखरता टिकवून ठेवते. उदाहरणार्थ, शानबाओ मॅन्युफॅक्चरिंग स्पेसिफिकेशन HRC 52 55 चे लक्ष्य ठेवते, तर होंगयांगचे प्रीमियम डाईज ऑप्टिमाइझ्ड व्हॅक्यूम हार्डनिंगद्वारे HRC 58 60 प्राप्त करतात [2], [3].

क्षरण प्रतिरोध. क्रोमियमचे प्रमाण (अंदाजे 13%) मिश्र पोलादाच्या तुलनेत ओलावा, वाफ आणि सौम्य क्षरणकारक खाद्य घटकांना लक्षणीयरीत्या चांगला प्रतिकार प्रदान करते. जास्त ओलावा असलेल्या जलचर खाद्य फॉर्म्युलेशनसाठी, किंवा दमट हवामानात चालणाऱ्या गिरण्यांसाठी, हा क्षरण प्रतिरोध थेट डायचे आयुष्य वाढवतो [1].

झीज प्रतिरोध. उष्णता उपचारादरम्यान तयार होणारे उच्च कार्बन प्रमाण आणि क्रोमियम कार्बाइड यांच्या संयोगामुळे एक झीज-प्रतिरोधक पृष्ठभाग तयार होतो जो दीर्घ उत्पादन प्रक्रियेत छिद्रांची भूमिती टिकवून ठेवतो. तुलनात्मक चाचणीमध्ये, जास्त झीज होणाऱ्या कुक्कुटपालन आणि मत्स्यखाद्य अनुप्रयोगांमध्ये X46Cr13 रिंग डायज मिश्र पोलादी डायजपेक्षा सातत्याने सरस ठरतात [1].

व्यावहारिक निवडीचा नियम. ज्या फीड मिल्समध्ये रासायनिक क्षरणाऐवजी छिद्रांची झीज, आतील पृष्ठभागाचा ऱ्हास किंवा क्षमता घट हे प्राथमिक बिघाडाचे कारण आहे, त्यांच्यासाठी X46Cr13 हा सर्वात मजबूत सर्वसमावेशक सामग्रीचा पर्याय आहे. होंगयांग कझाकस्तानच्या एका केस स्टडीमध्ये X46Cr13-समकक्ष डाईजसह रिंग डायचे सेवा आयुष्य 880 तास (बदललेल्या मशीनवरील 600 तासांवरून) नोंदवले गेले आहे, जे 46.7% सुधारणा दर्शवते [3].
20CrMnTi मिश्र पोलाद: किफायतशीर आणि बहुपयोगी.

20CrMnTi हे एक कार्ब्युरायझिंग मिश्रधातू पोलाद आहे, जे सामान्य कुक्कुटपालन, पशुधन आणि काही बायोमास अनुप्रयोगांमध्ये रिंग डायसाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, जिथे गंजण्याचा धोका कमी असतो आणि खर्च-कार्यक्षमता गुणोत्तर हे प्राथमिक विचारात घेतले जाते.

कणखरपणा. 20CrMnTi उत्कृष्ट कणखरपणा प्रदान करते, जे तेव्हा मौल्यवान ठरते जेव्हा पेलेट मिल बदलत्या भाराखाली चालते, जेव्हा फीड फॉर्म्युलामध्ये जाडसर कण असतात किंवा जेव्हा रोलर ॲडजस्टमेंट नेहमी इष्टतम अचूकतेवर राखता येत नाही [1].

कठोरता. कार्ब्युरायझिंग आणि क्वेंचिंगनंतर, 20CrMnTi पृष्ठभागावर HRC 55 60 आणि एक मजबूत गाभा प्राप्त करते. हे संयोजन पृष्ठभागाची झीज रोधते तसेच आघात भार शोषून घेते ज्यामुळे अधिक ठिसूळ पदार्थाला तडे जाऊ शकतात [2].

सेवा आयुष्य डेटा. फील्ड ऑपरेशनमध्ये, 20CrMnTi रिंग डाय मानक धान्य-आधारित पोल्ट्री फीडवर 2,000 ते 3,000 तास आणि मध्यम-घर्षण हार्डवुड पेलेट उत्पादनावर 1,200 ते 1,800 तास टिकतात. तांदळाच्या भुशासारख्या (सिलिका सामग्रीमुळे मोह्स कठीणता 7) अत्यंत घर्षणयुक्त पदार्थांवर, सेवा आयुष्य 800 ते 1,500 तासांपर्यंत कमी होऊ शकते [4].

मर्यादा. मुख्य कमकुवतपणा म्हणजे गंज प्रतिरोधकता. जास्त आर्द्रता, मीठ किंवा आम्लयुक्त घटक असलेल्या फॉर्म्युलेशनमध्ये, 20CrMnTi गंज आणि रासायनिक हल्ल्यास बळी पडते ज्यामुळे डाय होलचे पृष्ठभाग खडबडीत होतात, घर्षण वाढते, थ्रुपुट कमी होतो आणि यांत्रिक झीज कार्यक्षमतेची पर्वा न करता प्रभावी सेवा आयुष्य कमी होते [1].
व्यावसायिक फीड-ग्रेड रिंग डाईजसाठी अयोग्य साहित्य

एका सामान्य गैरसमजाचे स्पष्टीकरण देणे महत्त्वाचे आहे. काही सामान्य पेलेट मिल मार्गदर्शिकांमध्ये रिंग डाय मटेरियल म्हणून बेअरिंग स्टील्सचा (जसे की GCr15 / 52100) उल्लेख असला तरी, ते प्रामुख्याने लहान-प्रमाणातील बायोमास प्रक्रियांमधील फ्लॅट डायसाठी योग्य आहेत. GCr15 मध्ये भिन्न थर्मल एक्सपान्शन वैशिष्ट्ये आहेत आणि दीर्घकाळ चालणाऱ्या औद्योगिक परिस्थितीत कार्यरत असलेल्या व्यावसायिक फीड-ग्रेड रिंग डायसाठी आवश्यक असलेला क्षरण प्रतिरोध आणि आघात सहनशीलता त्यात नाही. व्यावसायिक फीड पेलेट मिल्सनी रिंग डायसाठी एकतर X46Cr13/4Cr13 मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील किंवा 20CrMnTi अलॉय स्टील वापरावे [1].
उत्पादन प्रक्रिया: जिथे सामग्री आणि अचूकता यांचा संगम होतो

सामग्रीची निवड आवश्यक आहे, परंतु ती पुरेशी नाही. सामग्रीचे सैद्धांतिक गुणधर्म प्रत्यक्ष कार्यक्षमतेत रूपांतरित होतात की नाही, हे उत्पादन प्रक्रियेवरून ठरते.

फोर्जिंग. दर्जेदार रिंग डायचे उत्पादन कच्च्या ब्लँकपासून सुरू होते. प्रीमियम उत्पादक उच्च-क्रोमियम कच्च्या मालासह आणि नियंत्रित ब्लँक कठीणपणासह (HB 180 220) सानुकूल ब्लँक वापरतात. योग्य फोर्जिंगमुळे ग्रेन स्ट्रक्चर सुधारते, अंतर्गत पोकळ्या नाहीशा होतात आणि नॉन-फोर्ज्ड पर्यायांच्या तुलनेत डायचे अंतिम आयुष्य अंदाजे 15% ने वाढू शकते [5].

गन ड्रिलिंग. १५,००० RPM पर्यंतच्या वेगाने चालणाऱ्या स्वयंचलित CNC गन ड्रिलिंग मशीनचा वापर करून डाय होल्स तयार केले जातात. छिद्रांचा गुळगुळीतपणा हा एक महत्त्वाचा गुणवत्ता मापदंड आहे: जास्त खडबडीत छिद्रांमुळे घर्षण वाढते, उत्पादनक्षमता कमी होते आणि झीज वेगाने होते. प्रीमियम उत्पादक छिद्राच्या आतील भिंतीवर Ra ०.४ ०.८ µm चा पृष्ठभाग फिनिश मिळवतात, जो मिरर पॉलिश गुणवत्तेच्या जवळ असतो [5].

व्हॅक्यूम उष्णता उपचार. उष्णता उपचार ही सर्वात महत्त्वाची प्रक्रिया आहे. वातावरणीय किंवा सॉल्ट-बाथ पद्धतींच्या तुलनेत व्हॅक्यूम हार्डनिंगमुळे पृष्ठभागाचे ऑक्सिडेशन किंवा डीकार्बरायझेशन न होता एकसमान कडकपणा प्राप्त होतो. ही प्रक्रिया उच्च-फायबर गुणोत्तरांच्या [5], [3] चक्रीय लोडिंग वैशिष्ट्याखाली फ्रॅक्चरला प्रतिकार करण्यासाठी गाभ्याचा कणखरपणा टिकवून ठेवताना कार्यरत पृष्ठभागावर HRC 52 60 चे लक्ष्य ठेवते.

सीएनसी फिनिशिंग. उष्णता उपचारानंतर, डायवर सीएनसी फिनिश टर्निंग, काउंटरसिंकिंग आणि आतील बोअरचे ग्राइंडिंग केले जाते. एकसमान होल एंट्री प्रोफाइल सुनिश्चित करण्यासाठी स्वयंचलित सीएनसी काउंटरसिंकिंग मशीनद्वारे काउंटरसिंकिंग केले जाते, तर आतील बोअर अचूक आयामी सहनशीलतेमध्ये ग्राइंड केले जाते जेणेकरून संपूर्ण परिघावर रोलर-टू-डाय गॅप सुसंगत राहील [5].

गुणवत्ता पडताळणी. प्रीमियम उत्पादक शिपमेंटपूर्वी कडकपणा, छिद्राच्या व्यासाची सहिष्णुता (उच्च-सुस्पष्टता डायसाठी ±0.15 मिमी), पृष्ठभाग फिनिश आणि कॉम्प्रेशन रेशो तपासतात. काही उत्पादक ऑपरेटरच्या संदर्भासाठी कॉम्प्रेशन रेशो आणि मटेरियल ग्रेड थेट डाय बॉडीवर लेझर-एच्च करतात [3].
योग्य सामग्रीची निवड: एक निर्णय चौकट

सामग्री निवडीसाठी निर्णय चौकट खालीलप्रमाणे आहे. कोरड्या वातावरणातील प्रमाणित कुक्कुटपालन किंवा पशुधन खाद्यासाठी, 20CrMnTi हा किफायतशीर पर्याय म्हणून शिफारस केला जातो. दमट किंवा बदलत्या आर्द्रतेच्या परिस्थितीत कुक्कुटपालन किंवा पशुधन खाद्यासाठी, X46Cr13 किंवा 4Cr13 ची शिफारस केली जाते. जास्त आर्द्रता असलेल्या जलचर खाद्यासाठी (मासे/कोळंबी), X46Cr13 किंवा 4Cr13 ची शिफारस केली जाते. कमी गंजण्याचा धोका असलेल्या लाकडी गोळ्यांसाठी (वुड पेलेट), 20CrMnTi ची शिफारस केली जाते. खनिजे किंवा सिलिका असलेल्या उच्च-घर्षणयुक्त फॉर्म्युलेशनसाठी, X46Cr13 किंवा 4Cr13 ची शिफारस केली जाते. कमाल सेवा आयुष्याला प्राधान्य देण्यासाठी, HRC 58 ते 60 पर्यंत व्हॅक्यूम हीट ट्रीटमेंटसह X46Cr13 किंवा 4Cr13 ची शिफारस केली जाते. मर्यादित बजेट असलेल्या प्रमाणित फॉर्म्युलाच्या वापरासाठी, 20CrMnTi ची शिफारस केली जाते.
निष्कर्ष

रिंग डायच्या सामग्रीची निवड हा एक अभियांत्रिकी निर्णय असून त्याचे थेट आर्थिक परिणाम होतात. X46Cr13 मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील, त्याच्या संतुलित कठीणपणा, झीज-प्रतिरोध आणि क्षरण-प्रतिरोधामुळे, प्रीमियम फीड पेलेट मिलच्या रिंग डायसाठी उद्योग मानक मानले जाते. 20CrMnTi अलॉय स्टील कमी क्षरणाच्या जोखमीसह सामान्य वापरासाठी एक किफायतशीर पर्याय उपलब्ध करून देते. सामग्रीच्या गुणधर्मांचे कार्यात्मक कामगिरीमध्ये रूपांतर करण्यासाठी उत्पादन प्रक्रिया, विशेषतः व्हॅक्यूम हीट ट्रीटमेंट आणि गन ड्रिलिंगमधील अचूकता, तितकीच महत्त्वपूर्ण आहे. ज्या मिल्सना प्रति टन खर्च कमी करायचा आहे आणि डाय बदलण्याचा कालावधी वाढवायचा आहे, त्यांच्यासाठी सामग्रीची गुणवत्ता आणि उत्पादन अचूकतेमध्ये गुंतवणूक केल्यास मिळणारा परतावा हा वाढीव खरेदी खर्चापेक्षा कितीतरी पटीने जास्त असतो.