CC BY
221
Список литературы
1. Производство чугунных отливок: учебник / Белов В.Д., Вдовин К.Н., Колокольцев В.М., Ковалевич Е.В., Тен Э.Б., Ри Хосен, Ри Э.Х. Магнитогорск: МГТУ, 2009 . 521 с.
2. Вдовин К.Н., Феоктистов H.A. Модернизация литниковой системы отливки «Шлаковая чаша» // Литейное производство сегодня и завтра: труды 9-й Всерос. науч.-практ. конф. СПб: Изд-во СПб политехн. ин-та, 2012. С. 510 - 518.
Сведения об авторах
3. Вдовин К.Н., Феоктистов H.A. Анализ технологических мероприятий, направленных на предотвращение горячих трещин на стальных отливках // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2. С. 84 - 86.
4. Вдовин К.Н., Савинов A.C., Феоктистов H.A. Прогнозирование трещиноустойчивости крупных стальных отливок // Литейное производство. 2014. № 12. С. 15 - 21.
Вдовин Константин Николаевич - д-р техн. наук, проф., зав. каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu.ru
Феоктистов Николай Александрович - аспирант каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: fna87@mail.ru
Овчинникова Марина Вячеславовна - магистр каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова». E-mail: ovchinnikova_m@inbox.ru.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
MODELLING OF THE FOUNDRY PRODUCTION TECHNOLOGY OF CASTING "ANCHOR"
Vdovin Konstantin Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Head of the department of Materials Science and foundry, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu. ru
Feoktistov Nikolai Aleksandrovich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: fna87@mail.ru
Ovchinnikova Marina Vyacheslavovna - M. Eng., Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: ovchinniko-va_m@inbox.ru.
Abstract. The article reviewed and modeled using a computer program LVMFlow 4.2 two options Gating-feeding system for the casting of "the anchor". After analyzing simulation data, determined that the classic supply of metal in the plane of the connector shape is the most viable option Gating system. With such a supply of metal implements the principle of directional solidification and therefore defects in the casting are not formed.
Keywords: Rail fastening, casting, gating system, defects, modeling.
♦ ♦ ♦
УДК 621.771.65-436
Вдовин К.Н., Феоктистов H.A., Абенова М.Б., Куликов В.Д., Кондратьев И.С.
КАЧЕСТВО МЕЛЮЩИХ ШАРОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы изготовления мелющих шаров из чугуна и стали, произведенных методом прокатки и литья. Представлены и сравнены свойства шаров, полученных разными методами. Установлено, что наиболее дешевый способ производства шаров - литье вметаллическую форму.
Ключевые слова: шары, кокиль, песчано-глинястая форма, поперечно-клиновая прокатка, литье, структура.
В настоящее время важное место в российской экономике занимают отрасли промышленности, непосредственно связанные с добычей и переработкой минеральных видов сырья и топлива. В цементной, горно-обогатительной, энергетической и других от-
раслях одной из основных и весьма распространенных операций является измельчение различных материалов [1].
Размол сырья осуществляют, как правило, в шаровых и трубных мельницах с помощью мелющих
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
шаров. Согласно данным маркетингового исследования Орско-Халиловского металлургического комбината потребность в мелющих шарах на внутреннем рынке России довольно значительна и составляет около 100 тыс. тонн в год. Из них около 17% - мелкие шары 30-50 мм, а около 83% - средние и крупные 60120 мм [1].
Вследствие абразивного действия размалываемого материала мелющие шары изнашиваются и безвозвратно расходуются в процессе измельчения сырья. Шары обычно изготавливают из стали и чугуна, причем стальные прессованием или поперечно-клиновой прокаткой (ПКП), чугунные - литьем в песчано-глинистых (ПГФ) или металлических формах [1, 2].
Быстрый износ мелющих шаров приводит к значительному росту общих затрат на дробление и измельчение, которые составляют около 60-70% от стоимости переработки сырья. Причем возникающие потери связаны не только с увеличением потребления мелющих шаров, но и со снижением показателей эффективности работы размольного оборудования в результате частых простоев, а также с ухудшением качества производимой продукции вследствие увеличения содержания железа в конечном продукте.
В связи с этим актуальной является задача снижения затрат при производстве мелющих тел. Для ее решения необходим комплексный подход: применение рационального состава сплава и технологии изготовления мелющих шаров.
Сущность процесса поперечно-клиновой прокатки заключается в упругопластическом качении заготовки ме^ду двумя клиновыми инструментами, параллельно перемещающимися навстречу друг другу.
Основные преимущества ПКП состоят в относительной простоте производства и ремонта сложного и высокоточного инструмента (инструмент является сборным, состоящим из отдельных деталей, которые изготавливаются на универсальных фрезерных и шлифовальных станках), а также в получении относительно плотной структуры под действием сил прессования (рис. 1).
Рис. 1. Структура образца металла (ст. 6 сп), изготовленного путем поперечно-клиновой прокатки (х500)
В микроструктуре стального образца (шара) хорошо видны иглы мартенсита. Твердость металла образца составила 56 ИЯС.
Однако существенным недостатком метода ПКП являются многостадийность и высокие энергетические затраты при изготовлении шаров. Кроме того, после прокатки на шарах возникает большое количество дефектов: шар с перемычками, «рейка», закат плены, накат (ложный полюс), незаполнение переднего торца шара и др. Стоимость таких шаров 100000 руб./т.
Другим экономически целесообразным способом изготовления является литье в песчано-глинистые формы (ПГФ) или кокиль.
Сущность данной технологии заключается в следующем:
- изготовление металлических моделей;
- изготовление модельной оснастки (стержневого ящика);
- монтаж металлических моделей мелющих тел (шаров) на стержневой ящик на две половины;
- подготовка материалов, используемых в технологии: формовочный песок, глина, лигносульфонат, серебристый графит и т. д.;
- приготовление формовочной жидкостекольной смеси;
- засыпка стержневой смеси внутрь ящика и уплотнение ее, выполнение наколов для продувки СО2;
- после продувки разборка ящика, укладка готового стержня на приготовленную площадку для сборки и заливки;
- последующее изготовление стержней и сборка их в стопку по знакам в количестве 6 шт.;
- установка на последний стержень заливочной чаши;
- заливка готовой стопки жидким металлом.
Выплавка чугуна марки ЧХЗГ2, ЧХЗТ производится на электродуговых и индукционных печах. Затем готовый металл выпускают в чайниковый поворотный ковш емкостью 1,5 и 3,0 т.
Выбивку стопок производят на выбивных решетках, готовые отливки проходят переборку и сортировку на специальном столе, затем помещаются в емкости для отправки потребителю.
Основным достоинством этого метода литья является дешевизна изготовления форм (80682 руб./т), а главным недостатком - последующая механическая обработка поверхности отливки. Микроструктура чугуна, полученного при литье в песчано-глинистую форму, изображена на рис. 2.
Как показывает практика, эффективное влияние на повышение стойкости мелющих шаров оказывает технология их изготовления. Особенно удовлетворительные показатели стойкости литых шаров дает литье в кокиль. При этом шары имеют высокую объемную точность, низкую шероховатость поверхности, и
главное достоинство кокиля - возможность многоразового использования форм. Кроме того, отливки, полученные в металлической форме, имеют более мелкий размер структурных составляющих (рис. 3).
1
Рис. 2. Микроструктура образца, изготовленного путем литья в песчано-глинистую форму (х500)
Р* *
'Ш
Г7Щ
Несмотря на достоинства кокильного литья, необходимо отметить, что высокая стоимость изготовления самого кокиля сдерживает его применение. То есть пока преимущественно шары льют в песчано-глинистые формы.
Исследовали твердость чугуна на образцах, отлитых в ПГФ, кокиль и полученных прокаткой, НЯС: ПГФ - 52, кокиль - 58, ПКП - 56.
Химический состав и твердость литых и катаных шаров приведен в таблице.
Химический состав и твердость мелющих тел
Сплав С Si Mn P S Cr Ni Cu
Сталь 0,65 0,33 0,70 0,034 0,035 0,31 0,10 0,13
Чугун 3,35 1,43 3,75 0,049 0,032 3,25 0,32 0,17
Сопоставив достоинства и недостатки трех методов изготовления мелющих тел, наиболее целесообразной технологией является литье в кокиль, которая в свою очередь имеет достоинства поперечно-клиновой прокатки, но при этом меньшие затраты при производстве.
Список литературы
1. Вдовин К.Н., Шубина М.В. Изготовление отливок по расплавляемой оснастке: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. 118 с.
2. Выбор базового состава чугуна для изготовления литых мелющих тел / К.Н. Вдовин, Е.В. Синицкий, С.Ю. Волков и др. // Теория и технология металлургического производства. 2013. № 1. С. 42-45.
Рис. 3. Микроструктура образца, изготовленного путемлитъя в кокиль (х500)
Сведения об авторах
Вдовин Константин Николаевич - д-р техн. наук, проф., зав. каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu. ru
Феоктистов Николай Александрович - аспирант каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университетим. Г.И. Носова». E-mail: fna87@mail.ru
Абенова Маркаба Борановна - аспирант каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Куликов Владислав Дмитриевич - студент каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Кондратьев Иван Сергеевич - студент каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
QUALITY OF GRINDING BALLS PRODUCED BY DIFFERENT METHODS
Vdovin Konstantin Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Head of the department of Materials Science and foundry, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu. ru
Feoktistov Nikolai Aleksandrovich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: fna87@mail.ru
Abenova Markaba Boranovna - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Kulikov Vladislav Dmitrievich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Kondratiev Ivan Sergeyevich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Abstract. Questions of manufacturing of the grinding balls from iron and steel produced by rolling and casting techniques are discussed in the article. Properties of the balls, obtained by different methods are presented and compared. It is established that a metal mold casting is the most inexpensive method of ball producing.
Key wards: Balls, chill mold, sandy-clay form, cross-wedge rolling, casting, structure.
♦ ♦ ♦
