Повышение качества литейной продукции горного профиля Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

© В.Г. Ивахник, К.И. Шахова, А.И. Черанев, 2002

УДК 621.74.002.612

В.Г. Ивахник, К.И. Шахова, А.И. Черанев

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЛИТЕЙНОЙ ПРОДУКЦИИ ГОРНОГО ПРОФИЛЯ

Л

итье горного профиля, используемое в абразивных средах, относится к дорогостоящим материалам, обеспечивающим достаточно высокий уровень износостойкости. Степень ликвидности этого литья определяется оптимальностью стоимостных показателей технологических компонентов, формирующих в конечном счете цену литейной продукции.

В МГГУ в течение ряда лет выполняются инновационные работы как по повышению качества литья из приоритетной износостойкой стали 25ХГ2МТЛ, так и по улучшению эксплуатационных характеристик технологических материалов, применяемых при ее изготовлении. Повышение эксплуатационного ресурса технологических материалов и, следовательно, сокращение их расхода, обеспечивается за счет модификации физико-механических свойств (МФМС) материалов.

Практическая реализация эффективных инноваций осуществляется на опытно-промышленных участках, организованных в ряде регионов (Брянском, Калужском и др.) на предприятиях, привлеченных к изготовлению вузовского опытно-промышленного литья, и включает:

• использование в стали 25ХГ2МТЛ литейных компонентов-модификаторов (бариевостронциевого карбоната, бариевованадиевого карбоната и др.), обеспечивающих изменение структуры металла за счет измельчения зерна;

• применение в литейном производстве эффективных технологий термической обработки (патент РФ № 2085595 «Способ термической обработки изделий из износостойкой стали», 1997), магнитно-

импульсной обработки - МИО (патент РФ № 2064510 «Способ рекристаллизации металла», 1996), а также сочетание МИО с технологиями барирования, азотирования, сульфидирования и др.;

• активное привлечение инноваций, обеспечивающих МФМС технологических материалов, способствующих снижению себестоимости стального литья за счет экономии их расхода: дроби (патент

РФ № 2117054 «Способ обработки дроби», 1998); графитизированных электродов для электропечей (патент РФ № 2099373 «Способ обработки технического углерода и устройство для его осуществления», 1997); инструмента для обрубки литья (патент РФ № 2009210 «Способ обработки инструмента», 1996) и др.

В результате экспериментальных работ с модификаторами стали 25ХГ2МТЛ, к примеру, с бариевостронциевым карбонатом (БСК-1, БСК-2), выпускаемым ЗАО СО-СНОВИНВЕСТ, установлено, что использование этого модификатора позволяет получать металл с пониженной концентрацией примесей, повышенными механическими и эксплуатационными свойствами за счет получения мелкозернистой структуры, отсутствия газовой пористости. Кроме того, использование бариево-стронциевого карбоната позволяет снизить расход ферросплавов при выплавке, снизить количество брака при литье и тем самым уменьшить стоимость производства литых деталей.

Большинство литых деталей горных машин работает в условиях не только абразивной среды, но и ударных нагрузок, поэтому большое значение приобретает величина ударной вязкости. Использование модификаторов повышает величину ударной вязкости в 1,2-1,7 раза.

Кроме того, величина ударной вязкости сохраняется до температуры - 70 0С на уровне 0,4-0,7М Дж/м2 .

В цикле экспериментальных работ 2001 г. по МФМС технологических материалов целесообразно акцентировать внимание на результатах по изменению свойств электродов для металлургических электропечей. Применительно к графитизированным электродам, основным компонентом которых является технический углерод, установлено, что применение МИО повышает их эксплуатационный ресурс и сокращает расход электроэнергии. Такие изменения эксплуатационных показателей достигаются минимальным расходом электроэнергии, тогда как применение известного способа повышения качества электродов металлургических печей ионизирующим радиационным воздействием является малопроизводительным и требует защиты от радиационного излучения. Практической реализации способа повышения долговечности электродов электропечей за счет применения МИО предшествовал поиск их режимов по энергетическим воздействиям на технический углерод. Результаты МИО технического углерода представлены в таблице.

Результаты исследований различных марок технического углерода, приведенные в таблице, показывают, что углерод под действием МИО изменяет свойства и переходит из углерода низкой марки в углерод высокой марки. Табличные данные свидетельствуют, что при МИО происходит изменение обобщенного рентгеновского показателя Км, который является характеристикой марки углерода. Углерод марки П226М переходит в марку П234. По результатам исследования влияния МИО на технический углерод получен патент РФ №2099373.

Установленные режимы влияния МИО на технический углерод были положены в основу ряда технологий, практикуемых ИЦ для изменения

РЕНТГЕНОВСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

П о к а з а т е л и

М Т La Lc ГЇ002> Сг ^02^120 Кр Откл.

П314

Исх. 0,705 6,1 51,0 25,5 3,633 0,78 1,7 3,93

МИО 0,705 6,2 59,5 23,0 3,648 0,77 1,8 4,73 +20,4

П514

Исх. 0,75 6,0 64,0 27,0 3,633 0,87 1,64 3,26

МИО 0,74 6,2 62,0 25,5 3,642 0,82 1,85 4,0 +22,7

П226М

Исх. 0,72 5,45 61,0 23,0 3,661 0,80 2,05 6,16

МИО 0,71 5,60 61,0 22,5 3,693 0,75 2,15 7,64 +24,0

М - коэффициент дифракции; Т - параметр текстуры; La, Lс - размеры областей когерентного рассеяния; гїоог - межплоско-стное расстояние рефлекса; Иом/^го - характеристика когерентного рассеяния; КР - обобщенный рентгеновский показатель

физико-механических свойств некоторых технологических материалов, используемых ИЦ в своей инновационной деятельности. В частности, с 2001 г. в г. Брянске на ОАО «Бежицкий стальзавод» (БСЗ), изготавливающем для ИЦ инновационное литье горного профиля и оснащенном МИУ стационарного типа, МИО подвергаются графитизи-рованные электроды для электропечей.

Проведенные в 2001 г. на ОАО БСЗ сравнительные испытания графитизированных электродов до и после МИО показали, что модификация физико-механических свойств графитизированных электродов приводит не только к уменьше-

нию их расхода (18-25 %), но и к экономии электроэнергии. По данным актов испытаний за период опытно-промышленных плавок: на 124 плавки (314,4 т жидкой стали) было израсходовано 270360 кВт/ч, что соответствовало расходу электроэнергии на 1 т жидкого металла -859,9 кВт/ч (270360/314,4), тогда как нормой удельного расхода электроэнергии являлась величина - 1050 кВт/ч.

В настоящее время на ОАО БСЗ проводится модернизация опытнопромышленного участка МИУ как по техническим средствам обеспечения непрерывного цикла модификации свойств графитизирован-ных электродов (погрузочно-раз-

грузочные устройства и т.п.), так и по унификации магнитопроводов для реализации оптимальных параметров МИО в непрерывном режиме эксплуатации МИУ. В ближайшей перспективе модернизация опытно-промышленного участка МИУ предполагает масштабные работы с графитизированными электродами для металлургических производств и графитонаполнительными термопластами (используются конструкционные и антифрикционные материалы: вкладыши подшипников, зубчатые колеса, втулки, уплотнения и т.д.) для различных отраслей промышленности.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ивахник Владимир Георгиевич - доцент, кандидат технических наук, директор Инженерного центра Московского государственного горного университета.

Шахова Кира Ивановна - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Технология машиностроения и ремонта горных машин», Московский государственный горный университет.

Черанев Александр Иванович - заместитель генерального директора по производству ОАО «Бежицкого стальзавода», г.Брянск.