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

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

УЛК 6.012.621.78

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

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЛИТЕЙНОЙ ПРОЛУШИИ ГОРНОГО ПРОФИЛЯ

Литье 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-механи-

ческих 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 [1], магнитно-импульсной обработки - МИО [2], а также сочетание МИО с технологиями бари-

рования, азотирования, сульфи-дирования и др.;

• активное привлечение инноваций, обеспечивающих МФМС технологических материалов, способствующих снижению себестоимости стального литья за счет экономии их расхода: дроби [3]; графитизированных электродов для электро- печей [4]; инструмента для обрубки литья [5] и др.

В результате экспериментальных работ с модификаторами стали 25ХГ2МТЛ, к примеру, с бариево-стронциевым карбонатом (БСК-1, БСК-2), выпускаемым ЗАО «СОСНОВИНВЕСТ», 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-стронцевого 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 работают 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 0,4-0,7 МДж/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 графитизирован-ным 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 физико-механических свойств некоторых технологических материалов, используемых ИЦ в своей инновационной деятельности. В частности, с 2001 г. в г. Брянске на ОАО «Бе-жицкий стальзавод» (БСЗ), изготавливающем для ИЦ инновационное литье горного профиля и оснащенном МИУ стационарного типа, МИО подвергаются графи-тизированные электроды для электропечей.

РЕНТГЕНОВСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОЛА

Показатели

М | Т | Ьа | Ьс I <1оо2, 1 Сг | Ьоог/Ьі2о I Кр | Откл.

П314

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

МИО о,7о5 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 дис рассеяния; ё002 - меж го рассеяния; КР - обо фракции; Т - параметр текстуры; Ьа, Ьс - размеры областей когерентного плоскостное расстояние рефлекса; Ь002/Ьі20 - характеристика когерентно->бщенный рентгеновский показатель

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 уменьшению 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 опытно-промышленного участка МИУ как по техническим вам обеспечения непрерывного

цикла модификации свойств графитизи-рованных электродов (погрузочно-разгрузочные устройства и т.п.), так и по унифи-кациит магнитопро-водов для реализации оптимальных параметров МИО в непрерывном режиме эксплуатации МИУ. В ближайшей перспективе модернизация опытнопромышленного участка МИУ предполагает масштабные работы с графити-зированными 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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент РФ № 2085595 «Способ термической обработки изделий из износостойкой стали», 1997/

2. Патент РФ № 2064510 «Способ рекристаллизации металла», 1996.

3. Патент РФ № 2117054 «Способ обработки дроби», 1998.

4. Патент РФ № 2099373 «Способ обработки технического углерода и устройство для его осуществления», 1997.

5. Патент РФ № 2009210 «Способ обработки инструмента», 1996.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Ивахник Владимир Георгиевич - доцент, кандидат технических наук, директор Инженерного центра, Московский государственный горный университет.

Шахова Кира Ивановна - доцент, кандидат технических наук, кафедра ТМР, Московский государственный горный университет.

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

инновационно-техноло-гическом подразделении с правом юридического лица одним из направлений деятельности является создание износостойких материалов для абразивных процессов горнодобывающего, обогатительного и других производств. В частности, для сталелитейной промышленности горного про-

Вфиля создана ферромагнитная

Инженерном центре Мос- горного университета (ИЦ МГГУ) износостойкая марка стали

ковского государственного - специализированном вузовском 25ХГ2МТЛ (Патент РФ №

© В.Г. Ивахник, К.И.Шахова, В.П. Осипов, 2002

УЛК 6.012.621.78

В.Г. Ивахник, К.И.Шахова, В.П. Осипов

ИННОВАиИИ ЛЛЯ СКРЕП КОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ УГОЛЬНЫХ КОМБАЙНОВ