Технологические аспекты повышения стойкости сталелитейной продукции горного профиля Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ “НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА-97'' МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 4 “ГОРНАЯ ТЕХНИКА: ПРОБЛЕМЫ И ТЕНЦЕДНЦИИ РАЗВИТИЯ”

В.Г. Ивахник,

Б.И. Скурыдин

ИЦ МГГУ,

К.И. Шахова

Московский государственный горный университет

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОИКОСТИ СТ А Л ЕЛ 1/1 ТЕ 1/1 НО 1/1 ПРОДУКЦИИ ГОРНОГО ПРОФИЛЯ

Технический уровень отечественной металлургической базы сталелитейной промышленности характеризуется отставанием почти в два раза от развитых зарубех-иых стран: Великобритании, Германии,

Италии, США, Франции, Японии, что и ориентирует инновационную деятельность в этой сфере на создание качественно новых технологий и износостойких марок сталей на базе приоритетных инноваций с использованием российских сырьевых ресурсов.

Такая направленность особенно актуальная для горнодобывающей промышленности, основное оборудование которой работает в условиях значительных динамических нагрузок в абразивных и агрессивных средах.

Работы, выполненные в инновационном подразделении Московского государственного горного университета — Инженерном центре (ИЦ МГГУ), показывают, что повышение технического уровня сталелитейной промышленности в значительной степени может быть достигнуто за счет:

• специализации сталелитейных заводов по определенной номенклатуре деталей машиностроения;

• использования при литье оптимизированных по составу и способам обработки марок литейных сталей;

• оптимизация существующих методов плавки с использованием

современных методов подготовки шахты с применением конверсионных материалов;

• модернизация техники и технологии литья;

• использование новых методов обработки литых деталей, обеспечивающих требуемых уровень физико-механических свойств, повышающих долговечность литых деталей.

Перечисленные рекомендации использовались при выполнении совместных работ ИЦ МГГУ и АО "Бежицкий сталелитейный завод" (БЗС), это позволило установить, что крупнозернистость литья — главный недостаток литейной стали — может устраняться, т.к. возможность изменения литейной структуры заложена в механизме эвтектоидного распада. Целесообразное легирование стали ведет к появлению эвтектоидного распада, измельчению зерна, улучшению технологичности последующей обработки при требуемом уровне физикомеханических свойств отливки.

Анализ экспериментальных исследований с использованием метода множественного корреляционного анализа по выявлению влияния химического состава на свойства стали позволил установить оптимальный химический состав стали, в которой дальнейшее изменение зерна в условиях эвтектоидного распада достигается легиро-

ванием титаном, а технологичность термической обработки — введением молибдена.

На основе проведенных исследований ИЦ МГГУ и АО "БСЗ", разработана новая марка стали 25ХГ2МТЛ и технология ее упрочнения [1]. По физикомеханическим свойствам и эксплуатационным характеристикам новая марка стали успешно заменяет дорогостоящую высокомарганцовистую сталь 110Г13Л, традиционно используемую в литых деталях горнодобывающего и обогатительного оборудования.

Стабилизация свойств стали и повышение ее пластичности после термической обработки обеспечивается последующей (финишной) обработкой изделий высокоэнергетическим импульсным магнитным полем (МИО) [2] на опытно-промышленной установке ИЦ МГГУ по приоритетной технологии [3, 4]. Для масштабного применения МИО на АО "БСЗ" в настоящее время используется промышленная установка, позволяющая создавать магнитное поле напряженностью от 103-107 А/м при механизированной подаче и перемещении деталей в индукторе.

Производительность установки до 10 т/час обрабатываемого литья.

Оптимальный режим термической обработки стали 25ХГ2МТЛ обеспечивает следующий уровень механических свойств: ств = 870-1000 МПа, а0,2 = 790-850 МПа, 5 = 10-12%, \|/ = 43-45%, КСи = 0,52-0,57 МДж/м^.

После термической обработки и МИО сталь 25ХГ2МТЛ имеет следующие свойства: ав - 900-1100 МПа, сто.г = 800-870 МПа, 5 = 12-15%, У|/ = 43-47%, КСи = 0,670,80 Дж/м^. Как следует из приведенных данных наиболее влияние МИО оказывает на пластические свойства, так КСи увеличивается в 1,32-1,67 раза.

Для повышения качества экспериментальных образцов стальных отливок и получения требуемых геометрических па-

раметров заготовки, шероховатости ее поверхности разработана методика расчета линейных параметров с использованием размерных цепей на модельную оснастку. Эта же методика применяется для расчета погрешностей изготовления стержней, что позволило определять точность изготовления стержней при использовании оборудования, имеющегося на АО "БСЗ", с точки зрения экономической целесообразности.

Экспериментальные исследования также включали проверку эксплуатационных свойств изделий из стали 25ХГ2МТЛ на горнодобывающих предприятиях.

На первом этапе были испытаны зубья ковшей конструкции ИЦ МГГУ для карьерных экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8И, изготовленные из стали 25ХГ2МТЛ с термообработкой на твердость НВ 270-300 и упрочненением в импульсном магнитном поле [5].

Испытания зубьев проводились на различных горных предприятиях рудной (Костомукшский ГОК, Оленегорский ГОК, Лебединский ГОК) и нерудной промышленности (Павловскгранит, ПолотняноЗаводское карьероуправление, Мансуровское карьероуправление и др.) в период с 1994 по 1995 г.

Ресурсные испытания подтвердили повышенную работоспособность зубьев из новой марки стали, при этом средняя наработка на один зуб на 25-35% выше, чем на серийных зубьях, изготовленных из высокомарганцовистой стали 110Г13Л.

В 1995-1996 годах зубья ковшей для карьерных экскаваторов ЭКГ-5, ЭКГ-8И, ЭКГ-10 прошли масштабную апробацию на ряде горнорудных предприятий. Эксплуатация зубьев показала их стабильную, надежную работоспособность, повышенную износостойкость и прочность. За этот период Бежицким сталелитейным заводом было выпущено более 2500 зубьев для экскаваторов ЭКГ-8И и ЭКГ-10 и более 500 зубьев для экскаватора ЭКГ-5.

Хорошие эксплуатационные показатели зубьев из приоритетной марки стали 25ХГ2МТЛ позволили расширить номенклатуру стального износостойкого литья для горных предприятий.

В настоящее время завершаются карьерные испытания бульдозерных ножей для тракторов Т-330 и Т-170, кремальерных шестерен, и реек для экскаватора ЭКГ-5. Кроме того, готовятся к испытаниям на Мансуровском карьероуправлении корпуса и рабочие колеса грунтонасосов типа ЗГМ, а также подвижные и неподвижные брони к дробилкам типа КМД.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Решение о выдаче патента на "Способ термообработки изделий из износостойкой ферромагнитной стали" N95106423/02 от 28.03.96.

2. Постников С.Н., Бузынин В.Н. Применение импульсного магнитного поля для упрочнения инструмента. М., НИИЭИР, 1986, вып. 6.

3. Патент РФ N2009210 "Способ обработки инструмента". 1503.94 г. Бюл. 5.

4. Патент РФ N2064510 "Способ рекристаллизации металла". 27.03.96 г. Бюл. 26.

5. Патент РФ N2055985 "Рабочий инструмент". 10.03.96 г. Бюл, 7.

.Г. Ивахник, Б.И. Скурыдин, К.И. Шахова