Повышение свойств чугунных мелющих шаров и кокилей для их литья

• Автор: Шубина, Марианна Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 147 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Состояние вопроса.

1.1. Материалы для изготовления мелющих шаров

1.2. Технологии изготовления чугунных мелющих шаров.

1.3. Стойкость кокилей для литья чугунных мелющих шаров.

1.3.1. Технологии изготовления кокилей .

1.3.2. Материалы для изготовления кокилей.

1.3.3. Защитные покрытия для кокилей

1.4. Выводы. Постановка задач исследования

Глава 2. Методика проведения исследований..

2.1. Материалы для исследований.
2.2. Определение механических свойств и металлографический анализ
2.3. Определение износостойкости чугуна.
2.4. Определение ударостойкости мелющих шаров.
2.5. Испытание чугуна на жаростойкость
2.6. Определение температурных кривых в системе отливка кокиля
расплавляемый стержень форма.
Глава 3. Разработка технологии изготовления кокилей по расплавляемой оснастке для литья мелющих шаров
3.1. Лабораторное исследование технологии литья кокилей.
3.2. Исследование тепловых процессов в системе отливка кокиля расплавляемый стержень форма.
3.3. Изготовление кокилей для литья мелющих шаров.
3.3.1. Расчет литниковой системы кокиля.
3.3.2. Расчет толщины стенки кокиля.
3.3.3. Разработка конструкции расплавляемого стержня
3.3.4. Разработка конструкции формы для литья кокиля
3.3.5. Технологическая схема изготовления кокиля.
Глава 4. Исследование структуры и свойств чугуна кокилей, изготовленных по расплавляемой оснастке
4.1. Формирование литой структуры чугуна в рабочей стенке кокиля
4.2. Исследование процессов алюминирования и алитирования
рабочей поверхности кокиля в процессе его литья
4.3. Исследование режимов термообработки кокилей.
4.4. Исследование свойств чугуна рабочей стенки кокиля
Глава 5. Разработка химического состава чугуна для литья
мелющих шаров.
5.1. Обоснование выбора легирующего комплекса для белого чугуна ИЗ
5.2. Исследование зависимости свойств белого чугуна от его химического состава.
5.3. Исследование свойств чугуна для изготовления мелющих шаров,
выбранного по математической модели сплава
Основные выводы.
Список использованных источников


И. Цыпина, за рубежом для изготовления мелющих шаров применяют средне - и высоколегированные чугуны [, ]. Сг. Вместе с тем, широко используются высоколегированные хромомолибденовые чугуны компании «Climax Molybdenum» (США), например, Climax Alloy- (сплав -3), содержащий - %Сги2-4 % Мо, а также составы чугунов английского стандарта BS -, например, BF 2 с содержанием % Сг и 0,5 % Мо. Известен и отечественный опыт применения подобных чугунов для изготовления мелющих шаров. Так, в работе О. N1 0, - 1,0 % [9]. На ОАО «Кронтиф» для изготовления мелющих шаров применяют высокохромистые белые чугуны с содержанием до % Сг, а также чу-гуны, легированные целым комплексом добавок: 8,0 - ,0 % Сг, 3,0 - 5,0 % №, 0,2 - 0,5 % Мо, 0,2 - 0,5 % V, 0,1 - 0,3 % В и другие [,]. Как указывается в работах [, ], разный уровень легирования позволяет изменять тип металлической матрицы и морфологию карбидной фазы, регулируя тем самым свойства износостойких белых чугунов. При этом в средне - и высоколегированных белых чутунах формируется мартенситная и мартенсито-аустенитная металлические матрицы, которые, по мнению И. И. Цыпина, М. Е. Гарбера, А. Н. Поддубного и других исследователей, способствуют значительному повышению износостойкости [9 - , , , ]. Однако в работах М. Е. Гарбера, а также И. Р. Клейса и Х. Х. Ууэмыйса отмечается, что указанное преимущество такого типа металлической матрицы реализуется только при отсутствии значительных ударных нагрузок, что не соответствует условиям работы мелющих шаров [, ]. Кроме того, опыт использования мелющих шаров из чугунов с мартенсито-аустенитной металлической матрицей показывает, что объемные изменения, сопровождающие фазовые превращения метастабильного аустенита в мартенсит в процессе эксплуатации шаров, могут стать причиной их преждевременного разрушения []. Как известно, изменение морфологии карбидной фазы при среднем и высоком легировании и переход от ледебуритной к аустенито-хромисто-карбидной эвтектике способствует повышению износостойкости и прочности чугуна [, , , ]. Однако, наряду с преимуществами образующихся при этом три-гональных карбидов М7С3 перед цементитом М3С, для них характерна анизотропия свойств вдоль разных осей, а также высокая чувствительность к твердости абразива, о чем свидетельствуют данные работ [9, , ]. При изнашивании абразивом с твердостью, превышающей этот показатель для карбидов М7С3, разница в износостойкости белых чугунов с карбидами М7С3 и М3С сглаживается. Более того, исследования М. Е. Гарбера, И. И. Цыпина и А Н. Поддубного показывают, что высокая степень износостойкости тригональных карбидов реализуется только при прочном закреплении этой фазы в металлической матрице и малой степени ее деформации [, , ]. В противном случае, при нагружении абразивным материалом происходит продавливание твердых карбидов через мягкую матрицу и их выламывание, а высокая прочность матрицы достигается только в результате легирования Ni, Cu, Mo и другими элементами. Однако белые чугуны такого состава не всегда могут стать приемлемым материалом для изготовления мелющих шаров вследствие их,высокой стоимости. Причем, попытки замены дорогостоящих никеля и меди дешевым марганцем во многих случаях приводят к трещинообразованию и снижению ударостойкости мелющих шаров вследствие значительной склонности такого белого чугуна к транскристаллизации [9, , ]. Как показывает практика, экономические соображения заставляют многих отечественных исследователей отказаться от разработки составов средне - и высоколегированных чугунов для изготовления мелющих шаров, а широко распространенные за рубежом нихард и сплав -3 в нашей стране используются весьма ограниченно [3, 9, , ]. В связи с этим, прослеживается тенденция к рациональному применению нелегированных и экономно - легированных износостойких белых чугунов для изготовления мелющих шаров, стойкость которых по некоторым данным в 2 - 3 раза превосходит стальные катаные шары [И, , , ]. В качестве легирующих и модифицирующих добавок низколегированных БЧ используют, как правило, целый ряд элементов при их суммарном содержании до 3 % [, ]. По мнению O.