МЕЛЮЩЕЕ ТЕЛО ДЛЯ ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ Российский патент 2004 года по МПК C21D9/36 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к мелющим телам для шаровых мельниц, используемых для размола руд, угля, клинкера и других материалов в металлургической, цементной, угольной отраслях промышленности, а также при производстве огнеупоров и строительных материалов.

Известен мелющий шар для шаровых мельниц, выполненный из закаленной и отпущенной стали (см. ГОСТ 7524 - 89. Государственный комитет СССР по стандартам. - Москва, 1989 г.).

Однако известное мелющее тело для шаровых мельниц обладает недостаточной износостойкостью, имеет недостаточные прочностные характеристики, низкую устойчивость против раскалывания при ударах в мельнице и, как следствие, низким сроком службы, высокой вероятностью трещинообразования после закалки и отпуска при получении мелющего шара с твердостью его поверхности более 52 НКС_э.

Известно мелющее тело для шаровых мельниц, выполненное в форме шара из углеродистой конструкционной стали, подвергнутое закалке и самоотпуску с получением в поверхностном слое микроструктуры отпущенного мартенсита, а в сердцевине - троостита или троостосорбита (см. Авторское свидетельство СССР 1344793, МПК 7 С 21 D 9/36, 15.10.1987, 3 с.).

Однако известное мелющее тело для шаровых мельниц обладает недостаточной износостойкостью, имеет недостаточные прочностные характеристики, низкую устойчивость против раскалывания при ударах в мельнице и, как следствие, низким сроком службы, высокой вероятностью трещинообразования после закалки и отпуска при получении мелющего шара с твердостью его поверхности более 52 НКС_э.

Технической задачей изобретения является устранение перечисленных недостатков и создание мелющего тела для шаровых мельниц, имеющего высокий срок службы, обладающего высокой износостойкостью, высокой устойчивостью против раскалывания при ударах в мельнице, а также обладающего заданным сочетанием прочностных характеристик поверхностного слоя и сердцевины шара при твердости его поверхностного слоя более 52 НКС_э и без трещинообразования после закалки и отпуска.

Технический результат достигается тем, что предложено мелющее тело для шаровых мельниц, выполненное в форме шара из углеродистой конструкционной стали, подвергнутое закалке и самоотпуску с получением в поверхностном слое микроструктуры отпущенного мартенсита, а в сердцевине - троостита или троостосорбита, отличительной особенностью которого является то, что тело выполнено из стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,4-0,8 мас. %, имеет глубину поверхностного слоя отпущенного мартенсита в пределах 0,05-0,35 от его диаметра, твердость больше 59 HRС_э и твердость сердцевины более 30 HRС_э, при этом микроструктура тела получена из исходного аустенита, имеющего действительный размер зерна 11-14 баллов. Кроме того, тело имеет глубину поверхностного слоя отпущенного мартенсита в пределах 0,25-0,35 от его диаметра и твердость сердцевины больше 45 HRС_э.

В течение длительных экспериментальных сравнительных испытаний известных и предложенных мелющих тел при размоле идентичных материалов в шаровых мельницах было установлено, что с использованием всех отличительных параметров предложенного мелющего тела достигнута его высокая износостойкость, высокая устойчивость против раскалывания при ударах в мельнице, а также достигнуто заданное сочетание прочностных характеристик поверхностного слоя и сердцевины.

Срок службы предложенного мелющего тела на 15-30% превышает срок службы шаров, изготовленных из традиционных углеродистых, легированных и рельсовых сталей, при этом потеря массы предложенного мелющего тела по сравнению с известным меньше на 20-25%.

Содержание углерода в стали с пониженной прокаливаемостью для предложенного мелющего тела выбрано 0,40-0,80 мас.%, причем конкретная величина углерода выбирается в зависимости от требуемой твердости сердцевины и диаметра шара.

Поверхностный слой выбран в пределах 0,05-0,35 от диаметра изготавливаемого шара и представляет собой отпущенный мартенсит с твердостью более 59 НКС_э.

Твердость сердцевины предложенного мелющего тела составляет 30-45 НКС_э или более 45 HRС_э для шаров различного диаметра.

Микроструктура тела получена из исходного аустенита, имеющего действительный размер зерна 11-14 баллов.

Оптимальное соотношение высокой твердости поверхностного слоя и необходимой твердости сердцевины шара за счет применения стали с пониженной прокаливаемостью обеспечивает получение высокой устойчивости против растрескивания шаров после их закалки и получение высокой устойчивости против раскалывания шаров при их эксплуатации в шаровых мельницах при одновременной их высокой износостойкости. Все это обеспечивает предложенному мелющему телу значительное повышение его срока службы по сравнению с известным мелющим телом.

Следует отметить, что изготовление предложенных мелющих тел для шаровых мельниц из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью целесообразнее изготовления известных мелющих тел по традиционной технологии и из традиционных материалов из-за значительного снижения трудозатрат при их термической обработке, а также за счет повышения качества их изготовления. Технология изготовления предложенного мелющего шара включает нагрев прутков в печи или в индукторе токами ТВЧ, прокатку шаров на шаропрокатных станах поперечно-винтовой или поперечно-клиновой прокатки с последующей объемно-поверхностной закалкой шаров с прокатного нагрева с самоотпуском и является предметом "НОУ-ХАУ".

Предложенное мелющее тело для шаровых мельниц выполнено в форме шара и не требует дополнительных графических пояснений.

Эксплуатация предложенного мелющего тела в шаровых мельницах является стандартной и не отличается от существующей в настоящее время.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к мелющим телам для шаровых мельниц, используемых для размола руд, угля, клинкера и других материалов в металлургической, цементной, угольной отраслях промышленности, а также при производстве огнеупоров и строительных материалов. Техническим результатом изобретения является получение мелющего тела с высокой износостойкостью, высокой устойчивостью против раскалывания при ударах в мельнице, а также с заданным сочетанием прочностных характеристик поверхностного слоя и сердцевины шара. Для достижения технического результата мелющее тело для шаровых мельниц, выполнено в форме шара из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода от 0,40-0,80 мас. %, подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи. При этом микроструктура поверхностного слоя шара представляет собой отпущенный мартенсит с размером действительного зерна аустенита 11-14 баллов, глубина слоя отпущенного мартенсита выбрана равной 0,05-0,35 от его диаметра, твердость поверхностного слоя выбрана больше 59 HRC_э, а микроструктура сердцевины шара представляет собой троостит или троостосорбит с твердостью более 30 HRC_э. При этом глубина слоя поверхностного отпущенного мартенсита поверхностного слоя шара выбрана равной 0,25-0,35 от диаметра шара, а микроструктура сердцевины шара представляет собой троостомартенсит или троостит с твердостью больше 45 HRC_э. 1 з.п. ф-лы.

1. Мелющее тело для шаровых мельниц, выполненное в форме шара из углеродистой конструкционной стали, подвергнутое закалке и самоотпуску с получением в поверхностном слое микроструктуры отпущенного мартенсита, а в сердцевине - троостита или троостосорбита, отличающееся тем, что тело выполнено из стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,4 - 0,8 мас.%, имеет глубину поверхностного слоя отпущенного мартенсита в пределах 0,05 - 0,35 от его диаметра и твердость больше 59 HRC_э, твердость сердцевины более 30 HRC_э, при этом микроструктура тела получена из исходного аустенита, имеющего действительный размер зерна 11-14.2. Мелющее тело по п.1, отличающееся тем, что тело имеет глубину поверхностного слоя отпущенного мартенсита в пределах 0,25 - 0,35 от его диаметра и твердость сердцевины больше 45 HRC_э.