Способ изготовления чугунных мелющих тел Советский патент 1992 года по МПК B22D25/08 B22D1/00 B22D27/20 

Изобретение относится к технике отливки мелющих тел, применяемых при измельчении материалов в трубных мельницах цементной, горнообогатительной, химической и др. отраслях промышленности.

Известен способ изготовления мелющих тел путем заливки металла в открытые кокили конвейерно-кокильной машины.

Указанный способ изготовления мелющих тел не обеспечивает необходимого их качества в силу особенностей плавки, непостоянства качества шихты, неравномерности разогрева кокилей и т.д. Перечисленные факторы отрицательно влияют на структуру

отливок мелющих тел, что в конечном счете приводит к массовому их разрушению при эксплуатации в трубных мельницах.

Оптимальной с точки зрения эксплуатации мелющих тел является мелкозернистая структура белого чугуна (перлитоцементитная) на глубину 8-10 мм от поверхности с плавным переходом в структуру половинчатого или серого чугуна к осевой части отливки.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ изготовления мелющих цилиндров, выполняемых согласно ТУ 21-32-288-88. Данный способ предусматрмаает легирование чугуна перед разлинкой маталлй в кокили конвейерно-кокильной машины, Недостаток известного способа заключается гз том, гго ом не обеспечивает необходимую удароустойчивость мелющих тел в связи с грубой стру1стурой белого чугуна. Вместе с тем, известный способ не учитывая прм шихтовке границы оптимальной величины углеродного эквивалента ,3 (Si+P) оказывающего решающее вли5.ние мз вязкость (жидкотекучесть) расплавленгого металла, что в конечном итоге затрудняло или делало невозможным регулиропамие глубины отбелз и получение отл м i;i (3 к -л е л i о ш, и х т е л с опт и м а л ь i-1 о и структурой. Целью изобретения является новышение у,цароустойчиоости зз счет получения более fv1eлкoзepниcтoй поверхностной структуры белого чугуна но глуби1- у 8-10 мм с плавньгм переходом в структуру половинчатого или серого чугуна к центру отливки. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления чу1унных мелющих тел, включаю цем промежуточную обр,аботку металла легирующими материалами и его разливку о литейные формы, в качестве легирующих иатериалов исгюльзуют механич е с к у к; с м е с ь i-i з с и л и к о б а р и я i-i двухкомпонентной композиции МС составленной из металлического кон1.1,ентрата в виде окислов ред соземсльных металлов и криолита, соотношении составляющих смеси соответственно (0,-1--2,3/:1,0, при этом углеродный зкв валент разливаемого чугуна вы,г4ерживают в пределах 4,1-4,4%. В качестве двухкомпонснтмой композиции механической смеси используют отходы переруботки руд редкоземельных металлов. Способ осуществляется спедуюи им образом. Пос.Ю зйвалки шихты, рассчи1амной на выдеря;ку углеродного эквивалента в пределах 4,1-4,-1 % п/;авки и разливки .металла для уточнения соотношения вводимой лигатуры с действующей технологической линии отбирается проба (3-5 отливок мелющих тел), которая ускоренно охла.ждается на полу цеха или железном листе, зате,ч , тела раскалываются с помощью приспособления м визуально определяется глубина отбел.з, В зависимости от глубинь отбела периодически (еж8час1- о) на дно ковша вводится механическая смесь, составлеимая из смеси сили1 обария и МС в количестве 0,1% от жидкого металла при ссот|- ошении составляющих компонентов, соотаетствег.ио (0,42,3); 1,0. Меняя соотношегие количества силикобария и МС и визуально з ка::кдом случае определяя глубину отбела, таким образом регулируют ее до получения нужной структуры, обеспечивающей необходимую удароустойчивость мелю1дих тел. Результаты почасового контроля структуры м сведения о количествах вводимых компонентов фиксируются в журнале рапортов. Одновременно совместное использование элементов противоположного воздействия позволяет упрочнить металлическую основу чугуна, что положительно сказывается на эксплуатационной стойкости мелющих тел. Введение в механическую смесь в количества легирующей добавки смеси МС при отливке мелющих тел.обусловлено ее сильным карбидообразующим действием за счет наличия в ней сплавов редких металлов: циркония, ниобия и тантала. Смесь МС - отходы, получаемые при переработке руд редкоземельных металлов (ТУ 48-0507-23-86 Вышнегородского рудоуправления). Высокая легирующая способность, сравнительная дещевизна и возможность поставок в необходимых количествах делаtOT эту cvtecb незаменимым компонентов для получения нужной структуры чугуна при отливке мелющих тел, определяющей их эксплуатационные качества. Введение в механ ическую смесь силикобария S качестве легирующей добавки обусловлено тем, что силикобарий (ТУ 14-5160-84) .эффективно влияет на уменьшение г;тубины отбела. Согласно экспериментальным данным, оптимальное количество вводимой смеси силикобария и МС при комбинированном легировании составляет 0,1% от веса жидкою металла. Такое количество при оыбранно.м углеродном эквиваленте обеспечивает мелкодисперсную структуру белого чугуна (перлитоцемонтитную) на глубину 8-10 мм с поверхности с плавным переходом в структуру половинчатого или серого чугуна к осевой части отливки, т.е. соответствует tH а и б ол ь и: е и э кс п л у ата ци о .н ной стойкости отливок -- удароугтойчивости. Варьируя соотношением количества смеси силикобария и МС в легирующей смеси в пределах (0,4-2,3); 1,0, при почасовом контроле структуры производится оперативная ее корректировка в отливаемых мелюидих телах. Данным coQTHOujen;-ieM можно регулировать колебания структуры цилиндров, имеющие место на практике при отливке вслздсть; ; Н3ст силытости химического состаод 4V;ViHa.

При соотношении, отвечающем большему содержанию смеси МС в комплексной легирующей смеси, например, при соотношении силикобария и МС 0,3:1,0 отлива мелющего тела получается со сквозным отбелом, т.е. карбидообразующее действие является превалирующим, а влияние силикобарип практически отсутствует. Удароустойчивость при этом снижается.

При соотношении, отвечающем меньшему содержанию смеси МС о легирующей смеси, например, при соотношении силикобария и МС 2,4:1,0 структура отливки мелющего цилиндра представляет собой серый чугун практически без отбеленного слоя, Удароустойчивость при этом имеет также низкие значения.

Таким образом, соотношение (0,4 2,3): 1,0 является оптимальным, обеспечивающим повышение удароустойчивости до максимальных значений.

Что касается углеродного эквивалента, то он выбран экспериментально, исходя из условий обеспечения нормальной жидкотекучести металла. Выбранный углеродный эквивалент приближает выплавляемый чугун к эвтектическому, что определяет значительный его перегрев. Это обстоятельство обеспечивает наилучшую усвояемость легирующей смеси, образование мелкозернистой структуры, лучшую диффузию элементов в металле.

Снижение углеродного эквивалента ниже 4,1 % уменьшает степень перегрева чугуна, а вместе с ней затрудняется усвоение легирующих элементов.

Повышение же углеродного эквивалента выше 4,4% в условиях заграночной плавки при относительной стабильности содержания углерода просто недопустимо, так как в этом случае неминуемо возрастает содержание кремния, что отрицательносказывается на качестве мелющих цилиндров, так как приводит к резкому разделению структур белого и серого чугуна (без переходной зоны) и расколу деталей по этому слою (при содержании кремния более 1,8%).

Предлагаемый способ отливки мелющих цилиндров прост в исполнении, его реализация не требует никаких капитальных затрат, а преимущества вполне очевидны,

Формула изобретения

1.Способ изготовления чугунных мелющих тел, включающий промежуточную обработку металла легирующими материалами и его разливку в литейные формы, отличающийся тем, что, с целью повышения удароустойчивости путем получения более мелкозернистой структуры белого чугуна на глубину 8-10 мм с плавным переходом в структуру половинчатого или серого чугуна к центру отливки, в качестве легирующих материалов используют механическую смесь из силикобария и дчухкомпонентной композиции, составленной из металлического концентрата в виде окислов редкоземельных металлов и криолита, при соотношении составляющих смеси соответственно (0,4-2,3): 1,0, при этом углеродный эквивалент разливаемого чугуна выдерживают в пределах 4,1-4,4%.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве двухкомпонентной композиции механической смеси используют отходы переработки руд редкоземельных металлов.

Использование; в литейном производстве, а именно при изготовлении отливок мелющих тел для трубных мельниц при измельчении материалов в цементной, горнообогатительной, химической и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ предусматривает легирование расплава чугуна на стадии промежуточной обработки механической смесью из силико- бария и двухкомпонентной композиции, составленной из металлического концентрата в виде окислов редкоземельных металлов и криолита, при соотношении составляющих смеси соответственно