ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Увеличение срока службы быстроизнашивающихся деталей машин - важнейшая проблема современного машиностроения. Особенно важно обеспечить достаточно длительные сроки службы быстроизнашивающихся деталей в горнорудной, машиностроительной, угольной, цементной, строительной и других отраслях промышленности, связанных с переработкой высокоабразивного минерального сырья (руды, угля, песка и др.).

Работы по повышению стойкости быстроизнашивающихся деталей на кафедре «Машины и технология литейного производства» ведутся по различным направлениям, в том числе и применение вместо традиционных материалов типа стали 110Г13Л низколегированных сталей.

Было исследовано с применением методов математического планирования экспериментов совместное влияние углерода, марганца, хрома, никеля, меди, ванадия, бора на структуру, механические свойства, ударно-абразивное и абразивное изнашивание сталей перлитного класса.

На основе проведенных исследований разработаны математические зависимости в виде уравнений регрессии, устанавливающие совместное влияние на структуру и свойства стали перлитного класса в литом состоянии и после различных видов термообработки наиболее часто встречающихся в ней элементов - С, Мn,si,cr,ni, Сu, v.

Расчетно-экспериментальными исследованиями разработаны методы определения уровней напряжений, возникающих при эксплуатации в сменных быстроизнашивающихся деталях горно-обогатительного оборудования, таких как «Зуб» ковша 8-кубового карьерного экскаватора, «Решетка» шаровой мельницы. Это явилось теоретической базой выбора свойств сталей перлитного класса, обеспечивающих требуемые эксплуатационную стойкость и надежность работы этих деталей. На этой основе разработана новая более равнопрочная конструкция рабочей части зуба ковша 8-кубового экскаватора.

Экспериментальные исследования распределения элементов в структурных составляющих стали и теоретические исследования взаимосвязи электронного строения атомов элементов и структурообразования железоуглеродистых сплавов позволили установить направленность влияния элементов на структурообразование стали. Это позволяет на теоретической основе выбирать оптимальное их сочетание.

На основе найденных теоретических и математических зависимостей разработаны номограммы и программы выбора оптимального химического состава стали и режимов ее термообработки, обеспечивающие заранее заданные параметры структуры и свойств отливок.

Выбраны оптимальные интервалы варьирования химического состава сталей перлитного класса, режимы термической обработки для отливок «Зуб ковша» 8-кубового карьерного экскаватора, «Решетка» и «Футеровка» шаровых мельниц, «Мелющие шары» больших диаметров.

Технологические особенности производства отливок из новой стали во многом определяются ее литейными свойствами: жидкотекучестью, усадкой и трещиноустойчивостью. Эта сталь имеет хорошую жидкотекучесть, поэтому получение отливок с относительно тонкими стенками не вызывает затруднений. Литейная усадка новой стали составляет 2,1…2,2 %, что намного ниже, чем у стали 110Г13Л (Ј3 %), в связи с этим вероятность горячих трещин меньше. Стали перлитного класса менее склонны к пригару, чем высокомарганцевые, поэтому поверхность отливок получается более чистой.

Для повышения эксплуатационной стойкости зубьев разработана новая промышленная технология их изготовления. Подвод металла предусмотрен в «перо» зуба под прибыль, что обеспечивает попадание в прибыль наиболее горячего металла, что в свою очередь обеспечивает направленное затвердевание отливки при меньшей массе прибыли. Предложенная литниковая система обеспечивает более спокойное заполнение формы металлом, возможность более свободной усадки отливки. Для получения более плотного металла, мелкодисперсной структуры, предотвращения возможных микротрещин в опасном сечении отливки предусмотрены два внутренних холодильника из углеродистой стали.

Новая износостойкая сталь может применятся для изготовления отливок оборудования, работающего в условиях абразивно-ударного изнашивания. Внедрение этой стали для изготовления решеток шаровых мельниц больших диаметров на ПКП «АРЕС» г. Брянска позволило увеличить их стойкость на 30-40 %, по сравнению с отливками из стали 110Г13Л, и существенно продлить межремонтные сроки работы оборудования на Лебединском горно-обогатительном комбинате. В настоящее время ПКП «АРЕС» серийно выпускает различные решетки из новой стали перлитного класса.

Испытания зубьев ковша 8-кубового карьерного экскаватора из новой стали на самом сложном добычном участке карьера рудоуправления Лебединского ГОКа с крепостью пород 17-18 по Протодьяконову показали хорошую стойкость и долговечность, не уступающую аналогичным зубьям из стали 110Г13Л, при этом себестоимость их тонны на 735 рублей ниже.