Розвиток теоретичних і технологічних основ виробництва і зміцнення сталевих молольних куль з метою підвищення їхньої якості та експлуатаційної довговічності

Особистий внесок: система керування якістю куль, концепція програмного продукту, хімічний склад сталі для куль різного діаметра.

22. Ефременко В.Г. Влияние химического состава и термической обработки на ударно-абразивную износостойкость заэвтектоидных сталей // Строительство, материаловедение, машиностроение. - Дн-вськ: ПДАБтА, 2004. - вып. 27, ч.2. - С.35-41.

23. Ефременко В.Г. Структурные факторы эксплуатационного разрушения стальных мелющих шаров по механизму фрагментации // Металознавство та термічна обробка металів. - Дн-вськ: ПДАБтА, 2004. - № 1. - С. 61-65.

24. Ефременко В.Г. Анализ напряженно-деформированного состояния термоупрочняемых стальных шаров // Вестник Приазовского гос. технич. университета. - Маріуполь: ПДТУ, 2004. - № 14. - С.136-142.

25. Освоение производства штампованных мелющих шаров диаметром 100 мм повышенной твердости / В.Н.Агафонов, В.Г.Ефременко, Ю.А.Смолиенко, Ф.К.Ткаченко, Г.Г.Свистунов // Металл и литье Украины. - 2005. - № 1-2. - С.43-44.

Особистий внесок: режим термічної обробки куль, аналіз результатів.

26. Патент № 10414 А, МКИ С 22 С38/04, С 22 С 38/24. Сталь для куль, які мелють. / Ф.К.Ткаченко, В.О.Сахно, Л.С.Тихонюк, В.Г.Єфременко, Тихонюк С.Л., Ф.І.Гуджен, С.І.Дегтярьов, М.М.Ворона, М.Т.Вісторовский, Є.В.Гримані (Україна). - № 95020529; Заявл. 07.02.95; Опубл. 25.12.96, Бюл. № 4. - 5 с.

Особистий внесок: обґрунтування і межі легування сталі по С, Mn, Cr і Si.

27. Деклараційний патент на винахід № 60543 А 7 В22С38/04. Сталь для молольних куль. / Ф.К.Ткаченко, В.Г.Єфременко (Україна). - № 2002119403; Заявл 26.11.02; Опубл. 15.10.2003, Бюл. № 10. - 3 с.

Особистий внесок: обґрунтування і межі легування сталі по С, Mn і Si.

28. Деклараційний патент на винахід № 65977 А 7 В21Н1/18. Спосіб виробництва сталевих молольних куль. / Ф.К.Ткаченко, В.Г.Єфременко, В.О.Журба (Україна). - № 2003076364; Заявл. 08.07.2003; Опубл. 15.04.2004, Бюл. № 4. - 3 с.

Особистий внесок: принцип і режими комбінованої обробки катаних куль.

29. Ефременко В.Г. Расчетно-экспериментальное определение состава стали для мелющих шаров высокой объемной твердости// Тр. Междунар. конф. “Стародубовские чтения”. - Дн-вськ: ПДАБтА, 2001. - Т.1. - С.120-121.

30. Ефременко В.Г., Ткаченко Ф.К. Выбор режима термоупрочнения помольных шаров с учетом их разогрева при самоотпуске // Тр. Междунар. конф. “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов” (ОТТОМ-3). - Харків: ХФТІ, 2002. - Т.1. - С.98-100.

Особистий внесок: методика, проведення досліджень, узагальнення результатів.

31. Ефременко В.Г., Ткаченко Ф.К. Особенности формирования микроструктуры в мелющих шарах из хромо-марганцевой стали при термическом упрочнении // Тр. Междунар. конф. “Стародубовские чтения”. - Дн-вськ: ПДАБтА, 2002. - Т.1. - С.140-141.

Особистий внесок: проведення досліджень, узагальнення результатів.

32. Ефременко В.Г., Ткаченко Ф.К., Ерёменко Т.А. О растрескивании стальных мелющих шаров при термоупрочнении с прокатного нагрева // Тр. Междунар. конф. “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов” (ОТТОМ-4). - Харків: ХФТІ, 2003. - Т.1. - С.256-258.

Особистий внесок: аналіз і узагальнення результатів спостережень за схильністю куль до послягартувального розтріскування.

33. Ефременко В.Г., Ткаченко Ф.К., Ерёменко Т.А. Влияние неметаллических включений на склонность стали к образованию осевой несплошности при прокатке мелющих шаров // Тр. Междунар. конф. “Неметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавах”. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2003. - С.11-13.

Особистий внесок: аналіз впливу включень, узагальнення результатів.

34. Ефременко В.Г., Ткаченко Ф.К. Ударно-абразивная износостойкость аустенитных сталей при испытаниях с различной степенью динамичности // Тр. Междунар. конф. “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов” (ОТТОМ-5). - Харків: ХФТІ, 2004. - Т.2. - С.81-83.

Особистий внесок: проведення досліджень, аналіз отриманих результатів.

35. Ефременко В.Г., Ткаченко Ф.К., Ефременко А.В. Влияние углерода на прокаливаемость низколегированной стали // Тр. Междунар. конф. “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов” (ОТТОМ-6). - Харків: ХФТІ, 2005. - Т.2. - С.31-33.

Особистий внесок: методика досліджень і їхнє проведення, аналіз результатів, висновки.

36. Современная технология производства стальных мелющих шаров с улучшенными эксплуатационными характеристиками / В.Г.Ефременко, Ф.К.Ткаченко, И.В.Ганошенко, В.А.Журба, С.И.Дегтярев // Тр. Междунар. конф. “Металлургические процессы и оборудование в современных условиях - 2005” (в сб. “Металлургические процессы и оборудование”). - Донецьк: СВЦ “ЭКСПОДОНБАСС”, 2005. - С.11-13.

Особистий внесок: узагальнення й описання основних положень технології виробництва молольних куль підвищеної якості.

Аннотация

Ефременко В.Г. Развитие теоретических и технологических основ производства и упрочнения стальных мелющих шаров с целью повышения их качества и эксплуатационной долговечности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов. - Приазовский государственный технический университет. - Мариуполь, 2006.

Диссертация посвящена развитию научных и технологических основ производства стальных мелющих шаров, что позволяет путем разработки и внедрения эффективных мероприятий по совершенствованию технологии изготовления, включая применение оптимальных параметров легирования стали и режимов упрочняющей термической обработки, достичь существенного повышения их качества и эксплуатационной долговечности.

Проанализированы причины ускоренного выхода мелющих шаров из строя, определен доминирующий механизм изнашивания, разработаны принципы системного подхода при выборе материала для мелющих тел с учетом критериев эксплуатационной надежности и долговечности металлических мелющих тел. На основе исследования износостойкости широкого спектра сталей и белых чугунов в условиях, имитирующих эксплуатацию шаров в мельнице, установлены оптимальный химический состав и тип микроструктуры сплава для каждого из существующих режимов помола.

Показано, что стали с аустенитно-мартенситной структурой являются перспективным материалом для производства мелющих шаров, эксплуатирующихся в условиях преобладания ударных нагрузок; эти стали обеспечивают изделиям повышенную износостойкость (в том числе и в коррозионно-активных средах), вязкость, значительную глубину упрочнения при закалке. Установлено, что для получения максимальной абразивной износостойкости аустенит в этих сталях должен обладать высокой склонностью к деформационному мартенситному превращению; в условиях ударно-абразивного изнашивания предпочтителен аустенит, стабильный к ДМП. Разработана сталь 120Г2С2Т, содержащая после термообработки в структуре 45-50% остаточного аустенита и обеспечивающая сквозную закалку шарам диаметром до 80 мм, включительно, при отсутствии цементитной сетки в центральной части шаров диаметром до 120 мм, включительно. При твердости 49-50 HRCэ сталь 120Г2С2Т на 20-30 % превосходит по износостойкости эвтектодную сталь М76, имеющую твердость 59-60 HRСэ.

Исследованы причины и классифицированы механизмы объемного разрушения шаров при эксплуатации в мельницах. Впервые выявлен и описан механизм разрушения мелющих шаров фрагментацией. Проанализировано влияние макроструктуры на эксплуатационную надежность стальных мелющих шаров, изучены причины появления пустотелых катаных шаров и предложена классификация типов пустотелости. Сформулированы предложения по совершенствованию технологии изготовления катаных шаров с целью обеспечения требуемого качества их макроструктуры.

Для изучения динамики температуры по сечению закаливаемых шаров экспериментально исследованы условия теплообмена на границе “поверхность шара - охлаждающая среда”, разработана компьютерная модель для расчета температурного поля и процессов структурообразования в шарах при термоупрочнении. С применением математического планирования эксперимента исследовано влияние легирования на кинетику фазовых и структурных превращений в эвтектоидной стали; впервые найдены коэффициенты-множители прокаливаемости для марганца, хрома, молибдена, диаметра аустенитного зерна применительно к стали с 0,75-0,80 % С. Разработана и адаптирована к реальным условиям производства методика расчетного прогнозирования структуры по сечению закаливаемых шаров из эвтектоидной стали, основанная на расчете критического диаметра стали, нахождении критических скоростей охлаждения на различную структуру и анализе температурного поля по сечению тела при закалке. Разработаны составы экономнолегированной стали с 0,75-0,80 % С для шаров с различной поверхностной и объемной твердостью, включая шары со сквозной закалкой.

Проведены исследования, позволившие усовершенствовать режимы термического упрочнения мелющих шаров с прокатного нагрева. Получены регрессионные выражения, позволяющие выбирать параметры термоупрочнения шаров, исходя из заданного уровня их поверхностной и объемной твердости и с учетом химического состава стали. Разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния стальных шаров, учитывающая особенности термоупрочнения по схеме прерванной закалки с самоотпуском; аналитически исследовано влияние параметров термоупрочнения на распределения временных и остаточных закалочных напряжений по сечению шаров из сталей различной прокаливаемости; сформулированы предложения по корректировке режимов термоупрочнения мелющих шаров с целью предотвращения закалочных трещин.

Результаты диссертации использованы при разработке принципов системного управления качеством стальных мелющих шаров. Создано программное обеспечение компьютерного выбора технологии производства шаров заданного уровня качества.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в производство на ОАО “МК “Азовсталь” и ОАО “ХЗКВ” , что позволило повысить качество выпускаемых мелющих шаров и их конкурентоспособность. Это выразилось в увеличении поверхностной и объемной твердости шаров, что при росте устойчивости к объемному разрушению обеспечило существенное увеличение их эксплуатационной долговечности у потребителя. Реальный экономический эффект от внедрения разработок в производство составил 1,797 млн. грн.

Ключевые слова: мелющие шары, изнашивание, эксплуатационная долговечность, структурное состояние, прокаливаемость, термоупрочнение, фазовые превращения, закалочные напряжения, компьютерное моделирование.

Анотація

Єфременко В.Г. Розвиток теоретичних і технологічних основ виробництва і зміцнення сталевих молольних куль з метою підвищення їхньої якості та експлуатаційної довговічності. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за фахом 05.16.01 - Металознавство і термічна обробка металів. - Приазовський державний технічний університет. - Маріуполь, 2006.

Дисертація присвячена розвиненню наукових і технологічних основ виробництва сталевих молольних куль, що дозволяє шляхом розробки и впровадження ефективних заходів з удосконалення технології виготовлення, включаючи використання оптимальних параметрів легування и режимів термічної зміцнювальної обробки, досягти істотного підвищення якості та експлуатаційної довговічності куль. Визначено причини крихкого руйнування куль та домінуючі механізми їх зношування при експлуатації, досліджено вплив структурних факторів на критерії експлуатаційної довговічності куль, запропоновано принципи вибору матеріала з визначенням оптимального типу і мікроструктури сплаву для різних умов експлуатації куль. Встановлено механізми формування осьової порожнистості в кулях під час прокатки, надано рекомендації щодо поліпшення макроструктурного стану катаних куль. З побудовою математичних моделей досліджено розподіл температури та напружено-деформований стан по перетину кулі під час загартування, розроблено методику розрахункового визначення глибини загартування куль. З використанням комп'ютерного моделювання розроблено нові марки сталі з підвищеним рівнем зносостійкості та прогартованості для виробництва куль, оптимізовано технологію їхнього термозміцнення задля забезпечення потрібного рівня твердості за відсутності гартувальних тріщин. Основні результати дисертації впроваджено на ВАТ “МК “Азовсталь” та ВАТ “ХЗКВ” із загальним економічним ефектом 1,797 млн. грн.

Ключові слова: молольні кулі, зношування, експлуатаційна довговічність, структурний стан, прогартованість, термозміцнення, фазові перетворення, гартівні напруги, комп'ютерне моделювання.

Abstract

Efremenko V.G. The development of theoretical and technological bases of production and hardening of steel grinding balls for the reason of increasing of their quality and operational durability. - Manuscript.

The thesis for degree of a Doctor of technical sciences on speciality 05.16.01 - Metal science and heat treatment of metals. - Priazovskiy State Technical University. - Mariupol, 2006.

The Purpose of the work is a development of scientific and technological bases of production of steel grinding ball, that allowes by development and introduction of efficient suggestions for an improvement of technologies of their fabrication, including using optimum parameters of alloying of steel and mode of thermohardening, to reach an essential increasing of their quality and working longevity. The reasons of output balls and their dominant wear mechanisms are analyzed, the influence of the structural factor on criteria of working longevity ball is explored, the principles of the choice of material for balls are offered, the optimum type and structure of the alloy for different conditions of the balls usages are determined. The mechanisms of the shaping of cavities inside the balls during their rolling are found, the recommendations for improvements macrostructural conditions of rolled grinding balls are given. With creation of mathematical models the distribution of temperature and stresses on section of ball during hardening is analytically explored, the method of the accounting determination of the depth hardening of steel ball is designed. With use of computer modeling new marks of steels with raised level of wear resistance and hardenability for balls production are designed, the technology of thermohardening of grinding balls is optimized for the reason of provision necessary hardness without hardening cracking. The main thesis's results are implemented at “Azovstal” Steel works and at Kherson cardan shaft plant with general economic profit of 1,757 mln. grn.

Key words: grinding balls, wear, working longevity, structural condition, hardenability, thermohardening, phase transformations, quenching tenses, computer modeling.

Размещено на Allbest.ru