Спосіб одержання нержавіючих гранул з гострими гранями на основі fe-cr-c-сплаву для дробоструминної обробки

Винахід стосується способу одержання гранул для дробоструминної обробки з литої нержавіючої легованої сталі, у якому спочатку з розплаву загартовуваного залізохромвуглецевого сплаву одержують гранулят, який далі піддають термообробці при температурі понад 900°С і подальшому подрібненню до часток з гострими гранями. Для дробоструминної обробки деталей з нержавіючих матеріалів потрібно використовувати також нержавіючі гранули, оскільки такі піддані ржавінню матеріали, як сталевий скрап чи сталевий дріб, залишають на поверхні деталей залізовмісні залишки. Окислювання налипаючих залізних залишків обумовлює появу через короткий проміжок часу небажаних плям іржі. Поряд з неметалевими, головним чином мінеральними матеріалами для дробоструминної обробки, наприклад, електрокорундом, карбідом кремнію або склом, відомі також нержавіючі металеві матеріали, наприклад, гранули, отримані з литої легованої нержавіючої сталі. Цей матеріал має ряд переваг у порівнянні з мінеральними матеріалами для дробоструминної обробки, наприклад, використання металевих гранул у звичайних дробоструминних установках обумовлює значно більш тривалий термін їх служби, оскільки легована сталь через свою високу пластичність подрібнюється у значно меншій мірі. Добра зносостійкість гранул з легованої сталі, обумовлена високою ударною в'язкістю, забезпечується особливо при їх використанні в дробоструминних установках з розкидальними колесами. Відомі дві категорії гранул для дробоструминної обробки, одержуваних з литої нержавіючої легованої сталі. Застосовується гранулят з круглих гранул, що виготовляються зі сталевих сплавів середньої твердості (твердість за Роквелом менше 45 одиниць). У патенті Японії №61257775 описані серед інших гранули з гострими краями, одержувані із загартованого литого хромистого чавуну (твердість за Роквелом більше 60 одиниць), завдяки чому досягаються поліпшені абразивні властивості. У порівнянні з гранулами першої категорії одержання загартованих гранул з гострими краями вимагає більш складної технології з додатковими операціями. Відповідно до способу, описаного в патенті Японії №61257775, з розплаву вихідного загартованого хромистого чавуну одержують спочатку гранулят із істотно круглих часток. Потім його загартовують шляхом термообробки з нагріванням до температури 1000-1100°С і з наступним різким охолодженням у воді. Після цього гранулят піддають подрібненню, в результаті чого одержують гранули з гострими краями. Недолік цього способу полягає у тому, що різке охолодження нагрітої до температури понад 1000°С сталі сприяє небажаному її окислюванню. Крім того, використання води дуже обмежує швидкість охолодження (парова фаза). Однак ефективне різке охолодження абсолютно необхідне для того, щоб одержати максимально крихкий матеріал. Це є необхідною умовою для такого наступного подрібнення гранул, яке дозволяє одержати потрібні гранули з гострими краями. Відповідно до цього в основу винаходу поставлена задача створення способу одержання нержавіючих гранул для дробоструминної обробки, у якому під час та після термообробки виключалося б окислювання грануляту, а крихкість матеріалу, що досягається в результаті загартування, була б настільки високою, щоб можна було простими засобами забезпечити його подрібнення до гранул з гострими краями. У способі одержання названого на початку виду матеріалу ця задача вирішується тим, що термообробку матеріалу проводять у відновній атмосфері, а для наступного різкого охолодження використовують виключно відновний газ або відновну газову суміш. Загартування грануляту у виключно відновній атмосфері надійно виключає небажане його окислювання. Доцільно відновну атмосферу створювати у вигляді газової суміші з водню та азоту. Практика засвідчила, що для запропонованого способу особливо придатна газова суміш, яка містить 60-80% водню і 20-40% азоту. Найкращі результати досягаються при використанні газової суміші, що містить 70% водню і 30% азоту. Для одержання литого залізохромистого сплаву для гранул, використовуваних для дробоструминної обробки, необхідно дотримувати спеціальних технологічних операцій. Використання залізохромвуглецевого сплаву, що містить щонайменше 2% вуглецю і щонайменше 30% хрому, дозволяє одержувати корозійностійкий загартовуваний матеріал з твердістю за Роквелом не менше 60 одиниць. У такий спосіб одержують матеріал, що відрізняється високою корозійною стійкістю і надзвичайно високою зносостійкістю. Тому використання зазначених сплавів у запропонованому способі особливо доцільне, оскільки завдяки цьому одержують матеріал, що поєднує в собі добру загартовуваність з високою корозійною стійкістю. Для подрібнення загартованого грануляту доцільно використовува ти імпульсні млини. Для одержання із загартованого вихідного матеріалу потрібного грануляту з гострими краями особливо придатні трубні вібромлини. При поверхневій обробці металевих деталей особливо доцільно класифікувати гранули за розмірами. Для цього у запропонований спосіб можна ввести завершальну стадію фракціонування гранул з досягненням потрібної їх суміші. Запропонований спосіб більш докладно пояснюється з посиланнями на креслення. На кресленні показана технологічна схема способу виготовлення гранул для дробоструминної обробки, причому верхня частина схеми охоплює стадії процесу одержання вихідного грануляту, а в нижній частині подані загартування, подрібнення і класифікація гранул. Вихідним матеріалом для гранул є сталевий скрап, який вводять у процес виготовлення гранул зі схови ща 1. Для одержання потрібного сплаву в нього додають із відповідних ємностей вуглець у вигляді графіту 2 і хром 3. Потім сировинну суміш плавлять у плавильній печі 4 до одержання розплаву, що містить 2,0% вуглецю і 30-32% хрому. Розплав розпорошують при температурі понад 1420°С за допомогою розпорошувального пристрою 5, при цьому одержують гранулят з широким спектром діаметрів гранул. Розпорошення частки металевого розплаву різко охолоджують у водяній ванні, в результаті чого твердий гранулят осідає на днищі грануляційного резервуара 6. Гранулят відбирають через відвід 7 і потім застосовують стадії стікання по краплях та сушіння. Після охолодження 10 грануляту одержують ви хідний матеріал для корозійностійкого литого хромистого сплаву. Тепер вихідний гранулят подають у піч 11, де його відпалюють при температурі понад 900°С в атмосфері водню та азоту 13 при низькому тиску з наступним охолодженням, після чого транспортують у складську ємність 12. У процесі відпалу грануляту при температурі понад 900°С відбувається виділення вторинних карбідів з високолегованої матриці, завдяки чому склад матриці змінюється. Тільки за рахунок виділення вторинних карбідів можливе мартенситне перетворення, яке потім при охолодженні грануляту від температури більше 900°С призводить до підвищення твердості за Роквелом до 60 одиниць. З ємності 12 гранулят подають ковшовим елеватором 14 у дробарку 15. Дробарка 15 переважно виконана у вигляді трубного вібромлина і подрібнює загартований крихкий гранулят до уламків з гострими краями. Використання таких імпульсних млинів особливо доцільне, оскільки вони можуть подрібнювати матеріал з високими внутрішніми напруженнями до уламків з гострими краями. Одержувана при подрібненні суміш гранул має широкий спектр розмірів. Для класифікації гранул використовують грохот 16. Надмірно грубу фракцію гранул 17 повертають у дробарку. Надмірно тонку фракцію 18 виводять з процесу і переплавляють у плавильній печі 4. Гранули 19 діаметром 0,1-0,8мм зберігають в бункері 20 або відправляють для тонкої класифікації в ще один грохот 21. Матеріал для дробоструминної обробки з різними розмірами гранул зберігають в бункерах 22, 23 і 24 до відправлення кінцевому споживачеві.