Спосіб одержання куль, що мелють, та пристрій для їх охолодження

1. Спосіб одержання куль, що мелють, який включає формування куль гарячою деформацією або литвом, їх охолодження у ванні з рідким середовищем і наступний самовідпуск, який відрізня C2 2 (19) 1 3 83957 поверхні куль і знизити схильність до утворення тріщин. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання куль, що мелють, який включає формування куль гарячою деформацією або литвом, їх о холодження у ванні з рідким середовищем, і наступний самовідпуск, новим, відповідно до технічного рішення, є те, що о холодження куль у рідкому середовищі здійснюють при їх роздільному один від одного переміщенні та одночасному безупинному обертанні куль. Новим є також те, що об'єм рідкого середовища складає не менше 0,3 від об'єму ванни. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і результатом, що досягається, полягає в такому. Роздільне один від одного переміщення куль у рідкому середовищі при одночасному безупинному їх обертанні протягом усього процесу охолодження куль здійснюється подачею куль у рідке середовище з часовим інтервалом, а також впливом на поверхню куль спрямованим струменем рідини. Це сприяє рівномірному ефективному тепловідводу з поверхні куль. Зміна об'єму рідкого середовища у ванні для охолодження куль дозволить в широких межах регулювати оптимальний час охолодження, і тим самим одержати високі фізико-механічні властивості куль. При об'ємі рідкого середовища в охолодній ванні менше 0,3 її об'єму час перебування куль у рідкому середовищі є недостатнім, що призводить до зниження фізико-механічних характеристик куль. Для реалізації способу одержання куль, що мелють, відомий пристрій для охолодження куль, що мелють, який містить ванну з розташованими в ній транспортувальним механізмом у вигляді похилих жолобів, і конвеєром для вивантаження куль з ванни, а також завантажувальний і вивантажувальний лотки, і ємність для самовідпуска куль [див. Ю.А. Башнин, «Технология термической обработки», М., Металлургия, 1986г., стр. 198]. У відомому пристрої транспортувальний механізм виконаний у вигляді похилого жолоба, а пристрій для виводу і куль - у вигляді ковшового конвеєра. Недоліком відомого пристрою є низька швидкість охолодження, нерівномірне охолодження поверхні куль, викликане неорганізованим відводом «парової сорочки» з поверхні куль, що приводить до значної нерівномірності твердості, а також до виникнення залишкових напруг першого порядку, які призводять до формування тріщин та зниження стійкості проти удару. Виконання пристрою для розвантаження куль у вигляді похилого ковшового конвеєра призводить до того, що в кожному з ковшів конвеєра збирається велика кількість куль (до п'яти і більше). При цьому порушуються умови теплопередачі і тепловідводу в локальних об'ємах металу в місцях зіткнення куль, що призводить до нерівномірної твердості по поверхні куль, що мелють. Крім того, оскільки у відомому пристрої процес охолодження проводять у відносно спокійному охолодному середовищі, неможливо регулювати час перебування кулі в охолодному середовищі та інтенсивність тепловідводу, а також фазові та структурні пере 4 творення в металі. Все це призводить до утворення тріщин на поверхні куль та зниження експлуатаційних властивостей куль, що мелють. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою для охолодження куль, що мелють, при якому використання нових вузлів та елементів, які забезпечують оптимізацію швидкості охолодження куль в температурному інтервалі найменшої тривкості аустеніту, а також рівномірний тепловідвід з поверхні куль, що дозволяє підвищити рівномірність твердості по поверхні куль і знизити схильність до утворення тріщин. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для реалізації способу, який містить ванну з розташованими в ній транспортувальним механізмом у вигляді похилих жолобів, і конвеєром для вивантаження куль з ванни, а також завантажувальний і вивантажувальний лотки, і ємність для самовідпуска куль, новим, відповідно до технічного рішення, є те, що конвеєр для розвантаження куль виконаний у вигляді шнека, паралельно осі якого розташовано не менше одного обмежувача, а по довжині транспортувального механізму і шнека встановлені колектори, які оснащені спреєрами. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і результатом, що досягається, полягає в такому. Виконання конвеєра для розвантаження куль у вигляді шнека забезпечує примусове обертальне прямування куль в охолодному рідкому середовищі та роздільне один від одного їх переміщення, що сприяє рівномірному ефективному тепловідводу з поверхні куль, і тим самим забезпечує стабільність механічних властивостей кулі по всій поверхні. Розміщення обмежувачів уздовж шнека чинить підпірну дію на кулі при їх висхідному прямуванні в охолодному середовищі по гвинтовій поверхні конвеєра, що забезпечує спрямоване стійке пересування куль у рідкому середовищі. Установка вздовж транспортувального пристрою та шнека колекторів, оснащених спреєрами, дозволяє створити інтенсивну циркуляцію охолодного рідкого середовища на поверхні куль, завдяки якому відбувається видалення «парової сорочки» з їх поверхні і сполучення додаткового обертання кулям, що мелють. В результаті цього забезпечується стабільна температура стичного з кулями охолодного середовища, а також можливість регулювання швидкості охолодження куль протягом усього процесу їх переміщення через рідшеє середовище, та тим самим забезпечується оптимальна температура охолодження в температурному інтервалі тривкості аустеніту. Це дозволить забезпечити рівномірність механічних властивостей по поверхні куль і стійкість їх до трі щиноутворення. На Фіг. схематично зображений пристрій для охолодження куль, що мелють, який використовується при реалізації способу одержання куль, що мелють. Пристрій складається з завантажувального лотка 1 для подачі куль 2 у ванну 3 із рідким охолодним середовищем, у якому розташований транспортувальний пристрій, виконаний у вигляді похилих жолобів 4, та шнека 5. Уздовж шнека 5 паралельно його подовжній осі розміщені два об 5 83957 межувача 6, виконані у вигляді металевих рейок, закріплені на несучому корпусі шнека 5. Кількість обмежувачів 6 залежить від діаметра куль, що мелють. По довжині похилих жолобів 4, а також шнека 5 встановлено колектори 7, оснащені спреєрами 8. Колектори 7 за допомогою кронштейнів прикріплені до жолобів 4 та несучого корпусу шнека 5. У верхній частині ванни 3 на виході шнека 5 розміщений вивантажувальний лоток 9, вихід якого сполучений з приймальною ємністю 10 для самовідпуску куль. Спосіб одержання куль, що мелють здійснюється таким чином. Кулі 2 одержують шляхом гарячої деформації, наприклад, куванням на пресі ГШКП-1600, прокатуванням на кульопрокатному стані ШПС або кокільним литвом. Потім кулі 2 із температурою нагрівання 800-1000°С за допомогою завантажувального лотка 1 з деяким часовим інтервалом подають у ванну 3 з рідким охолодним середовищем, наприклад, водою, олією та ін. Кулі 2 окремо одна від одної переміщаються в рідкому і охолодному середовищі по похилих жолобах 4. Одночасно в момент подачі куль 2 у ванну 3 з рідким охолодним середовищем додатково через спреєри 8 колекторів 7 на поверхню куль 2 спрямовують потік рідини у вигляді струменів. Подачу струменів рідини здійснюють перпендикулярно траєкторії прямування куль 2. Швидкість обертання шнека 5, а також швидкість подачі рідини розраховують у залежності від діаметра куль 2 і їх хімічного складу. Кулі 2 з похилого жолоба 4 захоплюються гвинтовою обертовою поверхнею шнека 5 і транспортуються в вивантажувальний лоток 9, з якого кулі 2 подаються до приймальної ємності 10 для самовідпуска. Температура куль 2 на виході з ванни 3 складає 20-250°С. Температура куль 2 наприкінці охолодження залежить від хімічного складу сталі. У приймальній ємності 10 здійснюють самовідпуск куль 2 відомими способами при швидкості їх о холодження не більше 30°С за годину. Об'єм рідкого середовища у ванні 3 визначається експериментальним шляхом і складає не менше 0,3 від об'єму ванни. Приклад 1 Кулі діаметром 80мм з вуглецевої доевтектоїдної сталі марки 65Г, які отримані куванням та 6 мають температур у 800°С, охолоджують у ванні з водою до температури 200°С. Об'єм води у ванні складає 0,7 від об'єму ванни, окружна швидкість обертання куль при переміщенні в рідкому середовищі склала 0,5-5,0с-1. Самовідпуск куль здійснювали протягом 12 годин. Приклад 2 Кулі діаметром 60мм з вуглецевої доевтектоїдної сталі марки Р74, які отримані прокатуванням та мають температуру 800°С, охолоджують у ванні з водою до температури 200°С. Об'єм води у ванні складає 0,5 від об'єму ванни, окружна швидкість обертання куль при переміщенні в рідкому середовищі склала 0,5-5,0с-1. Самовідпуск куль здійснювали протягом 12 годин. Приклад 3 Кулі діаметром 80мм з вуглецевої заевтектоїдної сталі, які містять 1,2% вуглецю і 3,5% марганцю, отримані литвом та мають температуру 950°С, охолоджують у ванні з олією до температури 90°С. Об'єм олії у ванні складає 1,0 від об'єму ванни, окружна швидкість обертання куль при переміщенні в рідкому середовищі склала 1,5-5,0с-1. Самовідпуск куль здійснювали протягом 6 годин. Приклад 4 Кулі діаметром 60мм з вуглецевої доевтектоїдної сталі марки 65Г, які отримані куванням та мають температур у 800°С, охолоджують у ванні з водою до температури 200°С. Об'єм води у ванні складає 0,2 від об'єму ванни, окружна швидкість обертання куль при переміщенні в рідкому середовищі склала 0,5-5,0с-1. Об'єм води у ванні не забезпечує охолодження куль зі швидкістю вище критичної. Структура куль являє собою перліт, який не забезпечує необхідних механічних властивостей куль, що мелють. Аналогічно з запропонованих марок сталі були виготовлені кулі, що мелють, отримані з використанням способу та пристрою для реалізації способу о холодження куль, взяті в якості прототипів (за прототипом). Отримані кулі, що мелють, піддавали експлуатаційним випробуванням у кульовому млині. Після експлуатації кулі досліджували на тріщиностійкість та рівномірність твердості по поверхні куль. Отримані результати наведені в таблиці. Таблиця Спосіб обробки Заявлений За прототипом № приклада 1 2 3 1 2 3 Рівномірність твердості по поверхні куль Тріщиностійкість, (кількість (кількість куль неправильної форми після розколотих куль після 100 100 годин експлуатації), % годин експлуатації), % 2,0 2,0 1,0 1,0 2,0 1,0 28,0 35,0 17,0 32,0 25,0 12,0 Аналіз отриманих результатів показав, що кулі, що мелють, які були отримані заявленим способом з використанням заявленого пристрою, мають більш високі показники (у порівнянні з прототипом) за всіма дослідними параметрами: низьку тріщиностійкість, а також менший знос, що забезпечує зниження питомих витрат куль та здешевлення виробництва виробів. 7 83957 Заявлений спосіб реалізується за допомогою відомого стандартного устаткування та пристроїв, а також загальнодоступних матеріалів, що дозво Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 лить широко використовувати його в народному господарстві. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601