Пристрій для визначення абразивно-корозійної стійкості сталей і сплавів

Реферат: Пристрій для визначення абразивно-корозійної стійкості сталей і сплавів містить обертовий резервуар-барабан з розміщеними усередині нього випробуваними металевими зразками і агресивне середовище. Резервуар-барабан пристрою встановлений горизонтально і додатково забезпечений молольними кулями і цильпебсами, а як агресивне середовище використовується водний кислотно-сольовий розчин-пульпа. UA 84372 U (12) UA 84372 U UA 84372 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії і може бути використана в гірничорудній промисловості, у будівельній індустрії, на підприємствах енергетики, на цементних заводах, що використовують операції дроблення й подрібнення руд, вугілля, сланцю, клінкеру, різноманітних шихтових матеріалів в багатокамерних кульових млинах барабанного типу. Внаслідок постійного контакту з матеріалом, що подрібнюють, актами тертя і інтенсивними зіткненнями між собою молольні тіла і футерівка барабанних млинів відчувають значне абразивне й ударно-абразивне зношування. Специфікою процесу ударно-абразивного зношування є прояв актів деформації металу в певних мікрооб'ємах поверхневого шару. Результатом впливу ударної складової при цьому виді зносу є руйнування металу відшаруванням, а також крихким руйнуванням з викришуванням. У разі процесів подрібнення залізорудної сировини на сучасних гірничо-збагачувальних комбінатах (ГЗК) особливості експлуатації молольних тіл і млинових футерівок вельми специфічні, тому що зношування матеріалу футерівок, застосовуваного, наприклад, на першій стадії його подрібнення, є результатом поєднання ударно-абразивного впливу і корозії, пов'язаної з підвищеною кислотністю води, використовуваної безпосередньо в процесі помелу. Цей, так званий "мокрий" спосіб подрібнення, при якому вода безперервно подається в млин разом із сировиною і утворює пульпу, широко використовується при переробці руд чорних і кольорових металів. Витрати молольних тіл і млинової футерівки при мокрому способі значно перевищує такі витрати при сухому подрібненні, що пояснюється додатковим впливом розвитку корозійних і кавітаційних процесів в матеріалі молольних тіл і футерівки, викликаних впливом пульпи. У разі мокрого помелу залізної руди логічним видається використання для виготовлення молольних тіл і млинових футерівок барабанних млинів сталей і сплавів, які поряд з високою зносостійкістю відрізняються підвищеною стійкістю до дії корозії. Корозійні процеси поряд з ударно-абразивним зносом всюди здійснюються і при подрібненні інших, крім залізної руди, матеріалів. Вибір сталей і сплавів, придатних для роботи в умовах ударноабразивного зносу і корозійного впливу, повинен проводитися шляхом оцінки їх стійкості в спеціальних пристроях, що моделюють з максимальним наближенням до умови їх експлуатації. Відомий пристрій для випробувань на корозійно-абразивний знос [Патент України № 29083, MПKG01N 17/00 G01N 27/26 G01N 3/32, опубл. 10.01.2008], містить ємність для корозійноабразивного середовища і тримачі зразків, які закріплені на коромислах, встановлених на приводному валу; ємність додатково оснащена патрубками для підведення і відведення середовища, які розташовані на різних рівнях, і нагрівачами, встановленими з можливістю стикування з ємністю. Недоліком відомого пристрою є те, що при випробуваннях зразків за допомогою цього пристрою, не реалізується специфіка абразивної й ударно-абразивної взаємодії випробовуваних зразків з впливаючим на них матеріалом і між собою тобто, у відомому пристрої не досягається моделювання процесу для молольних куль і футерівок млинів подрібнення барабанного типу навіть з мінімальним наближенням до умов їх експлуатації. Найбільш близьким за технічною суттю і досягуваним результатом є пристрій для визначення швидкості корозії вуглецевої сталі [патент РФ № 2224238, МПК G01N17/00, опубл. 19.06.2002], що включає обертовий резервуар-барабан з розміщеними усередині нього випробуваними металевими зразками і агресивне рідке середовище. У відомому пристрої чотири опори-розтяжки з демпфірувальними елементами, які орієнтовані в просторі вертикально і шарнірно з'єднані з корпусом і внутрішньою рухомою частиною пральної машини, а нижній кінець опор-розтяжок з'єднаний з внутрішньою рухомою частиною пральної машини вище центру ваги внутрішньої рухомої частини так, що всі точки внутрішньої рухомої частини при відхиленні від положення рівноваги у вертикальній площині, що проходить через опори-розтяжки і центр ваги внутрішньої рухомої частини, рухаються поступально, при цьому усередині барабана на висоті 40 см від його дна на дроті, протягненому через два отвори, виконаних в стінці барабана, підвішений вантаж, всередині балансувального кільця додатково встановлений кільцевий жолоб для вільного переміщення випробовуваних зразків у вигляді кульок, виготовлених з вуглецевої сталі 10 і розміщених на 1/6 частині внутрішньої порожнини балансувального кільця, причому частина порожнини кільця заповнена 10 %-вим водним розчином хлориду амонію. Відомий пристрій характеризується такими недоліками: 1. Наявна в ньому значна кількість конструктивних елементів для стабілізації вертикальноосьового обертання барабана істотно ускладнює конструкцію і умови його експлуатації. 2. Абразивно-корозійний знос випробовуваних кульок в цьому пристрої здійснюється в результаті втрати маси при терті кочення цих кульок, що рухаються жолобом, і їх зіткнень між собою, а також в результаті взаємодії їх поверхневих ділянок з розчином хлориду амонію, тому 1 UA 84372 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 процес абразивно-корозійного зносу зразків-кульок зі сталі 10, що здійснюється в пристрої, не в повній мірі відображує абразивно-корозійний знос для молольних куль і футерівок млинів подрібнення барабанного типу, що негативно позначається на достовірності оцінки зносу. 3. Як корозійне середовище у відомому пристрої використовується 10 %-вий водний розчин хлориду амонію, (в той же час як, наприклад, корозійне середовище - пульпа при мокрому помелі залізної руди), являє собою кислотно-сольовий розчин з іонами СІ-, Fe+, SO4-, нітратами, бікарбонатами. Тому у відомому пристрої процес обробки матеріалів, відповідний процесу в барабанних млинах подрібнення при взаємодії випробовуваних зразків сталей і сплавів з частинками подрібнюючих матеріалів характеристики в корозійному середовищі певного виду не реалізується. Таким чином, відомий пристрій має складну для стабілізації процесу конструкцію, в якій з максимальним ступенем наближення не моделюються умови експлуатації молольних тіл і млинових футерівок в млинах подрібнення залізної руди барабанного типу, що не дозволяє достовірно визначати стійкість зразків сталей і сплавів саме для таких умов ударно-абразивнокорозійного зносу. Задачею корисної моделі є удосконалення конструкції пристрою для визначення стійкості зразків сталей і сплавів в умовах ударно-абразивно-корозійного зносу шляхом моделювання з максимальним ступенем наближення умов експлуатації молольних тіл і млинових футерівок в млинах подрібнення залізної руди барабанного типу із забезпеченням отримання результатів підвищеної вірогідності. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для визначення абразивно-корозійної стійкості сталей і сплавів, що включає обертовий резервуар-барабан з розміщеними усередині нього випробуваними металевими зразками і агресивне середовище, згідно з корисною моделлю, резервуар-барабан встановлений горизонтально і додатково забезпечений молольними кулями і цильпебсами, а як агресивне середовище використовується водний кислотно-сольовий розчин-пульпа. Розчин-пульпа включає (в мг/л): 252 Са; 281 Mg; 0,34 Fe; 672 СІ; 2366 SO4; 13,5 - нітрати; 225 - бікарбонати; 4823 - сухий залишок, загальна жорсткість якого становить 36 мг-екв/л. На Фіг. 1. показана схема загального вигляду пристрою для випробування зразків на ударно-абразивно-корозійний знос. На Фіг. 2. показана діаграма характеру зміни відносної зносостійкості зразків з литих сплавів 200Г4 × 7Л і 200Г5 × 2Л при ударно-абразивно-корозійному зношуванні. Пристрій для визначення абразивно-корозійної стійкості сталей і сплавів, (Фіг. 1) включає горизонтально встановлений на рамі (1) обертовий резервуар-барабан (2) і редуктори (3) з електроприводом (4). Роботу пристрою визначають аналізом ударно-абразивно-корозійної зносостійкості, який проводили на зразках дослідних литих хромомарганцевих сплавів типу 200Г4 7Л і 200Г5X2Л з евтектичними карбідними складовими і "еталонною" сталлю Гадфільда (110Г13Л) розміром 30 мм  10-15 мм, розміщуючи в барабан пристрою, що заявляється, з молольними кулями і цильпебсами, залізною рудою у вигляді частинок крупністю 35 мм  35 мм, партія якої була відібрана для проведення випробувань на Центральному ГЗК (м. Кривий Ріг), і водним кислотно-сольовим розчином з величиною водневого показника рН = 7,7. Останній отримували введенням певних обсягів NaOH і H2SO4 в дистильовану воду. Цей розчин за хімічним складом відповідав технічній воді - пульпі, використовуваній на Центральному ГЗК (м. Кривий Ріг) при помелі залізної руди (в мг/л: 252 Са; 281 Mg; 0,34 Fe; 672 СІ; 2366 SO4; 13,5 - нітрати; 225 бікарбонати; 4823 - сухий залишок; загальна жорсткість - 36 мг-екв/л). Після випробувань тривалістю 5 годин визначали питомий знос зразків - втрату маси з одиниці площі їх поверхні. Як показує діаграма на Фіг. 2, максимальну зносостійкість в пульпі технічної води продемонстрували в порівнянні з (порівняльною) сталлю Гадфільда (110Г13Л) литі зразки дослідних сплавів 200Г4 7Л і 200Г5X2Л з евтектичними складовими на основі карбідів Ме 3С і Ме7С3 відповідно. Показники зносостійкості зразків, що пройшли термообробку з витримкою при 1100 °C, знаходилися на рівні порівняльної сталі Гадфільда. Тому подальші розробки проводилися тільки налитих сплавах з вибраними базовими складами. Для оцінки стійкості в промислових умовах хромомарганцевих сплавів 200Г4 × 7Л і 200Г5 × 2ТФЛ (аналог сплаву 200Г5 × 2Л, додатково мікролегований Ті і V) після їх виплавки в індукційній печі ТПЧ-320 ТОВ "Самара-Сталь" (м. Дніпропетровськ) з них були відлиті вставки клиновидного типу для гумометалевих футерівок барабанних млинів з розмелювання залізної руди. Дослідна гумометалева футерівка зі вставками із сплавів 200Г4X7Л і 200Г5X2ТФЛ була виготовлена на базі Міжгалузевого інноваційного консорціуму "Технології XXI століття" 2 UA 84372 U 5 10 (м. Дніпропетровськ) у відповідності до вимог ТУ У 25.1-23645455-003:2006 і встановлена в травні 2011 р. на РОФ-1 ВАТ "Інгулецький гірничо-збагачувальний комбінат" (ІнГЗК) для експлуатації в барабанному млині першої стадії помелу МШР 3,65,5. Результати проведеного промислового експерименту показали, що експлуатаційна стійкість дослідної гумометалевої футерівки барабанного млина першої стадії помелу з вставками із сплавів 200Г4 × 7Л і 200Г5 × 2ТФЛ перевищує як таку для використовуваної на ІнГЗК металевої футерівки поточного виробництва із сталі Гадфільда (110Г13Л) в 1,85 разу. Запропонований пристрій дозволяє визначати з високою достовірністю стійкість зразків сталей і сплавів при ударно-абразивно-корозійному зносі в умовах, що моделюють з максимальним ступенем наближення до умов експлуатації молольних тіл і млинових футерівок в млинах подрібнення залізної руди барабанного типу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Пристрій для визначення абразивно-корозійної стійкості сталей і сплавів, що містить обертовий резервуар-барабан з розміщеними усередині нього випробуваними металевими зразками і агресивне середовище, який відрізняється тим, що резервуар-барабан пристрою встановлений горизонтально і додатково забезпечений молольними кулями і цильпебсами, а як агресивне середовище використовується водний кислотно-сольовий розчин-пульпа. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розчин-пульпа містить (в мг/л): 252 Са; 281 Mg; 0,34 Fe; 672 Сl; 2366 SO4; 13,5 - нітрати; 225 - бікарбонати; 4823 - сухий залишок, загальна жорсткість якого становить 36 мг-екв/л. 3 UA 84372 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4