НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛИТЬЯ ШАРОВ ИЗ МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИСПЕРСНЫМИ БРИКЕТИРОВАННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ ЧУГУНА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність роботи і завдання дослідження. Сформульована мета роботи, викладені наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, а також надані відомості щодо апробації результатів дисертаційної роботи.

В першому розділі  проаналізовано і систематизовано літературні дані щодо умов експлуатації і стійкості куль, що мелють, а також встановлено, що їх зношування є складний процес, залежний від багатьох факторів, найбільшою мірою від матеріалу, з якого вони виготовлені та способу виробництва.

Аналіз існуючих технологій виробництва куль показав, що на Україні в основному, застосовувалися  низьколеговані Cr-Ni чавуни;  останнім часом почали використовувати нелегований чавун, що обумовлено економією дорогих та дефіцитних легуючих елементів. Основним способом виробництва куль є лиття в кокіль на конвеєрно-кокільних установках.  Якість куль, отриманих за діючою технологією, не задовольняє вимогам, що пред'являються їм по ударо- і зносостійкості, у зв'язку з появою в структурі яскраво вираженої стовбчатості і усадкових дефектів.

Проаналізовано літературні дані про способи підвищення ударо- і зносостійкості чавунних куль. Значний позитивний вплив на структуру і властивості відливань надає модифікування чавуну дисперсними тугоплавкими сполуками. Викладені основні поняття модифікування, сучасні уявлення про будову і кристалізацію модифікованих Fe – C сплавів. Відмічено, що ряд науково важливих результатів зі створення теорії інокулюючого модифікування розкрито в наукових працях Б.Б. Гуляєва, Ю.З. Бабаскина, В. Б. Неймарка, В. А. Єфімова, В.Б. Бубликова, В.В. Луньова С.С. Затуловського, В.Т. Калініна та ін. Встановлено, що модифікування є універсальним способом керування кристалічною будовою виливків. Особлива увага при аналізі приділена впливу дисперсності модифікатора, а також питанням взаємодії модифікаторів з розплавом.

Проведений аналітичний огляд показав, що найбільш перспективним напрямом в області модифікування чавунів є застосування нанодисперсних модифікаторів, які ефективно впливають на кристалізацію графітної фази, на первинне зерно чавуну, на фазу неметалевих включень, активізуючи останню як додаткові гетерогенні центри графітизації.

В літературних джерелах недостатньо висвітлено фундаментальну основу наномодифікування. Це вимагає подальших досліджень для розробки принципово нових типів модифікаторів з метою підвищення експлуатаційних характеристик чавуну.

На підставі літературного аналізу сформульовані основні завдання дисертаційної роботи та визначено напрямки досліджень.

У другому розділі наведено дані про досліджувані матеріали та висвітлено основні методичні аспекти дисертаційної роботи. Наведені дані про матеріал куль, що мелють, і методики дослі­джень, відповідно до яких визначали вплив хімічного складу чавуну на їх експлуатаційні властивості. Обробку даних здійснювали стати­стично-математичними методами за допомогою електронно-обчислюваної техніки.

Експрес-аналіз дослідних і промислових плавок чавуну для куль Ø 60 мм, залитих у кокілі на конвеєрно-кокільній установці типа ККУ-1 в умовах ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг»,  проводили на квантометрі «Поливак Е-600». Контроль температури здійснювали платино-платинородієвою термопарою і потенціометром КСП-4 з точністю виміру ± 5 °С. Дослідження мікроструктури зроблене на оптичних мікроскопах МІМ-8М і “Neofot-21”.

Оцінку графітних включень проводили згідно з ГОСТ 3443–87.  Твердість куль вимірювали на приборі Роквелла згідно з ГОСТ 9013-59 (ISО 6508-86). Ударну стійкість визначали на спеціальному копрі К01. Зносостійкість дослі­джуваних чавунів визначали за втратою ваги зразка після випробування у лабораторному кульовому млині. Причому, при оцінюванні властивостей чавуну, найменша партія  для випробувань складала 5 куль кожного виду. Контроль механічних властивостей брикетів–модифікаторів здійснювали по відомим методикам ГОСТ 21289-75. Проведені промислові випробування експлуатаційних властивостей  куль на ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» в кульових млинах барабанного типу МШЦ 3,6 х 5,5.

У третьому розділі проведено комплексний аналіз термодинамічних показників тугоплавких малорозчинних з'єднань і вибрані 4 ефективних нанодисперсних модифікатори з розміром часток 10 – 100 нм (ТiCN, ТiС, SiC і B₄C) для експериментальної обробки чавуну з метою підвищення його ударо- і зносостійкості.

Для визначення рівномірності розподілу наномодифікаторів за об’ємом експериментального ливарного ковша їх вводили в порошкоподібному вигляді на дно ковша в різній кількості (0,01 %,  0,03 %, 0,05 % від маси рідкого металу). Оцінювання здійснювали  за залишковим вмістом основного елементу модифікатора по висоті ливарного ковша (низу, середини, верху) при розливанні чавуну в кокілі. Результати показали, що розподіл основного елементу модифікатора за об'ємом ковша, в порівнянні з його теоретично допустимим вмістом, нерівномірний і змінюється в межах від 76,5 %  до 96,50 %  залежно від виду і витрати наномоди-фікатора.