Для ряда марок низкоуглеродистого феррохрома определить дробимость на ко-пре с падающим бойком невозможно вследствие высокой вязкости (например, для ФХ015).


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

__________________________
_______________________________________________________

Интегрированные технологии и энергосбережение
1
’200
5

27

УДК 628.334.14: 669.15
-
198


Товажнянский Л.Л., Быков А.А., Асриян А.А.


К ВОПРОСУ ОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ФЕРРОХРОМА ДЛЯ ПРОЦЕССА
ДИФФУЗИОННОГО КАРБИДНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
(ДКПЛ)


Технологический процесс диффузионного карбидного поверхностного легир
о-
вания

(ДКПЛ) относится к процессам химико
-
термической обработки, сопровожда
ю-
щийся тепло
-

и массопереносом. В результате процесса легирования карбидообразу
ю-
щими элементами на поверхности образуются сплошные карбидные слои, защища
ю-
щие сталь от коррозии и изнашива
ния. Главным источником углерода, формирующим
эти карбиды на поверхности, является сама сталь. Сплошной карбидный слой образуе
т-
ся лишь при достаточно высоком содержании углерода в металле основы. Минимал
ь-
ная предельная граница его массовой концентрации, со
ответственно зарегистрирова
н-
ному открытию [1], составляет 0,2


0,03

%.

На результат процесса ДКПЛ влияет множество различных факторов, но одним
из решающих является активность насыщающей смеси. Она в свою очередь определ
я-
ется, прежде всего, химическим и г
ранулометрическим составом активной составля
ю-
щей, т.е. того вещества, которое является поставщиком диффундирующего элемента.

Химический состав насыщающей смеси на примере хромирования изучен дост
а-
точно полно [7]. Установлено, что с увеличением чистоты исх
одного низкоуглерод
и-
стого феррохрома повышается скорость насыщения и концентрация хрома в диффуз
и-
онном слое.

Данные по гранулометрическому составу шихты в литературных источниках
весьма ограничены. Известно лишь [5], что при использовании чешуйчатого ферро
хр
о-
ма происходит налипание частиц к насыщаемой поверхности, что влияет на качество
покрытия. Другие авторы [6] утверждают, что с увеличением размера гранул
FeCr


о-
лее 1,2 мм) ухудшается качество поверхностных зон защитного слоя.

Таким образом, от размера
и формы частиц, марки
FeCr

и его физико
-
механических свойств будут зависеть технологические параметры и конструкции ра
з-
мольного оборудования для процесса ДКПЛ.

Исходя из изложенного нами сделана попытка рассмотреть в этой статье:



влияние физико
-
механичес
ких свойств феррохрома (твердость, хрупкость,
пл
а
стичность) как основного компонента шихты на измельчаемость.



способы измельчения феррохрома с учетом характеристики размольного об
о-
рудования.

В зависимости от физико
-
механических свойств материалов выбираю
т следу
ю-
щие способы измельчения:



т
вердый и хрупкий материал



раздавливание и удар;



т
вердый и вязкий материал



раздавливание;



х
рупкий средней твердости материал



удар, раскалывание;



в
язкий средней твердости материал



истирание, истирание плюс уд
ар.

Для ряда марок низкоуглеродистого феррохрома определить дробимость на к
о-
пре с падающим бойком невозможно вследствие высокой вязкости (например, для
ФХ015). Для остальных марок этой группы дробимость значительно хуже, чем высок
о-
углеродистых марок, а ист
ираемость значительно ниже (например, для ФХ650 показ
а-
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

_________________________________________________________________________________

Интегрированные технологии и энергосбережение
1
’200
5

28

тель дробимости
D

= 23,3
-
25,0, коэффициент дробимости
f

= 0,85
-
1,63, истираемость

И = 4,7

%, а для ФХ010Б
D

= 8,6
-
9,0,
f

= 0,76
-
0,68, И = 0,3

%). Абразивность (А
10
-
2,5
)
фе
р
рохрома практически не завис
ит от содержания углерода и изменяется в пределах

0,02
-
0,06. Плотность (
d
) низкоуглеродистого феррохрома изменяется в пределах

6,43
-
7,68 г/см
3
. Из
-
за различного химического состава низкоуглеродистого феррохрома
сильно изменяются значения временного сопро
тивления сжатию (σ
в
, МПа) и твердость
по Бринеллю (
HB
), что также влияет на способ его измельчения [2]. Например,


ФХ010 ФХ002

σ
в
, МПа 160±40 118±50

HB

350±4 245±3


Так как некоторые марки

низкоуглеродистого феррохрома являются твердым и
хрупким материалом, а остальные марки


твердым и вязким материалом, то в соотве
т-
ствии с классификацией способов измельчения, необходимо рассмотреть оборудование
раздавливающего и ударного действия. В общем
, измельчение высокообразивных
прочных материалов (например, феррохрома) определяет специфику требований,
предъявляемых к промышленной технологии и оборудованию. К ним относятся:
н
а
дежность, возможность реализовать высокую единичную мощность и простота о
б-
с
л
у
живания. Очевидно, весь комплекс требований полностью удовлетворить практич
е-
ски невозможно, и поэтому главным критерием становится способность того или ин
о-
го вида оборудования в наибольшей степени соответствовать условиям промышленн
о-
го использования.


В этом отношении вне конкуренции на протяжении многих десятилетий остаю
т-
ся шаровые и трубные шаровые мельницы. Эти мельницы различаются отношением
длины к диаметру. У трубных шаровых мельниц отношение длины к диаметру соста
в-
ляет от 3 : 1 до 6 : 1, а у шар
овых 2 : 1. Расход энергии на одну тонну продукта соста
в-
ляет 35
-
50 кВт
·
ч, а расход легированной стали в виде продуктов износа мелющих тел и
футерующих элементов


до одного кг и более.

Шаровые мельницы, несмотря на энерго
-

и металлоемкость, являются расп
р
о-
страненным видом оборудования для измельчения низкоуглеродистого феррохрома.
Наряду с недостатками они имеют ряд достоинств, обеспечивающих их долговечность
как вида оборудования и широкое применение в пр
о
мышленности. Прежде всего, это
высокий уровень мо
щности и надежности, простота устройства и условий эксплуат
а-
ции, способность в течение длительного времени обеспечивать получение продукта с
заданной дисперсностью. Шаровые мельницы, наряду с измельчением, производят э
ф-
фективное перем
е
шивание компонентов ш
ихты.


Принципиальной особенностью шаровых мельниц является использование в к
а-
честве рабочих органов свободных мелющих тел


шаров. Недостатком свободных м
е-
лющих тел является гравитационный принцип накопления и реализации энергии ра
з-
рушения частиц материа
ла, что накладывает жесткое ограничение на интенсификацию
процесса. Отдельные попытки использования электромагнитов для привода шаров в
движение или щитов


отражателей внутри мельницы приводят к ограниченному усп
е-
ху. Но, именно свободные мелющие тела обес
печивают высокую живучесть этого типа
оборудования. Мельница практически нечувствительна к попаданию в рабочую зону
инородных не дробимых тел. К
и
нематическое звено “бронефутеровка


мелющее тело”
имеет предельно высокую надежность в зоне и
н
тенсивных ударны
х нагрузок, высокой
запыленности и температуры 150
-
200

0
С.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

__________________________
_______________________________________________________

Интегрированные технологии и энергосбережение
1
’200
5

29


Процесс измельчения в шаровой мельнице характеризуется широким спектром
разрушающих нагрузок и является стохастическим по существу. Частицы подвергаются
ударным нагрузкам, находясь между движущим
ися мелющими телами, причем взаим
о-
действие мелющих тел определяется как це
н
тральным ударом, так и взаимодействием,
близким к касательному. Имеет место также истирание материала между слоями м
е-
лющей загрузки. Сложность процесса не позволила к настоящему вре
мени создать м
а-
тематическую модель мельницы, поэтому в исследованиях используются преимущ
е-
с
т
венно эк
с
периментальные методы.


Относительно недавно был создан, запатентован и апробирован в горнообагат
и-
тельной промышленности ряд конструкций конусно
-

инерцион
ных дробилок для ме
л-
кого дробления, механизм работы которых был известен давно, но возрожден на с
о-
временном уровне машиностроения. Разрушение происходит под действием сжима
ю-
щих усилий, но в отличие от вальцевого пресса, нагрузки носят динамический хара
к-
те
р.

Например, в щековой дробилке дробление загружаемого материала происходит
между двух щек, одна из которых неподвижна, а другая перемещается под действием
коленчатого рычага. Материал измельчается путем раздавливания в сочетании с раск
а-
лыванием. Основные

достоинства щековых дробилок: простота и надежность ко
н-
с
т
рукции, широкая область применения для дробления крупнокусковых материалов
большой твердости, компактность и легкость обслуживания. Эти дробилки можно было
бы
использовать для первоначального измельчения низкоуглеродистого феррохрома.

Периодический характер воздействия дробящего усилия и неполная уравнов
е-
шенность движ
у
щихся масс вызывают шум и вибрацию при измельчении и относятся к
недостаткам дробилок этого тип
а. Перебои в работе из
-
за поломки отдельных деталей,
забивание рабочего пространства материалом при неравномерной его подаче также
следует отнести к недостаткам щековых дробилок.

В конусных дробилках для мелкого дробления измельчение материала происх
о-
дит в

основном за счет давления и частично


за счет изгиба и в принципе не отличае
т-
ся от дробления в щековых дроби
л
ках. В этих дробилках отсутствует холостой ход, они
продолжают работу при движении вала по кругу. Эти дробилки потребляют меньше
энергии, произво
дительность их в расчете на 1кВт
·
ч в 1,3
-
1,6 раз выше, чем у щековых
дробилок.

Конусные дробилки по сравнению со щековыми дробилками отличаются выс
о-
кой производ
и
тельностью, уравновешенной работой, высокой степенью измельчения
(для дробилок среднего и мелк
ого измельчения).

Недостатками конусных дробилок являются: сложная и дорогая конструкция,
большая высота, при попадании крупных недробимых тел дробилка заклинивается и
забивается, более сложное обслуж
и
вание.

В настоящее время в ряде отраслей распростране
ние получают валковые мел
ь-
ницы, рабочий процесс которых состоит в раздавливании и истирании валками в кол
и-
честве от 2 до 6 штук слоя мат
е
риала, находящегося на вращающейся тарели. Вначале
такие мельницы применялись для измельчения угля и цементного сырья,

причем помол
осуществлялся с сушкой. В качестве рабочих органов использ
о
вались шары диаметром
250
-
1000 мм, вертикальные или наклонные валки с прямолинейной образующей, а та
к-
же валки
с выпуклой периферией


типа MPS. Попыткам применения этих мельниц
для п
омола высокопрочных материалов препятствовали вибрация валков при росте
скор
о
сти их перемещения по тарели или увеличении толщины слоя материала. Износ
рабочих органов ниже, чем у молотковых др
о
билок, но уступает показателям шаровых
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

_________________________________________________________________________________

Интегрированные технологии и энергосбережение
1
’200
5

30

мельниц. В настоящее вре
мя эти недостатки устранены, и валковые мельницы выпу
с-
каются рядом фирм Дании, Германии, Японии. Сообщается об экономии электроэне
р-
гии в сравнении с шаровыми мельницами на 20
-
30

%, их производительность достигает
120 т/час, а в отдельных случаях и 200 т/ч
ас. Однако, валковые мельницы весьма чу
в-
с
т
вительны к попаданию не дробимых тел и требуют строгого соблюдения технолог
и-
ч
е
ских режимов, а также намного сложнее шаровых мельниц [3,4].

Подтверждением этого может служить появление вальцевого пресса, констру
к-
тивная схема которого принципиально не отличается от валковой дробилки с одинак
о-
вой частотой вращения гладких валков, но создает давление в рабочей зоне до

100 МПа. Пресс может работать в замкнутом цикле с сепаратором, если к удельной п
о-
верхности продукт
а не предъявляется высоких требований, либо агрегироваться с ш
а-
ровой мельницей, если удельная поверхность превышает 4000 см
2
/г. В последнем сл
у-
чае до
с
тигается повышение производительности в 1.5 раза при сокращении общего
расхода энергии до 30

%. Несмотря н
а то, что опыт создания вальцевых устройств для
экстремальных условий эксплуатации имеется, например, в прокатных станах, ко
н-
с
т
руирование и изготовление вальцевого пресса представляет сложную инженерную
з
а
дачу.

Молотковая дробилка относится к ударно
-
центро
бежным дробилкам. Материал
дробится под действием ударов быстро вращающихся молотков. Дробление происх
о-
дит также при ударах кусков м
а
териала, отбрасываемых молотками, о плиты. Наконец,
материал дополнительно измельчается путем удара, истирания, раздавливан
ия на к
о-
лосниковой решетке, через которую измельченный материал ра
з
гружается, падая вниз.
Степень измельчения
і
= 10
-
15. Кроме однороторных молотковых дробилок примен
я-
ются двухроторные, для которых степень измельчения достигает
і
= 30
-
40. Они отл
и-
чаются вы
сокой производительностью (на единицу веса машины), пониженным расх
о-
дом энергии на дробление и высокой степенью измельчения по сравнению с
о

щеков
ы-
ми и конусными дробилками. Молотковые дробилки широко применяются для измел
ь-
чения хрупких, волокнистых и други
х материалов, а также материалов умеренной
тве
р
дости и малой абразивности. Из
-
за сложности балансировки ротора, значительного
и
з
носа молотков, плит и высокой твердости низкоуглеродистого феррохрома данный
вид об
о
рудования использовать не целесообразно.

Де
зинтегратор представляет собой дробилку ударного действия, рабочим орг
а-
ном которой я
в
ляются два вращающихся в разные стороны ротора. Одновременно с
измельчением в аппарате происходит хорошее перемешивание компонентов измел
ь
ч
а-
емого материала. Степень измель
чения составляет
і
= 1
0.
С увеличением степени и
з-
мельчения снижается производительность дезинтегратора. Самым уя
з
вимым местом
дезинтегратора являются пальцы барабанов. Они быстро изнашиваются, а их замена
является громоздкой и длительной операцией. В связи

с этим их целесообразней и
с-
пользовать для измельч
е
ния хрупких материалов и материалов с малой аброзивностью.



Выводы


1.
Для измельчения феррохрома до получения определенного размера частиц,

применяемого в процессе ДКПЛ,
трубные шаровые мельницы являютс
я оптимал
ь
ным
видом оборудования. Это обстоятельство придает актуальность исследованиям и ра
з-
работкам, направленным на повышение технологических показателей трубных шар
о-
вых мельниц, и в первую очередь


сокращение удельного расхода энергии.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

__________________________
_______________________________________________________

Интегрированные технологии и энергосбережение
1
’200
5

31

2.
Для интенси
фикации процесса измельчения в трубных шаровых мельницах
приор
и
тетно совершенствование режимов работы мелющей загрузки с помощью новых
типов бронефутеровок, поскольку это позволяет достичь весомого результата без д
о-
полнительных капитальных и эксплутацио
н
ны
х затрат.

3.
Изучение пульсирующего режима работы мелющей загрузки позволяет сущ
е-
с
т
венно увеличить производительность процесса и сократить удельный расход энергии.

4.
Наибольшая эффективность результатов исследования может быть получена
при комплексном и
сследовании процесса измельчения в различных камерах трубных
мельниц, т.е. на всем прот
я
жении процесса.


Литература


1.
Закономерность изменения коррозионной стойкости черных металлов: О
т-
крытие д
и
плом №368,Заявка № ОТ
-
11298/ Колотыркин Я. М., Заец И. И., З
айцев И. Д.,
Ткач Г.А., Нов
а
ковский В.М.; Заявлено 31.01.1986; Опубл. 13.07.1989, Бюл. №4.


С.3.

2.
Мизин В.Г., Чирков Н.А., Игнатьев В.С., Ахманаев С.И., Поволоцкий В.Д.
Ферр
о
сплавы. Справочное издание. // М.: Металлургия.


1992.

3.
Касаткин А.Г. Основны
е процессы и аппараты химической технологии. // М.:
“ХИМИЯ”.


1971.

4.
Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. // М.:

“ХИМИЯ”.


1977.

5.
Лоскутов В.Ф., Хижняк В.Г., Куницкий Ю. А., Киндрачук М.В. Диффузио
н-
ные ка
р
бидные покрытия. // К.: Техн
ика.


1992.

6.
Самсонов В.Г., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. // М.: Металлургия.


1973.

7.
Дубинин Г.Н. Диффузионное хромирование сплавов. // М.: Машин
о
строение.


1965.







УДК
628.334.14: 669.15
-
198


Товажнянський Л.Л.,

Биков А.О.,

Аср
і
ян А.
О
.


К ПИ
ТАННЮ О ПОДРІБНЮВАННІ ФЕРРОХРОМУ ДЛЯ ПРОЦЕСУ

ДИФУЗІЙНОГО КАРБІДНОГО ПОВЕРХНЕВОГО ЛЕГУВАННЯ (ДКПЛ)


Приведен
о

фізико
-
механічні властивості ферохрому, які впливають на його п
о
д-
рібнювання. Проаналізовано подрібнювальне обладнання, за допомогою якого м
о
жна
отр
и
мати оптимальну для процесу ДКПЛ гранулометрію ферохрому.





Приложенные файлы

  • pdf 83432458
    Размер файла: 299 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий