Содержание к диссертации
Введение
1. Условия эксплуатации дисков валкового грохота и основные направления повышения их износостойкости 9
1.1. Требования к сортировке кокса для доменных печей 9
1.2. Характеристика грохотов и дисков для сортировки кокса 10
1.3. Способы повышения износостойкости деталей оборудования, работающего в условиях абразивного изнашивания 22
1.3.1. Использование износостойких материалов 22
1.3.1.1. Износостойкие стали 22
1.3.1.2. Износостойкие чугуны 24
1.3.1.3. Каменное литье 26
1.3.2. Химико-термическая обработка 27
1.3.3. Упрочнение путем лазерного воздействия 28
1.3.4. Упрочнение путем электроискровой обработки 29
1.3.5. Использование наплавок 30
1.3.6. Повышение износостойкости деталей нанесением газотермических покрытий 33
1.4. Материалы для изготовления дисков валковых грохотов 36
1.5. Испьггания дисков, изготовленных с использованием различных способов повышения износостойкости 38
1.6. Цель и задачи исследования 42
2. Обоснование способов повышения износостойкости дисков валкового грохота для сортировки кокса 44
2.1. Закономерности изнашивания серийных дисков из стали 65Г 44
2.2. Виды и механизм изнашивания дисков валкового грохота 50
2.3. Обоснование выбора материалов, вида обработки поверхности и покрытий для повышения износостойкости дисков 59
2.3. Режимы обработки дисков 67
2.5. Выводы по главе 70
3. Испытание дисков повышенной износостойкости на валковых грохотах в КХП ОАО «Северсталь» 71
3.1. Испытание дисков из износостойких материалов 72
3.2. Испытание дисков с упрочненной поверхностью 75
3.3. Испытание дисков с нанесением покрытия 78
3.4. Результаты второго испытания дисков с напылением (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC 86
3.5. Результаты третьего испытания дисков с напылением (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC 87
3.6. Эксплуатация дисков с напылением материала, содержащего (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC 88
3.7. Выводы по главе 91
4. Установление закономерностей изнашивания дисков повышенной износостойкости 92
4.1. Изменение интенсивности износа дисков по радиусу и толщине во времени 92
4.2. Расчет относительной износостойкости поверхности дисков 96
4.3. Математические зависимости прогнозирования межремонтного срока службы валкового грохота и изменения размеров сортировочной ячейки 98
4.4. Выводы по главе 105
5. Технология изготовления дисков повышенной износостойкости и мероприятия, повышающие межремонтный срок службы валкового грохота 106
5.1. Технология изготовления дисков повышенной износостойкости с использованием материала (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC 106
5.2. Увеличение размеров дисков 108
5.3. Изготовление износостойких дисков 116
5.4. Технико-экономическая оценка применения различных способов повышения износостойкости дисков 120
5.5. Выводы по главе 127
Выводы 128
Список использованных источников 129
Приложение 136
- Характеристика грохотов и дисков для сортировки кокса
- Виды и механизм изнашивания дисков валкового грохота
- Испытание дисков с упрочненной поверхностью
- Расчет относительной износостойкости поверхности дисков
Введение к работе
Достижения в выплавке чугуна в значительной степени определяют развитие металлургического производства в целом. В настоящее время и в ближайшем будущем почти весь чугун будет выплавляться в доменных печах. Одним из основных видов сырья для доменного процесса является кокс, который вьшолняет роль топлива, восстановителя и разрыхлителя столба материалов /1, 2/.
В связи с интенсификацией доменного процесса и увеличением размера доменных печей требования к качеству кокса непрерывно возрастают. Снижение удельного расхода кокса, обусловленное применением в доменном процессе природного газа и других видов топлива (мазут, угольная пыль), увеличением температуры дутья и улучшением качества рудной части шихты, только увеличивает значение физико-механических свойств кокса.
Использование в современном доменном процессе высококачественного офлюсованного агломерата и окатышей снижает роль кокса как разрыхлителя верхних зон шахты доменных печей. Но газопроницаемость шихты в нижней части шахты, в распаре и, особенно, в зоне над фурмами, где единственным твердым материалом является кокс, определяется в основном его гранулометрическим составом. Поэтому большое значение приобретает снабжение доменных печей прочным коксом равномерной кусковатости.
Основная масса кокса производится в периодических камерных печах. Слоевой процесс коксования, происходящий в этих печах, обусловливает получение неравномерных по величине, форме и прочности кусков.
Одним из важнейших средств получения кокса нужной прочности и равномерной кусковатости является его механическая сортировка.
Исследования и практика работы доменных печей показывают, что только за счет изменения схемы сортировки кокса, без каких-либо других приемов, можно достигнуть существенного улучшения технико-экономических показателей доменного процесса.
Таким образом, коксовая сортировка является такой же полноправной частью технологического процесса производства кокса, как и подготовка угольной шихты и собственно сам процесс коксования. В условиях ухудшения сырьевой базы коксования и повышения требований к качеству кокса наряду с совершенствованием всей технологической схемы коксования необходимо совершенствовать также механизмы и схемы сортировки кокса для улучшения его качества.
В практике могут применяться различные схемы сортировки кокса. В зависимости от схемы сортировки выбирается конструкция здания, а также типы и расположение применяемого оборудования.
Кокс, выдаваемый из печей, перед поступлением к потребителю подвергается грохочению для разделения на классы по крупности. Для грохочения используют различное оборудование, классификация которого может быть дана по конструктивным признакам, технологическому назначению, характеру сеющей поверхности и т. п. /3, 4/.
На всех современных коксосортировках для разделения исходного кокса на крупный (доменный или литейный) и мелкий используют валковые грохоты — «Гризли», представляющие собой систему вращающихся валов, на которые насажены диски.
Работа валкового грохота заключается в следующем. Валы расположены по наклонной плоскости, под углом 12-15°. Кокс, высыпаясь с конвейера, попадает на диски, которые приводятся во вращение валами. Кокс, имея фракцию меньше расстояния между дисками, проваливается вниз. Фракция, имеющая больший размер, скатываясь, транспортируется на следующую технологическую линию.
Основной рабочей частью грохотов являются диски, обеспечивающие рассев по фракциям и движение кокса. Чаще всего диски перекрывают друг друга в шахматном порядке. При попадании кокса на диски и его транспортировке происходит износ их радиальной поверхности, а при отсеве мелкой фракции кокса происходит износ боковой поверхности дисков, что приводит к увеличению зазора между ними. Срок службы дисков составляет не более 3 месяцев и при этом износ значительно превышает допустимый.
Применение марганцовистой стали 65Г, износостойких чутунов, наплавок, каменного литья не привело к существенному повышению стойкости дисков. Поэтому повышение износостойкости дисков, обеспечивающих увеличение межремонтного срока службы валкового грохота, является актуальной научной задачей.
Целью работы является исследование закономерностей и механизма изнашивания дисков валкового грохота и на этой основе разработка конструкционно-технологических мероприятий по изготовлению дисков повышенной износостойкости и увеличению межремонтного срока службы валкового грохота.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи.
1. Исследовать условия работы серийных дисков из стали 65Г на валковом грохоте и установить закономерности их изнашивания.
2. Изучить механизм изнашивания дисков, провести его идентификацию соответствующим видам изнашивания и на основании этого выбрать материалы и способы повышения износостойкости дисков.
3. Провести сравнительные испытания дисков повышенной износостойкости в условиях коксохимического производства и выбрать лучший вариант.
4. Установить закономерности изнашивания дисков повышенной износостойкости.
5. Разработать конструкционно-технологические мероприятия по изготовлению дисков повышенной износостойкости и увеличению межремонтного срока службы валкового грохота.
В процессе выполнения работы получены результаты, научная новизна которых заключается в следующем.
1. Установлены закономерности изнашивания дисков по длине и ширине валкового грохота, согласно которым максимальный износ имеют диски, расположенные в центральной части валов со стороны поступления кокса, причем максимум износа по толщине дисков более смещен к началу грохота, чем максимум износа по радиусу.
2. Установлено, что в процессе эксплуатации износ дисков по радиусу превышает износ дисков по толщине, причем разница между ними увеличивается в процессе эксплуатации дисков, достигая трехкратной величины.
3. Выявлена заключительная стадия замедленного изнашивания дисков на валковом грохоте, обусловленная уменьшением контакта изношенных дисков с сортируемым коксом и характеризуемая их запредельным износом.
4. Получены математические зависимости, которые позволяют прогнозировать межремонтный срок службы валкового грохота в процессе эксплуатации в зависимости от величины износа установленных на нем дисков, как по радиусу, так и по толщине, с учетом различных материалов дисков, а также с разным количеством валов и размером сортировочной ячейки.
Практическая значимость заключается в следующем.
1. Разработана технология изготовления дисков повышенной износостойкости, включающая газопламенное напыление покрытия (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC с последующим оплавлением.
2. Предложены конструкционно-технологические мероприятия, позволяющие уменьшить неравномерность изнашивания дисков по длине и ширине грохота с сохранением отсева мелких фракций кокса, и увеличивающие межремонтный срок службы валкового грохота.
Технология изготовления дисков повышенной износостойкости, направленная на увеличение межремонтного срока службы валкового грохота, принята к внедрению на ОАО «Северсталь» (г. Череповец, Вологодская обл.).
Данная диссертация является составной частью комплекса научно-исследовательских работ, выполненных в государственном технологическом университете «Московский институт стали и сплавов» в научно-исследовательской лаборатории процессов пластической деформации и упрочнения и на кафедре машин и агрегатов металлургических предприятий в соответствии с планом хоздоговорной работы и по конкурсу грантов в области фундаментальных проблем металлургии и машиностроения.
Основные результаты и положения диссертации доложены на 60-62-ой студенческих научных конференциях МИСиС (2005-2007гг.), на 3-й конференции молодых специалистов «Металлургия XXI века» (Москва, 2007г.), научной конференции молодых ученых (Новотроицк, 2007г.), объединенном научном семинаре кафедры машин и агрегатов металлургического производства и лаборатории процессов пластической деформации и упрочнения МИСиС (2007г.), научном симпозиуме «Неделя горняка» -2008» в МГГУ, объединенном научном семинаре кафедры машин и агрегатов металлургического производства и технологии оборудования трубного производства МИСиС (2008г.), научном семинаре кафедры износостойкости машин и оборудования РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (2008г.).
Основное содержание диссертационной работы отражено в опубликованных 12 научных работах. Получены патенты по заявкам на изобретение и полезную модель.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений, содержит 63 рисунок, 36 таблиц и список литературы из 94 наименований.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность всем сотрудникам МИСиС, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и специалистам ОАО «Северсталь», принявшим участие в подготовке, проведении и обсуждении совместных исследований.
Характеристика грохотов и дисков для сортировки кокса
Для сортировки кокса на металлургических заводах в основном используют валковые и вибрационные грохоты /16—18/.
Валковые грохоты на коксохимическом производстве применяют на сортировках кокса для вьщеления металлургического кокса крупностью свыше 25, 40 путем рассева исходного кокса.
Сортировки кокса работают по непрерывному графику и, следовательно, производить длительные ремонты, как, например, замену валков грохотов без нарушения работы коксовых печей, невозможно. Поэтому валковый грохот применяют сдвоенной конструкции, т.е. состоящий из двух грохотов, установленных на одной обшей платформе, передвигающейся на ходовых колесах по рельсам. Это дает возможность быстро установить под нагрузку любой из грохотов. Во время работы одного грохота второй находится в ремонте или в резерве.
Валы расположены параллельно на определенном расстоянии между собой и муфтами соединены с выходными валами промежуточных шестерен. Промежуточные шестерни помещены в картере и связаны между собой и с приводом грохота системой вспомогательных шестерен так, что при работе все валы с насаженными на них дисками вращаются в одну сторону. Скорость их вращения может быть одинаковой или увеличивающейся по ходу движения материала. Валы с дисками и систему передачи вращения монтируют на раме под углом 12-15 к горизонтальной плоскости.
Валы имеют квадратное сечение. Диски на валах могут располагаться последовательно (рисунок 1) или в шахматном порядке (рисунок 2). В первом случае классифицирующие отверстия образуются между смежными валами и боковыми поверхностями четырех дисков, а при расположении дисков в шахматном порядке классифицирующие отверстия ограничиваются боковыми поверхностями двух дисков, валом и радиальной поверхностью диска смежного вала.
При последовательном расположении дисков срок службы грохотов может быть несколько больше, чем при расположении в шахматном порядке, но число сортирующих отверстий, т. е. живое сечение при одной и той же величине грохота, будет значительно меньше, следовательно, и качество рассева будет хуже.
Число валов для разных марок грохотов различно. На коксовых сортировках наибольшее распространение получили 10-валковые грохоты Иркутского завода тяжелого машиностроения, изготавливаемые в комплекте из двух грохотов, смонтированных на одной раме. В настоящее время также используют для сортировки кокса 14-валковые грохоты (таблица 1)/1/. Таблица 1 - Краткая техническая характеристика валковых грохотов
На сортировках кокса применяют главным образом сдвоенные грохоты Иркутского завода тяжелого машиностроения (рисунок 3)/19/. Рисунок 3 - Сдвоенный 10-валковый грохот Валковый грохот является высокопроизводительным агрегатом, для которого даже значительные изменения нагрузки не намного изменяют эффективность сортировки кокса.
Так, например, была сопоставлена эффективность рассева кокса на 10-валковом грохоте при нагрузке порядка 145 и 240 т/ч. Изменение нагрузки достигалось за счет различного времени выпуска кокса с рампы. Для каждого варианта отбирались пробоотборником представительные пробы надрешетного продукта валкового грохота. Опыты повторяли шесть раз, в среднем получены результаты, приведенные в таблице 2. Как видно, степень точности отделения классов 40 мм изменяется незначительно /1/.
Рассмотрим линию коксосортировки, работающую в коксохимическом производстве (КХП) ОАО «Северсталь». На данной коксосортировке используют 4 линии по сортировке кокса, которые оборудованы 14-валковыми грохотами системы «Гризли». Существующая схема сортировки кокса на участке коксосортировки №2 коксового цеха 5, 6 батареи была разработана для обеспечения коксом класса 40 мм доменных печей (рисунок 4). Сортировка кокса производится в несколько этапов: 1) выделение крупных классов металлургического кокса: 2) контрольный рассев; 3) рассев мелких классов.
Сортировка кокса имеет следующую последовательность: после выхода коксового пирога из печи осуществляется его мокрое тушение, затем кокс высыпается на коксовую рампу, с которой по конвейерам передается на 14-валковый грохот, который разделяет кокс на 2 класса:
Схема сортировки кокса в коксохимическом производстве ОАО «Северсталь» - класс 40 мм - по конвейеру К-16 и далее, отправляется (без дальнейшей сортировки) непосредственно в доменный цех; - класс 40 мм — по конвейеру К-17 на контрольный грохот ВГО (вибрационный грохот односитовый), который сортирует его на 2 класса: 40 мм и 40 мм. Класс 40 мм подается на конвейер К-19 и далее в доменный цех. Класс 40 мм по конвейеру К-18 подается на грохот ВГД (вибрационный грохот двухситовый), где разделяется на 3 класса: 25-40 мм, 13-25 мм, 0-13 мм и далее отгружается в железнодорожные вагоны.
Из приведённой схемы сортировки видно, что наибольшая нагрузка приходится на 14-валковый грохот системы «Гризли». Основной рабочей частью грохота являются диски, изготавливаемые из стали 65Г, обеспечивающие движение кокса. Диски перекрывают друг друга в шахматном порядке.
Валковые грохоты имеют высокую производительность, хороший рассев, надежность в работе и поэтому нашли широкое применение. Однако эти грохоты имеют недостатки, один из них - интенсивный износ дисков. Износ происходит по радиальной и боковой поверхности дисков и его максимальные значения приходятся со 2 по 6 валы. Это связано с тем, что основной поток кокса попадает на эти валы. Средний срок службы дисков из стали — 3 месяца, после чего грохот останавливают и производят замену дисков. В это время работает другой грохот.
Виды и механизм изнашивания дисков валкового грохота
Изнашивание деталей различных машин, в том числе и абразивное — сложное физическое явление. Несмотря на длительное изучение процессов изнашивания, к настоящему времени еще не созданы универсальные методы борьбы с ним и отсутствуют общепринятые критерии износостойкости. По этой причине множество машин различного назначения часто простаивает в ремонте, а при эксплуатации изношенных машин резко ухудшаются технологические показатели /48, 49/.
Известно, что выбор способов повышения износостойкости - трудная задача. Связано это с тем, что износостойкость деталей зависит не только от износостойкости материалов, но и от их конструкции и условий эксплуатации. Другими словами, износостойкость не является свойством материала детали, а выражает способность материала и конструкции детали сопротивляться изнашиванию при определенных условиях внешнего воздействия. Поэтому детали одинаковой конструкции, изготовленные из одного материала, будут иметь разную износостойкость на различных обогатительных фабриках, так как условия их эксплуатации и технологии будут разные. Условно можно оценивать только средние значение износостойкости или сроки службы конкретных деталей.
Выбор материалов для быстроизнашивающихся деталей зависит также от требований к общей прочности и металлоемкости деталей, срока их службы при учете стоимости материала и его дефицитности, расходов на изготовление деталей из данного материала и эксплуатационных расходов.
Абразивным называют изнашивание материала при воздействии на него в процессе трения более твердых веществ, чем материал сопряженной детали. Абразивное изнашивание многих деталей машин происходит при трении о горные породы, руду, минералы. Наиболее широко распространенным абразивом в коксохимическом производстве является кокс.
Кокс - серое, чуть серебристое, пористое и очень твердое вещество, полученное пиролизом коксующегося каменного угля при 1000 — 1100 С за 14 - 20 ч. В коксе содержится 86 — 90% углерода, пористость кокса колеблется от 49 до 53%; его истинная плот-ность - 1800 -ь 1950 кг/м ; плотность насыпной массы кокса — 400 - - 500 кг/м . Влажность кокса при тушении водой колеблется от 2,0 до 5,0 %, а при тушении инертным газом не превышает 0,5% /50/.
Существует типичная зависимость износа детали от времени работы, которая состоит из следующих стадий. Приработка — неравновесная стадия процесса изнашивания, доля которой в общем ресурсе времени работы мала и которая характеризуется значительной интенсивностью изнашивания. Установившейся режим — самая продолжительная стадия по времени, которая характеризуется постоянными значениями интенсивности изнашивания. Катастрофическое изнашивание - стадия, на которой происходит интенсивный износ и деталь прекращает выполнять свои функции.
Внешние условия, в которых проявляется абразивное изнашивание, весьма разнообразны. Оно может происходить при трении детали об абразивное сплошное тело, о разрозненные абразивные частицы (в массе), об абразивные частицы, сцепленные в непрочную массу (трение двух тел — металла и абразива). Изнашивание может происходить при наличии прослойки из абразивных частиц между металлическими деталями; при этом на изнашивание будет влиять сочетание свойств трех материалов (трение трех тел — двух металлов и абразива) /51-54/. В валковых грохотах основными трущимися телами являются диски с кольцами и кокс.
При разделении кокса на фракции преобладают два основных вида изнашивания сортирующих дисков:
1. Изнашивание при перемещении деталей в абразивной массе, т. е. при трении коксовой массы о поверхность диска. Такой износ характеризуется механическим воздействием, которое осуществляется твердыми частицами, слабо связанными между собой (рисунок 21а).
2. Изнашивание в условиях соударения тел (усталостный или полидеформационный процессы изнашивания). Поверхностный слой радиальной части диска подвергается ударно-абразивному воздействию со стороны кусков кокса и сопровождается упрочнением и разупрочнением материала, ростом внутренних напряжений (рисунок 21 б).
По первому виду изнашивания процесс разрушения поверхностного слоя диска, при царапающем действии твердых частиц, представляется следующим образом. Абразивные зерна, будучи окатанными, не могут осуществить срез материала непосредственно. Поэтому образуются только выдавленные царапины, имеющие по бокам валики из сильно деформированных зерен основы сплава и разрушенных карбидных частиц. Такой материал менее прочен, чем сплав в исходном состоянии, вследствие чего последующее воздействие абразивных зерен превращает пластические образования по сторонам царапины в скопление слабо связанных между собой обломков, которые довольно легко удаляются с диска.
Второй вид изнашивания наблюдается при поступлении кокса на грохот и при самом процессе грохочения. Зубчатая форма дисков способствует встряхиванию сортируемого материала, это улучшает его сортировку и в то же время приводит к ударным нагрузкам по радиальной части дисков. Кокс поражает радиальную поверхность дисков, подвергая ее ударно-абразивному изнашиванию (в слое абразивной массы), оставляя следы взаимодействия в виде лунок и выступов, что приводит к возникновению усталостного разрушения из-за циклического нагружения микрообъемов поверхностного слоя диска. В результате в поверхностном слое происходит накопление субмикроповреждений, приводящих к накоплению сдвиговых деформаций и появлению микротрещин. Также наблюдается поли-деформационньш процесс разрушения. Он происходит в результате многократного деформирования материала, вызывающего остаточные искажения решетки, при этом достигается такое предельное состояние, когда материал не может более изменять свою форму без нарушения межчастичных связей. Все это приводит к постепенной потери пластичности и переход в хрупкое состояние поверхностного слоя диска. Как показал анализ исследуемых поверхностей дисков грохота, картина изнашивания соответствует, по крайней мере, двум видам абразивного изнашивания.
Следует отметить, что характер изнашивания дисков грохотов нисколько не противоречит представлениям о характере изнашивания и других деталей машин, работающих в условиях взаимодействия с абразивом.
В работах, проведенных сотрудниками МИНХ и ГП имени И.М. Губкина (Бородиной Е.Н., Короткова В.А., Полянской Т.А., Шрейбер И.Г. и др.) /55-58/ под руководством проф. Виноградова В.Н. и проф. Сорокина Г.М., посвященных изучению механизма изнашивания породоразрушающего инструмента, были разработаны методики исследования, классификация абразивного изнашивания стали и предложены критерии выбора износостойких материалов, соответствующие видам изнашивания.
Испытание дисков с упрочненной поверхностью
Отличительной особенностью цементации короткозамкнутой дугой являлось проникновение воздействия на незначительную глубину. Что касается лазерной закалки, то ее воздействие бьшо направлено преимущественно на радиальную поверхность и меньше — на боковые поверхности.
Электроискровое легирование дисков характеризовалось недостаточной обработкой радиальной поверхности - глубиной до 70 мкм. Цементация дисков прямой дугой была более глубокая, чем короткозамкнутой дугой.
В случае установки дисков с такими способами обработки поверхности на валковые грохоты можно увеличить межремонтный срок службы грохотов на соответствующее количество суток.
Из рисунка 49 видно, что диски с напылением (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC имеют незначительный износ по толщине и радиусу после первых двух сроков службы грохота по сравнению со сталью 65Г. Диски с напылением материала, содержащего WC, после третьего срока службы имеют износ близкий к износу серийных дисков.
Примечание: (АН/Н)П, (AR/R)n - отношение изменения толщины покрытия на боковой и по радиальной поверхности диска, соответственно, к его начальной толщине; АН/АНД, AR/ARa - отношение изменения толщины и радиуса диска с покрытием, соответственно, к допустимой величине износа.
Из таблицы видно, что покрытие, содержащее (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC, напыленное по 3-му варианту, обеспечивает увеличение срока службы дисков в 3 раза.
1. Исследованы различные способы повышения износостойкости дисков. Установлен срок службы упрочненных поверхностных слоев и покрытий, показывающий, на сколько суток можно увеличить межремонтный срок службы валкового грохота.
2. В результате испытания дисков на валковых грохотах в КХП ОАО «Северсталь» было установлено, что наибольшей износостойкостью обладали диски, на поверхности которых было нанесено газопламенное покрытие из шнурового материала, содержащего (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC, с последующим оплавлением.
3. Учитывая высокую стоимость покрытия, содержащего (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC, целесообразно наносить покрытие на радиальную и боковые поверхности, прилегающие к радиальной.
В процессе испытания дисков было установлено, что стадия приработки по времени мала по сравнению со стадией установившегося режима и в дальнейшем эти стадии объединили. Стадия установившегося режима характеризуется незначительной интенсивностью изнашивания, которая даже несколько уменьшается из-за нагар-товки поверхности дисков, и составляет не менее 30 0% от полного срока службы дисков. В дальнейшем по мере изнашивания поверхностного слоя, происходит стадия критического изнашивания и почти везде достигается максимум. Достижение максимума можно объяснить тем, что происходит значительный износ рабочей поверхности дисков, а тем самым и увеличение размеров сортировочных ячеек грохота. На последнем этапе работы грохота наблюдается стадия замедленного изнашивания дисков, при которой происходит снижение интенсивности их изнашивания по радиусу и толщине. Это объясняется тем, что диски достигли таких размеров, что значительное количество кокса проваливается, практически не касаясь их. Работа грохота с износом дисков, соответствующей данной стадии, является недопустимой.
Из рисунка 54 видно, что интенсивность изнашивания дисков с напыленным (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC по 1 варианту имеет подобную картину с интенсивностью изнашивания серийных дисков из стали 65Г. Такой характер изнашивания объясняется тем, что на радиальную поверхность покрытие не наносили. Во 2 варианте нанесение покрытия на радиальную поверхность дисков способствовало значительному снижению интенсивности изнашивания по радиусу. Интенсивность изнашивания с напыленным (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC по 3 варианту на 12-лепестковые диски и 6-лепестковые диски имеют одинаковую интенсивность изнашивания. Увеличение интенсивности изнашивания (3 вариант) в середине срока службы грохота объясняется тем, что в данный момент работы грохота серийные диски из стали 65Г достигли максимальной интенсивности изнашивания и поэтому увеличилась нагрузка на экспериментальные диски с покрытием (Ni-Cr-B-Si-C)+40%WC.
Расчет относительной износостойкости поверхности дисков
Характеристикой качества поверхности дисков, подвергшейся различным способами повышения износостойкости, может служить относительная износостойкость на стадии установившегося режима, результаты расчета которой по радиусу и толщине приведены в таблице 26.
Чем больше относительная износостойкость, тем более эффективна обработка поверхности диска или нанесение защитного слоя. Результаты, представленные в таблице 26, полностью согласуются с исходными данными по обработке поверхности и рисунками, иллюстрирующими преимущественное изнашивание дисков по радиусу или толщине, в зависимости от способа повьшіения износостойкости. Значения «К» меньше 1 говорят о недостаточном упрочнении поверхности дисков или его отсутствии, в результате чего базовый вариант (сталь 65Г после закалки) является более эффективным. Так Ю=0,88 по радиусу соответствовал электроискровой обработке радиальной поверхности диска на незначительную глубину (до 70мкм) /88/.
Согласно формулам (1, 2), изнашивание дисков на грохоте зависит от их места расположения, времени работы и материала, из которого изготовлен диск. Ниже представлены математические зависимости, с помощью которых можно прогнозировать величину износа по радиусу и по толщине дисков в процессе эксплуатации, изготовленных из различных материалов, установленных на грохоте с разным количеством валов и размером сортировочной ячейки /89, 90/. Поскольку глубина обработки или толщина покрытия на дисках повышенной износостойкости невелики по сравнению с размерами диска, а по производственным причинам выводить грохот в резерв для измерения размеров дисков оказалось возможным не чаще чем через 1-3 недели эксплуатации, то относительная износостойкость таких дисков принята для стадии установившегося режима (см. таблицу 26).
Исходя из формул (5), (6), можно методом итераций определить межремонтный срок службы валкового грохота. Задаем шаг по времени, равный одним суткам. Полученные по формулам (5) и (6) значения величины износа по радиусу и толщине сравнивали с условно принятыми предельно допустимыми значениями величины износа по радиусу -22,5 мм и по толщине - 8,0 мм для дисков, имеющих начальные значения радиуса - 132,5 мм и толщины — 16,0 мм. Расчеты проводили как для серийных дисков, так и дисков повышенной износостойкости в соответствии с их временем эксплуатации на каждой стадии изнашивания. При этом для расчета были произвольно выбраны диски из каждой условно принятой области износа: максимального, среднего, минимального (см. рисунок 15). Для дисков с обработкой поверхности или с покрытием стадия установившегося режима состояла из срока службы упрочненных поверхностных слоев или покрытий и времени работы стали 65Г на данной стадии изнашивания. В таблицах 27—30 представлены результаты расчетов величины износа по радиусу и толщине для серийных дисков и дисков повышенной износостойкости, полученных с использованием цементации прямой дугой и нанесением покрытий 100X13 и (Ni-Cr-B-Si-C) + 40%WC.
Расчеты подтвердили, что значения абсолютного износа диска по радиусу превышают значения износа по толщине, достигая трехкратной величины. Поэтому определяющим в определении межремонтного срока службы грохота является величина износа дисков по радиусу. Выводить грохот в ремонт при достижении условно принятой предельно допустимой величины износа дисков по радиусу, расположенных в области максимального износа, не является эффективным, поскольку большая часть дисков имеет размеры, соответствующие условиям их эксплуатации. Целесообразно выводить грохот в ремонт, когда предельно допустимой величины износа по радиусу достигнут диски, расположенные в области среднего износа. Согласно таблицам 27-30, межремонтный срок службы валкового грохота с дисками из стали 65Г должен составить около 60 суток, с дисками после цементации прямой дугой или электродугового напыления стали 100X13 -около 90 суток, а с дисками после газопламенного напыления (Ni-Cr-B-Si-C) + 40%WC — около 240 суток.
Неравномерность изнашивания дисков по радиусу, рассчитанная по формуле (5), по условно принятым областям износа для межремонтных сроков службы грохотов с дисками из стали 65Г и дисками после электродугового напыления стали 100X13 представлена на рисунке 55.
