Библиотека к магистерской работе

Разработка управляемого процесса кристаллизации мелющих тел

А.И. Туяхов,В.В.Леонова

          Мелющие тела являются основным видом материалов, которые используются при измельчении железной руды и руд цветных металлов, цементного клинкера, угля, строительных материалов.Доля мелющих тел от общих затрат на измельчение сырья достигает 30%.
          На Макеевском литейном заводе разработаны и изготовляют чугунные мелющие тела эллипсоидной формы. Мелющие тела эллипсоидной формы обеспечивают более эффективный процесс измельчения сырья, обусловленный большей суммарной площадью поверхности эллипсоидов по сравнению с шаровыми при той же массе, обладают повышенной износостойкостью, связанной с более высокой объемной твердостью чугунных мелющих тел, позволяют снизить расход мелющих тел на тонну измельчаемого материала и снизить затраты при изготовлении.
          Одним из недостатков открытых кокилей является быстрое охлаждение металла в верхней части отливки за счет излучения тепла в окружающее пространство. По условиям передачи тепла интенсивность охлаждения открытого зеркала жидкого металла пропорциональна четвертой степени температуры, а интенсивность отвода тепла теплопроводностью от отливки к кокилю пропорциональна первой степени температуры металла. Большая разница в скоростях охлаждения приводит к тому, что на поверхности зеркала металла появляется твердая корочка, в то время как центральная часть отливки остается жидкой.
         Это приводит к значительному затруднению отвода газов из жидкости отливаемого изделия в атмосферу и способствует образованию газовых раковин и усадочной рыхлости внутри отливки.
         С целью улучшения условий газовыделения из жидкого металла в процессе кристаллизации предложен новый конструктивный элемент – зеркальный отражатель, который обеспечивает управление процессом затвердевания и кристаллизации отливок в кокиле, что приводит к повышению их эксплутационных характеристик. Зеркальный отражатель полуцилиндрической формы с хорошо отражающей внутренней поверхностью.
         При прохождении кокилей под зеркальным отражателем уменьшается скорость охлаждения открытой поверхности жидкого металла, находящегося в ячейках кокиля за счет отражения теплового потока от вогнутой зеркальной поверхности отражателя обратно на всю верхнюю часть открытого кокиля с расположенными в нем ячейками с жидким металлом. Увеличение длительности пребывания зеркала металла в жидком состоянии способствует более полному удалению газов из всего объема металла и устранению перекоса основания отливок.
         Для определения оптимальных размеров зеркального отражателя были произведены расчеты скорости затвердевания мелющих тел при установке зеркального отражателя над движущимися кокилями при выходе на горизонтальный участок с использованием математической модели процесса кристаллизации. Расчеты выполнялись для мелющего тела типа Т9 с диаметром основания 60 мм при начальной температуре заливаемого чугуна 1400⁰C . Наилучшие результаты получены при длине зеркального отражателя составляющей 0,20-0,25 длины горизонтальной части конвейера. Место установки отражателя по длине горизонтального участка конвейера зависит от температуры заливаемого чугуна. В производственных условиях температура чугуна перед заливкой в кокиль может изменяться от 1320 до 1400 ⁰C. Как показывают расчеты, по разработанной математической модели при минимальной температуре чугуна отражатель должен находиться возле заливочной чаши, а при максимальной температуре – на расстоянии от заливочной чаши, составляющей 2/3 длины конвейера. На практике управление положением отражателя будет автоматизировано по сигналу от датчика температуры чугуна.
         Применение на действующей конвейерно-кокильной машине управляемого процесса кристаллизации чугунных мелющих тел с использованием подвижного отражателя (термостата) позволит снизить внутренние дефекты чугунных отливок и повисит их эксплуатационные свойства, такие как ударостойкость и износостойкость.

• Исследование процесса теплообмена в металлоформе при затвердевании чугунных мелющих тел эллипсоидной формы.

  В.Л. Жук, С.И. Гинкул, А.И.Туяхов, А.В.Мельник, А.И. Ярмоленко, А.В.Непочаев

  Разработана математическая модель кристаллизации чугунных мелющих тел эллипсоидной формы с учетом температурного расширения в системе “металлоформа-мелющее тело”. Выполнены расчеты динамики затвердевания чугуна в ячейке металлоформы мелющего тела. Разработанная математическая модель может быть использована для усовершенствования технологического процесса при производстве мелющих тел на конвейерно-кокильный машинах.

• Литые чугунные мелющие тела эллипсоидной формы, обеспечивающие ресурсо- и энергосбережение при измельчении сырья и материалов

  В.А. Игнатов, А.А. Пахомов, А.А. Троянский, , В.Л. Жук, А.И. Туяхов, А.И. Ярмоленко

  Изложены результаты исследований применения чугунных мелющих тел усовершенствованной формы в виде эллипсов,которые применяются в горнорудной промышленности для дробления железорудных материалов. Показаны их преимущества по сравнению с катанными и литыми шарами по себестоимости изготовления и эффективности дробления материалов при одинаковых условиях эксплуатации на действующем оборудовании.