RU2200089C2

RU2200089C2 - Mixer vane

Info

Publication number: RU2200089C2
Application number: RU2001112730A
Authority: RU
Inventors: П.П. Чернов; Ю.И. Ларин; М.Ю. Поляков; В.В. Ветер; Г.А. Белкин; А.Н. Фаустов; Е.М. Кузнецов; Г.В. Лизнев; И.А. Бесчеревных
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2003-03-10

Abstract

FIELD: building industry, namely apparatuses for making refractory materials, possibly for agitating mixtures. SUBSTANCE: mixer vane has rod joined with housing in the form of blade. Said blade has at least on one of flat surfaces reinforced layer whose area consists no less than 30% of side surface area of blade. Surface hardness of reinforced layer is no less than 260 HV. Depth of reinforced layer is no less than 0.001 of blade thickness. EFFECT: enhanced strength of blade. 4 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к производству огнеупоров, а также может быть использовано в установках для перемешивания различных смесей. The invention relates to the production of refractories, and can also be used in installations for mixing various mixtures.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является лопатка смесителя, содержащая шток, соединенный с корпусом в виде пластины (DE 1459258 А, 08.05.1969, кл. В 28 С 5/10). Closest to the claimed technical solution is a mixer blade containing a rod connected to the body in the form of a plate (DE 1459258 A, 05/08/1969, class B 28 C 5/10).

Недостатком известного технического решения является низкая стойкость лопатки из-за быстрого выхода из строя пластины. A disadvantage of the known technical solution is the low resistance of the blade due to the rapid failure of the plate.

Технический результат изобретения - повышение стойкости лопатки, а также улучшение качества перемешивания. The technical result of the invention is to increase the resistance of the blade, as well as improving the quality of mixing.

Технический результат достигается тем, что лопатка смесителя, содержащая шток, соединенный с корпусом в виде пластины, пластина хотя бы на одной из плоских сторон имеет упрочненный слой площадью не менее 30% от площади стороны пластины, причем твердость поверхности упрочненного слоя составляет не ниже 260 единиц по Виккерсу (HV), а глубина упрочненного слоя составляет не менее 0,001 от толщины пластины. Упрочненный слой может быть получен диффузионным легированием или наплавкой, в том числе индукционной. The technical result is achieved by the fact that the mixer blade containing a rod connected to the body in the form of a plate, the plate at least on one of the flat sides has a hardened layer with an area of at least 30% of the plate side area, and the surface hardness of the hardened layer is at least 260 units according to Vickers (HV), and the depth of the hardened layer is not less than 0.001 of the plate thickness. The hardened layer can be obtained by diffusion alloying or surfacing, including induction.

Лопатка смесителя, например при производстве огнеупорных кирпичей для металлургического производства, эксплуатируется в сложных условиях - осуществляет перемешивание смеси (как правило, на основе доломита) для получения однородной массы, из которой в дальнейшем изготавливают кирпичи. В процессе работы лопатки ее рабочая часть - корпус, выполненный в виде пластины, подвергается интенсивному абразивному изнашиванию твердыми частицами смеси. Если лопатка в процессе работы не поворачивается вдоль своей оси, то износ наблюдается, в основном, с одной стороны пластины, если она в процессе работы поворачивается или ее поворачивают при периодических остановках смесителя, то износу подвергаются обе стороны пластины. В связи с интенсивным износом пластины, который обычно начинается с краев, ее края стараются упрочнить, как, например, в известном техническом решении, наплавкой износостойкого слоя по наружному контуру пластины. Однако при этом наблюдается интенсивный износ неупрочненной части пластины рядом со швом, что приводит к быстрому выходу лопатки из строя. The mixer blade, for example, in the manufacture of refractory bricks for metallurgical production, is operated in difficult conditions - it mixes the mixture (usually based on dolomite) to obtain a homogeneous mass, from which bricks are subsequently made. In the process of operation of the blade, its working part - the body, made in the form of a plate, is subjected to intense abrasive wear by the solid particles of the mixture. If the blade does not rotate along its axis during operation, then wear is observed mainly on one side of the plate, if it rotates during operation or is rotated during periodic stops of the mixer, both sides of the plate are subject to wear. Due to the intensive wear of the plate, which usually starts from the edges, they try to harden its edges, as, for example, in a known technical solution, by surfacing a wear-resistant layer along the outer contour of the plate. However, in this case, intensive wear of the unstrengthened part of the plate near the seam is observed, which leads to the rapid failure of the blade.

Исследования показали, что максимальный износ наблюдается в нижней части пластины. Поэтому пластина хотя бы на одной из сторон должна иметь упрочненный слой площадью не менее 30% от площади стороны пластины, при этом упрочненный слой (если он занимает не всю поверхность стороны пластины) должен располагаться в нижней части пластины, т.е. с противоположной стороны от места крепления штока и пластины. Максимальная площадь износостойкого покрытия зависит от многих факторов: скорости перемешивания, состава смеси, величины погружения пластины в смесь и других. Минимальная площадь упрочненного слоя должна быть не менее 30% от площади стороны пластины, в противном случае значительного повышения стойкости лопатки достичь не удается. Studies have shown that maximum wear is observed at the bottom of the plate. Therefore, the plate at least on one side must have a hardened layer with an area of at least 30% of the plate side area, while the hardened layer (if it does not occupy the entire surface of the plate side) should be located in the lower part of the plate, i.e. on the opposite side of the mounting location of the rod and plate. The maximum area of a wear-resistant coating depends on many factors: mixing speed, composition of the mixture, the amount of immersion of the plate in the mixture, and others. The minimum area of the hardened layer must be at least 30% of the area of the side of the plate, otherwise a significant increase in the resistance of the blade cannot be achieved.

В зависимости от условий эксплуатации пластина может быть как плоской, так и изогнутой. Шток в верхней своей части может иметь резьбу для крепления в смесителе, а также может быть выполнен в виде болта, головка которого прикреплена сваркой к пластине. Depending on the operating conditions, the plate can be either flat or curved. The rod in its upper part may have threads for mounting in the mixer, and may also be made in the form of a bolt, the head of which is welded to the plate.

Глубина упрочненного слоя должна быть не менее 0,001 от толщины пластины. При меньшей глубине упрочненного слоя значительного повышения стойкости лопатки добиться не удается. The depth of the hardened layer should be at least 0.001 of the thickness of the plate. With a smaller depth of the hardened layer, a significant increase in the resistance of the blade cannot be achieved.

В процессе эксплуатации лопатки заявленной конструкции наблюдается равномерное медленное истирание всей площади упрочненного участка пластины, а не интенсивный износ отдельных участков, как в лопатке-прототипе. В результате повышается стойкость лопатки и улучшается качество перемешивания, так как для перемешивания сохраняется и используется значительно большая площадь пластины, в то время как при эксплуатации лопатки-прототипа площадь пластины из-за интенсивного износа резко уменьшается. During operation of the blades of the claimed design there is a uniform slow abrasion of the entire area of the hardened section of the plate, and not intensive wear of individual sections, as in the prototype blade. As a result, the resistance of the blade increases and the quality of mixing improves, since a significantly larger plate area is saved and used for mixing, while during operation of the prototype blade the area of the plate decreases sharply due to intense wear.

Небольшая глубина упрочненного слоя (до 2 мм) обеспечивается диффузионным легированием, например углеродом, хромом, азотом, бором, кремнием и другими элементами из газообразных, жидких или твердых сред химико-термической обработкой, диффузионной металлизацией или другими аналогичными методами. A small depth of the hardened layer (up to 2 mm) is provided by diffusion alloying, for example, carbon, chromium, nitrogen, boron, silicon, and other elements from gaseous, liquid, or solid media by chemical-thermal treatment, diffusion metallization, or other similar methods.

Методом наплавки обеспечивается значительно большая глубина упрочненного слоя. Так, например, в зависимости от режимов сварочной дуги глубина проплавления основного металла может достигать более 7 мм. The surfacing method provides a significantly greater depth of the hardened layer. So, for example, depending on the modes of the welding arc, the penetration depth of the base metal can reach more than 7 mm.

Индукционная наплавка токами высокой или промышленной частоты обеспечивает проникновение нерасплавленных твердых (износостойких) частиц присадочного материала в расплавленный поверхностный слой детали. Глубина упрочнения зависит от используемой частоты тока и мощности установки. Induction surfacing with high or industrial frequency currents ensures the penetration of unmelted solid (wear-resistant) particles of the filler material into the molten surface layer of the part. The hardening depth depends on the current frequency used and the power of the installation.

Вне зависимости от того, каким методом получен упрочненный слой, твердость его поверхности не должна быть ниже 260 HV. При значениях твердости ниже установленного значения повышение стойкости лопатки практически не наблюдается. Regardless of the method by which the hardened layer was obtained, the hardness of its surface should not be lower than 260 HV. At hardness values below the set value, an increase in the resistance of the blade is practically not observed.

На чертеже изображен общий вид лопатки смесителя, где 1 - шток, 2 - корпус в виде пластины, 3 - упрочненный слой. The drawing shows a General view of the mixer blade, where 1 is a rod, 2 is a body in the form of a plate, 3 is a hardened layer.

Пример выполнения лопатки смесителя. An example of a mixer blade.

Лопатка содержит шток с резьбой в верхней его части для крепления в смесителе для перемешивания массы, предназначенной для изготовления огнеупорного кирпича. Диаметр штока - 20 мм. Шток соединен сваркой с корпусом в виде пластины размером 140х50х8 мм. Края у пластины закруглены. Материал пластины - Ст.3. С одной из плоских сторон пластина с противоположной стороны от места соединения с штоком имеет упрочненный слой площадью 75% от площади пластины и глубиной 1,2 мм, что составляет 0,15 от толщины пластины. Упрочненный слой получен цементацией (путем насыщения углеродом). Твердость поверхности упрочненного слоя 430 HV. При эксплуатации лопатки наблюдался медленный равномерный износ всей упрочненной части пластины. Стойкость лопатки предложенной конструкции превысила стойкость лопатки-прототипа в 3 раза. The blade contains a threaded rod in its upper part for fastening in a mixer for mixing the mass intended for the manufacture of refractory bricks. The diameter of the rod is 20 mm. The rod is connected by welding to the body in the form of a plate with a size of 140x50x8 mm. The edges of the plate are rounded. Plate material - Art. 3. On one of the flat sides, the plate on the opposite side of the connection with the rod has a hardened layer with an area of 75% of the plate area and a depth of 1.2 mm, which is 0.15 of the plate thickness. The hardened layer is obtained by carburization (by saturation with carbon). The surface hardness of the hardened layer is 430 HV. During blade operation, a slow uniform wear of the entire hardened part of the plate was observed. The resistance of the blades of the proposed design exceeded the resistance of the blade of the prototype 3 times.

Технико-экономическое преимущество предложенной конструкции лопатки состоит в повышении ее стойкости за счет равномерного износа одновременно всей рабочей упрочненной нижней части пластины, что определяется регламентированной площадью, толщиной и твердостью упрочненного участка. В результате повышается стойкость лопатки, улучшается качество перемешивания и повышается производительность смесителя. The technical and economic advantage of the proposed design of the blade consists in increasing its durability due to uniform wear at the same time of the entire working hardened lower part of the plate, which is determined by the regulated area, thickness and hardness of the hardened section. As a result, the resistance of the blade increases, the quality of mixing is improved, and the productivity of the mixer is increased.

Предложенная конструкция лопатки смесителя может быть использована во всех установках, где лопатки подвергаются абразивному износу. The proposed design of the mixer blades can be used in all installations where the blades are subjected to abrasive wear.

Claims

1. The mixer blade containing a rod connected to the body in the form of a plate, characterized in that the plate at least on one of the flat sides has a hardened layer with an area of at least 30% of the plate side area, and the surface hardness of the hardened layer is at least 260 units according to Vickers (HV), and the depth of the hardened layer is not less than 0.001 of the plate thickness.

2. The blade according to claim 1, characterized in that the hardened layer is obtained by diffusion alloying.

3. The blade according to claim 1, characterized in that the hardened layer is obtained by surfacing.

4. The blade according to claim 3, characterized in that the hardened layer is obtained by induction surfacing.