RU2807794C1

RU2807794C1 - Method for increasing wear resistance of hammer mill beaters

Info

Publication number: RU2807794C1
Application number: RU2023102178A
Authority: RU
Inventors: Степан Георгиевич Тигунцев; Александр Сергеевич Вовсеенко; Любовь Игоревна Подопригора; Кирилл Борисович Толонов; Андрей Алексеевич Хабибулин; Егор Константинович Кравчук
Filing date: 2023-02-01
Publication date: 2023-11-21

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention can be used in foundries in the manufacture of grinding beats for grinding brittle materials, such as coal. A method is proposed for increasing the wear resistance of hammer mill beaters, in which a wear-resistant material is placed on the working surface of the beater, elements of wear-resistant material are placed in the holes of a steel plate, the plate is heated, the elements are secured in the holes by impact on the areas around the holes, and the plate is welded to the working surface of the beater.

EFFECT: increasing the wear resistance of the working surface of the beater.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении размольных бил для измельчения хрупких материалов, например каменного угля.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in foundries in the manufacture of grinding beats for grinding brittle materials, such as coal.

Абразивные свойства угля и угольной пыли приводят к повышенному износу мелющих органов мельниц. Основная проблема это износ било молотковых мельниц. Базовая наработка било 800 часов. В среднем по году производится более 6 замен било на каждой мельнице. Всего в мельниц более 100 било.The abrasive properties of coal and coal dust lead to increased wear of the grinding elements of mills. The main problem is the wear and tear of the hammer mills. The basic operating time was 800 hours. On average, more than 6 beater replacements are made at each mill per year. There were more than 100 mills in total.

Известен способ изготовления размольных бил с повышенной износостойкостью, включающий расплавление шихты из стали 110Г13Л, заливку ее в литейную форму, охлаждение отливки и ее термообработку [Давыдов Н.Г. Высокомарганцовистая сталь. М.: Металлургия, 1979. 176 с.]. Отливки из данной стали характеризуются повышенной износостойкостью при ударно-абразивном износе за счет поверхностного наклепа от ударных нагрузок. Однако при отсутствии ударных нагрузок или же при их недостаточной величине износостойкость отливок уменьшается.There is a known method for manufacturing grinding beats with increased wear resistance, including melting a charge from steel 110G13L, pouring it into a casting mold, cooling the casting and its heat treatment [Davydov N.G. High manganese steel. M.: Metallurgy, 1979. 176 p.]. Castings made from this steel are characterized by increased wear resistance during impact and abrasive wear due to surface hardening from impact loads. However, in the absence of shock loads or their insufficient magnitude, the wear resistance of castings decreases.

Известен способ повышения износостойкости отливок за счет их изготовления из хромистых чугунов, обладающих высокой износостойкостью в абразивных средах [Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. М: Металлургия, 1983. 176 с.]. Однако отливки из данных материалов характеризуются повышенной хрупкостью, что исключает возможность их использования в качестве материала для изготовления размольных бил, работающих в условиях ударно-абразивного износа.There is a known method of increasing the wear resistance of castings due to their manufacture from chromium cast irons, which have high wear resistance in abrasive environments [Tsypin I.I. White wear-resistant cast iron. M: Metallurgy, 1983. 176 p.]. However, castings made from these materials are characterized by increased fragility, which excludes the possibility of their use as a material for the manufacture of grinding beats operating under conditions of impact and abrasive wear.

Известен способ изготовления комбинированных размольных бил для измельчения хрупких материалов, включающий установку в литейную форму вставки из хромистого чугуна, заливку расплавленной стали в литейную форму для формирования основания била, охлаждение отливки [А.с. №1576231 А1]. Хромистые чугуны характеризуются низкой теплопроводностью, что приводит к возникновению больших внутренних напряжений, иногда разрушающих и саму вставку [Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. М: Металлургия, 1983. 176 с.].There is a known method for manufacturing combined grinding beats for grinding brittle materials, which includes installing an insert made of chromium cast iron into a casting mold, pouring molten steel into a casting mold to form the base of the beat, cooling the casting [A.s. No. 1576231 A1]. Chromium cast irons are characterized by low thermal conductivity, which leads to the occurrence of large internal stresses, sometimes destroying the insert itself [Tsypin I.I. White wear-resistant cast iron. M: Metallurgy, 1983. 176 p.].

Известно, что стальные отливки в литом состоянии характеризуются низкой пластичностью и трещиностойкостью. Наличие затрудненной усадки, во время формирования основания била, приводит к возникновению трещин в комбинированной отливке, определяющих преждевременный выход изделия из строя. Внутренние напряжения в самой вставке приводят к ее выкрашиванию при ударных нагрузках, что снижает износостойкость била.It is known that steel castings in the cast state are characterized by low ductility and crack resistance. The presence of difficult shrinkage during the formation of the base of the beater leads to the appearance of cracks in the combined casting, which determines the premature failure of the product. Internal stresses in the insert itself lead to its chipping under impact loads, which reduces the wear resistance of the beater.

Известен способ повышения износостойкости размольных бил [патент RU 2 429 938 С1 Опубликовано: 27.09.2011 Бюл. №27] принятый за прототип, включающий при изготовлении установку в литейную форму вставки из хромистого чугуна, заливку расплавленной стали в литейную форму для оформления основания била и охлаждение отливки. Вставку получают литьем в кокиль из хромистого чугуна, модифицированного нанодисперсными порошками тугоплавких частиц, а основание била выполняют из стали, модифицированной нанодисперсными порошками пироуглерода и/или окиси кремния, при этом на вставке выполняют выступы и/или отверстия для механической фиксации ее с основанием и перед установкой в литейную форму вставку нагревают до 50-300°С, а отливку подвергают термической обработке. Изготовление вставки методом литья в кокиль приводит к формированию оптимальной микроструктуры, определяющей наибольшую износостойкость вставки. Проведенные испытания показали, что предложенный способ изготовления размольных бил позволяет увеличить ресурс работы мельницы в среднем на 20-30% по сравнению с известными решениями.There is a known method for increasing the wear resistance of grinding beats [patent RU 2 429 938 C1 Published: 09/27/2011 Bull. No. 27] adopted as a prototype, which includes during production the installation of chromium cast iron inserts into the casting mold, the pouring of molten steel into the casting mold to form the base of the beater and cooling of the casting. The insert is produced by casting into a chill mold made of chromium cast iron modified with nanodispersed powders of refractory particles, and the base of the beater is made of steel modified with nanodispersed powders of pyrocarbon and/or silicon oxide, while protrusions and/or holes are made on the insert for mechanical fixation with the base and in front After installation in the mold, the insert is heated to 50-300°C, and the casting is subjected to heat treatment. Manufacturing the insert by chill casting leads to the formation of an optimal microstructure, which determines the greatest wear resistance of the insert. The tests carried out showed that the proposed method for manufacturing grinding beats allows increasing the service life of the mill by an average of 20-30% compared to known solutions.

Недостатком способа является недостаточное увеличение ресурса мельницы.The disadvantage of this method is the insufficient increase in the resource of the mill.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются изготовление и размещение вставки из тугоплавких частиц в рабочую поверхность било молотковой мельницы.The features of the prototype, which coincide with the essential features of the proposed device, are the manufacture and placement of an insert of refractory particles into the working surface of the hammer mill beater.

Задачей изобретения является создание способа размещения твердых частиц в рабочую поверхность било молотковой мельницы.The objective of the invention is to create a method for placing solid particles into the working surface of a hammer mill beater.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении износостойкости рабочей поверхности било.The technical result of the claimed invention is to increase the wear resistance of the working surface of the beater.

Технический результат повышения износостойкости било молотковых мельниц, в котором размещают на рабочей поверхности било износостойкий материал, достигается тем, что элементы износостойкого материала размещают в отверстиях стальной пластины, нагревают пластину, закрепляют элементы в отверстиях ударным воздействием на места вокруг отверстий, приваривают пластину к рабочей поверхности било. Элементы износостойкого материала могут быть изготовлены из карборундовой, корундовой или любой другой износостойкой керамики.The technical result of increasing the wear resistance of hammer mill beaters, in which a wear-resistant material is placed on the working surface of the beater, is achieved by placing elements of wear-resistant material in the holes of a steel plate, heating the plate, securing the elements in the holes by impact on the places around the holes, welding the plate to the working surface beat. Elements of wear-resistant material can be made of carborundum, corundum or any other wear-resistant ceramics.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию «новизна».The applicant has not identified sources containing information about technical solutions, the set of features of which coincide with the set of distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that it complies with the “novelty” condition.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены карборундовые цилиндрики, используемые как износостойкий материал, на фиг. 2 показана стальная пластина с закрепленными в отверстиях карборундовыми цилиндриками, на фиг. 3 показано било с закрепленной пластиной на рабочей поверхности. На чертежах позициями обозначены основные элементы, необходимые для реализации заявленного способа. Нумерация на фиг. 1 - фиг. 5 сквозная.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows carborundum cylinders used as a wear-resistant material; FIG. 2 shows a steel plate with carborundum cylinders fixed in the holes; Fig. Figure 3 shows a hammer with a fixed plate on the working surface. In the drawings, the positions indicate the main elements necessary for the implementation of the claimed method. Numbering in Fig. 1 - fig. 5 through.

На фиг. 1 показаны карборундовые цилиндрики 1, которые промышленно производятся фирмой «Химпром технология», г. Нижний Новгород. Карборунд - синтетический оксид кремния, который не разрушается при интенсивном и продолжительном трении. Это материал по твердости сравним с алмазом.In fig. 1 shows carborundum cylinders 1, which are industrially produced by Khimprom Technology, Nizhny Novgorod. Carborundum is a synthetic silicon oxide that is not destroyed by intense and prolonged friction. This material is comparable in hardness to diamond.

На фиг. 2 показана стальная пластина 2, толщина которой выбирается по высоте карборундовых цилиндриков 1. В пластине сверлят отверстия в шахматном порядке диаметром, равным диаметру цилиндриков 1. Нагревают пластину до состояния ковкости (800-900 °С), размещают цилиндрики 1 в отверстиях и ударными воздействиями вокруг отверстий жестко закрепляют цилиндрики в пластине 2. Готовую пластину по периметру сваркой прикрепляют к рабочей поверхности било (фиг.3). Карборунд не истирается при трении, но может разрушаться от ударных нагрузок. Сталь не разрушается при ударах, но истирается при трении. Таким образом, предлагаемая конструкция било не дает разрушаться карборунду от ударных нагрузок и не дает истираться стали при трении било об уголь. Предполагается, что эта конструкция прослужит более 4 тыс.часов.In fig. Figure 2 shows a steel plate 2, the thickness of which is selected according to the height of the carborundum cylinders 1. Holes are drilled in the plate in a checkerboard pattern with a diameter equal to the diameter of the cylinders 1. The plate is heated to a state of malleability (800-900 °C), the cylinders 1 are placed in the holes and subjected to impact. The cylinders are rigidly fixed around the holes in plate 2. The finished plate is welded around the perimeter to the working surface of the beater (Fig. 3). Carborundum does not wear out due to friction, but can be destroyed by impact loads. Steel does not break due to impact, but wears out due to friction. Thus, the proposed design of the beater prevents the carborundum from being destroyed by impact loads and prevents the steel from abrading when the beater rubs against coal. It is expected that this design will last more than 4 thousand hours.

На фиг. 3 показано било 3 с прикрепленной пластиной 2, в которой закреплены карборундовые цилиндрики 1. На фиг. 4 показана матрица 4, составленная из карборундовых цилиндриков 1, закрепленных в легкоплавком основании, например, сетка из тонкой проволоки. Цилиндрики 1 располагают в матрице в шахматном порядке, что позволяет уменьшить истирание металла, расположенного между цилиндриками. Матрицу помещают в отдельную квадратную литейную форму горизонтального расположения, высота которой равна высоте цилиндриков. Заливают форму расплавленным металлом. Готовую пластину, которая аналогична пластине 2 прикрепляют сваркой к било 3. Получают било 3 с прикрепленной пластиной 2, в которой закреплены карборундовые цилиндрики 1. На фиг. 5 показано готовое било 5, которое изготовляют путем расположения пластины, полученной литьем, в типовой литейной форме, используемой при изготовлении било, и последующей заливки расплавленного металла.In fig. Figure 3 shows a beater 3 with an attached plate 2, in which carborundum cylinders 1 are fixed. In FIG. Figure 4 shows a matrix 4, composed of carborundum cylinders 1, fixed in a fusible base, for example, a mesh of thin wire. Cylinders 1 are placed in the matrix in a checkerboard pattern, which reduces abrasion of the metal located between the cylinders. The matrix is placed in a separate, square, horizontal casting mold, the height of which is equal to the height of the cylinders. Fill the mold with molten metal. The finished plate, which is similar to plate 2, is attached by welding to the beater 3. A beater 3 is obtained with an attached plate 2, in which carborundum cylinders 1 are fixed. In FIG. 5 shows a finished blower 5 which is made by placing a cast plate in a typical blower mold and then pouring in molten metal.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Заявленный способ может быть реализовано с использованием известных технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие условию «промышленная применимость».The possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by the means known and described in the application, with the help of which it is possible to implement the invention in the form as it is described in the claims. The claimed method can be implemented using known technical means, which, in the opinion of the applicant, determines its compliance with the “industrial applicability” condition.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества: эффективность измельчения по производительности и энергозатратам; минимальная степень загрязнения конечного материала продуктами износа рабочих поверхностей мелющих тел; надежность и большой срок наработки на отказ.The use of the claimed solution in comparison with all known means of a similar purpose provides the following advantages: efficiency of grinding in terms of productivity and energy consumption; minimal degree of contamination of the final material with wear products of the working surfaces of the grinding media; reliability and long MTBF.

Claims

A method for increasing the wear resistance of hammer mill beaters, in which a wear-resistant material is placed on the working surface of the beater, characterized in that elements of the wear-resistant material are placed in the holes of a steel plate, the plate is heated, the elements are secured in the holes by impact to the places around the holes, and the plate is welded to the working surface of the beater .