SK282903B6 - Spôsob prípravy mlecieho prostriedku a mlecí prostriedok takto vyrobený - Google Patents

Abstract

Je opísaný spôsob prípravy mlecieho prostriedku vyrobeného z legovanej ocele, obsahujúceho 1,1 až 2,0 % hmotn. uhlíka, 0,5 až 3,5 % hmotn. mangánu, 1,0 až 4,0 % hmotn. chrómu a 0,6 až 1,2 % hmotn. kremíka, pričom zvyšok tvorí železo s obvyklým obsahom nečistôt, ktorá sa po odliatí podrobí ochladeniu z teploty okolo 900 °C na teplotu asi 500 °C pri rýchlosti ochladenia 0,30 až 1,90 °C za sekundu do získania metalografickej štruktúry hlavne nerovnovážneho perlitu s tvrdosťou 47 až 54 Rc. V tomto spôsobe štruktúra perlitu sa získa vytiahnutím ešte horúceho kusa z odlievacej formy a upravuje sa jeho chemické zloženie rýchlosťou chladenia po vytiahnutí z formy. Mlecí prostriedok získaný uvedeným spôsobom je vo forme odlievaných mletých gúľ s priemerom 100 mm zo zliatiny obsahujúcej 1,5 % hmotn. uhlíka, 1,5 až 3,0 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka alebo vo forme odlievaných mletých gúľ s priemerom 70 mm zo zliatiny obsahujúcej 1,5 % hmotn. uhlíka, 0,8 až 1,5 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu prípravy mlecieho prostriedku a mlecieho prostriedku takto vyrobeného s vysokým obsahom uhlíka.

Doterajší stav techniky

V baníctve je potrebné uvoľňovať cenné minerály z horniny, ktoré sú v nej obsiahnuté, koncentrovať ich a extrahovať. Pri takom uvoľňovaní sa minerál musí jemne mlieť a drviť.

Ak sa uvažuje o stupni mletia, odhaduje sa, že sa vo svete používa ročne 750 000 až 1 milión ton mlecích prostriedkov vo forme gulí alebo prostriedkov vo forme zrezaného kužeľa alebo valca. Bežné ocele, používané na mlecie prostriedky, sú:

1. Nízkolegované martensitické ocele (0,7 až 1 % uhlíka, legovacích prvkov menej ako 1 %), vyrábané valcovaním alebo kovaním s následným tepelným spracovaním, aby sa dosiahla povrchová tvrdosť 60 až 65 Rc.

2. Martensitická liatina legovaná chrómom (1,7 až 3,5 % uhlíka, 9 až 30 % chrómu), vytváraná liatím a tepelným spracovaním, aby sa získala tvrdosť 60 až 68 Rc vo všetkých častiach.

3. Nízkolegovaná perlitická biela liatina (3 až 4,2 % uhlíka, legovacích prvkov menej ako 2 %), nespracovaná a s tvrdosťou 45 až 55 Rc, získavaná liatím.

Všetky doterajšie riešenia majú určité nedostatky:

- pri kovaných martensitických oceliach sú to investičné náklady na stroje na valcovanie a kovanie a na zariadenie na tepelné spracovanie, ktoré zvyšujú spotrebu elektrickej energie,

- v zliatine legovanej chrómom závisia dodatočné náklady od legovacích prvkov (hlavne chrómu) a od tepelného spracovania,

- nakoniec pri nízkolegovanej perlitovej bielej zliatine sú výrobné náklady obyčajne pomerne nízke, ale jej odolnosť proti opotrebeniu nie je taká dobrá, ako je to pri iných riešeniach. Obyčajne sa priemyselne vyrábajú mlecie prostriedky s veľkosťou 60 mm.

V prípade minerálov, kde je hornina veľmi abrazívna (napr. zlato, meď a pod.), súčasné riešenia používateľom úplne nevyhovujú, pretože náklady na výrobky a materiály vystavované opotrebeniu (mlecie gule a iné odliatky) ešte viac zvyšujú náklady na výrobu cenných kovov.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je spôsob prípravy mlecieho prostriedku vyrobeného z legovanej ocele, obsahujúceho 1,1 až 2,0 % hmotn. uhlíka, 0,5 až 3,5 % hmotn. mangánu, 1,0 až 4,0 % hmotn. chrómu a 0,6 až 1,2 % hmotn. kremíka, pričom zvyšok tvorí železo s obvyklým obsahom nečistôt, ktorá sa po odliatí podrobí ochladeniu z teploty okolo 900 °C na teplotu asi 500 °C pri rýchlosti chladenia 0,30 až 1,90 °C za sekundu do získania metal ografickej štruktúry hlavne nerovnovážneho perlitu s tvrdosťou 47 až 54 Rc.

Výhodne obsah uhlíka mlecieho prostriedku je 1,2 a 2,0 % hmton., alebo 1,3 až 1,7 % hmotn. alebo 1,5 % hmotn.

Ďalším znakom vynálezu je, že štruktúra perlitu sa získa vytiahnutím ešte horúceho kusa z odlievacej formy a úpravou jeho chemického zloženia a rýchlosti chladenia po vytiahnutí z formy.

Ďalším znakom vynálezu je mlecí prostriedok získaný uvedeným spôsobom, ktorý je vo forme odlievaných mletých gúľ s priemerom 100 mm zo zliatiny obsahujúcej 1,5 % hmotn. uhlíka, 1,5 až 3,0 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka alebo je vo forme odlievaných mletých gúľ s priemerom 70 mm zo zliatiny obsahujúcej 1,5 % hmotn. uhlíka, 0,8 až 1,5 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka.

Používané tepelné spracovanie sa volí tak, aby sa minimalizovalo množstvo cementitu, martenzitu, austenitu a hrubého perlitu, ktoré sa môžu vyskytovať v štruktúre ocele.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 znázorňuje mikrograf so 400-násobným zväčšením 100 mm gule, ktorá obsahuje 1,5 % hmotn. uhlíka, 1,9 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka. Po uvoľnení z formy sa tento odliatok chladí z teploty 1100 °C na teplotu okolia s rýchlosťou chladenia 1,30 °C za sekundu.

Nameraná Rockwellova tvrdosť je 51 Rc. Štruktúra pozostáva z jemného perlitu, 8 až 10 % hmotn. cementitu a aspoň 5 až 7 % hmotn. martenzitu.

Na obr. 2 je znázornený mikrograf 700 mm gule v 400-násobnom zväčšení, ktorá obsahuje 1,5 % hmotn. uhlíka, 1,5 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka.

Tento odliatok sa jednotne chladí po vybratí z formy z teploty 1100 °C na teplotu okolia s rýchlosťou chladenia 1,50 °C za sekundu.

Nameraná Rockwellova tvrdosť je 52 Rc. Štruktúra obsahuje jemný perlit a 5 až 7 % hmotn. martenzitu.

Mlecie prostriedky alebo gule, ktorých mikrografy sú znázornené na obr. 1 a 2, sa testujú na opotrebovanie na preverenie ich správania a ich vlastností na priemyselné využitie.

Vynález bude teraz podrobnejšie opísaný s odvolaním na výhodné uskutočnenia, čo má ilustračný účel bez akéhokoľvek obmedzenia rozsahu vynálezu. V príkladoch sú percentá uvádzané ako hmotnostné.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklady 1 až 4

Vo všetkých príkladoch sa uvádza oceľ zložená z 1,5 % uhlíka, 3 % chrómu a 0,8 % kremíka, pričom zvyšok tvorí železo s obvyklým obsahom nečistôt. Pre rôzne príklady sú v tabuľke 1 uvedené špecifické obsahy mangánu a chrómu, vyjadrené v hmotnostných percentách, a to pre gule s rôznou veľkosťou.

Tabuľka 1

Príklad č.	Priemer gule mm	%Mn	%Cr
1	100	3	3
2	100	1,9	3
3	70	1,5	3
4	70	0,8	3

Po úplnom stuhnutí sa kus vyberie z formy pri najvyššej možnej teplote, pri ktorej je možné ľahko manipulovať a je výhodne asi 900 °C. Kus sa potom ochladí rovnomerným spôsobom pri rýchlosti chladenia, uvedenej v závis2 losti od jeho hmotnosti. Toto kontrolované chladenie sa uskutočňuje až do teploty 500 °C, lebo ďalej je už chladenie nepodstatné. Priemerná rýchlosť chladenia vyjadrená v °C/s medzi teplotami 1000 a 500 °C je uvedená v nasledujúcej tabuľke 2 pre uvedené príklady.

Tabuľka 2

Príklad č.	Priemer gule mm	Priemerná rýchlosť chladenia, °C/s
1	100	1,15
2	100	1,30
3	70	1,50
4	70	1,65

Hlavnou výhodou tohto tepelného spracovania je to, že sa tým umožňuje získať perlitová štruktúra. Je tiež možné používať zvyškové teplo kusa po odliatí, čím sa znižujú výrobné náklady.

Odolnosť proti opotrebovaniu zliatiny podľa vynálezu sa vyhodnocuje technikou skúšok značených gulí. Táto technika spočíva v použití stanoveného množstva gulí, vyrobených zo zliatiny podľa vynálezu v priemyselnom mlyne na mletie. Gule sa najprv roztriedia podľa hmotnosti a identifikujú podľa vyvŕtaných otvorov spoločne s guľami s rovnakou hmotnosťou, vyrobenými z jednej alebo niekoľkých rôznych zliatin známych z doterajšieho stavu techniky. Po stanovenom čase prevádzky sa mlyn zastaví a označené gule sa vyberú. Gule sa odvážia a rozdiel hmotnosti udáva kvalitu rôznych testovaných a porovnávaných zliatin. Tieto kontrolné skúšky sa opakujú niekoľkokrát, aby sa získala štatisticky podložená hodnota.

Prvý test sa vykonáva v mlyne so zvlášť abrazívnym materiálom, ktorý obsahuje viac ako 70 % hmotnostných kremeňa. Gule s priemerom 100 mm sa testujú každý týždeň počas piatich týždňov. Porovnávacie (referenčné) gule z martensitickej vysoko chrómovej bielej liatiny sa opotrebujú z pôvodnej hmotnosti 4,600 kg na 2,800 kg. Pomerná odolnosť proti opotrebovaniu rôznych zliatin je nasledujúca:

martensitická biela liatina s 12 % chrómu so 64 Rc 1,00 % oceľ podľa vynálezu s 52 Rc 0,98 %

Obdobné testy sa uskutočnia v iných mlynoch, v ktorých je spracovávaný materiál rovnako veľmi abrazívny, ale podmienky nárazov v porovnaní s podmienkami v prevádzkovom mlyne sú rôzne.

Výsledky získané s guľami zo zliatiny podľa vynálezu sú veľmi podobné (0,9 až 1,1-krát lepšie) výsledkom, získaným s vysoko chrómovanou bielou liatinou.

Táto účinná odolnosť proti abrazívnemu opotrebovaniu, ktorú má perlitická zliatina podľa vynálezu, umožňuje používateľom znížiť značné náklady na mletie.

Je zrejmé, že zjednodušením výrobného postupu, znížením nákladov na zariadenie a prevádzku a znížením lcgovacích prvkov sa dosiahne ekonomickejšia výroba v porovnaní s použitím chrómovej zliatiny.

chladenia 0,30 až 1,90 °C za sekundu do získania metalografickej štruktúry hlavne nerovnovážneho perlitu s tvrdosťou 47 až 54 Rc.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že obsah uhlíka mlecieho prostriedku je 1,2 a 2,0 % hmotn.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že obsah uhlíka mlecieho prostriedku je 1,3 až 1,7 % hmotn.

4. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že obsah uhlíka mlecieho prostriedku je 1,5 % hmotn.

5. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že štruktúra perlitu sa získa vytiahnutím ešte horúceho kusa z odlievacej formy a úpravou jeho chemického zloženia a rýchlosti chladenia po vytiahnutí z formy.

6. Mlecí prostriedok získaný spôsobom podľa niektorého z nárokov laž 5, vyznačujúci sa tým, že je vo forme odlievaných mletých gúľ s priemerom 100 mm zo zliatiny obsahujúcej 1,5 % hmotn. uhlíka, 1,5 až 3,0 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka.

7. Mlecí prostriedok získaný spôsobom podľa niektorého z nárokov laž 5, vyznačujúci sa tým, že je vo forme odlievaných mletých gúľ s priemerom 70 mm zo zliatiny obsahujúcej 1,5 % hmotn. uhlíka, 0,8 až 1,5 % hmotn. mangánu, 3,0 % hmotn. chrómu a 0,8 % hmotn. kremíka.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob prípravy mlecieho prostriedku vyrobeného z legovanej occlc, vyznačujúci sa tým, že obsahuje 1,1 až 2,0 % hmotn. uhlíka, 0,5 až 3,5 % hmotn. mangánu, 1,0 až 4,0 % hmotn. chrómu a 0,6 až 1,2 % hmotn. kremíka, pričom zvyšok tvorí železo s obvyklým obsahom nečistôt, ktorá sa po odliatí podrobí ochladeniu z teploty okolo 900 °C na teplotu asi 500 °C pri rýchlosti