Получение биметаллических заготовок центробежным способом

диссертация

ВВЕДЕНИЕ

Задачей современного машиностроения является повышение надежности и долговечности оборудования, в том числе работающего в условиях повышенных удельных нагрузок и интенсивного износа рабочих элементов.

Подавляющее количество оборудования для пищевого машиностроения связано с переработкой продуктов аграрно-продовольственного комплекса страны, таких как пшеница, рожь, солод, кофе, какао-бобы, сахар, соль и др.

Основная нагрузка по их переработке ложится на рабочие органы размольных агрегатов - мелющие валки, от качества которых зависит производительность, энергоемкость и стабильность работы всего технологического оборудования, а также сортность выпускаемой продукции.

Преждевременный выход из строя мелющих валков приводит к остановке всего перерабатывающего оборудования, работающего в синхронном режиме, и отнимает до 25% полезного времени в связи с перевалкой валков.

Общие потери от преждевременного износа мелющих валков в пищевой отрасли страны, включающей 350 крупных мукомольных комбинатов, около 300 крупных кондитерских предприятий и несколько сотен более мелких, составляют сотни миллионов рублей в год.

Сложность технологии изготовления биметаллических заготовок мелющих валков состоит в необходимости достижения высокой твердости поверхностного рабочего слоя при наличии «мягкой» сердцевины с достаточно высокой пластичностью металла, что приводит к затруднениям при изготовлении цельной заготовки, которая должна обладать дифференцированными свойствами по сечению.

Традиционная технология изготовления заготовок мелющих валков методом «промывки» в стационарный кокиль, отличающаяся низкой эффективностью процесса, хотя и позволяет получать дифференцированную структуру по сечению отливки, однако не обеспечивает равномерной твердости и одинаковой глубины отбеленного слоя по длине и окружности валков, что является одной из основных причин их низкой эксплуатационной стойкости.

Продолжительность работы мукомольных валков отечественного производства, полученных стационарным способом, крайне низка и оценивается в 3,5...4,0 месяца до первой переточки рифлей при работе на драных системах грубого помола, в то время как валки зарубежного производства в аналогичных условиях работают в 2,0.. .2,5 раза дольше.

Наиболее эффективным способом изготовления мелющих валков с дифференцированной структурой является центробежное литье с последовательной заливкой во вращающуюся форму металлов рабочего и внутреннего слоев, что позволяет не только обеспечить их высокие эксплуатационные характеристики, но и в максимальной степени механизировать процесс их изготовления.

Однако, несмотря на ряд выполненных работ с участием специалистов ряда организаций, эксплуатационная стойкость мелющих валков, изготовленных способом центробежного литья, все еще не соответствует растущим требованиям пищевого машиностроения.

В основном это связано с отсутствием стабильной технологии применяемого способа центробежного литья, что ведет к повышенному браку по расслоению, трещинам, спаям, появлению бугристости на поверхности отливок, и связанной с этим «пятнистости», т.е. неравномерной твердости на поверхности отливки, что во многом объясняется недостаточной изученностью процесса формирования разнородных составов чугуна в поле действия центробежных сил.

В связи с этим проблема изготовления надежных и долговечных в эксплуатации, то есть конкурентоспособных мелющих валков для пищевого машиностроения, является актуальной.

Цель и задачи работы.

Целью работы является исследование особенностей технологического процесса получения заготовок мелющих валков для пищевого машиностроения методом центробежного литья с последующим внедрением полученных результатов в промышленности.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

исследование особенностей процессов заполнения и распределения жидкого металла в форме с учетом действия центробежных сил и определение их влияния на качество отливок;

изучение кинетики и скорости затвердевания рабочего слоя валков и их влияния на структуру и свойствами металла, а также взаимосвязь их температурно-временными условиями заливки двух разнородных составов чугуна;

разработка технологического регламента центробежного литья бочек мелющих валков по основным его параметрам: скорость и температура заливки металла, способ и режим ввода металла во вращающуюся форму, частота вращения формы, состав и способ нанесения теплоизоляционного покрытия в изложницу, интервал времени между заливками двух металлов и др.

Научная новизна работы:

- научно обосновано использование массивной изложницы с рабочей поверхностью, облицованной самотвердеющим покрытием, толщина стенки которой соизмерима с толщиной стенки отливки, что позволило существенно повысить ее теплоаккумулирующую способность, снизить температурный перепад по отношению к отливке и повысить изотропность свойств рабочего слоя валка;

- разработан технологический регламент заливки рабочего и внутреннего слоев металла валков, обеспечивающий прочное сваривание двух разнородных металлов;

- экспериментально обосновано, что частота вращения формы должна определяться с учетом толщины заливаемого слоя металла, а не наружного диаметра отливки;

- выявлена определяющая роль термического сопротивления облицованного покрытия, которая при толщине слоя 2,0 мм позволяет обеспечить требуемую твердость и глубину отбела рабочего слоя валка; показано, что использование заливочного устройства с боковой подачей жидкого чугуна по ходу вращения формы сокращает на 20...25% период его вовлечения во вращение до частоты вращения формы, что позволяет обеспечивать получение плотной и однородной структуры рабочего слоя.

Практическая ценность и реализация работы:

разработан и внедрен на ООО «Орловский литейный завод имени Медведева» технологический регламент производства высококачественных биметаллических валков для пищевого машиностроения методом центробежного литья

Личный вклад

Автор принимал непосредственное участие в качестве технолога-литейщика ООО «Орловский литейный завод имени Медведева» под руководством специалистов ОрелГТУ и профессора д.т.н. Мирзояна на литейно-металлургической базе ФГУП «ЦНИИТМАШ» в постановке задачи работы, проведении лабораторных экспериментов и опробовании полученных результатов в промышленных условиях.

Автор непосредственно участвовал при анализе и обобщении результатов теоретических, экспериментальных и расчетных данных.

При его участии отлиты биметаллические заготовки мельничных валков на ООО «Орловский литейный завод имени Медведева»

Делись добром ;)