Щеки и шары машин для дробления руды и камней работают в условиях повышенного абразивного износа

Мелющие шары и щеки, осуществляющие помол сырья в мельницах в водопадном режиме, должны обладать достаточным сопротивлением раскалыванию при многократных соударениях, высокой твердостью, износостойкостью, определенным запасом пластичности и вязкости.
Помольные стальные шары по действующему стандарту производят диаметром 15 -120 мм из углеродистой, низколегированной и легированной стали путем горячей поперечно-винтовой прокатки, ковки и штамповки. Шары предназначены для измельчения железной руды угля цемента и других материалов в шаровых мельницах.
По твердости шары делят на пять групп:
1 - нормальной твердости;
2 - повышенной твердости;
3 - высокой твердости;
4 - высокой твердости с повышенной глубиной прокаливаемости;
5 - особо высокой твердости с повышенной глубиной прокаливаемости.
Шары первой и второй групп производят из углеродистой, низколегированной и легированной стали. Содержание углерода (по массе) в углеродистой стали должно быть не менее 0,4% и 0,6% для шаров диаметром 15-60 мм и 70-120 мм соответственно. Углеродный эквивалент низколегированной и легированной стали должен быть не менее: 0.5% для шаров диаметрам 15-60 мм при условии, что массовая доля углерода в стали должна быть не менее 0 35%; 0,7% для шаров диаметром 70-120 мм при условии, что массовая доля углерода в стали должна быть не менее 0.45%; 0,8% для шаров диаметром 80-120 мм пятой группы твердости при условии, что массовая доля углерода в стали должна быть не менее 0,65%.
Шары группы 2 изготавливают из инструментальной легированной стали типа X, ХГ, ХГС. Допускается изготовление шаров групп 3. 4, 5 из стали, углеродный эквивалент которой не менее 0,75%, а массовая доля углерода не менее 0,6%, при условии обеспечения необходимой твердости. Значения твердости шаров приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Твердость шаров разных групп
Диаметры
шаров,
мм Твердость НРСЭ (НВ ) не менее, для групп

1 2 3 4 5

на поверхности шара на глубине 1/2 радиуса шара на поверхности шара в центре шара
15-70 43(401) 49(461) 55(534) 55 (534) 45(415) 62 (627) 59 (578)
80-100 40 (352) 42 (375) 52 (495) 52 (495) 45(415) 55(534) 52 (495)
110-120 35(302) 38(331) 50(4/7) 50(4/7) 42 (3/5) 52 (495) 48 (444)

По условию задачи требуется повышенная твердость шаров и достаточная ударная вязкость, поэтому рекомендуется изготовить шары з сталей группы 2, например, из стали Х. Сталь Х является заэвтектоидной сталью, содержащей 1%С и 1%Cr.

Таблица 4.2 – Химический состав стали Х, %
C Si
Mn

Щеки и шары машин для дробления руды и камней работают в условиях повышенного абразивного износа, сопровождаемого ударами. Выберите сталь для изготовления щек и шаров, укажите ее химический состав и свойства, в том числе обрабатываемость резанием на станках и поведение в работе. Рекомендуйте наиболее эффективный технологический процесс изготовления и режим термической обработки щек и шаров. Укажите структуру стали в готовом изделии.