АНАЛИЗ ПРИЧИН СНИЖЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА КОЛОСНИКОВ ОБЖИГОВЫХ ТЕЛЕЖЕК ИЗ СТАЛИ 40Х24Н12СЛ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Для определения причин снижения эксплуатационного ресурса колосников обжиговых тележек из стали 40Х24Н12СЛ выпол­нен сравнительный анализ результатов макроисследований колосников после эксплуатации с результатами моделирования условий их эксплуатации. Моделирование проведено с применением метода конечных элементов, что позволило достичь высокой достоверности полученных результатов. Для этого было задано максимально возможное достоверное количество граничных условий моделирования, полученных как из макроисследований, проведенных ранее, так и из научной литературы. Применение метода конечных элементов позво­лило определить, что по сечению детали образуется высокий градиент температур с локальными зонами перегрева. Показано, что характер перегрева предсказуем и связан с условиями подачи теплоносителя в рабочую зону во время эксплуатации детали. Установлено, что в детали во время эксплуатации локально образуются зоны с большими значениями внутренних напряжений и деформаций. Показана зако­номерность появления этих зон, сильно зависящая от наличия неоднородностей в структуре детали, а также предположительно связанная с геометрической сложностью отливки. Установлено, что при наличии усадочных раковин все значения напряжений и деформаций резко возрастают, особо высоко растут значения в локальных максимумах. При этом характер распределения локальных зон с высокими значе­ниями напряжений и деформаций при наличии усадочных раковин остается практически неизменным. Анализ характера расположения зон с высокими значениями напряжений и деформаций позволил получить объяснение существующего принципа разрушения колосников трещинообразованием во время эксплуатации. Доказано, что одной из основных причин, вызывающих коробления, растрескивания и изломы колосников обжиговых тележек из стали 40Х24Н12СЛ является наличие в структуре металла усадочных раковин. В результате моделирования условий эксплуатации описан механизм протекания дефектообразования колосников, полностью совпадающий с результа­тами макроисследований и наблюдений, полученными во время эксплуатации.

коробление, излом, трещина, колосники, сталь, дефекты, трещинообразование, эксплуатационный ресурс, температурный градиент, напряжения, деформации, усадочные пустоты, раковины, моделирование, эксплуатация, метод конечных элементов

1. Иванов Д.И., Кожухов А.А., Уразова Л.Ф. Механизм высоко¬температурной коррозии жаростойкой хромоникелевой стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 3. С. 180 – 184.

2. Иванов Д.И., Кожухов А.А. Определение и анализ причин ран¬него выхода из строя колосников обжиговых тележек // Совре¬менные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство: Матер. XII Всероссийской науч.-практич. конф. – Старый Оскол: СТИ НИТУ «МИСиС», 2015. С. 14 – 19.

3. Копоть Н.Н., Воробьев А.Б., Гончаров С.С. и др. Сравнитель¬ный анализ теплотехнических схем современных обжиговых конвейерных машин // Сталь. 2010. № 3. С. 8 – 13.

4. Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для вузов. – 5-е изд., пе¬рераб. – М.: Металлургия, 1977. – 647 с.

5. Захаров Б.П. Термист. – Свердловск, Москва: Машгиз, УралоСибирское отделение, 1961. – 313 с.

6. Остапенко Н.Н., Криповницкий Н.Н. Технология металлов: Учебник для проф.-тех. училищ. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 1970. – 344 с.

7. Стерин И.С. Машиностроительные материалы. Основы метал¬ловедения и термической обработки: Учеб. пособие. – СПб.: Политехника, 2003. – 344 с.

8. Буталов В.А. Технология металлов. – 3-е изд. – М.: Металлур¬гиздат, 1962. – 512 с.

9. Буткарев А.А., Буткарев А.П., Бородин А.А. и др. Опыт эксплуатации модернизированных обжиговых машин ОК-306 Лебединского ГОКа и пути их совершенствования с целью повышения эффективности производства // Сталь. 2005. № 3. С. 7 – 10.

10. Буткарев А.А., Буткарев А.П., Зинчук Б.А. и др. Разработка технологических решений по увеличению производительности обжиговой машины фирмы Лурги // Сталь. 2007. № 6. С. 2 – 6.

11. Буткарев А.А., Буткарев А.П., Жомирук Е.А. и др. Отработка технологических режимов обработки окатышей на модерни¬зированной обжиговой машине ОК-124 // Сталь. 2010. № 3. С. 16 – 19.

12. Буткарев А.А. Исследование и совершенствование процесса управления термообработкой окатышей на обжиговых конвейерных машинах // Сталь. 2011. № 5. С. 4 – 8.

13. Буткарев А.А. Оценка реверсивной схемы охлаждения окаты¬шей на обжиговых машинах // Сталь. 2005. № 4. С. 71 – 73.

14. Идельчик Б.М., Лященко А.Е. Защита от коррозии компрессор¬ных машин. – Ленинград: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. – 119 с.

15. Дьяков В.Г., Медведев Ю.С. и др. Легированные стали для неф¬техимического оборудования. – М.: Машиностроение, 1971. – 183 с.

16. Семенова И.В., Флорианович Г.М. и др. Коррозия и защита от коррозии. – М.: Физматлит, 2002. – 336 с.

17. Никольс Р.В. Конструирование и технология изготовления сосудов давления: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1975. – 464 с.

18. Колотыркин Я.М. Коррозия и защита от коррозии. Т. 3. – М.: 1974. – 208 с.

19. Зрунек М. Противокоррозионная защита металлических кон¬струкций: Пер. с чешск. Л.М. Левина. – М.: Машиностроение, 1984. – 136 с.

20. Миллер С.А. Ацетилен, его свойства, получение и применение. Т. 1. – Ленинград: Химия, Ленингр. отд-ние, 1969. – 680 с.

21. Иванов Д.И., Кожухов А.А. Механизм коррозионного разруше¬ния жаростойкой хромоникелевой стали // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производ¬ство: Матер. XII Всероссийской науч.-практич. конф. – Старый Оскол: СТИ НИТУ «МИСиС», 2015. С. 244 – 249.

22. Гудков А.А. Трещиностойкость стали. – М.: Металлургия, 1989. – 376 с.