Чугунные шары. При правильном подборе химического состава и структурного состояния чугуна шары могут иметь относительно высокую износостойкость.

Проф. Н. И. Блинов на основании своих опытов рекомендует для изготовления шаров чугун следующего состава: 3,6— 3,8%С; 1—1,3 Si; 0,6-0,8 Мп; 1,5—2% Сг; 0,8—1,0% Ni; 0,2% Р; 0,08% S. Чугун должен иметь мелкозернистую структуру с отбеленным слоем 15—20мм (дляшаров диаметром80мм). Твердость рекомендуется в пределах 400—480 кГ/мм2. Результаты испытаний чугунов указанного состава с разной технологией отливки приведены в табл. 20.

Производственные испытания проводились непосредственно в шаровой мельнице при размоле силикатной глыбы. Параллельно образцы чугуна испытывались на износ на машине Амслера при нагрузке на образцы 150 кГ без смазки и подачи абразива (трение качения с проскальзыванием). Как видно, ни твердость, ни результаты лабораторных испытаний на износ не корреспондируются с данными натурных испытаний, что вполне естественно, если учитывать разный характер воздействия на поверхностный слой при различных видах испытаний. Реальная схема взаимодействия поверхностей шаров и абразива существенно отличается от III схемы контакта и поэтому испытания на машине Амслера не могут дать в этом случае правильных результатов.

За единицу условно принят износ этой стали.

Белый хромомолибденовый чугун обладает высокой износостойкостью, но он дорог и это ограничивает возможность его применения. Белые чугуны других марок имеют меньшую износостойкость, чем высокоуглеродистые стали мартенситного класса. Вместе с тем отмечается1, что хорошим заменителем стали Гад-фильда для брони шаровых мельниц может служить белый чугун следующего-состава: ’1,6—1,8% С; 0,7—1,0% Si; 0,8—1,2 Сг; 0,4—0,6% Ni; 0,5—1,0% В; 0,5—1,0% Ti; 0,3—0,6 Мп. Как видео, этот состав чугуна существенно отличается от рекомендованного проф. Н. И. Блиновым и зарубежными исследователями [188]— [189], но данными по сравнительной износостойкости этих чугу-нов мы не располагаем.

Стальные шары. При увеличении содержания углерода до 0,7% износостойкость стальных шаров заметго повышается. При большем количестве углерода износостойкость меняется уже мало и зависит от того, находится ли углерод в твердом растворе или в виде избыточных карбидов (в последнем случае износостойкость почти не повышается).

Важнейшее значение имеет структурное состояние сталей.

Высокоуглеродистые мартенситные стали характеризуются высокой износостойкостью, если для заданных условий работы поверхностный слой не является чр&мерно хрупким. Хорошие результаты могут быть получены также при цементации шаров, причем структура упрочненного слоя имеет решающее влияние на стойкость шаров. Относительно небольшая глубина цементации определяет малый запас на износ, что ограничивает применение таких шаров.

Из сталей аустенитного класса в производстве шаров широко применялась сталь Гадфильда, вытесняемая в последнее время более износостойкими перлитными и мартенситными сталями. В результате наклепа поверхностного слоя при работе твердость стали Гадфильда повышается с 200 до 530 кГ/мм2. Имея очень вязкую сердцевину, такие шары не раскалываются и, по-видимому, могут удовлетворительно работать при размоле твердых материалов.

Влияние на износ шаров твердости измельчаемого материала.

Так же, как и при других разновидностях абразивного изнашивания, износ шаров зависит от твердости абразива. При очень высокой твердости измельчаемых веществ различие между разными материалами относительно невелико (порядка 25%). В то же время при дроблении мягких материалов разница в стойкости шаров получается намного большей. При размалывании известняка, например, шары из стали с перлитной структурой изнашиваются в 2—4 раза быстрее, чем из мартенситной стали, хотя абсолютные величины износа сравнительно низкие. Следовательно, шары и била, применяемые при дроблении угля, имеющего относительно низкую твердость, могут быть значительно более долговечными при правильном выборе для них износостойкого материала. Применение стали Гадфильда в этом случае нецелесообразно, так как в работе не может быть достигнута высокая степень упрочнения поверхностного слоя. Для бил молотковых дробилок можно ожидать хороших результатов при наплавке достаточно толстых,слоев твердого сплава Т-620 или сталинита. Так, например, при дроблении печорского угля срок службы бил из стали Гадфильда составлял 200—350 час (скорость изнашивания в среднем около 33 г/ч). После наплавки сплавом Т-620 срок службы повысился в 3—3,5 раза.

Рис. 1. Влияние твердости измельчаемых материалов на износостойкость стальных шаров (в условных единицах):
1 — мартенситная сталь; 2 — перлитная сталь;

Рис. 2. Изменение конфигурации била молотковых дробилок при износе (а) и вариант изменения его конструкции в целях увеличения запаса на износ за счет рационального перераспределения материала (б)

По мере изменения формы била (вследствие износа) скорость изнашивания возрастает, так как угол встречи рабочей поверхности с раздробляемым материалом уменьшается и слагающая среза увеличивается. Изменение формы била при износе показано на рис. 2, а. Для повышения срока службы бил, крбме подбора для них износостойкого материала, целесообразно усовершенствовать также форму этой детали, увеличивая запас на износ за счет рационального размещения материала.

Стойкие шары при размоле относительно мягких веществ можно получить из отбеленного чугуна и закаленной стали. Содержание углерода и структура стали должны исключить возможность прямых хрупких разрушений поверхностного слоя, т. е. твердость не должна быть, вероятно, выше 700 кГ/мм2.

Износ шаров при сухом и мокром размолах. Износ стальных шаров при мокром размоле примерно в 11 раз выше, чем прп сухом. Намного больше разница в износе при сухом и мокром размолах для шаров, изготовленных из хромоникелевого чугуна и цементированной стали. Действие коррозионного фактора в процессе изнашивания шаров таково, что различие в материалах, хорошо ощущаемое при сухом размоле, при наличии влаги почти полностью исчезает.