На основі аналізу вибору термічної обробки, для того щоб отримати задані вимоги, для стали М74 рекомендується отжиг, гарт у воді і самоотпуск.
Результати численних досліджень [3,6] і досвід промислового використання [4,5] переконливо показують, що експлуатаційна довговічність сталевих куль, що мелють зростає пропорційно збільшенню їх твердості. У зв'язку з цим все мелють кулі поставляються в термообробленому стані.
На металургійних та машинобудівних підприємствах СНД катані і штамповані кулі піддаються термічному зміцненню, що включає подстуживания після прокатки на повітрі (в ковшах конвеєра) з наступним загартуванням в влаштуванні барабанного типу та самоотпуском [8]. При компактності обладнання ця технологія забезпечує рівномірність гарту і зниження гартівних напруг у виробах, що дозволяє істотно підняти їх твердість (до рівня 3-ї групи ГОСТ 7524) і, тим самим, знизити на 15-20% витрати куль на ГЗК [9]. У відповідності з цими стандартами кулі третього групи повинні мати на поверхні твердість не нижче 495 НВ (52 HRCЕ) - для куль d=100 мм і не нижче 477 НВ (50 HRCЕ) - для куль d=120 мм.
Для виробництва куль використовують рейкову сталь М74 і її аналог - сталь М - 2, що відрізняється зниженим вмістом марганцю (0,30-0,74% Mn).
Установка для термічної обробки катаних куль, що мелють складається з гартувального барабана з внутрішньої шнекової напрямної, ковшевого конвеєра для подстуживания куль і накопичувальних бункерів, зовнішнє утеплення яких складається з теплоізоляційного матеріалу, а також оснащений футерованной кришкою. Оснащений модернізованою водопідводить системою, що дозволяє забезпечити витрата води в гартівному барабані в обсязі не менше 200 м 3/ч.
Раціональна швидкість руху конвеєра, забезпечує подстуживания куль протягом 160-190 с від температури кінця прокатки (950-1000 0 С) до середньої по поверхні температури 840-860 0 С (d=120 мм) і 820- 840 0 С (d=100 мм). Ця операція забезпечує вирівнювання температури по поверхні прокатаних куль, а також - її загальне зниження, що в цілому зменшує рівень залишкових розтягуючих напружень в центрі куль. При більш тривалому подстуживания (до середньої температури до 800-820 0 С) в кулях знову з'являється нерівномірність у розподілі температури по поверхні куль у зв'язку з більш інтенсивним їх подстуживания в місцях контакту зі стінками і дном ковшика.
Основною ланкою в технології термозміцнення куль є їх гарт. Зміною швидкості обертання барабана регулювали тривалість гарту (tз), а отже і розподіл температури по перетину кулі в момент переривання гарту. Дослідження показали, що досить інформативним і надійним параметром для оптимізації режиму гарту та оперативного контролю технології є среднемассовая температура куль (tс/м) на виході з барабана. Обробкою результатів, отриманих при виготовленні дослідно-промислових партій куль, були отримані залежності tс/м від tз, а також поверхневої твердості відпущених куль від tс/м.
Твердість куль d=100 і 120 мм лінійно пов'язана з tс/м: НВ=- 0,70? tс/м + 725,4. З урахуванням неминучої розкиду окремих значень твердості (з ймовірністю 95%) гранична среднемассовая температура куль d=120 мм не повинна перевищувати 330 0 С, а куль d=100 мм - 305 0 С. У цьому випадку твердість готових куль буде відповідати вимогам 3-ї групи ДСТУ 3499. З підвищенням вмісту марганцю в сталі в кулях до моменту переривання гарту зростає кількість Непревращенний аустеніту. Це призводить до збільшення tс/м за рахунок виділення більшої кількості тепла при фазовому?- Перетворенні при самоотпуске.
Процес структуроутворення в кулях завершується на стадії самоотпуска, тривалість якого регламентували величиною не менше 48 ч. Застосування утеплених, закритих кришкою бункерів, їх велика місткість забезпечують охолодження куль зі швидкістю, яка, незалежно від пори року і температури повітря у відділенні, не перевищує 7 0 С/ч.
Після гарту по обраному режиму початкова температура самоотпуска куль в різних бункерах становила від 270 до 312 0 С. Через 24 год самоотпуска мінімальна температура куль склала 225 0 С, а через 48 год - 185 0 С.
Динаміка зміни швидкості охолодження в міру наростання тривалості самоотпуска апроксимується логарифмічною залежністю y=- 1,22? ln (x) + 5,67 (де х - час самоотпуска, у - швидкість охолодження). Найбільш високу швидкість охолодження (6-7 0 С/ч) фіксували в перші 2-3 год самоотпуска. Після витримки протягом 10 ч її значення не перевищували 4 0 С/год, після 20 год - 2,5 0 С/год, а після закінчення двох діб швидкість охолодження знизилася до 0,9 0 С/ч.
Отримані результати підтвердили правильність вибору тривалості самоотпуска куль d=100 і 120 мм. Через 24 год мінімальна температура куль досягає точки поч...
