Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности
Показаны перспективы использования биметаллических листов SWIP в угольной промышленности. Предложенная технология получения листов методом дуговой наплавки и эффективная техника раскроя биметалла с целью изготовления заготовок, по форме и по размерам соответствующих изношенным деталям, позволяет зна...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108188 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности / А.И. Панфилов, А.В. Копошко, Ю.М. Кусков // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 14. — С. 181-187. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-108188 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Панфилов, А.И. Копошко, А.В. Кусков, Ю.М. 2016-10-30T21:03:17Z 2016-10-30T21:03:17Z 2011 Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности / А.И. Панфилов, А.В. Копошко, Ю.М. Кусков // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 14. — С. 181-187. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108188 621.791.92 Показаны перспективы использования биметаллических листов SWIP в угольной промышленности. Предложенная технология получения листов методом дуговой наплавки и эффективная техника раскроя биметалла с целью изготовления заготовок, по форме и по размерам соответствующих изношенным деталям, позволяет значительно ускорить ремонтные работы и повысить их качество. При этом выбор наплавочных материалов может осуществляться с учетом конкретных условий эксплуатации деталей, которые изнашиваются. Показано перспективи використання біметалічних листів SWIP у вугільній промисловості. Запропонована технологія одержання листів методом дугового наплавлення й ефективна техніка розкрою біметалу з метою виготовлення заготівель, за формою й розмірами відповідних зношеним деталям, дозволяє значно прискорити ремонтні роботи й підвищити їхню якість. При цьому вибір наплавочних матеріалів може здійснюватися з урахуванням конкретних умов експлуатації деталей, що зношуються. Prospects of implementation of wear resistant bimetallic plates SWIP in the coal industry are demonstrated. Manufacturing technique for producing bimetallic plates using arc deposition and effective technique for cutting the bimetal plates into pieces according in shape and size to the worn-out parts are proposed, which can significantly accelerate maintenance and improve their quality of repair. Coating materials can be chosen in accordance with specific conditions of exploitation. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Технико-экономические проблемы горного производства Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности Перспективи використання біметалічних зносостійких листів SWIP у вугільній промисловості Prospects of implementation of wear resistant bimetallic plates SWIP in the coal industry Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности |
| spellingShingle |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности Панфилов, А.И. Копошко, А.В. Кусков, Ю.М. Технико-экономические проблемы горного производства |
| title_short |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности |
| title_full |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности |
| title_fullStr |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности |
| title_full_unstemmed |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности |
| title_sort |
перспективы использования биметаллических износостойких листов swip в угольной промышленности |
| author |
Панфилов, А.И. Копошко, А.В. Кусков, Ю.М. |
| author_facet |
Панфилов, А.И. Копошко, А.В. Кусков, Ю.М. |
| topic |
Технико-экономические проблемы горного производства |
| topic_facet |
Технико-экономические проблемы горного производства |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физико-технические проблемы горного производства |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Перспективи використання біметалічних зносостійких листів SWIP у вугільній промисловості Prospects of implementation of wear resistant bimetallic plates SWIP in the coal industry |
| description |
Показаны перспективы использования биметаллических листов SWIP в угольной промышленности. Предложенная технология получения листов методом дуговой наплавки и эффективная техника раскроя биметалла с целью изготовления заготовок, по форме и по размерам соответствующих изношенным деталям, позволяет значительно ускорить ремонтные работы и повысить их качество. При этом выбор наплавочных материалов может осуществляться с учетом конкретных условий эксплуатации деталей, которые изнашиваются.
Показано перспективи використання біметалічних листів SWIP у вугільній промисловості. Запропонована технологія одержання листів методом дугового наплавлення й ефективна техніка розкрою біметалу з метою виготовлення заготівель, за формою й розмірами відповідних зношеним деталям, дозволяє значно прискорити ремонтні роботи й підвищити їхню якість. При цьому вибір наплавочних матеріалів може здійснюватися з урахуванням конкретних умов експлуатації деталей, що зношуються.
Prospects of implementation of wear resistant bimetallic plates SWIP in the coal industry are demonstrated. Manufacturing technique for producing bimetallic plates using arc deposition and effective technique for cutting the bimetal plates into pieces according in shape and size to the worn-out parts are proposed, which can significantly accelerate maintenance and improve their quality of repair. Coating materials can be chosen in accordance with specific conditions of exploitation.
|
| issn |
XXXX-0016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108188 |
| citation_txt |
Перспективы использования биметаллических износостойких листов SWIP в угольной промышленности / А.И. Панфилов, А.В. Копошко, Ю.М. Кусков // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 14. — С. 181-187. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT panfilovai perspektivyispolʹzovaniâbimetalličeskihiznosostoikihlistovswipvugolʹnoipromyšlennosti AT kopoškoav perspektivyispolʹzovaniâbimetalličeskihiznosostoikihlistovswipvugolʹnoipromyšlennosti AT kuskovûm perspektivyispolʹzovaniâbimetalličeskihiznosostoikihlistovswipvugolʹnoipromyšlennosti AT panfilovai perspektivivikoristannâbímetalíčnihznosostíikihlistívswipuvugílʹníipromislovostí AT kopoškoav perspektivivikoristannâbímetalíčnihznosostíikihlistívswipuvugílʹníipromislovostí AT kuskovûm perspektivivikoristannâbímetalíčnihznosostíikihlistívswipuvugílʹníipromislovostí AT panfilovai prospectsofimplementationofwearresistantbimetallicplatesswipinthecoalindustry AT kopoškoav prospectsofimplementationofwearresistantbimetallicplatesswipinthecoalindustry AT kuskovûm prospectsofimplementationofwearresistantbimetallicplatesswipinthecoalindustry |
| first_indexed |
2025-11-25T22:42:44Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:42:44Z |
| _version_ |
1850569840282042368 |
| fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
181
УДК 621.791.92
А.И. Панфилов1, А.В. Копошко1, Ю.М. Кусков2
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ИЗНОСОСТОЙКИХ ЛИСТОВ SWIP В УГОЛЬНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1ООО «Стил Ворк», г. Кривой Рог
2ИЭС НАН Украины им. Е.О. Патона, г. Киев
Показаны перспективы использования биметаллических листов SWIP в угольной
промышленности. Предложенная технология получения листов методом дуговой
наплавки и эффективная техника раскроя биметалла с целью изготовления заго-
товок, по форме и по размерам соответствующих изношенным деталям, позволя-
ет значительно ускорить ремонтные работы и повысить их качество. При этом
выбор наплавочных материалов может осуществляться с учетом конкретных
условий эксплуатации деталей, которые изнашиваются.
Анализ тенденций развития горно-металлургического комплекса Украи-
ны показал, что изношенность его основных фондов составляет 60% и более
[1]. Не менее сложная обстановка сложилась и в угольной отрасли.
Каменный уголь до сих пор является одним из основных видов топлива в
энергетическом хозяйстве страны, составляя с бурым углем общую группу
твердого минерального сырья. Не имея достаточной собственной базы до-
бычи нефти и природного газа, Украина вынуждена активизировать разра-
ботки угольных месторождений, несмотря на то, что технические условия
выполнения этих работ усложняются из года в год.
Особенно трудным является решение задач теми предприятиями, кото-
рые, дойдя до глубин почти полтора километра, практически исчерпали свои
подъемные возможности. В этой ситуации важную роль играет масса подъ-
емных сосудов шахт – чем она меньше, тем выше грузоподъемность сосуда.
Но проблема состоит в том, что чем тоньше футеровка, тем быстрее выходит
из строя это устройство.
Одной из причин возникновения в угольной промышленности трудностей
является устаревшее и изношенное оборудование. Наряду с этим на долж-
ном уровне не финансируется приобретение нового оборудования. Как след-
ствие, возникает необходимость проведения частых ремонтов находящегося
в эксплуатации старого оборудования. Соответственно, все больше возрас-
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
182
тают требования по снижению затрат на проведение ремонтов и требования
по увеличению межремонтных сроков.
Одним из путей решения этой проблемы является восстановление обору-
дования методом наплавки, обеспечивающим получение на рабочих поверх-
ностях повышенных специальных свойств. В условиях шахт для большин-
ства эксплуатируемых деталей и узлов к таким специальным свойствам от-
носится стойкость против абразивного износа частицами угля, сопутствую-
щей породы и коррозии, образующейся в результате воздействия влажного
воздуха и шахтных вод.
Износостойкость обычно обеспечивается наплавкой материалами, струк-
тура которых гетерогенна. Она состоит из относительно мягкой матрицы
(аустенитная, аустенитно-мартенситная, ферритная, мартенситная и т.п.) и
значительного (обычно до 50%) количества карбидной составляющей в виде
карбидов и карбидной эвтектики высокой твердости.
В табл. 1 представлены структура и свойства некоторых карбидов пере-
ходных металлов и фаз матрицы [2, 3].
Таблица 1
Структура и свойства карбидов и фаз матрицы
Карбид или мат-
ричная фаза
Кристаллическая решетка tпл, ºС
Микротвердость,
кгс/мм2
TiC
Кубическая
3067 2900
VC 2648 2900
NbC 3600 2400
Cr7C3
Гексагональная
1780 1380
Mo2C 2400 1500
WC 2776 2100
Мартенсит
Объемноцентрированный куб
– 1000
Нелегированный
феррит
– 80–100 НВ
Аустенит Гранецентрированный куб – 200 НВ
На рис. 1 показана микроструктура наплавленного металла с заэвтектиче-
скими карбидами хрома.
Рис. 1. Микроструктура наплав-
ленного хромистого чугуна
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
183
Коррозионная стойкость определяется химическим составом и структу-
рой материала, состоянием поверхности, агрессивностью и условиями воз-
действия внешней среды, наличием контактов с другими материалами и т.п.
Для оценки коррозионной стойкости чаще всего применяют десятибалльную
шкалу (табл. 2, [2]).
Таблица 2
Шкала коррозионной стойкости материалов
Материал Скорость коррозии, мм/год Балл
Совершенно стойкий < 0,001 1
Весьма стойкий
0,001–0,005 2
0,005–0,01 3
Стойкий
0,01–0,05 4
0,05–0,1 5
Пониженно стойкий
0,1–0,5 6
0,5–1,0 7
Малостойкий
1,0–5,0 8
5,0–10,0 9
Нестойкий > 10,0 10
Учитывая то, что большинство износостойких наплавочных материалов
содержат в своем составе хром, одним из главных правил обеспечения по-
вышенной коррозионной стойкости является сохранение его содержания в
наплавленном металле на уровне не менее 12% с учетом перемешивания ос-
новного и наплавленного металлов, особенно в первом слое. Следует отме-
тить, что доля основного металла в наплавленном металле при дуговой
наплавке электродами в виде проволок может составлять до 50%, а в виде
лент – до 10%. При этом сплав является коррозионностойким для нейтраль-
ных, кислых и окислительных сред вследствие пассивации при образовании
пленки окислов хрома.
Легирование сплава дополнительными карбидообразующими элемента-
ми, помимо хрома, с целью повышения его износостойкости должно быть
оптимальным и не допускать снижения концентрации хрома в твердом рас-
творе. Последнее приводит к снижению стойкости сплава в коррозионных
средах.
Тем не менее принятое за нижний предел содержание Cr, равное 12%, не
является однозначным решением проблемы в связи с разной агрессивностью
внешней среды. Это подтверждается следующими данными. Наплавка хро-
моникелевой нержавеющей сталью изделий солевых шахт (Республика Бе-
ларусь) позволила получить износостойкий рабочий слой с коррозионной
стойкостью 4–5 баллов. Этот же материал для аналогичных изделий на шах-
тах ОАО «Краснодонуголь» (кислотность рН > 8, щелочность > 15 мг. экв/л)
показал лишь 8–9 баллов коррозионной стойкости [4].
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
184
Еще более опасными с точки зрения коррозионного воздействия явля-
ются воды с низким рН (кислотные). А многие шахты Донбасса имеют
именно такую кислотность – рН 0,8–3,0 [5]. При этом шахтная вода вслед-
ствие значительной концентрации легко диссоциируемых солей обладает
высокой электропроводностью, поэтому коррозионные процессы в металле
протекают достаточно активно и носят ярко выраженный электрохимиче-
ский характер.
Следует отметить, что в конечном итоге при выборе наплавочных мате-
риалов необходимый компромисс должен достигаться в зависимости от со-
отношения абразивного и коррозионного факторов.
Эксперимент по установке биметаллических листов SWIP компании
«Стил Ворк» в качестве футеровки в скипах на ряде шахт Кривбасса, таких
как ш. им.Орджоникидзе ПАО «ЦГОК», ш. №1 им. Артема ПАО «Арселор-
Миттал Кривой Рог», ш. им. Фрунзе ПАО «ЕВРАЗ Суха Балка», показал бо-
лее высокую стойкость к истиранию по отношению к футеровке из стали
110Г13Л при намного меньшей толщине.
Биметаллические листы SWIP также эксплуатируются на таких угольных
шахтах, как ПАО «Донецксталь «ШУ Покровское» и ПАО «Павлоградуголь»,
и показали положительные результаты использования данных футеровок.
Выше были изложены принципы выбора наплавочных материалов для
условий гидроабразивного изнашивания. Но следует отметить, что угольные
шахты являются очень специфическими объектами. На них сложно обеспе-
чить выполнение сварочно-наплавочных работ из-за повышенной взрыво-
опасности воздушной среды, а в ряде случаев проведение таких работ вообще
запрещено. Помимо организационных, могут возникать и технологические
трудности. Особенно часто это имеет место при необходимости выполнения
наплавки на площадях большого размера и с очень высоким износом. При
выполнении такого рода наплавок сложно исключить возникновение дефор-
маций в наплавляемых изделиях, а соответственно выполнить качественно их
установку и обеспечить нормальную работу технологического оборудования.
Технология наплавки и ремонта, предлагаемая ООО «Стил Ворк», позво-
ляет решать эти проблемы. Она включает в себя получение методом элек-
тродуговой наплавки биметаллических листов SWIP (Steel Work Innovation
Plate) – двухслойных металлических материалов (Сталь Ст3 – основа +
наплавленный слой износо - и коррозионностойкого легированного сплава),
прочно соединенных между собой в единое целое. При необходимости из
биметаллических листов SWIP могут изготавливаться заготовки и детали
методом плазменной резки с последующей вальцовкой, гибкой и сваркой
для изготовления деталей и узлов необходимых размеров и форм. Сборка,
соединение и крепление биметаллических деталей на защищаемых поверх-
ностях производится либо при помощи сварки (если это позволяют условия
эксплуатации шахты), либо методами механического крепления с помощью
болтовых соединений и шпилек.
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
185
Толщина биметаллических листов может изменяться от 8 мм (5 мм – ос-
нова, 3 мм – наплавленный слой) до 31 мм (соответственно – 16 и 15 мм).
Стандартные размеры биметаллических листов 1500 3000 мм. Изменением
химического состава наплавленного металла можно достичь максимальной
твердости 58–62 НRC и коррозионной стойкости не выше 4–5 баллов (в
нейтральных, кислых и щелочных средах). Объектами наплавки и ремонта
могут быть шахтные скипы, загрузочные механизмы, футеровки бункеров и
желобов, пульпопроводы и т.п.
Наплавка выполняется на специализированном оборудовании порошковыми
лентами и порошковыми проволоками. С целью увеличения ширины наплавляе-
мых валиков предусмотрена возможность поперечного колебания электрода.
В наплавочном комплексе предусмотрено охлаждение наплавляемого ли-
ста, что позволяет получать благоприятную для повышения износостойко-
сти наплавленного металла анизотропию его свойств (расположение литых
карбидов перпендикулярно поверхности основного металла).
Применение при наплавке порошковых лент позволяет уменьшить пере-
мешивание основного и наплавленного металлов (что особенно важно при
однослойной наплавке) и повысить производительность процесса по сравне-
нию с другими известными способами дуговой наплавки (рис. 2).
Рис. 2. Производительность различных способов дуговой наплавки: 1 – наплавка
самозащитной порошковой лентой, 2 – наплавка самозащитной порошковой прово-
локой, 3 – наплавка под флюсом проволокой сплошного сечения, 4 – наплавка
штучными электродами
Что касается экономической эффективности выполненных опытных ра-
бот и эффективности ремонта в целом при использовании различных техно-
логических приемов, можно сказать следующее.
При установке экспериментальных футеровочных плит на шахтах, добы-
вающих железорудные породы, удалось решить такие сложные задачи, как
увеличение стойкости футеровочных плит скипов подъемной машины в 3
раза, уменьшение веса футеровки на 30–50%.
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
186
Следует также отметить, что время замены изношенного элемента футе-
ровки с использованием механических креплений не превышает обычных
затрат времени на ремонт.
Полученные высокие технико-экономические показатели новой техноло-
гии ремонта на шахтах горного производства позволяют рекомендовать эту
технологию как перспективную при ремонте различных объектов угольной
отрасли.
Выводы
1. Сложившаяся в угольной отрасли ситуация с повышенным выходом из
строя основных фондов и отсутствие достаточного финансирования закупки
нового оборудования требует поиска путей решения задачи бесперебойной
работы технологического оборудования.
2. Предлагаемая ООО «Стил Ворк» технология получения методом дуго-
вой наплавки биметаллических износо- и коррозионностойких листов поз-
воляет эффективно повысить стойкость быстроизнашивающихся узлов и де-
талей, снижая время простоя на ремонтах, металлоемкость изделия и повы-
шая безопасность ведения ремонтных работ.
3. Возможность применения при наплавке серии наплавочных материалов
и оптимальной техники раскроя наплавленных листов позволяет предложить
заказчикам оптимальные варианты ремонта изношенного оборудования с
учетом конкретных условий эксплуатации.
4. Многолетний положительный опыт производства и эксплуатации ли-
стов SWIP в различных областях промышленности, а также опыт эффектив-
ного сотрудничества ООО «Стил Ворк» с ИЭС им. Е.О. Патона в области
разработки и применения различных наплавочных материалов позволяет ре-
комендовать этот вид наплавочной продукции как перспективный для ис-
пользования в ремонтных работах на шахтах угольной отрасли.
1. Мазур В.Л. Анализ тенденций развития горно–металлургического комплекса
Украины [Текст] / В.Л. Мазур, А.К. Голубченко // Сталь. – 2007. – №4. – С. 83–93.
2. Энциклопедия неорганических материалов [Текст] / Под ред. И.М. Федорченко
и др. – т. 1. – Киев, 1977. – 840 с.
3. Ксьондзик Г.В. Застосування стійких проти спрацювання чавунів для наплав-
лювання стальних деталей [Текст] / Г.В. Ксьондзик. – Київ: Техніка, 1968. – 80 с.
4. Кусков Ю.М. Восстановление дуговой наплавкой под флюсом штоков и плун-
жеров шахтных гидрокрепежей [Текст] / Ю.М. Кусков, И.А. Рябцев, Ю.В. Демченко,
А.М. Денисенко // Сварщик. – 2008. – №2. – С. 13–15.
5. Бабаков А.А. Коррозия сталей в шахтных водах [Текст] / А.А. Бабаков, Д.Г. Ту-
фанов // Специальные стали и сплавы. – Сб.трудов. – Вып. №17. – М: Метал-
лургиздат, 1960. – С. 311–321.
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
187
О.І. Панфілов, О.В. Копошко, Ю.М. Кусков
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ БІМЕТАЛІЧНИХ ЗНОСОСТІЙКИХ
ЛИСТІВ SWIP У ВУГІЛЬНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ
Показано перспективи використання біметалічних листів SWIP у вугільній проми-
словості. Запропонована технологія одержання листів методом дугового наплав-
лення й ефективна техніка розкрою біметалу з метою виготовлення заготівель, за
формою й розмірами відповідних зношеним деталям, дозволяє значно прискорити
ремонтні роботи й підвищити їхню якість. При цьому вибір наплавочних ма-
теріалів може здійснюватися з урахуванням конкретних умов експлуатації дета-
лей, що зношуються.
A.I. Panfilov, A.V. Koposhko, Yu.M. Kuskov
PROSPECTS OF IMPLEMENTATION OF WEAR RESISTANT
BIMETALLIC PLATES SWIP IN THE COAL INDUSTRY
Prospects of implementation of wear resistant bimetallic plates SWIP in the coal industry
are demonstrated. Manufacturing technique for producing bimetallic plates using arc
deposition and effective technique for cutting the bimetal plates into pieces according in
shape and size to the worn-out parts are proposed, which can significantly accelerate
maintenance and improve their quality of repair. Coating materials can be chosen in ac-
cordance with specific conditions of exploitation.
|