Browsing by Author "Hanna Panchenko"

Now showing 1 - 3 of 3
  • Thumbnail Image
    Item
    Development of briquette modifier composition to increase the stability of grinding media in iron ore fine grinding mills
    (Scientific and practical journal "Economics and technical engineering", 2023-10-25) Nataliia Suslo; Yelyzaveta Huk; Hanna Panchenko
    Recently, there has been a trend towards the use of modifiers in the form of briquettes produced by pressing highly dispersed materials with a binder. The choice of a rational composition of the briquette-modifier will improve the properties of cast irons and steels by increasing the assimilation of the modifying components and facilitating their introduction into the melt. Therefore, the possibility of using briquetted materials for modifying and alloying cast iron to improve melt quality, considered in this paper, is relevant. A literature analysis was carried out on the methods of producing briquettes. The influence of the main technological parameters of briquettes production on their quality characteristics is studied. It was found that the main limitation of the use of briquette modifiers is their high dissolution temperature (more than 1450 °C). The paper considers the possibility of reducing the briquette dissolution temperature by introducing the magnesium-aluminium alloy MAGR into its composition, which helps to accelerate the dissolution due to the internal rupture of the briquette from thermal shock. The rational composition of the modifier, which includes nanodispersed titanium carbonitride powder (35-40%), granular MAGR alloy (5-10%) and dispersed cast iron chips (the rest), was determined by laboratory tests. The proposed composition of the briquettes is appropriate in terms of the optimum dissolution temperature (12500C) and increasing the rate of interaction of the briquette reagents with the melt. The experimental briquette modifiers were tested in industrial conditions at PJSC ArcelorMittal Kryvyi Rih. According to the results of the research, it was found that the use of the developed briquette-modifier in the manufacture of cast iron grinding balls increases their operational stability by 18-30%, which made it possible to reduce the cost of ore grinding. Останнім часом намітилася тенденція застосування модифікаторів, виконаних у вигляді брикетів, отриманих шляхом пресування високодисперсних матеріалів із застосуванням сполучного. Вибір раціонального складу брикет-модифікатора дозволить поліпшити властивості чавунів і сталей, за рахунок збільшення засвоюваності компонентів, що модифікують, а також полегшить їх введення в розплав. Тому, розглянута в роботі можливість застосування брикетованих матеріалів для модифікування та легування чавуну з метою підвищення якості розплаву, є актуальною. Проведено літературний аналіз стосовно способів отримання брикетів. Досліджено вплив основних технологічних параметрів виготовлення брикетів на їх якісні характеристики. Виявлено, що основним обмеженням застосування брикет-модифікаторів є їх висока температура розчинення (більше ніж 1450оС). Розглянута можливість зниження температури розчинення брикету за рахунок введення в його склад магній-алюмінієвого сплаву МАгр, який сприяє пришвидшенню розчинення за рахунок внутрішнього розірвання брикету від термоудару. Шляхом лабораторних доліджень визначений раціональний склад модифікатора, в який входить нанодисперсний порошок карбонітриду титану (35-40%), гранульований сплав МАгр (5-10%) та дисперсна чавунна стружка (решта). Запропонований склад брикетів є доцільним, з точки зору оптимальної температури розчинення (12500С) та збільшення швидкості взаємодії реагентів брикету з розплавом. Дослідні брикет-модифікатори пройшли апробацію в промислових умовах на ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг». За результатами досліджень встановлено, що застосування розробленого брикет-модифікатора при виготовленні чавунних куль, що мелють збільшує їх експлуатаційну стійкість на 18 – 30%, що дозволило знизити собівартість помелу руди.
  • Thumbnail Image
    Item
    Study of the Influence of Modification and Heat Treatment of Cast Iron Grinding Balls on Their Operational Properties
    (Scientific and practical journal "Economics and technical engineering", 2024-12-25) Nataliia Suslo; Hanna Panchenko; Yelyzaveta Huk
    The study addresses the enhancement of wear resistance and impact strength of cast iron grinding balls used under intensive abrasive wear and impact conditions at ore processing plants. The primary aim is to improve the operating properties of cast iron by optimizing its chemical composition and introducing advanced thermal and chemical-thermal treatment methods, including controlled cooling. To achieve this goal, two alloyed cast iron compositions with added chromium, molybdenum, and nickel were used, and the base composition was further modified with titanium and titanium carbonitride to increase the microhardness of the matrix phases. Experimental samples underwent various heat treatment regimes, including quenching and normalization, to evaluate the effect of these processes on the microstructure, hardness, and impact resistance of the grinding balls. Microstructural analysis revealed that additional alloying elements and modifiers contributed positively to forming a more homogeneous and fine-grained structure with an increased proportion of carbide phases. The key findings indicated that the optimized structure of the cast iron grinding balls achieved 10 units higher hardness and 2-4 units greater impact resistance than the base composition after heat treatment. Furthermore, titanium and titanium carbonitride modifications enhanced the performance characteristics of the balls by several additional units. Thus, the developed treatment regimes and modified cast iron composition significantly increase the wear resistance of grinding balls, contributing to reduced grinding costs in industrial applications. У статті розглянуто питання підвищення зносостійкості та ударної міцності чавунних мелючих куль, що використовуються в умовах інтенсивного абразивного зношування та ударних навантажень на рудозбагачувальних фабриках. Основною метою дослідження є вдосконалення технології термічної та хіміко-термічної обробки чавуну з метою покращення його експлуатаційних властивостей, зокрема, через оптимізацію хімічного складу та контрольоване охолодження. Для досягнення поставленої мети були застосовані два варіанти складу чавунного сплаву з додаванням хрому, молібдену та нікелю, а також використано титан і карбонітрид титану для підвищення мікротвердості матричних складових. Експериментальні зразки було піддано різним режимам термообробки, включаючи гартування та нормалізацію, що дало можливість оцінити вплив цих процесів на мікроструктуру, твердість та ударну стійкість мелючих куль. Мікроструктурний аналіз виявив позитивний вплив додаткових легуючих елементів і модифікуючих агентів на формування більш однорідної та дрібнозернистої структури з підвищеною кількістю карбідних фаз. Основні результати дослідження показали, що оптимізована структура чавунних мелючих куль забезпечує на 10 одиниць вищу твердість та на 2-4 одиниці більшу ударну стійкість порівняно з немодифікованим складом після термообробки. Крім того, модифікація титаном і карбонітридом титану підвищує експлуатаційні характеристики куль ще на кілька одиниць. Таким чином, розроблені режими обробки та модифікований склад чавуну дозволяють суттєво підвищити зносостійкість мелючих куль, що сприяє зменшенню витрат на подрібнення у виробничих умовах.
  • Thumbnail Image
    Item
    Дослідження впливу сполук лужних металів на стійкість колосникового поля конвеєрних машин при обпаленні залізорудних окатишів
    (Scientific and practical journal "Economics and technical engineering", 2025-12-30) Hanna Panchenko; Andrii Ivanov; Nataliia Suslo; Yelyzaveta Huk
    У роботі досліджено вплив сполук лужних металів, що надходять у процес обпалення разом із бентонітовою зв’язкою у складі залізорудних окатишів, на стійкість колосникового поля конвеєрних машин. Під час обпалення натрієві та калієві компоненти, присутні в монтморилонітових бентонітах, переходять у реакційно здатні форми та за високих температур взаємодіють із матеріалом колосника. За наявності в сталі хрому в зоні контакту утворюється окалина складної структури, у якій фіксуються легкоплавкі хромати. Такі фазові утворення різко знижують захисні властивості оксидної плівки, спричиняючи її інтенсивне відшаровування та стрімке прогресування хімічної ерозії, що призводить до передчасного руйнування колосників. Для оцінювання механізмів деградації проведено лабораторні дослідження зразків литої сталі 40Х24Н12СЛ, які окиснювали та піддавали дії натрієвмісних компонентів за температури 1070 °C упродовж шести годин. Методами електронної мікроскопії та рентгеноспектрального мікроаналізу встановлено формування багатошарової окалини з підвищеним умістом натрію та хрому й наявністю фаз, характерних для хроматів, що підтверджує інтенсифікацію корозійних процесів у присутності лужних металів. Отримані результати дозволяють пояснити природу катастрофічного зношування колосникового поля за умов обпалення окатишів із бентонітовою зв’язкою. Оскільки вміст лужних металів визначається мінералогічною природою бентоніту та є технологічно необхідним для забезпечення міцності окатишів, мінімізація їхнього впливу має ґрунтуватися на виборі більш корозійностійких матеріалів колосників і коригуванні температурно-окиснювальних параметрів обпалення. This investigation analyzes the influence of alkali metal compounds introduced into the firing process through the bentonite binder contained in iron ore pellets on the durability of grate bar assemblies in conveyor-type induration machines. During pellet firing, sodium- and potassium-bearing components inherent to montmorillonitic bentonites transform into reactive forms and interact at high temperatures with the grate bar material. In the presence of chromium in the steel, a complex oxide scale develops at the metal–oxide interface, incorporating low-melting chromate phases. These phases significantly reduce the protective capacity of the oxide film, promote intense scale spalling, and accelerate high-temperature chemical erosion, ultimately resulting in rapid and catastrophic grate bar degradation. To evaluate the degradation mechanisms, laboratory tests were carried out on samples of cast steel 40Kh24N12SL, which were oxidized and exposed to sodium-containing components at 1070 °C for six hours. Scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy revealed the formation of multilayer oxide scales enriched in sodium and chromium and the presence of reaction products characteristic of chromates, confirming the intensification of corrosion processes in the presence of alkali metals. The obtained results clarify the origins of severe grate bar wear under pellet induration conditions when bentonite is used as the binder. Since the alkali metal content is defined by the mineralogical nature of bentonite and is technologically necessary for achieving adequate pellet strength, its reduction is not feasible. Therefore, mitigating the destructive effect of alkali metals must rely on selecting more corrosion-resistant alloys for grate bars and optimizing the temperature–oxidation parameters of the firing process.