Study of the Influence of Modification and Heat Treatment of Cast Iron Grinding Balls on Their Operational Properties
Date
2024-12-25
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Scientific and practical journal "Economics and technical engineering"
Abstract
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.
Description
Keywords
grinding balls, cast iron, wear resistance, heat treatment, impact strength, alloying, carbides, microstructure, titanium, modification, мелючі кулі, чавун, зносостійкість, термообробка, ударна стійкість, легування, карбіди, мікроструктура, титан, модифікація
Citation
Suslo,N., Panchenko,H. &Huk,Y.(2024). 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".Vol.2 No.2 (2024),94-101.