vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2022-4(42)-54-60vsgiu-177Research ArticleРаздел 3. Металлургия и материаловедениеSection 3. Metallurgy and Materials ScienceИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА МЕЛЮЩИХ ШАРОВ ИЗ ОТБРАКОВКИ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ НА ИХ УДАРНУЮ СТОЙКОСТЬSTUDIES OF THE INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF THE PRODUCTION OF GRINDING BALLS FROM THE REJECTION OF RAIL STEEL ON THEIR IMPACT RESISTANCEУманскийАлександр АлександровичUmanskiiAleksandr

д.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов

 Ph.D., Associate Professor of Ferrous Metallurgy

umanskii@bk.ruСимачевАртем СергеевичSimachevArtem

к.т.н., доцент кафедры обработки металлов давлением и металловедения. ЕВРАЗ ЗСМК

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Department of Metalworking and Metal Science. EVRAZ ZSMK

simachev_as@mail.ruДумоваЛюбовь ВалерьевнаDumovaLyubov

старший преподаватель кафедры менеджмента и отраслевой экономики

Senior Lecturer of the Department of Management and Industrial Economics

keup-iem@mail.ruСафоновСергей ОлеговичSafonovSergei

ассистент кафедры металлургии черных металлов

 Assistant of the Department of Ferrous Metallurgy

sergey.safonov.1950@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial Univer-sityRussian Federation202204062025045460Copyright © Уманский А.А., Симачев А.С., Думова Л.В., Сафонов С.О., 20252025Уманский А.А., Симачев А.С., Думова Л.В., Сафонов С.О.Umanskii A., Simachev A., Dumova L., Safonov S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/177

На основании проведенных исследований определен перечень технологических параметров сталеплавильного и прокатного передела, оказывающих значимое влияние на ударную стойкость мелющих шаров из отбраковки рельсовой стали марки К76Ф в условиях ОАО «Гурьевский металлургический завод». С использованием стандартных методик статистического и металлографического анализов установлена степень и природа влияния указанных параметров на отбраковку мелющих шаров по результатам копровых испытаний. Определено, что повышение содержания углерода, водорода и серы в стали приводит к увеличению отбраковки мелющих шаров по результатам испытаний на ударную стойкость. При этом влияние углерода связано с формированием карбидов цементитного типа при повышении содержания углерода до заэвтектоидных значений, влияние водорода связано с образованием флокенов, а влияние серы – с образованием непластичных сульфидов. По прокатному переделу установлено значимое влияние повышения температуры прокатки шаров на увеличение их ударной стойкости, обусловленное ростом пластичности стали марки К76Ф в фактическом температурном интервале прокатки (повышение вероятности заваривания дефектов в процессе деформации). Определено, что суммарная относительная степень влияния параметров сталеплавильного и прокатного переделов на отбраковку шаров при испытаниях на ударную стойкость составляет 71 %, оставшиеся 29 % относятся к влиянию параметров термической обработки шаров, что подтверждено результатами металлографических исследований (в изломе шаров выявлены закалочные трещины).   

Based on the conducted research, a list of technological parameters of steelmaking and rolling processing that have a significant impact on the impact resistance of grinding balls from the rejection of K76F grade rail steel in the conditions of JSC "Guryev Metallurgical Plant" has been determined. Using standard methods of statistical and metallographic analyses, the degree and nature of the influence of these parameters on the rejection of grinding balls based on the results of copra tests has been established. It is determined that an increase in the content of carbon, hydrogen and sulfur in steel leads to an increase in the rejection of grinding balls according to the results of impact resistance tests. At the same time, the influence of carbon is associated with the formation of cementite–type carbides when the carbon content increases to over-eutectoid values, the influence of hydrogen is associated with the formation of floccenes, and the influence of sulfur is associated with the formation of non-plastic sulfides. According to the rolling conversion, a significant effect of an increase in the temperature of rolling balls on an increase in their impact resistance was established, due to an increase in the plasticity of K76F steel in the actual rolling temperature range (an increase in the probability of defects brewing during deformation). It is determined that the total relative degree of influence of the parameters of steelmaking and rolling processing on the rejection of balls during impact resistance tests is 71%, the remaining 29% relate to the influence of the parameters of the heat treatment of balls, which is confirmed by the results of metallographic studies (quenching cracks were detected in the fracture of the balls).

мелющие шарырельсовая стальударная стойкостьхимический составмикроструктураликвацияgrinding ballsrail steelimpact resistancechemical compositionmicrostructureliquationReferencesВдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Абенова М.Б., Куликов В.Д., Кондратьев И.С. Качество мелющих шаров, изготовленных различными методами // Теория и технология металлургического производства. 2015. № 1 (16). С. 78–81.Vdovin K.N., Feoktistov N.A., Abenova M.B., Kulikov V.D., Kondrat'ev I.S. The quality of grinding balls made by various methods. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva. 2015, no.1 (16), pp. 78–81. (In Russ.).Крутилин А.Н., Бестужев Н.И., Бестужев А.Н., Каленкович Д.Н. Мелющие тела. Проблемы. Перспективы // Литье и металлургия. 2009. № 4 (53). С. 26–33.Krutilin A.N., Bestuzhev N.I., Bestuzhev A.N., Kalenkovich D.N. Grinding bodies. Problems. Prospects. Lit'e i metallurgiya. 2009, no. 4 (53), pp. 26–33. (In Russ.).Lam M.M., Serov A.I., Smyrnov Y.N., Ter-navskii A.N., Mykheiev V.V. Production of hard (class V) grinding balls at PJSC “DMPZ” // Steel in Translation. 2017. Vol. 47. No. 5. Р. 325–329.Lam M.M., Serov A.I., Smyrnov Y.N., Ter-navskii A.N., Mykheiev V.V. Production of hard (class V) grinding balls at PJSC “DMPZ”. Steel in Translation. 2017, vol. 47, no. 5, pp. 325–329.Вавилкин Н.М., Челноков В.В. К выбору материала для производства мелющих шаров // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. № 1. С. 41–46.Vavilkin N.M., Chelnokov V.V. To the choice of material for the production of grinding balls. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2002, no. 1, pp. 41–46. (In Russ.).Чиж Е.В, Абенова М.Б. Выбор и анализ технологии изготовления мелющих тел // Теория и технология металлургического производства. 2016. № 2. С. 42–43.Chizh E.V., Abenova M.B. Selection and analysis of manufacturing technology of grinding media. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo pro-izvodstva. 2016, no. 2, pp. 42–43. (In Russ.).Рахутин, М.Г., Бойко П.Ф. Пути совершенствования методов оценки основных характеристик мелющих шаров // Уголь. 2017. №12. С. 49–51.Rakhutin, M.G., Boiko P.F. Ways of improving methods for assessing the main characteristics of grinding balls. Ugol'. 2017, no. 12, pp. 49–51. (In Russ.).Ефременко В.Г. Металлографический анализ причин разрушения стальных катаных тел для барабанных мельниц // Вестник Приазовского государственного технического университета. 2000. № 9. С. 89–91.Efremenko V.G. Metallographic analysis of the causes of destruction of rolled steel bodies for drum mills. Vestnik Priazovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2000, no. 9, pp. 89–91. (In Russ.).Уманский А.А.,. Головатенко А.В., Щукин А.Г., Симачев А.С. Исследование влияния параметров закалочной микроструктуры мелющих шаров, произведенных методом поперечно-винтовой прокатки, на их экс-плуатационные характеристики // Произ-водство проката. 2019. № 3. С. 34–39.Umanskii A.A., Golovatenko A.V., Shchukin A.G., Simachev A.S. Investigation of the influence of the parameters of the quenching microstructure of grinding balls produced by the method of cross-screw rolling on their operational characteristics. Proizvodstvo prokata. 2019, no. 3, pp. 34–39. (In Russ.).Уманский А.А., Головатенко А.В., Темлянцев М.В, Осколкова Т.Н., Симачев А.С. Исследование качественных характеристик помольных шаров при их производстве на станe винтовой прокатки // Металлург. 2019. № 6. С. 43–46.Umanskii A.A., Golovatenko A.V., Temlyantsev M.V., Oskolkova T.N., Simachev A.S. Investigation of the qualitative characteristics of grinding balls during their production at a screw rolling mill. Met-allurg. 2019, no. 6, pp. 43–46. (In Russ.).Сталинский Д.В., Рудюк А.С., Соленый В.К. Выбор материала и технологий термической обработки мелющих шаров, работающих преимущественно в условиях абразивного износа // Сталь. 2017. № 6. С. 64–69.Stalinskii D.V., Rudyuk A.S., Solenyi V.K. Choice of material and technologies for heat treatment of grinding balls operating mainly in conditions of abrasive wear. Stal'. 2017, no. 6, pp. 64–69. (In Russ.).Bai X., Jin Y. Heat treatment of wear resistant steel ball for large ball mill. Jinshu Rechuli // Heat Treat-ment of Metals. 2017. Vol. 42. No. 5. Р. 193–196.Bai X., Jin Y. Heat treatment of wear resistant steel ball for large ball mill. Jinshu Rechuli. Heat Treat-ment of Metals. 2017, vol. 42, no. 5, pp. 193–196.Зурнаджи В.И., Ефременко В.Г., Дунаев Е.В., Лекату А., Куса Р.А. Повышение объемной твердости стальных мелющих шаров примене-нием Q-n-P термической обработки // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. 2018. № 2 (74). C. 103–113.Zurnadzhi V.I., Efremenko V.G., Dunaev E.V., Lekatu A., Kusa R.A. Increasing the volumetric hardness of steel grinding balls using Q-n-P heat treatment. Nauka i progress transporta. Vestnik Dnepropetrovskogo natsional'nogo universiteta zheleznodorozhnogo transporta. 2018, no. 2 (74), pp. 103–113. (In Russ.).Баранов Н.А., Тулупов О.Н. Произ-водство мелющих шаров из рельсовой стали // Актуальные проблемы современной науки, техники и образова-ния. 2017. Т. 1. С. 96–99.Baranov N.A., Tulupov O.N. Production of grinding balls from rail steel. Aktual'nye problemy sovremennoi nauki, tekhniki i obrazovaniya. 2017, vol. 1, pp. 96–99. (In Russ.).Pater Z., Tomczak J., Bulzak T., Andrietti S., Barbelet M. An innovative method for producing balls from scrap rail heads // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 97. No. 1-4. P. 893–901.Pater Z., Tomczak J., Bulzak T., Andrietti S., Barbelet M. An innovative method for producing balls from scrap rail heads. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018, vol. 97, no. 1-4, pp. 893–901.Tomczak J., Pater Z., Bulzak T. The flat wedge rolling mill for forming balls from heads of scrap railway rails // Archives of Metallurgy and Materials. 2018. Vol. 63. No. 1. P. 5–12.Tomczak J., Pater Z., Bulzak T. The flat wedge rolling mill for forming balls from heads of scrap railway rails. Archives of Metallurgy and Materials. 2018, vol. 63, no. 1, pp. 5–12.Tomczak, J., Pater, Z., Bulzak, T. The flat wedge rolling mill for forming balls from heads of scrap railway rails // Archives of Metallurgy and Materials. 2018. Vol. 63. No. 1. Р. 5–12.Tomczak, J., Pater, Z., Bulzak, T. The flat wedge rolling mill for forming balls from heads of scrap railway rails. Archives of Metallurgy and Materials. 2018, vol. 63, no. 1, pp. 5–12.Найзабеков, А.Б., Мухаметкалиев Б.С., Арбуз А.С., Лежнев С.Н. Снижение расхода стальных мелющих шаров путем улучшения технологии их производства // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2016. № 4 (46). С. 78–86.Naizabekov, A.B., Mukhametkaliev B.S., Arbuz A.S., Lezhnev S.N. Reducing the consumption of steel grinding balls by improving their production technology. Vesti vysshikh uchebnykh zavedenii Chernozem'ya. 2016, no. 4 (46), pp. 78–86. (In Russ.).Уманский А.А., Головатенко А.В., Осколкова Т.Н., Симачев А.С., Щукин А.Г. Исследование влияния макро- и микроструктуры стальных помольных шаров на их ударную стойкость // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 4. С. 283–289.Umanskii A.A., Golovatenko A.V., Os-kolkova T.N., Simachev A.S., Shchukin A.G. Shchukin A.G. Investigation of the effect of macro- and microstructure of steel grinding balls on their impact resistance. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019, vol. 62, no. 4, pp. 283–289. (In Russ.).Быков П.О., Касимгазинов А.Д. Исследование и апробация технологии получения катаных помольных шаров 5 группы твердости в условиях ПФ ТОО «Кастинг» // Наука и техника Казахстана. 2018. № 1. С. 31–40.Bykov P.O., Kasimgazinov A.D. Research and approbation of technology for producing rolled grinding balls of hardness group 5 in the conditions of PF Casting LLP. Nauka i tekhnika Kazakhstana. 2018, no. 1, pp. 31–40. (In Russ.).Уманский А.А., Симачев А.С., Думова Л.В. Разработка технологии производства мелющих тел с повышенными эксплуатационными свойствами из отбраковки рельсовых сталей // Черные металлы. 2021. № 5. С. 57–62.Umanskii A.A., Simachev A.S., Dumova L.V. Development of technology for the production of grinding media with increased performance properties from the rejection of rail steels. Chernye metally. 2021, no. 5, pp. 57–62. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.