DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).2.51-57

Research and Comparative Analysis of Wear Resistance of Cast Grinding Media From Chromium Cast Irons

Viktor Lomakin, Volodymyr Kropivnyi, Viktor Pukalov, Olena Kropivna, Lyudmyla Molokost

Viktor Lomakin, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vik284333@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-6724-4961

Volodymyr Kropivnyi, Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vlkropivny@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5313-0226

Viktor Pukalov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: Pukalovvictor@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-0848-5861

Olena Kropivna, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vlkropivny@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7296-871

Lyudmyla Molokost, lecturer, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: kntucpfzk@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-8418-0672

Abstract

A study was made of the impact-abrasive wear resistance and impact resistance of grinding bodies cast in a multi-place mold. Three types of chromium cast irons were adopted for the study: low chromium (~1% Cr), medium chromium (up to 5% Cr) and high chromium (up to 20% Cr). The macro- and microstructure of these alloys as a material for cast grinding balls has been studied. Installed an increase in the impact-abrasive wear resistance and impact resistance of such products with an increase in the mass fraction of chromium in cast iron due to the formation of carbides of the (Fe, Cr)3C and especially (Fe, Cr)7C3. Balls were cast in multi-seat chill molds. Cast iron was smelted in a medium-frequency induction furnace, such as IChT, with the main lining on a charge of pure pig iron and steel low-carbon scrap. The temperature of cast iron production was 1500 °C. Liquid cast iron was subjected to alloying with medium carbon ferrochrome. The wear resistance of cast irons was determined on samples cut from balls in the radial direction. The tests were performed in a laboratory mill When tested for impact resistance, the grinding ball received a striking blow of mass 50 kg, falling from a height of 0,5 m. The frequency of application of dynamic loads was 10 beats per minute. Impact resistance was determined by the average number of impacts sustained by the grinding body prior to destruction. Nevertheless, significant excess of the cost high-chromium over low-chromium cast iron forces us to agree with the opinion of the majority of researchers and the practice of production of such metal products. In today's conditions, low-chromium white cast iron is an economically viable material for grinding media.

Keywords

cast iron, melt, chill mold, ball, alloying, chromium, wear resistance, shock resistance

Full Text:

PDF

References

1. Krutilin, A.N., Bestugev, N.I., Bestugev, A.N. & Kalenkovic, D.N. (2009). Melyushchie tela. Problemy. Perspektivy [Grinding bodies. Problems. Perspectives]. Litje i metallucyrgia, Vol. 4 (53), 26-33 [in Russian].

2. Cypin, I.I. (1983). Iznosostojkie otlivki iz belyh legirovannyh chugunov [Wear-resistant white cast iron castings]. NIImash [in Russian].

3. Vladimirova, A.A., Kosogonova, E.A., Udovikov, V.I. & Karpenko, V.F. (1988). Litye melyushchie shary iz chuguna [Cast iron grinding balls]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 11, 27-28 [in Russian].

4. Shcherbakova, V.M., Udovikov, V.I., Butko, N.I., Sobolev, A.N. & Kikovka, E.I. (1981). Iznosostojkij chugun dlya otlivok melyushchih cilindrov [Wear resistant cast iron for olives grinding cylinders]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 4, 24 [in Russian].

5. Garber M. E. (2010). Iznosostoykie belye chuguny: svoystva, struktura, tehnologiya, ekspluataciya [Wear-resistant white cast irons: properties, structure, technology, operation]. Moskow: Mashinostroyenie [in Russian].

6. Poddubnyj, A.N., Sakalo, V.I., Zharkov, V.Ya., Kulybovskij, I.K., Ignatenko, Yu.V. & Mikhailov, N.N. (1994). Vliyanie stroeniya lityh sharov iz byelogo chuguna na yego prochnost' [The influence of the structure of cast balls of white cast iron on its strength]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 8, 10-12 [in Russian].

7. Poddubnyj, A.N., Alexandrov, N.N, Kul'bovskij, I.К. & Zharkov, V.Ya. (1994). Izgotovlenie lityh chugunnyh melyushchih sharov [Cast iron grinding balls]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 8, 8-10 [in Russian].

8. Poddubnyj, A.N. (1998). Melyushchie shary iz chuguna, izgotovlennye kokil'nym litjem [Making cast iron grinding balls, made by chill casting]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 1, 8-11 [in Russian].

9. Kirievskij, B.A. & Izyumova, T.К. (1993). Hromistye chuguny. Perspektivy sovershenstvovaniya ih struktury i svojstv [Chrome cast iron. Prospects for improving their structure and properties]. Processy litja, Vol. 4, 115-124 [in Russian].

10. Luchkin, V.S., Pirogova, E.K. & Lesko, A.G. (1988). Vliyanie uglyeroda i marganca na iznosostojkost' hromistyh chugunov [The effect of carbon and manganese on the wear resistance of chromium cast irons]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 4, 23 [in Russian].

11. Soljenyj, V., Pyhtin, Ja., Vladimirova, A. & Kosogonova, E. (2013). Proizvodstvo i ispol'zovanie melyushchih tel iz vysokolegirovannogo chuguna [Production and use of grinding media from high-alloy cast iron]. Promyshlennost' Kazahstana, Vol. 5 (80), 48-50 [in Russian].

12. Bestuzhev, N.I. & Korolev, S.P. (1999). Grafitizirovannyj belyj chugun – perspektivnyj material dlya melyushchih tel [Graphitized white cast iron - a promising material for grinding bodies]. Litejnoe proizvodstvo, Vol. 3, 20-21 [in Russian].

13. Lomakin, V.M., Klymenko, V.V., Pukalov, V.V. & Lomakin, A.V. (2016). Doslidgennya vplyvu kinetyky krystalizacii na vlastyvosti kokil'nyh vylyvkiv chavunnyh cyl'pebsiv [Investigation of the effect of crystallization kinetics on the properties of chill castings of cast iron grinding bodies]. Zbirnyk naukovyh prac' Kirovograds'koho nacional'noho tehnichnoho universytety, Vol. 29, 132-139. [in Ukraine].

14. Lomakin, V.M., Klymenko, V.V., Pukalov, V.V., Kuzyk, О.V., Dubodelov, V.I. & Goryuk, M.S. (2018). Doslidgennya procesu zatverdinnya ta prognozuvannya struktury lytyh chavunnyh molol'nyh til [Investigation of the process of solidification and prediction of the structure of cast iron grinding bodies]. Zbirnyk naukovyh prac' Central'noukrains'koho nacional'noho tehnichnoho universytety. Vol. 31, 66-74. [in Ukraine].

15. Lomakin, V.M. & Molokost, L.A. (2020). Udarostijkyj chavun dlya molol'nyh til [Research and comparative analysis of wear resistance of cast grinding media from chromium cast irons]. Zbirnyk naukovyh prac' Central'noukrains'koho nacional'noho tehnichnoho universytety. Vol. 3 (34), 65-72. [in Ukraine].

GOST Style Citations

  • Крутилин А. Н., Бестужев Н. И., Бестужев А. Н., Каленкович Д. Н. Мелющие тела. Проблемы. Перспективы. Литье и металлургия. 2009. Вып. 4 (53). С. 26-33.
  • Цыпин И. И. Износостойкие отливки из белых легированных чугунов. М.: НИИмаш, 1983.
  • Владимирова А. А., Косогонова Э. А., Удовиков В. И., Карпенко В. Ф. Литые мелющие шары из чугуна. Литейное производство. 1988. Вып. 11. С. 27-28.
  • Щербакова В. М., Удовиков В. И., Бутко Н. И., Соболев А. Н., Киковка Е. И. Износостойкий чугун для оливок мелющих цилиндров. Литейное производство. 1981. Вып. 4. С. 24.
  • Гарбер М. Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с.
  • Поддубный А. Н., Сакало В. И., Жарков В. Я., Кульбовский И. К., Игнатенко Ю. В., Михайлов Н. Н. Влияние строения литых шаров из белого чугуна на его прочность. Литейное производство. 1994. Вып. 8. С. 10-12.
  • Поддубный А. Н., Александров Н. Н., Кульбовский И. К., Жарков В. Я. Изготовление литых чугунных мелющих шаров. Литейное производство. 1994. Вып. 8. С.8-10.
  • Поддубный А. Н. Мелющие шары из чугуна, изготовленные кокильным литьем. Литейное производство. 1998. Вып. 1. С.8-11.
  • Кириевский Б. А., Изюмова Т. К. Хромистые чугуны. Перспективы совершенствования их структуры и свойств. Процессы литья. 1993. Вып. 4. С. 115-124.
  • Лучкин В. С., Пирогова Э. К., Леско А. Г. Влияние углерода и марганца на износостойкость хромистых чугунов. Литейное производство. 1988. Вып. 4. С. 23.
  • Соленый В., Пыхтин Я., Владимирова А., Косогонова Э. Производство и использование мелющих тел из высоколегированного чугуна. Промышленность Казахстана. 2013. №5(80). С. 48-50.
  • Бестужев Н. И., Королев С. П. Графитизированный белый чугун – перспективный материал для мелющих тел. Литейное производство. 1999. Вып. 3. С. 20-21.
  • Ломакін В.М., Клименко В.В., Пукалов В.В., Ломакін А.В. Дослідження впливу кінетики кристалізації на властивості кокільних виливків чавунних цильпебсів. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. 2016. Вип. 29. С. 132-139.
  • Ломакін В.М., Клименко В.В., Пукалов В.В., Кузик О.В., Дубодєлов В.І., Горюк М.С. Дослідження процесу затвердіння та прогнозування структури литих чавунних молольних тіл. Збірник наукових праць Центральноукрїнського національного технічного університету. 2018. Вип. 31. С. 66-74.
  • Ломакін В.М., Молокост Л.А. Ударостійкий чавун для молольних тіл. Збірник наукових праць Центральноукрїнського національного технічного університету. 2020. Вип. 3 (34). С. 65-72.
  • Copyright (c) 2022 Viktor Lomakin, Volodymyr Kropivnyi, Viktor Pukalov, Olena Kropivna, Lyudmyla Molokost