Производитель — фирма SSAB Oxelosund AB позиционирует этот продукт как «чрезвычайно устойчивый к любым видам износа: при трении и ударе, при трении скольжения, к деформационному износу». По прочности сталь HARDOX превосходит другие свариваемые стали, а по значению ударной вязкости сравнима с обычными конструкционными сталями. Сталь легко обрабатывается, изгибается и сваривается. Несмотря на высокие прочность и ударную вязкость листовой стали HARDOX, можно использовать обычные цеховые методы обработки, чтобы изготовить из нее требуемую деталь или конструкцию. Сочетание отсутствия примесей и очень точные допуски по толщине позволяют гнуть листовую сталь HARDOX. Любая листовая сталь HARDOX пригодна для газовой резки. Невысокое содержание легирующих элементов позволяет использовать сварку листов стали всеми известными методами. Допустимая механическая обработка — сверление, цилиндрическое зенкование, коническое зенкование, нарезка резьбы и фрезерование. При этом сварку листов, например, HARDOX 400 толщиной 20 мм можно вести без предварительного нагрева, при комнатной температуре.
Возьмем для анализа HARDOX 550. Эта марка стали может успешно применяться на горном оборудовании, работа которого проходит в жестких условиях, вызывающих общий повышенный износ узлов и конструкций. HARDOX 550 представляет собой среднелегированную конструкционную сталь. Цифровой индекс обозначает твёрдость стального листа по Бриннелю (НВ). Хорошо сбалансированный химический состав Hardox плюс проработанная технология закалки позволяют получить очень качественный продукт — износостойкую сталь с хорошей ударной вязкостью и высокой прочностью. Предел прочности HARDOX 550 после термообработки составляет 1700 МПа, предел текучести (физический) — 1400 МПа (для сравнения: предел прочности стали 30ХГСНА после полной закалки и отпуска составляет 1750 МПа). Именно высокий предел текучести имеет наиболее важное значение для использования стали и сплавов в промышленности.
Введение таких легирующих элементов, как никель, хром, марганец и молибден, помогает значительно повысить механические свойства стали HARDOX после закалки, при этом ее стоимость ввиду незначительного объема легирующих добавок (самые дорогие – никель и молибден, но их суммарное содержание не превышает 2%) ненамного дороже, чем среднеуглеродистой конструкционной стали. Состав в некоторой степени напоминает высокопрочные стали хромансиль (например, 30ХГСНА), применяемые для изготовления узлов и рам ответственного назначения в машинах.
Как утверждают коммерческие представители фирм-дилеров SSAB Oxelosund AB, применение стали HARDOX при изготовлении экскаваторных ковшей позволяет продлить срок службы последних более, чем в четыре раза по сравнению с ковшами из конструкционной легированной стали типа 10ХСНД. Такое сравнение довольно спорно, так как, например, у карьерных экскаваторов передняя стенка с режущей кромкой и днище ковша изготавливается из стали марки 110Г13Л (литье). Такая сталь после соответствующей термической обработки приобретает высокую твердость без снижения пластичности, обрабатывается лучше углеродистой, обладает высоким сопротивлением износу. Для достижения лучших параметров резания выбирается сложная форма режущей кромки ковшей, то есть необходимо изготавливать элементы сложной конфигурации. Лучшим способом изготовления здесь выступает, естественно, литье. Толстолистовая сталь HARDOX может применяться для изготовления боковых стенок карьерных экскаваторов, вваривания ремонтных пластин в днище и стенки ковшей драглайнов, при сооружении течек, приемных бункеров и как далее.
Постоянное совершенствование продукции
Сталь HARDOX впервые начала изготавливаться в 1970-х годах, в течение последующего времени ещё качество постоянно улучшалось. Сталь имеет шесть классов твёрдости (по Бринеллю): 350 HB, 400 HB, 450 HB, 500 HB, 550 HB и 600 HB, её прочность обеспечивается эффективной закалкой и отпуском, выполняемыми на разработанной компанией SSAB линии закалки стали в воде. Этот постоянно совершенствующийся технологический процесс позволяет получать очень прочную листовую сталь и пластичный лист при небольшом содержании легирующих добавок. В результате лист получается ударостойким и может выдерживать большие напряжения при работе машины даже в условиях очень низких температур.
Несмотря на высокий уровень твёрдости, сталь HARDOX легко обрабатывается в цехах по ремонту машин, а низкие значения углеродного эквивалента позволяют без проблем производить сварочные работы. Лист легко режется газовой, плазменной или лазерной резкой. Однородное качество и чистота делают сталь удобной для стыкования и сваривания швов. Эти качества также позволяют выполнять механическую обработку без специального оборудования. Конечно, при увеличении твёрдости листа возрастают трудности его механической обработки. Но даже самые твёрдые марки стали HARDOX можно успешно резать, сваривать и обрабатывать на металлорежущих и обрабатывающих станках.
Применение стали HARDOX в карьерной и вспомогательной технике
Благодаря сочетанию технологичности, прочности и других свойств, таких как вязкость и пластичность, сталь HARDOX прекрасно подходит для широкого применения в горной промышленности, от кузовов самосвалов и ковшей экскаваторов, до дробилок и мельниц. Чем выше твёрдость руды и горных пород, тем больше выгода от использования сталей HARDOX.
-
Упрочение ковшей гидравлических экскаваторов
Наружные боковые плоскости ковша экскаватора наиболее подвержены истирающему и ударному видам износа практически по всей площади их поверхности. Учитывая размеры и мощность современных ковшей, правильное применение износостойкой обшивки увеличит интервалы обслуживания и позволит избежать незапланированных простоев экскаватора вследствие ремонта ковша. Боковые стенки и кромки, углы, днище ковша можно защитить от ударного и истирающего видов износа с помощью наварных стержней, выполненных из HARDOX 500 и имеющих после установки максимальную твёрдость, не требуя достижения полной твёрдости, как в случае с марганцевыми сталями. Для замены изношенной режущей кромки ковша предпочтительной является сталь HARDOX HiTuf, которая имеет прекрасное сочетание свойств ударная вязкость/прочность.
Внутренняя поверхность передней и боковых стенок ковша экскаватора подвержена наибольшему износу. Наваренные на эти поверхности полосы из HARDOX 500 или HARDOX 550 способны наилучшим образом защитить их от износа. Полосы могут плотно прилегать друг к другу так, чтобы не было продольных зазоров. Сварка в пазах в поперечном направлении обеспечивает защиту от разрушения сварных швов при наполнении ковша горной породой. При загрузке и разгрузке ковша его днище подвергается особенно сильному истиранию. Наибольший износ наблюдается на нижней части кромки днища, поскольку в этом месте горные породы зависают при выгрузке в кузов транспортного сосуда. В этой области днища обшивка из HARDOX 500 и HARDOX 550 обеспечивает максимальную защиту от ударного и абразивного видов износа.
-
Упрочнение ковшей экскаватора типа прямая лопата
Наружная стенка ковша подвергается износу при ударе и скольжении во время черпания породы, особенно в нижней части стенки. Стержни износа из HARDOX 500, приваренные поперечно потоку зачерпывания горной породы, защищают эту область, а также угловые сварные швы, от абразивного износа. Углы ковшей экскаваторов типа прямая лопата не закруглены, как у ковшей мехлопат с канатным и реечным ковшами, а имеют угол, близкий к прямому. Эти части ковшей подвергаются наибольшему износу при ударе и скольжении зачерпываемой горной породы, боковые стенки ковша могут быть эффективно защищены с помощью полос из HARDOX 500.
Плоскость внешней стороны передней стенки ковша испытывает наибольшее истирающее воздействие. Кроме того, передняя стенка изнашивается от ударов крупных кусков породы при наполнении ковша в забое. На внутренней поверхности задней стенки ковша полосы из HARDOX 500 привариваются параллельно линии передней режущей кромки, что обеспечивает максимальную защиту его и сварных швов от износа.
Наружные и внутренние поверхности боковых стенок ковша и кромок подвергаются ударному воздействию при внедрении ковша в навал горной породы или в массив забоя, а также истирающему износу при попадании породы в ковш. Защитная обшивка из HARDOX 500 обеспечивает необходимую защиту ковша от этих двух видов износа. Внутренняя поверхность задней стенки основания ковша воспринимает удары от породы при его наполнении, а при разгрузке породы эта поверхность подвергается истирающему износу. Листы из HARDOX 500 позволяют обеспечить основанию ковша максимальную защиту от ударного и истирающего при скольжении породы износа.
Во время рабочего цикла экскавации и разгрузки ковша днище подвергается сильному ударному и истирающему износу. Нижняя кромка ковша подвергается наибольшему износу во время разгрузки, когда горные породы из ковша быстро перемещаются через эту кромку. Поэтому, для защиты кромки от этих видов износа, привариваются полосы из стали HARDOX 500, поперечно направлению движения горных пород при разгрузке ковша.
-
Упрочнение ковша драглайна
До недавних пор ковши драглайна выполнялись только литыми. Сегодня сложилась тенденция использования в конструкции ковша вместо литых деталей износостойкие пластины. Ковши драглайна – это крупное и технологически сложное оборудование, подверженное высоким напряжениям и сильному износу. Поэтому к материалу ковша предъявляется строгое требование по уровню твёрдости и ударной вязкости, которым отвечают стали HARDOX 400 и HARDOX 450. В процессе ремонта ковша драглайна изношенные и повреждённые участки его поверхности вырезаются и заменяются на новые, выполненные из сталей HARDOX.
-
Упрочнение ковша погрузчика
Режущая кромка ковша подвергается наибольшему износу от ударов и истирающих нагрузок. Кроме того, при каждом рабочем цикле она изгибается. Поэтому к материалу режущей кромки предъявляются строгие требования по твёрдости и ударной вязкости. Выбор материала для режущей кромки зависит также от ее толщины и геометрических размеров ковша. Для режущих кромок толщиной до 60 мм, можно использовать HARDOX 400, HARDOX 450 или HARDOX 500. Для кромок большей толщины предпочтительно использовать HARDOX HiTuf.
Передняя стенка ковша фронтального погрузчика подвергается постоянному износу при ударе и скольжении по разрабатываемым горным породам. Дно ковша требует защиты от износа по всей поверхности. Защитные полосы из износостойкого листа приваренные — между зубьями, за козырьком, а также на опорных пластинах с обратной стороны ковша, могут быть выполнены из HARDOX 500, что обеспечит надёжную защиту от ударного и истирающего износа.
В ковшах большего размера пластины защитной оболочки и между зубьями обычно укрепляются на штифтах, также как и литые или кованые резцы в боковых и нижней частях стенок. При необходимости листы стали HARDOX 500 могут быть разрезаны на пластины нужных размеров в ремонтно-механическом цехе предприятия. Ковши самых мощных карьерных погрузчиков оборудуются широкими нотами, укрепляемыми в боковых стенках ковша, предназначение которых – расчистить пути движения колёс погрузчиков при черпании и движении по забою и предотвратить порезы шин. Ножи могут также облицовываться пластинами из стали HARDOX 400. Внутренние поверхности передней и задней стенок ковша могут быть защищены листами из HARDOX 500 или HARDOX 550, а боковых стенок – из HARDOX 500. Наружная поверхность передней стенки и боковин ковша могут быть обшиты стальными листами из HARDOX 500.
-
Упрочнение рабочего оборудования бульдозеров и рыхлительно-бульдозерных агрегатов
Рабочим оборудованием бульдозеров обычно являются бульдозерный отвал и рыхлительный зуб. Режущие кромки и бока отвала бульдозера подвержены ударному и истирающему износу. Эти детали могут быть выполнены из HARDOX 500, что позволяет продлить срок их службы. Хорошая механическая обрабатываемость HARDOX 500 позволяет выполнять требуемую коническую зенковку отверстий под крепёжные болты. Плоскость отвала подвергается ударам и истиранию скользящей породы и крупных валунов во время их перемещения бульдозером. Формованная плоскость отвала из HARDOX 500 выдерживает такие тяжёлые нагрузки и позволяет увеличить срок службы рабочего оборудования бульдозера. Рыхлительный зуб обычно подвержен износу от ударных и истирающих нагрузок в процессе рыхления утрамбованной поверхности породного отвала дорог и поверхности рабочих площадок. Сталь HARDOX HiTuf для стойки рыхлителя обеспечивает наилучшую износостойкость.
-
Защита кузовов карьерных самосвалов
Кузова самосвалов подвергаются износу во время загрузки и разгрузки породой. Во время загрузки он подвергается ударным нагрузкам падающих кусков породы ковша погрузочной машины, особенно при выгрузке первого ковша. В процессе разгрузки самосвала днище и борта кузова испытывают истирающие нагрузки от скользящей горной породы. Вероятность ударного износа при разгрузке кузова мала.
Для обшивки кузовов самосвалов часто используются стальные листы HARDOX 400, HARDOX 450 и HARDOX 500. Выбор марки стали и толщины листа зависит от грузоподъёмности самосвала и твёрдости перевозимой породы. В основном, на бортах используется HARDOX 400 и HARDOX 450 толщиной от 6 до 15 мм, а на днище кузова — HARDOX 450 и HARDOX 500 толщиной от 14 до 25 мм. Учитывая, что наибольшие куски руды, загружаемой экскаватором в кузов самосвала, могут весить до пяти тонн, HARDOX 500 обладает также высокой стойкостью к истирающим нагрузкам, поэтому рекомендуется для обшивки бортов кузовов самосвалов.
Например, для транспортирования железной руды с составом 30% магнетита, 40% кварца, 20% амфибола и 10% плагиоклаза, срок службы кузова (то есть срок полного износа от истирающих нагрузок) из HARDOX 400, приблизительно вдвое больший, чем при использовании мягкой стали. Переход с HARDOX 400 на HARDOX 500 может также увеличить срок службы кузова на 70%.
По уровню износостойкости лист 20 мм из HARDOX 400 эквивалентен листу 14 мм из HARDOX 500. Поэтому, например, если для самосвала грузоподъёмностью 85 тонн, (имеющего площадь поверхности кузова 40 м²) использовать для обшивки кузова HARDOX 500 толщиной 14 мм, то его грузоподъёмность можно увеличить на 2 тонны (и одновременно уменьшить эксплуатационные расходы, потребление топлива, износ шин, и так далее).
Стремясь облегчить собственную массу кузова, ряд производителей самосвалов начали использовать HARDOX в качестве несущих листов в конструкции днища и стенок карьерных большегрузных автомобилей. Еще одна возможность уменьшить собственную массу кузова самосвала, может быть реализована за счёт использования концепции «пустые карманы». В этом случае обшивка кузова выполняется не из сплошных листов металла, а из листов, в которых выполнены отверстия, или полос износа, укреплённых на днище и по бортам кузова поперечно направлению движения потока разгружаемого груза. Этот подход предполагает износ исходного материала. Стержни, закреплённые к листу перпендикулярно направлению потока материала, выполняют функцию «пустых карманов». В «карманах» будут оседать абразивные материалы типа песка, измельчённых пород. В пространстве между полосами осевшие частицы породы будут сами изнашиваться и защищать поверхность металла от контакта с выгружаемой породы.
Небольшой износ происходит в верхней части полос, поскольку мелкие частицы перемещаются по стальной полосе под определённым давлением. Если породы крупнокусковые и не оседают в «карманах», то они при загрузке перекатываются и оказывают меньшее истирающее воздействие, чем при скольжении по чистой стальной поверхности. В результате интенсивность износа снижается приблизительно до 30-40% по сравнению с листом из гладкого металла.
-
Защита кузовов железнодорожных полувагонов
Железнодорожные полувагоны и думпкары, используемые для транспортировки полезных ископаемых из карьеров до перерабатывающего завода, как и кузова самосвалов, подвергаются ударному и истирающему износу. Общий способ защиты кузовов вагона от такого износа – изготовление его из листов HARDOX 400 или HARDOX 450, в результате которого срок их службы существенно возрастает.