This report describe the wear of the protruding areas on the sides of the grate plates in the grate-kiln process in the hematite pellet production in LKAB, Kiruna. The steel plates are exposed to a hostile environment with heat cycles and corrosive atmosphere. An evaluation of the plates was made in co-operation with LKAB Metlab in Luleå and LKAB mechanical workshop in Kiruna. Instruments used are stereomicroscope, LOM, SEM, Spectroscope, Vickers Hardness and a surface nish meter. Results show the protruding areas of the plates are exposed to a tribochemical wear, where tops of the rough areas are torn down. A coating test is carried out at Tribolab, LTU in Luleå, using an SRV. Samples with a wear and corrosion resistant coating called Diamalloy 4276 abrade against eachother at high temperature and pressure. The coating do help to resist wear, but the environment of the test is to unrealistic to say by certain that it will help in the grate. A FEM-model in COMSOL Multiphysics 4.4 is made to calculate thermal stresses between coating and metal, the result show stresses up to 1 GPa will occur, this can be explain by the big dierence in thermal expansion coefficients of the materials. It will probably create cracks in the coating surface. Two solutions are presented, a coating is not recommended. The tribochemical wear is decreased by using a better surface nish. Therefore one can either machine the areas by drilling or milling, or one can change the casting method. Today sand casting is used, by using shell casting or precision casting, for example Shaw process, the surface nish is better over the whole plate, which also is better for corrosion resistance since less initiation points exist. / Denna rapport presenterar en undersökning av slitaget på sidorna av grateplattor som används i gratekilnprocessen i hematitpelletstillverkningen på LKAB i Kiruna, även lösningar presenteras. Plattorna benner sig i en svår miljö med termiska cykler och korrosiva substanser. Utvärderingen av slitaget gjordes i samarbete med LKAB Metlab i Luleå och LKAB mekaniska verkstad i Kiruna. Utrustning som användes var Stereomikroskop, LOM, SEM, Spektroskop, Vickers hårdhetsmätare och ytnhetsmätare. Resultatet visar att sidorna av plattorna utsetts för ett tribokemiskt slitage där toppar av den grova utan slits ner. Ett ytbeläggningstest utfördes på Tribolab, LTU i Luleå, med en SRV. Prover med en beläggning har gnidits mot varandra under tryck och hög temperatur och jämförts med prover utan beläggning som utsattes för samma test. Ytbeläggningen som används står främst emot korrosion, men även slitage, den kallas Diamalloy 4276. Resultatet visar att beläggningen skyddar bra mot slitage, men miljön under testet var för orealistiskt för att med säkerhet kunna säga att det kommer hjälpa i graten. En FEM-modell gjordes med hjälp av COMSOL Multiphysics 4.4 för att beräkna de termiska spänningarna som uppstår mellan ytbeläggningen och metallen. Resultatet visar att spänningar på upp till 1 GPa kommer uppstå, detta kan förklaras med den stora skillnaden i termisk utvidgningskoecient mellan de två materialen. De höga spänningarna kan skapa sprickor i ytan. Två lösningar presenteras, en ytbeläggning rekommenderas inte i dagsläget. Det tribokemiska slitaget kan motverkas genom att förbättra ytnheten. Detta kan antingen utföras genom att bearbeta ytan, med fräsning eller slipning, eller att man byter gjutningsmetod. Idag används manuell formtillverkning, om man istället skulle använda skalformsgjutning eller precisionsgjutning, till exempel Shawprocessen, skulle man få en bättre ytnhet över hela plattan. Detta leder även till bättre korrosionsbeständighet då färre initieringspunkter nns.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-160603 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Martinsson, Johan |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0026 seconds