Износостойкий чугун

 

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержаший углерод, кремний, марганец , хром, титан, алюминий, медь, кальций, один элемент и более из группы, содержащей сурьму и теллуру бор и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения гавитационно-эрозионной стойкости и удароустойчивости, он дополни- . тельно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при слекомпонентов , дующем соотношении мас.%: 2,6-3,50 Углерод 1,2-1,80 Кремний 0,3-0,80 Марганец 0,2-0,50 Хром 0,1-0,40 Титан 0,1-0,20 Алюминий 0,1-1,1 Медь 0,02-0,08 Кальций Один и более элементов из группы содержащей сульму и С 0,01-0,07 теллур 0,001-0,02 Бор (Л 0,1-0,9 Молибден 0,1-0,25 Ванадий Редкоземельные 0,002-0,03 элементы Железо Остальное да 00 СП СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1068530 А

3(5П С 22 С 37/06

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ДВтО1 СКОМ СВИДЕТЕЛЬСта компонентов, 2,6-3,50

1,2-1,80

0,3-0,80

0,2-0,50

0,1-0,40

0,1-0,20

0,1-1,1

0 02-0,08

0,01-0,07

0,001-0,02

0,1-0,9

0,1-0,25

0,002-0,03

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3557074/22-02 (22) 24.02.83 (46) 23.01.84. Бюл. В 3 (72) Г ° A. Анисович, Е.И. Марукович, M.È. Карпенко, Ю.A. Рогов, В.A. Медведев и М.Н. Клейнер .(71) Могилевское отделение физикотехнического института АН БССР (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Мелющие цилиндры-цильпебсы.

ГОСТ 24384-80.

2. Патент ПНР 9 102522. (54)(57) ИЗНОСОСТОЙКИй ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, алюминий, медь, кальций, один элемент и более из группы, содержащей сурьму и теллуру бор и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения гравитационно-эрозионной стойкости и удароустойчивости, он дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении мас.Ъ:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Титан

Алюминий

Медь

Кальций

Один и более элементов из группы„ содержащей сульму и теллур

Бор

Молибден

Ванадий

Редкоземельные элементы

Железо

1068530

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов иэносостойкого чугуна для изготовления мелющих тел, применяемых в цементной промышленности.

Известен чугун для цилиндров шаровых 5 мельниц .следующего химического состава, мас.Ъ: углерод 2,6-3,5; кремний 1,2-1,8, марганец 0,3-0,8; хром 0,2-0,5) титан 0,1-0,4; ванадий 0,1-0,25, алюминий 0,1-0,20у 10 сера до 0,15 фосфор до 0,15 и железо - остальное.

Суммарное содержание углерода и кремния в чугуне принимается до

5%. Структура чугуна в отливках диаметром 25+1 мм перлитоцементитная. Твердость чугуна 400-550 НВ.

Допустимое количество разрушений при испытании на удароустойчивость на центробежных метательных машинах 0 составляет 6-12% при длительности испытания 20 мин (1 3.

Недостаток этого чугуна — низкая кавитационно-эрозионная стойкость, что увеличивает расход мелющих цилиндров (до 0,6 кг/т цементита при использовании их в шаровых мельницах цементной промышленности ).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является износостойкий низколегированный чугун, содержащий, мас.Ъ: углерод 2, — 3,80; кремний 1,35-2,49, марганец 0,40-1,28, хром 0,35-1,95, медь 0,11-1,49, металлы из группы, содержащей 35 кальций, титан, алюминий, бор, сурьму и теллур в сумме 0,25-1,20 и железо — остальное.

Твердость чугуна — 400 НВ, структура в цильпебсах (мелющих ци- 40 линдрах )диаметром 25-30 мм перлитная (2 3.

Недостатком известного чугуна является его низкая удароустойчиBocTb (высокая склонность к скалыва- 45 нию }, особенно при литье мелющих цилиндров в металлические формы

Отмечается также недостаточная кавитационно-эроэионная стойкость чугуна при использовании цильпебсов в мельницах ля тонкого измельчения железных руд и в сырьевых мельницах с резиновой бронефутеровкой для производства цемента.

Цель. изобретения — повышение кавитационно-эрозионной стойкости и удароустойчивостИ.

Поставленная цель достигается тем, что износостойкий чугун, содер>кащий углерод, кремний, марганец, 60 хром,. титан, алюминий, медь, кальций, один элемент и более из группы, содержащей сурьму и теллур, бор и железо, дополнительно содержит мО-. либден, ванадий и редкоземельные 65 металлы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,6-3,50

Кремний 1,2-1,80

Марганец 0,3-0,80

Хром 0,2-0,50

Титан 0,1-0,40

Алюминий 0,1-0,20

Медь 0,1-1,1

Кальций 0,02-0,08

Один и более элементов из группы, содержащей сурьму, теллур 0,01-0,07

Молибден 0,1.-0,9

Ванадий 0,10-0,25

Бор 0,001-0,02

Редкоземельные металлы 0,002-0,03

Железо Остальное

В качестве технологической примеси чугун может содержать фосфор в количестве до 0,10%.

Введение в износостойкий чугун молибдена.в количестве 0,1-0,9 мас.Ъ обеспечивает упрочнение металлической основы и повышение кавитационноэрозионной стойкости и снижение склонности к скалыванию мелющих цилиндров. При увеличении концентрации молибдена более 0,9Ъ снижаются пластические свойства, а при содержании менее 0,1Ъ удароустойчивость и термическая стойкость чугуна недостаточны.

Ванадий в количестве 0,1-0,25 мас.Ъ оказывает благоприятное влияние на макро- и микроструктуру отливок, является эффективным модифицирующим компонентом, уменьшающим литое зерно и повышающим термическую стойкость.

При его концентрации до 0,1 мас.Ъ изменение структуры и свойств отливок проявляются слабо, а при увеличении концентрации более 0,25 мас.Ъ снижается предел прочности чугуна при изгибе.

Редкоземельные металлы (P3M) введены для измельчения структуры чугуна в отливках и очистки металла от примесей, особенно очистки границ зерен. Нижний предел содержания

РЗМ (0,002 мас.Ъ} принят от количества, когда начинает сказываться их модифицирующее влияние на структуру и свойства. При увеличении концентрации РЗМ выше 0,03 мас.Ъ они начинают отрицательно сказываться на термической и эксплуатационной стойкости отливок, а также повышаются угар и потери редкоземельных металлов.

Плавки износостойких чугунов проведены в открытых индукционных печах с использованием литейных

1068530 и передельных чугунов, стального лома, ферросплавов и боя электродов, который использовался в качестве карбюризатора. После расплавления основной шихты расплав перегревали до 1770-1820 К вводили, ферромолибден и феррованадий, выдер» живали металл в течение 3-20 мин и сливали в литейные ковши, где производили присадку РЗМ и других хими.— чески-активных компонентов. Разливку металла в металлические формы для получения мелющих цилиндров и образцов для механических испытаний производят при 1630-1660 К.

В качестве Р3М-содержащего модификатора .при выплавке чугуна использовали сплав СиИтМИШ, содержащий,%: иттрий 27,8; кремний 35; железо 17, алюминий 7,5, кальций 1,6, ванадий

1,2,другие РЗМи примеси — остальное.-

Т а б л и ц а 1

Содержание в чугуне, мас.Ъ

Компоненты

Известный

Предлагаемый

9 10 11

7 8

4 5 6

1 2 3

3,8 3,1 3,5 3,1 2,6 3,5 3,1 2,6 3,5 3,0 2 6

1,5 1,2 1,.5 1,8 1,2 1,5 1,8 1,2 1,5

1,8

1,8

0,8 0,3 0,5 0,8 0,3 0,5 0,8 0,3 0,5 0,8

1 0

0,3 0,2 0 5

0,5

0,3 0,2

0,4 .1,1 0,5 0,3 0,2

0,3 О;4 0,1 0,3 0,4 0,1 0,3 0,4

0,1 0 3 0,1

0,1 0,2 0,1

0,15 0,2 0,1 0,14 0,2

0,14 0,2 0,1

0,2 0,9 0,1 0,7 1,1 0,1 0,8 1,1 0,1 0,9 1,1

0,02 0,05 0,05 0,08 0,02 .0,05 0,05 0,$8

0,1 0,2 0,25 0,1 0,2 0,25 0,1 0,2 0,25

0,1 0,5 0,9

0,002 О,ОД 0,03 0,002 0,02 0,03 0,002 0,02 0,03

Р3М

0,05 0,1 0,01 0,05 0,07

0 005 0,03 0,04

Сурьма

Теллур

0,05 0,1

0,01 0,03 0,001 0,01 0,02 0,001 0,01 0,02 0,001 0,01 0,02

Бор

0,05 0,06 0,1 0,05 0,07 0,09 0,04 Q,06 0,08

Фосфор

Железо

Остально

Углерод

Кремний .

Марганец

Хром

Титан

Алюминий

Медь

Кальций

Ванадий

Молибден

В табл. 1 приведены составы исследованных чугунов, в табл. 2 результаты испытания образцов и отливок, полученных в металлических формах. Структура:исследованных чугунов в отливках до 30 мм перли-, тоцементитная.

Как. видно иэ табл. 2, кавитационно-эрозионные свойства и удароустой10 чивость у известного чугуна ниже, чем у предлагаемого. Предлагаемый чугун может быть рекомендован ддя изготовления мелющих цилиндров шаровых мельниц для тонкого измель15 чения руд,- огнеупорных материалов и приготовления цемента.

Экономический эффект от внедрения изобретения равен 14,2-27,5 тыс. руб. на 1 т.

0,1 0,5 0,9 0,1 0,5 0,9

0,01 0,05 0,07 0,005 0,02 0,03

1068530

Т а б л и ц а 2

Предлагаемый чугун

Известный чугун

Показатели

7 8 9 10 11

4 5 6

2 3

Твердость, НВ

Составитель Н. Косторной

Редактор Г. Безвершенко Техред О.Неце Корректор A. Повх

Заказ 11418/24 Тираж. 603

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предел прочности при изгибе, МПа

Количество цилиндров разрушившихся при испытании, Ъ

Кавитационноэрозионная стойкость, мг/м 2

Термическая стойкость циклов

657 735 862 950 985 858 935 960 880 972 994

9,2 4,3 2,1 0,5 0;2 1,9 0,3 0,1 . 1,7 0,2 0,1

276 234 192 154 128 198 165 136 187 152 116

400 450 480 510 530 470 510 530 490 530 550

650 880 1300 1420 1560 1280 1370 1520 1320 1455 1570