Способ обработки чугуна при изготовлении прокатных валков

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве двухслойных чугунных прокатных валков, Цель изобретения снижение модуля упругости, повышение износостойкости при сохранении уровня механических свойств. Способ обработки чугуна при производстве прокатных валков включает раздельную обработку 70-80% от общей массы расплава (металл рабочего слоя) сплавом ФСЗОРЗМЗО в количестве 0,75-1,5% от . его массы, а также 20-30% оставшейся части расплава (металл сердцевины и шеек валков) железо-кремний-магниевой лигатурой (ЖКМЛ) 0,8-1,2% и ферросилицием («ЬС 75Л) 6-7% от массы металла этого слоя. Применение сплава ФСЗОРЗМЗО позволило снизить модуль упругости на 30% и повысить износостойкость рабочего слоя в 2,1 раза. Обработка металла сердцевины и шеек валка лигатурой ЖКМЛ и ФС 75Л обеспечило повышение прочностных свойств материала на 62,1-70,5%. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. ю (Л

фф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3821 256/22-02 (22) 10. 12. 84 (46) 15.04.87. Бюл. У 14 (71) Днепропетровский металлургический институт им Л.И. Брежнева (72) Е.В. Колотило, Л.Х, Иванова, И.И. Ануфриев, В.И. Комляков, А.Е. Кривошеев, Т,Н. Новикова и И.A. Ефименко (53) 669.162.3.68(088,8) (56) Шумихин В.С. и др. Высококачественные чугуны для отливок, Под ред.

М.Н. Александрова. М.: Машиностроение, 1982, с.!92-194. .Авторское свидетельство СССР

В 214555, кл. С 21 С 1/10, 1967, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве двухслойных чугунных прокатных валков, Цель изобретения— (50 4 В 22 D 19/16 С 21 С 1/10 снижение модуля упругости, повышение износостойкостн при сохранении уровня механических свойств. Способ обработки чугуна при производстве прокатных валков включает раздельную обработку 70-80% от общей массы расплава (металл рабочего слоя) сплавом

ФСЗОРЗМЗО в количестве 0,75-1,5% от

его массы, а также 20-30Х оставшейся части расплава (металл сердцевины и шеек валков) железо-кремний-магниевой лигатурой (ЖКМЛ) 0,8-1,2% и ферросилицием (@С 75Л) 6-7% от массы металла этого слоя, Применение сплава ФСЗОРЗМЗО позволило снизить модуль упругости на 30%. и повысить износостойкость рабочего слоя в

2,1 раза,-Обработка металла сердцевины и шеек валка лигатурой ЖКМЛ и ФС

75Л обеспечило повышение прочностных свойств материала на 62,1-70 5Х.

2 з.п. ф-лы, 1 табл.

13032б0 и

Сйособ

Химический состав

Параметр ры изготовления валков обработки при отливке валков

Марганед

Расход ферросплавов, никеля и модификаторов, УроУ. от массы. расплава вень

Количест"

Количество основ ного глеод

r заво

Fe-Si-М8

ФС75Л

Магний

ФСЗОРЗМЗО полне второ" го меметалла, Х талла, ве рхией шейки

Известный

055 Оа1 7 5

3О

0,55

0,22 3,10

О 99

I,95

0,4

0,22 3 ° 12

0,60 ОьI 8,5

0,56

1 05

25

О ° 4

1,95

Предлагаемый

Вариан ты

70 30 6,5 1,0

0,22 3,07 1ь2 2р5

0,8

I„,98

6,5 1,0

035 305 1 2э 2э8

1,Î

ВО

1,52

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов модифицирования чугуна при производстве прокатных валков.

Цель изобретения — снижение модуля упругости, повышение износостойкости при сохранении уровня механических свойств, Сущность изобретения заключается в выборе реагентов для раздельного модифицирования чугуна рабочего слоя и сердцевины и шеек прокатного валка.

При установлении необходимых количественных.параметров способа изготовления прокатных валков исходили из следующего. Для получения мартенситной матрицы чугун легировали марганцем и никелем в пределах 2,5-4,0 и 1,5-2,57. соответственно. Снижение содержания легирующих элементов ниже указанных нижних пределов концентраций не позволяет получать мартенситную матрицу, повьппение же концентраций выше верхних пределов не приводит

25 к значительному улучшению свойств, а стоимость такого чугуна возрастает значительно. Полное подавление ледебурита в белом чугуне происходит при содержаниях 0,20-0,307. 2:РЗМ. Таким

30 образом, учитывая, что усвоение редкоземельных элементов составляет 50б0%, количество комплексного модификатора (КМ) для модифицирования ос.В

2 новного металла должно быть 0,75

I 5X от веса расплава. Присадка КМ в количествах, меньших, чем 0,75Х, приводит к получению в чугуне остаточного содержания Р3М менее 0,207. и не обеспечивает подавления выделения ледебурита. Увеличение же присадки выше 1,5% приводит к образованию болы11ого количества неметаллических включений, снижающих физико-механические и специальные свойства. Установлено, что повышение износостойкости белых чугунов с мартенситной матрицей и пластинообразной эвтектикой возможно путем образования большого количества мелкодисперсных специальных высокотвердых карбидов. Для достижения этой цели в расплав вводят ниобий и титан в следующих соотношениях 0,10 — 0,15 и 0,15 — 0,20Х соответственно, При содержаниях ниобия менее 0,10Х в комплексе с 0,15-0,207. титана количество ниобия недостаточно и износостойкость таких чугунов уступает оптимальной. Повьппение же содержания ниобия выше 0,15Х {при

0,15 — 0,20Х титана) не приводит к дальнейшему повышению свойства, Роль титана в предлагаемом способе двоякая: образование дисперсных высокотвердых карбидов титана и изменение на более благоприятную форму карбидов ниобия, Наиболее высокие значе" ния износостойкости достигаются при

) 3032

Свойства маСвойства материала рабочего слоя валков чугуна

2РЗИ

„»

Иагний териала шеек

Иодуль упругости

E, «GIa

НиФос" Сера

Фор

Ниобий

Титан

Предел прочности. e °

Ь!Па

Пзносо- Предел

Предел прочности, »>

ИПа кель стойкость ° прочПредел прочности, vÜ>

ИПа ности

>.>»

Ипа

520 380 570 395

220000 0>04>6

О,11 О,O!

О, 015

0,12.

О,О4 о,о!

490 365 500 380

218000 О ° 048

О ОО!

А

0,004

О,!3 О,O!

О 13

0,02

660

1,50 0,10 0,15

0,21

О> !2 0,0!

О, 015

0,09

20 0,12 007

0,26

0,16

О,!3 О,О!

0,04 содержаниях титана в рекомендуемых пределах. При содержаниях титана менее 0,15Х износостойкость чугуна значительно уменьо1ается, а увеличение концентраций титана свыше 0,20Х не приводит к дальнейшему росту износостойкости.

Максимальную прочность чугуна в шейках и сердцевине валка можно по- 10 лучить при комплексном модифицировании его редкоземельными металлами и магнием, при содержании кремния в количестве 1,8 — 2,0Х. Остаточное содержания РЗМ и магния в шейках 15 и сердцевине валка должно быть 0,090,12 и 0,015 вЂ, 0,020Х, соответственно, что обеспечивает получение гра-! нитных включений с фактором формы

Ф = 0,85 — 0,95. Снижение остаточных содержаний РЗМ и магния ниже 0,09 и 0,015Х соответственно приводит к ухудшению фактора формы графита и, как следствие, снижению прочностных характеристик. Повышение же концентраций 2.РЗМ и магния выше верхних рекомендуемых пределов приводит к получению тонкодифференцированного графита и снижению прочностных характеристик чугуна.

Таким образом, исходя из необходимости получения в чугуне содержания кремния в шейках и сердцевине

60 4 валка в пределах 1,8 — 2,0Х; « РЗМ

0,09 — 0,12Х," М8 0,15 — 0,020Х и степени усвоения модификаторов в пределах 45 — 60Х, определены величины присадок реагентов. Для получения в шейках и сердцевине валка содержания кремния 1,8 — 2,0Х необходимо во втором металле (25 — ЗОХ расплава) иметь

Si в количестве 6,0 — 7,0Х, а смешение основного металла (не содержащего магний ) со вторым металлом (не содержащим редкоземельные металлы) позволяет получить в шейках и сердцевине валка необходимые их соотношения, В условиях КЗПВ отливали опытные партии прокатных валков исполнения

ЛШ-58 с размерами бочки 730х!100 мм по способам прототипу и предлагаемому. Плавку металла осуществляли в мартеновской печи. В качестве шихтовых материалов применяли передельные и литейные чугуны, стальной лом, лом прокатных валков, полупродукт, ферросплавы. В качестве модификаторов использовали для отливки по способу — прототипу магний металлический и ферроцерий, а для отливки по предлагаемому способу комплексный модификатор ФСЗОРЗМЗО и

Fe-Si-М8 лигатуру.

Для заливки валковых форм использовали два ковша емкостью 30 и 10 т.

Результаты проведенных испытаний. структуры и свойств материала бочек и шеек. валков г1риведены в таблице.

169000 0,024 795 650 825!

65000 О ° 019 805 660 700 590!

303260

L L Химический состав

Параметры иаготовлеиия валков

Способ обработки при отливке

Угле- Кремй

КоличестMapralieu

Уровень

Расход Ферросплавов, никеля и модиФикаторов, Х от массы расплава

Количество основного род ни заполне валков во

Fe-Si-Mg

Ф!!М- 5

ФС75Л

Магний

ФСЗОРЗМЗО второго меиия металла, т

Верх ней пейки талла, 5,0

0,25 3,12

1,2

1 23 а

72 28 6,5 0,85

l,95

1 20

2,5

30 6 0,75 0,8

0,22 3,07

1,98

3,9

0 ° 25 3,10

1 28 а

25 6,5 1,0

l,0

I,92

3,0

0,28 3 12! 27

28 7,0 l 5

1,96

4,5

1 20

0,28 3,11

1,5

8>0 2>0

72

> 65

1 21

2,3

>>, 8

0,5

5,0 0,5

72

I,99 !ислитель - с», гор>ание олемеита " рабочем cll >е»алка, 1»»>l>нетель — ол>>I»xe»1>e олемеита в»>ейках и сердцевине валка.

Испытания проводили на образцах, вырезанных при механической обработке валков. .> прокатных валков повысились на 62,170,5%.

Формула изобретения

Как следует из данных таблицы, 35 применение в качестве модификатора для чугуна рабочего слоя валка комплексного сплава ФСЗОРЗИЗ0 в количестве 0,75-1,5% от массы расплава поз- 40 валяет снизить модуль упругости на

30% и повысить износостойкость в

2,1 раза. Кроме того, прочностные свойства материала сердцевины и шеек

1. Способ обработки чугуна при изготовлении прокатных валков, включающий расплавление шихтовых материалов, содержащих не более 0,04% серы, выпуск перегретого металла в два ковша, при этом:в первом ковше модифицирование 70-80% массы расплава производят реагентом, содержащим редкоземельные элементы, во втором ковше 1303260

Продолжение таблицы

Свойства на"

Свойства материала рабочего слоя валков чугуна РЗМ

Магний

Ниобий

Модуль териа-. ла в>еек

Титан

Сера

НиФосФор

Предел прочности>

O» °

МПа

Предел прочности, 1 °

MIIa

Предел прочности, б„, Мпа

Нэносостойупр угости

Е, МПа кель

Предел прочностии,,б, МПа кость, г

0>I2

0,15 0,20

164000 0,019 800. 660 830 660

О 25

0,0!

2,5

0,020

О,!2

0>02« 795. 650 825 660

0>16

0,1О

О, I2 0 01

О 2!

1,55

0,015

0,09

166000 0,022 805 665 790 665

0,26

О 26

0,11

0,19

О, Г1

0,.1 2

2,20

O,OI6

0>15 0,007

I6 lOAO 0>018 820 670 805 665

0 30

0,15

0,15

2,47

0,020

0,12

0,15 0,23

160000 0,020 800 660 715 610

О 45

О ° 13 О, 0052 2, 8

0,04

0,21

l9AlAAA 0,034 680 560 690 S8A

0 1!

1====

0,13

0,07

1,3

О,1 1 0,02

0,06

0,01

Составитель Н. Косторной

Редактор Н, Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 1678 Тираж 741

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ул. Проектная, 4 модифицирование 20-30Х массы расплава. — магнийсодержащим реагентом с ферросилицием, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с, целью снижения модуля упругости, повышения износостой35, кости при сохранении уровня механических свойств чугуна, в расплав перед выпуском из печи вводят марганец и никель в количествах 2,5 — 4 и 1,52,5% от его массы соответственно, модифицирование 70-80Х металла осуществляют лигатурой ФСЗОРЗМЗО с одновременным вводом в ковш 0,10—

0,15 мас.% ниобия и 0,15-0,20 мас.% титана, а модифицирование 20-ÇOX металла осуществляют железо-кремниймагниевой лигатурой с ферросилицием, 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что расход лигатуры

ФСЗОРЗМЗО составляет 0,75 — 1,5% от массы металла этого слоя, 3. Способ по п,l, о т л и ч а юшийся тем, что расход реагентов при модифицировании металла составляет 0,8 — 1,2% железо-.кремний-магниевой лигатуры и 6-7% ферросилиция.