Чугун для прокатных валков

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве прокатных валков. Цель изобретения - уменьшение спада твердости по глубине рабочего слоя, , повьгшекие износостойкости и снижение анизотропности предела прочности при изгибе. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 2,6-3,2; Si 0,5-1,1; Мп 0,5-0,7; Gr 0,4-0,8; Ni 0,6-1,0; Си 0,5-0,9; V 0,15-0,35; В 0,02-0,06; Ti 0,05- 0,15; Fe 0,0002-0,0006; N 0,01-0,045; Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ng и уменьшение в нем содержания Те с 0,001-0,02 до 0,0002- 0,0006% обеспечили снижение спада твердости по глубине рабочего слоя валка в 1.7-258 раза, повышение износостойкости в 3,7-3,9 раза и снижение на 42,7% анизотропности прочности при изгибе. 2 табл. S 1ч:) ос

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 С 22 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3962301/22-02 (22) 08.10.85 (46) 15.07.8?. Бюл. У 26 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) Т.С.Скобло, О.В.Пузырьков-Уваров, Н.А.Будагьянц, Л.Н.Вершинина, A.Â.Âèõðîâ,, В.А.Воронина, В.К.Парфенюк, В.П.Саугркин, В.И.Комляков, В.С.Губерт и Г,Д.Фейгин (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1025750, кл. С 22 С 37/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 603688, кл. С 22 С 37/00, 1978. (54) ЧУГУН ДЛЯ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве прокатных валков.

Цель изобретения — уменьшение спада твердости по глубине рабочего слоя,,повышение износостойкости и снижение анизотропности предела прочности при изгибе. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Х:

С 2,6-3,2; Si 0,5-1,1; 1(п 0,5-0,7;

Gr 0,4-0 8; Ni 0,6-1 0; Си 0 5 0 9;

V 0,15-0,35; В 0,02-0,06; Ti 0,050,15; Fe 0,0002-0,0006; N 0,01-0,045;

Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна N и уменьшение в нем содержания Те с 0,001-0,02 до 0,00020,0006% обеспечили снижение спада твердости по глубине рабочего слоя валка в 1,7-2,8 раза, повышение износостойкости в 3,7-3.9 раза и снижение на 42,7Г анизотропности прочности при изгибе. 2 табл.

1 132

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке чу< уна для прокатньгх валков.

Цель изобретения — уменьшение спада твердости по сечению отливки, повышение иэносостойкости и снижение

1603 вязкости, Лзот образует в жидком чугуне нитркдь бора и титана, которые играют роль инокуляторов в процессе кристал. ляэацик. Это обеспечинает раэмельчеике аустенкто-карбидных и аустенита;pафктных звтекткк (при увеличении количества последних), а также спо5 собст вует разветлению дендритов аусте<гкта, что н конечном итоге снижает трэн< крксталлкчность и аниэотропию

<.войств, понижает модуль упругости.

Прк содержаиия азота менее 0,010%

55 такое его влияние незначительна, а .<рк содержания более 0,045% в чугуне накопится много азота в свободном состоягц<и„ возникает брак по "аэотис= анизотропности предела прочности при

Изгибе.

Изобретение rmraocrp .p e < c>< следующим примером конкретного вьшолггения.

Выбранные пределы содержания химк.t ческих элементов н разгаботанном чугуне обоснованы следующими аргуме,— тами.

При содержании углерода менее 2,6Х уменьшается количестна карбидной составляющей в структуре чугуна и падает твердость(износостойкость), ухудшаются литейные свойства,. При содержании его более 3,2% эа счет увеличения каличестна цементита и огрубления графитпых включений снижается прочность н рабочем слое, увеличивается спад твердости по его глубине, а также транскристалличность его структуры.

При содержании кремния 0,5 в сердцевине и шейках валкон возрастает количество цемента, что приводит к снижению прочности„ а при содержания более 1,1% в рабочем слое снижается количества карбидной фазы и увелич<гвается аномальнасть перлита, что пряВОдит к снижению его тв(."рдо с тк (ггэ .госостайкости) и увеличению ее спада.

Марганец повышает дисперскость к уменьшает аиомальность перлита, что проявляется при концентрации его талька более 0,5%. Однако прк содеэ-жании марганца более 0,7 его влияние ггра5!вляется менее качи Г<-.лько а карбидизирующее действие увслпчивае тся, что сопровождается увели;енкем цементных кристаллов и транскркста-.— личности структуры н рабочем слое валков, а также снкженкем ударной вязкости шеек.

При содержании хрома менее 0., 7 не обеспечивается необхсдкмьн уровень твердости рабочего слоя и прочности шеек. ВсЛЬдстнке сильного -,àpбидообразующего действия хроь<а ггрг-; садержании его более 0,8 в < трук;уре рабочего слоя воэрастак<т количество цементита и размеры его кристаллов, нто .приводит к снижению модуля уг:-ругости.

При содержа<<<<и никеля г<е менее

G,67. повышается степень дисперсности продуктов превращения аустенита, что способствует повьггяению твердости и прочности <гуг угга. Однако никель явл<гется очень дефицит:гым и дорогостоящим легирующим элементом, а поэтому

eão верхний предел (1,О ) определяется содержанием н шяхте, основу которой в нальцелитейном производстве составляют ньгшедшие кз эксплуатации ггрокатные валки.

А<<алогично никелю медь повышает степень дксперсности продуктов npef5 вращения аустенита, а поэтому может частично заменить никель в этом отношении. Однако медь гвгеет ограниченную растворимость в чугуне, что ограничивает возможность использования ее о качестве заменителя никеля и предопределяет нижний предел ее концентрации (0,6 ) . В интервале концентраций 0,5-0,9 медь частично выделяется в структуре чугуна в виде самостоя-. теггьггой мелкодксперсной фазы, что улучшаст обрабатываемость чугуна. При соцержанки меди более 0,9 в значительной степени проявляется графитиэирующее влияние меди и твердость чугуна снижается.

При концентрации ванадия более

0,15 . размельчаются колонии аустени-:о-карбидной .энтектики и повышается степень дисперсности перлита. Однако он является сильным карбидообраэуюшим элемеггтом, а поэтому при содер" й-,анин его более 0,35 в шейках валков появляется большое количество знтекткческого цементита, что прива40 дит к снижению прочности и ударной

2,6-3,2

0,5-1,1

0,5-0,7

0,4-0,8

0,6-1,0

0,5-0,9

0,15-0,35

0,02-0,06

0,05-0,15

0 0002-0 0006

0,010-0,045

Остальное

3 3236 той пористости", увеличивается отбел чугуна.

Бор в чугуне предлагаемого состава используется преимущественно для образования нитридов бора, играющих роль píoêóëÿòoðoâ. При содержании менее 0,02 . бора образующихся нитридан недостаточно для существенного изменения структуры, а при содержании более 0,06 . часть бора расходует- 10 ся на образование хрупкой карбоборидной фазы.

Титан в чугуне предлагаемого состава используется преимущественно для образования нитридов, карбидов и карбонитридов, играющих роль инокуляторов, а также для раскисления и частичной десульфурации чугуна. При содержании титана менее 0,05 он расходуется преимущественно на раскисле- 20 ние, а оэтому мало влияет на структуру. Увеличение содержания титана сверх 0,15 сопровождается появлением цементита в шейках валков.

Теллур в чугуне предлагаемого состава используется для увеличения степени переохлаждения расплава при кристаллизации и усиления инокулирующего действия нитридов. При содержании теллура менее 0,0002% такое его влияние незначительно, а при содержании более 0,0006 . в шейках валков образуется цементит.

Для определения спада твердости, прочности на изгиб, изотропности проч-35 ности, модуля упругости предлагаемого чугуна для прокатных валков были приготовлены пять сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов, а также с выходящими 40 эа граничные, граничными и оптимальными соотношениями новых ингредиентов при фиксированных значениях остальных. Для обеспечения сопоставительного анализа с прототипом был 45 также выплавлен известный чугун с оптимальным соотношением ингредиентов.

Каждый сплав выплавляли в индукционной печи ИЧТ-6 на шихте из возврата валков стали и ферросплавов. 50

Азот в чугун вводили в составе аэотированных феррохрома и ферромарганца, титан — в виде ферротитана, а бор — в виде ферробора. Теллур вводили в ковш с металлом в пакетах из 55 жести непосредственно перед заливкой валковых форм. Чугун перегревали в печи до 1450 + 5 С и заливали в валковые формы при 1320 + 5 С.

03 4

Химический состав полученных чугунов приведен в табл. 1.

При механической обработке валков отбирали темплеты, иэ которых вырезали образцы для проведения испытаний свойств и металлографических исследований.

Результаты исследования приведены в табл.2.

Спад твердости определяли по формуле С = -11 . 100, П

С вЂ” спад твердости, %;

Н вЂ” твердость на расстоянии 10 мм от поверхности бочки;

Н вЂ” твердость на расстоянии 75 мм

9, от поверхности бочки.

Аниэотропню механических свойств определяли на образцах, вырезанных из темплетов от валков в радиальном и тангенциальном направлении относительно литой поверхности, бочки валка.

Как видно иэ табл.2, дополнительный ввод в состав чугуна азота и уменьшение в его составе содержания

Те обеспечили по сравнению с известным чугуном снижение спада твердости по глубине рабочего слоя валка в

1,7-2,8 раза, повышение износостойкости в 3,7-3,9 раза, а также снижение на 42,7 аниэотропности прочности при изгибе.

Формула и з о б р е т е н и я

Чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ванадий, бор, титан, теллур и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения спада твердости по сечению отливS ки, повышения износостойкости и сни-, жения анизотропности предела прочности при изгибе, он дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас. . Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Медь

Ванадий

Бор

Титан

Теллур

Азот

Железо

:Ц

1 .С

;(»1 ,ri

Т! .> ф

p .t ь.> CO

Д с> с с с с) с

1. с с J (1 с.

:-з (ç..1

G с а.

1 1 с (p C) (.!

СЗ с

1 с»

1

I ((и О (с с и

C) «3 с )

;"г с

1l

I !

О(» (Г) с

О с (Г 1

CC (xp у ф ((I ( ((i Ц

Ц (iJ

Р (" (i) ((p

Д

Fi ж Р сс

Lri с СС и !Л

1 с3 с. с с

Г и и

« (:. Г с (сс

11 1 () (.» (З (» и (:p = (-

«, и и с с,1 1 1 с с с с

«; «с» и и с о с с " с

I.r )1 .О Г» «Тс с. с C

«з с> (з о с 32 с, с с»!

1! 1 i

1 с с 4 с а и с с с

« 4 а с!

I О с с с!! с) (4 с

3 с с

1 1 с н а с

1

„"р C 1. с «!

I

1 с и с

1

1 ( с с

I

) 1 323603

Таблнпа2 ердость, НВ, кг/ни глубине отлитой

Аннзотроп" ность прочности,X ад Прочность на нагиб, Ь, ИПа на обраэцах

Чугун ердосверхностн ми тангенциальных радиальных о т

11реалаг ае аИ

6,18

50,00

282, 2

372,4

568,4

381

8,52

36,7

588

348

431,2

3l „2

8,74

627,2

607,6

382

8,96

27,4

44I

400

9,12

29,2

637

410

Иавестньп1

2,21

49,8

306

610

190

222

2,27

49,7

294

585

207 14

240

Составитель Н.Косторной

ТехРед А;Кравчук

Редактор М.Недолуженко

Корректор М.Демчик

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4, 312 18

320 8

355 7

390

Заказ 2934/31 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Относительная наносос тойкос ть