Чугун для прокатных валков
Изобретение относится к металлургии, а именно, к легированным чугунам с шаровидным графитом, используемым для отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерывно-заготовочных и крупносортных станов, эксплуатируемых в условиях больших давлений, а также высоких термоциклических и динамических нагрузок. Цель изобретения - снижение модуля упругости, повышение теплопроводности, термостойкости и прочности. Предлагаемый чугун для прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 3,6-3,8 кремний 1,0-1,4 марганец 0,4-0,6 никель 3,2-3,6 медь 1,6-2,0 хром 0,2-0,4 молибден 0,3-0,5 магний 0,03-0,5 барий 0,005-0,015 железо остальное. Предлагаемый чугун имеет следующие свойства: предел прочности при изгибе 936-985 МПа, модуль упругости Е<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">3</SP> 17,1-17,7 кгс/мм<SP POS="POST">2</SP>, теплопроводность 24,9-26,1 Вт/м.град, количество термоциклов до разрушения 4940-5160. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1
ÄÄ SUÄÄ 1475962 (51) 4 С 22 С 37/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕПЬСТВУ (21) 4304222/31-02 (22) 03.09.87 (46) 30.04.89. Бюл. Р 16 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.И.Комляков, H.ß.Äåíèñåíêo, . О.В.Пузырьков-Уваров, В.А.Рямов, P.Õ.ÃàìàëåòäHíîâ и А. В.Вихров (53) 669.13.018(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к 926058, кл . С 22 С 37/ 10, 1982.
Авторское свидетельство СССР
У 908904, кл. С 22 С 37/08, 1982.
Авторское свидетельство СССР
9 986954, кл. С 22 С 37/08, 1983. (54) ЧУГУН ДЛЯ ПРОКАТН :Х ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к легированным чугунам с шаровидным графитом, исполь-. зуемым для отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерыв1
Изобретение относится к металлургии а именно к легированным чугунам
1 с шаровидным графитом, используемым для отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерывно-загото,вочных и крупносортнык станов, эксплуатируемых в условиях больших давле.ний, а также высоких термоциклических и динамических нагрузок.
Цель изобретения — снижение модуля упругости, повьпяение теплопроводности, термостойкости и прочности.
Предлагаемый чугун для прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%: но-заготово .ных и крупносортных станов, эксплуатируемых в условиях больших давлений, а также высоких термоциклических и динамических нагрузок.
Цель изобретения — снижение модуля упругости, повышение теплопроводности, термостойкости и прочности.
Предлагаемый чугун для прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 3,6-3,8; кремний 1,0-1,4; марганец 0,4-0,6) никель 3, 2-3,6; медь 1,6-2,0; хром 0,20,4; молибден 0,3-0,5; магний 0,030,5; барий 0,005-0,015; железо остальное. Предлагаемый чугун имеет следующие свойства: предел прочности при изгибе 936-985 NIIa, модуль упругости Е 10 17, 1-17,7 кгс/мм2 теплопроводность 24,9-26, 1 Вт/м .град, количество термоциклов до разрушения
4940-5160. 1 табл.
Углерод 3,6-3,8
Кремний 1, 0-1,4
Марганец 0,4-0,6
Никель 3, 2-3,6
Медь 1, 6-2,0
Хром 0,2-0,4
Молибден 0,3-0,5
Магний 0,03-0 5
Барий 0,005-0 015
Железо Остальное
Пределы содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обосновываются следующим.
Углерод в пределах 3,6-3,8% обеспечивает получение необходимых степе
1475962 ни графитизации и эвтектичности, низкого модуля упругости и высокой теплопроводности. При содержании его менее 3,67 в половинчатом чугуне
5 рабочего слоя валков снижается износостойкость в связи с уменьшением количества цементита, повышается модуль упругости и снижаетс: теплопроводность в связи со снижением количества графита, ухудшаются литейные свойства и возрастает брак литья. а
Увеличение содержания углерода более
3,8Х приводит к транскристаллизации макроструктуры рабочего слоя и падению прочности верхней шейки в связи с флотацией графита.
Кремний в пределах его содержания
1,0-1,47. обеспечивает получение необходимых значений параметра графитизации .К г и степени эвтектичности чугуна ° При содержании кремния менее .17. появляется цементит и усадочная рыхлота в шейках валков, ухудшаются литейные свойства. При увеличении его концентрации более
1,4Х снижается твердость и увеличивается ее спад по глубине рабочего . слоя, уменьшается теплопроводность.
Марганец в пределах 0,4-0,67. 0 (совместно с никелем и медью) способ ствует снижению дифференцированности продуктов эвтектоидного превращения аустенита и повышению прочности. При
его содержании О 4 уменьшается прочу О
35 ность в медленноохлаждающихся при затвердевании частях отливки и увеличивается себестоимость чугуна в связи с необходимостью использования в шихте дорогостоящих низкомарганцовистых 40 чугунов. Увеличение содержания его более 0,67. сопровождается повышением трансхристалличности макроструктуры, снижением параметра графитизации V увеличением модуля упругости и умень- 45 шением теплопроводности.
Хром в пределах 0,2-0,4Х способствует (совместно с марганцем) стабилизации бейнитной матрицы против отпуска и выращиванию твердости по глубине рабочего слоя валков. Нижний предел его содержания (0,27) обосновывается количеством хрома, вносимого шихтовыми материалами и малым его влиянием при более низких концентрациях. Основу шихтовых материалов на
55 вальцелитейных заводах составляют вышедшие из эксплуатации прокатные валки. При увеличении концентрации хрома более О,4Х возрастает количество цементита. что сопровождается повышением модуля упругости и теплопроводности чугуна.
Никель в пределах 3,2-3,,6Х обеспечивает (совместно с медью и молибденом) получение высоких значений твердости и прочности за счет увеличения в структуре количества бейнита, а также повышает концентрационный предел растворимости меди в твердом чугуне. При содержании его менее
3,27. повышается количество троостита, увеличивается демодифицирующее влияние меди, что приводит к снижению твердости и прочности. Увеличение его концентрации более 3,6Х сопровождается снижением прочности в связи с появлением мартенсита,. а также приводит к увеличению стоимости чугуна °
Медь в пределах 1,6-2,0 уменьшает аномальность структуры валов, способствует образованию бейнита, частично заменяя в чугуне разработанного состава более дорогой никель, При содержании ее менее 1,6Х возрастает аног мальность структуры и появляется необходимость увеличения никеля для получения необходимых значений твердости и прочности. Увеличение ее более 2 O сопровождается снижением теплопроводности, а также ухудшением фактора формы графитных сфероидов,. что приводит к падению прочности.
Молибден в пределах 0,3-0,5Х способствует образованию бейнита и стабилизации его при повышении температуры. Он увеличивает твердость и прочность при высоких температурах и обеспечивает рост термостойкости. При концентрации менее O,ЗХ, влияние молибдена на структуру и свойства чугуна проявляется слабо.
Ввиду очень высоких стоимости и дефицитности молибдена верхний предел его содержания ограничивается 0,5Х.
Магний в пределах 0,03-0,05 обеспечивает сфероидизацию графитных включений. При содержании менее О,ОЗХ падает прочность, так как не обеспечивается получение шаровидного графита и сопровождается появлением в рабочем слое валков дефектов в виде
"черных пятен" и плен при содержании магния более 0,05Х.
Барий в пределах 0,005-0,0157 вы- полняет роль графитизирующего модификатора, обеспечивающего за счет
3,6-3,8
1,0-1,4
0,4-0i6
3,2 3,6
1,6-2,0
0,2-0,4
0,3-0,5
0,03-0,05
0 005-0 015
Остальное
S 147596 инокулирования, раскисления и десульфурации чугуна образование в нем графитных включений более совершенной сферической формы повышение тепло1
5 проводности и снижение модуля упругости за счет увеличения количества графита и уменьшения количества цементита. Он выравнивает твердость и прочность по глубине рабочего слоя и устраняет в нем транскристалличность. Укаэанные изменения структуры валков под влиянием бария сопровождаются повышением термостойкости. При содержании бария менее 0;005 влияние 15 его на структуру и свойства чугуна незначительно. Увеличение содержания бария в чугуне более 0,015Х приводит к увеличению степени аномальности структуры и снижение уровня твердости 2р рабочего слоя валков.
Химический состав и свойства предлагаемого чугуна и известного представлены в таблице.
Hp и м е р. При плавке металла 25 в индукционной печи в качестве шихтовых материалов использовали стальной лом, чугун валковый ЧВ-2, РеМа (45 ), FeCr (72X), катодный никель, электролизную медь, FeHo (60X) FeSi (75X) 30
Ni-Mg лигатуру (Ng 17 ), FeSiBa (Ва 27 ). Прочность чугунов опреде-ляли по стандартной методике, теплопроводность — стандартным методом радиального потока тепла, модуль упругости рассчитывали из скоростей распространения ультразвука, которые определяли методом непрерывных колебаний. Испытания на термостойкость производили на установке для термо- 4р циклирования нагревом защемленных образцов электротоком до 600 С с
2 6 последующим охлаждением водой, что соответствует температурным условиям эксплуатации валков для горячей про-. катки металла. Мерой термостойкости являлось количество термоциклон до разрушения образца, Как видно из таблицы, цель изобретения достигается только при изменении в составе известного чугуна содержания ингредиентов и дополнительного ввода бария. Прн этом среднее содержание (мас. ) должно быть изменено следующим путем: увеличение концентрации углерода на 0,15%, никеля на 1,0, марганца на 0,30 и хрома на О, 10 а также уменьшение концентрации кремния на 0,65% и меди на
0,20Х.
Формула и з обретения
Чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, молибден, магний и железо, отличающийся тем, что, с целью снижения модуля упругости, повышения теплопроводности, термостойкости и прочности, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод
Кремний
Марганец
Никель
Медь
Хром
Молибден
Магний
Барий
Железо
Ф I
62
@ в
1 а В
° Ф сО 1 ммм
Ф а е
C л Фа а 1 В а в ллл
Ф »» В ° д фее
IO ФФФ.Ф Ф Ю Ф
a ooo вой о о о о ооо
Ф о а о
Я Ю»Ф МЪ
В В а В о .ооо ооо в
В а ° ьоо
Ю
В о
a aoO м м A Ф а а а 1
o ooo
gonzo
1 1 В м.о .о оо м ю Ф а В а В м - &thdd ооо
1 1 В ооо о м а о
an сО
В à а
Ю 1 са>
C к
III ф
„1 — —
Ь
1475962
I (-ф Я оооо j
- -- I о оо
