Чугун для прокатных валков
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве прокатных валков. Цель изобретения - снижение спада твердости в рабочем слое валка при сохранении уровня величины отбела, износостойкости и снижение себестоимости чугуна. Чугун содержит, мас.%. С 2,5-3; SI 0,2-0,6; Мп 0,5-0,8, Сг 0,6-1; NI 3,2-4,2; Те 0,0002-0,001, Fe - остальное Уменьшение содерж жия С и увеличение содержания NI в чугуне предлагаемого состава позволяет по сравнению с известным чугуном уменьшить спад твердости в рабочем слре прокатного валка на 11,8-13,3% при сохранении уровня величины отбела, износостойкости и затрат на легирование чугуна. 2 табл. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sl)s С 22 С 37/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4658869/02 (22) 09.01.89 (46) 30.10.91. Бюл. М 40 (71) Научно-производственное объединение по механизации, роботиэации труда и совершенствования ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии "Черметмеханизация" (72) И.А, Балаклеец, Л.Б. Гольдштейн, P.Ë.
Билярчик, Н.А, Будагьянц, В.И. Кондратенко, А.А. Сирота, В,П. Саушкин и Ю.B. Дяченко (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1323603, кл, С 22 С 37/06, 1977, Авторское свидетельство СССР
М 548653, кл. С 22 С 37/06, 1977.
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для прокатных валков.
Цель изобретения — снижение. спада твердости по глубине рабочего слоя прокатных валков при сохранении уровня величины отбела, износостойкости и снижение себестоимости чугуна.
Выбор граничных пределов содержания
- компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.
Технология выплавки предложенного чугуна не изменяется по сравнению с используемой для известного сплава. Повышение твердости предлагаемого сплава достигается эа счет формирования в литом состоянии бейнито-аустенитной структуры матрицы с содержанием 10-25% нестабиль„„. ЮÄÄ 1687641 А1 (54) ЧУГУН ДЛЯ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве прокатных валков. Цель изобретения— снижение спада твердости в рабочем слое валка при сохранении уровня величины отбела, износостойкости и снижение себестоимости чугуна. Чугун содержит, мас., С
2,5 — 3; Sl 0,2 — 0,6; Мп 0,5 — 0,8; Cr 0,6 — 1; Ni
3,2-4,2; Те 0,0002-0,001; Fe — остальное, Уменьшение содержания С и увеличение содержания Nl в чугуне предлагаемого состава позволяет по сравнению с известным чугуном уменьшить спад твердости в рабочем слре прокатного валка на 11,8 — 13,3 при сохранеиии уровня величины отбела, износостойкости и затрат на легирование чугуна, 2 табл, ного остаточного аустенита претерпевающей . в процессе прокатки фаэовое превращение в результате наклепа поверхностного слоя.
При этом образуется твердый, малопластичный и прочный мартенсит деформации, Состав предложенного чугуна сбалансирован таким образом, что при сумме Nl + 2,5 Мп — элементов, понижающих точку мартенситного превращения (с учетом силы влияния каждого из них), находящемся в и редел ах 5,0 — 5,8 структура мат ри цы чугуна состоит из бейнито-аустенитной основы ссодержанием 10 — 25% нестабильного остаточного аустенита и 28 — 32 избыточной фа- зы — цементита. В тех случаях. когда сумма
Ni +2,5 Мп превышает оптимальное (более
5,8), структура чугуна состоит из нижнего бейнита, количество которого больше, чем необходимо для достижения поставленной цели с появлением в структуре мартенсита.
При атом, увеличивается стабильность остаточного аустенита, который при существующей термической обработке и пластической деформации в клети прикатного стана не претерпевает фазового превращения, Уменьшение суммы Ni +2,5 Мп менее 5,0 приводит к понижению твердости, а следовательно, износостойкости рабочего слоя, что объясняется исчезновением в структуре остаточного аустенита и получению менее твердой трооститной матрицы чугуна. Выбранные пределы содержания химических злементов в разрабатываемом чугуне обоснованы следующими аргументами, При содержании углерода менее 2,5)> уменьшается количество карбидной фазы в структуре чугуна, снижается твердость, ухудшаются литейные свойства расплава.
Увеличение содержания его более 3,0,ь приводит к снижению термостойкости и износостойкости рабочего слоя, так как в отбеленном слое наряду с цементитом начинает выделяться гнездообразный графит, что приводит к снижению модуля упругости и предела прочности чугуна, Кремний является основным регулятором величины отбеленного слоя валков. При содержании кремния менее 0,2 ь резко возрастает количество карбидной микросаставляющей, повышается вероятность появления холодных трещин в рабочем слое валков, а при содержании более 0,6 Я, в рабочем слое появляются графитные включения, что приводит к снижению твердости и увеличивает вероятность выкрашивания, Марганец повышает дисперсность продуктов превращения аустенига, что проявляется при концентрации его тогько более
0,5, поскольку определенное количество его расходуется на раскисление чугуна и образование соединений с серой. Однако, содержание марганца более 0,8;4 приводит к увеличению переходной макроструктурной зоны и снижению сопротивляемости валков поломкам, Хром в указанных пределах образует стойкие карбиды, повышая твердость и глубину отбела.
При содержании хрома менее 0,6;4 не обеспечивается необходимый уровень твердости по сечению рабочего слоя, уменьшается глубина чистого атбела. Вследствие сильного карбидообразующего действия хрома при содержании его более 0,8 размеры кристаллов цементита увеличиваются в размерах, что приводит к охрупчиванию чугуна. Кроме зтого. для двухслойных валков, имеющих прочн по сердцевину из обыч10 ного феррито-графитного чугуна, разница в содержании хрома более 0,5;4 между рабочим слоем и - åðäöåâèíîé приводит к резкому увеличению вероятности образования холодных трещин.
Никель, обладая неограниченной растворимостью в чугуне, повышает износостойкость и прочность чугунных валков, снижает критическую точку эвтектоидного превращения. Благодаря зтому свойству, даже в массивных сечениях отбеленного слоя можно получить, в зависимости от содержания никеля, всю гамму переходных структур — от тон копластинчатого перлита до мартенсита и остаточного аустенита с твердостью от б2 до 8Я HSh. При содержании никеля менее 3,2Я, бейнитно-аустенитная структура матрицы при неизменной скорости охлаждения рабочего слоя труднодостижима, что не обеспечивает достижения поставленной цели. Увеличение никеля сверх 4,2 вызывает появление в структуре мартенсита и стабильного остаточного мартенсита не претерпевающего фазовых превращений. Кроме того, увеличение содержания никеля приводит к повышению себестоимости валкового чугуна, Теллур увеличивает переохлаждение чугуна при кристаллизации, сокращает величину переходной зоны и способствует выделению цементита в глубинных слоях рабочего слоя валков, Теллур, являясь самым сильным карбидообразующим элементом, способствует, в указанных пределах, некоторому понижению мартенситной точки и, главное, получению нестабильного остаточного аустенита, способного к фазовому превращению в процессе пластической деформации, При содержании теллура менее 0,0002 $ та":ое его влияние незначительно, а при содержании болеее
0,001$ механические свойства чугуна снижаются в связи с выделением в его структуре теллуридов марганца и оксителлуридов по границам зерен, Для определения механических и зксплуатационных свойств предложенного чугуна отливают 3 сплава с граничными и оптимальными соотношениями всех ингре50 диентов, Для сравнения выплавлен известный чугун с оптимальным соотношением и(- f редиенто;
Чугун выплавляли в мартеновской печи с кислой футеровкой, используя в качестве
55 шихты валковый доменный чугун (ЧВ-1, ЧВ2), низкомарганцовистый полупродукт, лом двухслойных валков. Доводку eto по химическому составу осуществляли присадкой в ванну печи: гранулированного никеля, феррофосфора (ФФЗ), высокохромистого лома, 1687641
Таблица 1
Чугун ъ
9 °
Co4opwBHHB элвнвнтов, нос,о
С Й Ym Ct Hi т Ti Тн ?Ы + 2,58o fe
О,34 - 2,3 0,25 0,18 0,001 3,15 остае
3,58 0,4
Иэввстньй
Остальное ост. ! ест.
ocr. сот. ост. ест. ест. ест. ост.
Предло»енньй
1 г з
5
7
9
11
О, 0006
G0G"
О, 0Gu8
О, СООБ
0,0006
G, 0006
0. 0008
G, 0007
G, 0007
0, u0Gî
О, G0G2
О, 001
5,00
5,3
5,45
5,52
5,10
5,74
5,44
5,47
5,1
5,55
5,35
5,6
D,52 0,76
0,56 0,77
0,7 G,72
G,68 0,7
0,5 0,77
О,б 0,7З
0,6 0,6
0,64 1,0
0,76 0,85
0,54 0,76
0,64 0,70
0,7 0,75
2,50 0,45
3,G 0,42
2,75 0,2
2,70 0,6
2,75 0,48
2,81 0,56
2,64 0,46
2,70 0,52
2,73 G,46
2,6 0,52
2,6 G,4
2,73 0,42
З,7О
3,9
З,7О
3,82
3,85
3,74
3,94
Э,67
3,2
4,2
3,75
4,05
Таблица 2
Износостой- Себестоичость ность, 10 гнг чугуна, руб/т глубине рабочвга слов 98, нч
) I 7
Твердость по
Глубича отбела, НН
5 . »10
2 3
Иэввстньй
Т редлонениы
2
4
6
8
11
12 74
18,6
ЗОЭ, 6
72, 70
19,2
16,9
17,1
16,9
17,3
1б,о
16,9
17,0
21,2
1б,а
19.3
17,1
21 о5
21
24
31
30 эг r4
29
18
266,0
302, 1
287,2
291,7
292, 1
288,2
296,2
295,7
262,8
314,3
289,0
294,0
72
73
72
71
76
76
66
69
7З
7О
73
7О
63
72
77
77
67
74
69
7З
72
73
74
7г
71
74
69
76
72
74
72
71
73
74
76
П р и м в ч а н и е. Цв ь не достигавтсв во воен заявленною интервале: грнчвр Ь 3 износ 19,2, а в известном - 18,6; глубина отбвла гррр Ь 3 равна 21 нин, а в нзвестнон 24 юн.
Теллур в чугун вводили в форму нижней шейки при заливке валков в виде таблеток— модификаторов. Чугун перегревали в печи до 1450+10 С и заливали в формы при 1340+
+ 10 C. 5
Химический состав полученных чугунов приведен в табл. 1. Износостойкость рабочего слоя определяли среднюю для четырех точек по глубине, исходя иэ потери массы образца на машине СМЦ-2 после 12 104 10 циклов вращения контртела из ст. 45. Твердость по сечению определяли через каждые
5 мм сошлифованного слоя после вывалки валков из рабочих клетей прибором Шора.
Замеры проводились по всей длине бочки 15 валка через каждые 100 мм. В табл. 2 приведены наиболее характерные показатели.
Глубину отбела определяли до появления трех графитных точек на дуге 10 мм.
Как видно из табл. 2, предлагаемый со- 20 став чугуна обеспечивает повышение твердости по глубине рабочего слоя за счет фазового превращения нестабильного оста точного аусте нита в мартенсит деформации, износостойкость рабочего слоя по сравне- 25 нию с базовым составом повысилась на
11ф>, себестоимость валкового чугуна понизилась на 15,4 руб/т.
Как следует иэ табл. 1 и 2 изменение в чугуне предложенного содержания никеля и углерода по сравнению с известным позволило уменьшить спад твердости в рабочем слое прокатного валка на 11,8 — 13,3 .
Формула изобретения
Чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, теллур и железо, отличающийся тем, что, с целью снижения спада твердости в рабочем слое валка при сохранении уровня величины отбега износостойкости и сни- . жения себестоимости чугуна, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. : углерод 2,5-3,0, кремний 0,2-0,6, марганец 0,5 — 0,8, хром 0,6-1,0, никель 3,2-4,2, теллур 0,0002-0,001, железо Остальное, причем содержание никеля и марганца определяется вы ражением %+2,5 Мп-5 — 5,8.
