Способ получения двухслойных направляющих роликов для машин непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к получению двухслойных направляющих роликов для машин непрерывного литья заготовок. Цель изобретения - повышение качества роликов за счет улучшения их механических свойств. Способ получения двухслойных направляющих роликов для машин непрерывного литья заготовок включает выплавку мартенситно-старегащей стали, содержащей, мас.%: углерод 0,05-0,15; кремний 0,2-0,5; марганец 0,2-0,4; хром 2.5-3,5; никель 9,5-10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден 0,2-0,8; алюминий 0,2-0,6,- церий 0,005-0,05; железо остальное , выпуск порции металла в ковш для получения наружного слоя роликов. Дополнительно сталь легируют алюминием до содержания 0,7-1,5%, заливают во вращающуюся изложницу и формируют наружный слой роликов. Оставшийся в печи металл сливают в ковш и заливают во вращающуюся изложницу для получения внутреннего слоя. Полученную заготовку охлаждают и производят механическую и термическую обработки. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s))s В 22 О 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4450802/02 (22) 07 07.88 (46) 29.02.92. Бюл. Гч 8 (71): Центральный научно-исследовательский инсти1угчерной металлургии им. И.П. Бардина (72) О. П, Жуков, Б. Г. Кузнецов, И, Ю. Панарина, B.С. Смирный,С.С, Затуловский, B,È. Соя и В.Г. Любищенко (53) 621.746,047(088.8) (56) Заявка Японии М 54-69522, кл. В 22 0 11/128, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ НАПРАВЛЯЮЩИХ РОЛИКОВ ДЛЯ

МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВ0К (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к получению двухслойных направляющих роликов для машин непрерывного литья заготовок. Цель изобретения— повышение качества роликов за счет улучИзобретение относится к.металлургии, конкретнее к получению двухслойных 88и равляющих роликов для машин непрерыв". ного литья заготовок.

Целью изобретения является повышение качества роликов за счет улучшения их механических свойств.

Способ осуществляется следующим 66разом.

В металлургической печи выплавляют мартенситно-стареющую сталь, содержа- щую, мас.%: углерод 0,05-0,15; кремний

0,2 — 0,5; марганец 0,2-0,4; хром 2,5-3,5; никель 9,5-10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден

0,2-0,8; алюминий 0,2-0,6; церий 0,0050,05; железо остальное, выпускают порциа металла в ковш, дополнительно легируют, >SU„„1715472 А1 шения их механических свойств. Способ получения двухслойных направляющих роликов для машин непрерывного литья заготовок включает выплавку мартенситно-стареющей стали, содержащей, мас,%: углерод 0,05-0,15; кремний 0,2-0,5; марганец 0,2-0,4; хром 2.5-3,5; никель 9,5 — 10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден 0,2 — 0,8; алюминий 0,2 — 0,6; церий 0,005-0,05; железо остальное, выпуск порции металла в ковш для получения наружного слоя роликов, Дополнительно сталь легируют алюминием до содержания . 0,7 — 1,5%, заливают во вращающуюся изложницу и формируют наружный слой роликов, Оставшийся в печи металл сливают в ковш и заливают вО вращающуюся изложницу для получения внутреннего слоя. Полученную заготовку охлаждают и производят механическую и термическую обработки. 2 табл. алюминием до содержания 0,7 — 1,5% и заливают во вращающуюся изложницу для получения наружного слоя двухслойного направляющего ролика для МНЛЗ, Оставшуюся в печи порцию металла сливают в ковш и заливают во вращающуюся изложницу для получения внутреннего слоя ролика, Затем полученный ролик охлаждают и производят механическую.и термическую обработку.

При содержании углерода, кремния и марганца соответственно меньше 0,05; 0,2;

0,2% и больше 0,15;.0,5и 0,4% цель изобретения не достигается ввиду снижения механических свойств металла, в частности пластичности, 1715472

Хром вводится в сталь для упрочнения алюминия менее 0,7% незначительно уптвердого раствора. н вх . О ходит в состав уп- рочняет сталь при старении, увеличение сорочняющих фаз при старении, предотвра- держания алюминия более 1,5% щает выход никеля из твердого раствора, существенно снижает пластические характем самым способствует сохранению пла- 5 теристики материала и затрудняет ее мехастичности и ударной вязкости стали после ническую обработку ввиду образующегося старения. оложит льн . n ительное влияние хром большого количества нитридов алюминия. оказывает с 2,5%, а увеличение содержания Получаемый биметалл состоит из одноболее 3,5% не влияет на прочностные ха- родныхмартенситно-стареющихсталей,обрактеристики стали после старения. 10 ладающих одинаковым уровнем

Никель вводится в сталь для получения механических и теплофизических свойств в

ОЦК артенсита имеющего вы- несостаренном состоянии. Но различное сокую прочность, пластичность и вязкость, содержание алюминия существенно влияет

Уменьшение содержания никеля менее на механические свойства слоев после уп9,5% не обеспечивает достаточного запаса 15 рочнения (старения), Внутренний слой, соÎ 2-0 6% алюминия, пластичности и ударной вязкости, Увеличе- держащий О, — 0,6 ние содержания никеля более 10,5% при упрочняется меньше, чем внешний, содеруровне прочности менее 1600 МПа не повы- жащий 0,7 — 1,5% алюминия, но сохраняет шает механические свойства и ведет к удо- высокий уровень пластичности, Внешний рожанию стали. 20 слой при старении существенно повышает

Молибден вводится в мартенситно-ста- прочность, реющую сталь с целью и с целью повышения пластич- Указанное сочетание свойств металла ности и вязкости после старения. Он обеспечивает высокий уровень зксплуатапрепятствует пограничному выделению ин- ционных характеристик изделий. терметаллидных фаэ, Положительное алия- 25 Пример. Способ реализован при ние сказывается с 0,2%. Увеличение отливкепартии роликовс наружнымдиасодержания молибдена более 0,8% не по- метром 405 мм, граничным диаметром вышает механических свойств и приводит к 280 мм, внутренним диаметром 160 мм, дополнительным затратам. 30 длиной 3600 мм.

Ванадий позволяет повысить усталост- . В дуговой печи емкостью 5 т осуществную прочность стали эа счет связывания ляют выплавку мартенситно-стареющей углерода в карбиды. Введение ванадия ме- стали пяти составов (химический состав вынее 0,2% отрицательно влияет на усталост- плавленных сталей приведен в табл, 1). Перную прочность, а увеличение содержания 35 вую порцию каждого состава стали, иэ ванадия более 0,5 приводит к образова- которой изготавливают наружный поверхнию избыточного количества карбидов ва- ностный слой ролика, сливают в ковш, пронадия, что снижает вязкость и водят дополнительное легирование стали пластичность. алюминием. Затем заливают указанную

Церий вводится в сталь как рафинирую- 40 порцию металла во вращающуюся изложнищая добавка. Введение его в количестве бо- цу,.после чего из печи сливают в ковш оставлее 0,05% снижает пластичность при шийся металл и заливают во вращающуюся горячей обработке, а при содержании менее изложницу для получения внутреннего слоя

0,005% недостаточно полно рафинирует ме- роликов. талл. 45 Заготовку после эатвердевания охлажАлюминий является наиболее эффек- дают на воздухе до температуры ниже точки тивным упрочнителем мартенситно-старе- мартенситного превращения (< 500C}, проющих сталей. Введение алюминия во водят термообработку (закалку) — нагрев в внутренний слой в количестве 0,2-0,6% по- однофазную у-область (t = 850+10 С}, вызволяет сохранить высокий уровень пласти- 50 держку 2-3 ч, охлаждают на воздухе до темческих свойств после старения при пературы 20-30 С. После закалки сталь незначительном увеличении прочностных имеет твердость 50-54 HS (по Шору). Для характеристик. кте истик. Оптимальное сочетание снижениятвердости иулучшения обрабатыпрочности и пластичности достигается при ваемости сталь подвергают нагреву в двухсодержании во внутреннем слое 0,4% алю- 55 фазной области (а +у) при с - 650+10 С, выдерживают 2-3 ч и охлаждают на воздухе.

Введение алюминия в наружный слой в После указанной обработки в структуре стаколичестве 0,7-1,5 позволяет существен- ли образуется 10 — 15% аустенита и тверно повысить прочностные характеристики дость снижается до 46-50 HS. Далее старением при сохранении достаточного 60 заготовка подвергается механической обрауровня пластических свойств, Введение

1715472 ботке, резке и обточке для получения готового изделия с чистовыми размерами, Окончательной термической обработке (старению) подвергают готовые изделия.

Старение проводят при t = 480+10 С с вы- 5 держкой 2-5 ч. В зависимости от требований готовое изделие имеет твердость ат 56 до 68 HS.

При механической обработке от торцов заготовки отрезают темплеты и из них изго- 10 та вливают образцы для механических испытаний и структурных исследований.

Механические свойства материала роликов приведены в табл. 2.

Испытания проводят на образцах, вы- 15 резанных из материала внешнего и внутреннего слоев центробежнолитых заготовок.

Прочностные свойства определяют испытанием на растяжение образцов типа 20

ЛИМ-6 (3 мм). Твердость определяли по методике Шара(Н$). При испытании на удар используют образцы УВ-1 (10х10).

Живучесть материала определяют испытанием на усталость. Образцы Зх4 под- 25 вергают энакопеременным нагрузкам до разрушения. На разрушенных образцах оценивают соотношение усталостной зоны к общей площади сечения образца.

Результаты механических испытаний 30 показывают, что предлагаемый способ позволяет существенно повысить твердость и ударную вязкость по сравнению с прототипом.

Испытания на усталость показали, что в .36 рассматриваемой мартенситно-стареющей стали усталостная зона до разрушения составляетет 18-28 7.

Использование способа позволяет увеличить эксплуатационную стойкость направляющих роликов для МНЛЗ, повысить производительность способа и упростить его за счет использования для выплавки металла только одного металлургического агрегата.

Формула изобретения

Способ получения двухслойных направляющих роликов для машин непрерывного литья заготовок, включающий заливку во вращающуюся изложницу расплавов металлов различного состава для наружного и внутреннего слоев роликов.и их охлаждение, механическую и термическую обработку роликов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества роликов за счет улучшения их механических свойств, заливку внутреннего слоя осуществляют мартенситно-стареющей сталью следующего состава, мас. g>.

Углерод 0,06-0,16

Кремний 0,2-0,5

Марганец 0.2-0,4

Хром 2.6-3 6

Никель 9,6-10,5

Ванадий 0,2-0,5

Молибден 0,2-0,8

Алюминий 0.2-0,6

Церий 0,005-0,060

Железо Остальное а заливку наружного слоя — мартенситностареющей сталью тога же состава с содержанием алюминия 0 7-1 5о

1715472

Lf

>бб

X $ а

OI С

Ссб с!

О м с м

CO о о

СЧ

CO

LA a

СФЪ CA

О а

LA LA

CO !O

ОЪ СФЪ

ЪСФ Ъб> а о

> °

СФЪ

° ЗЭ СФЪ о о

Ф >Ъ о съ а с

00 00

LO СЪ с> м сеъ

СФ

4 .с

>С! CO

Фас

LA о, ь а LA с с о а

О с о л а о о

С Ъ М

o o с с о о

СФЪ OCI с л о о о о а а л с о о ф

1 а

О а а о о с ° с с

a o

СЧ ъс»» с» о а а с о о с о

СЧ СЧ

О О с л с

o o

CO л а а LA

О Ь

О O

o o а

О

О о о

o o с с

o o о о л о. о

° с о о

Ф

С7 1

Л СЧ а о о

Сбъ а

О О

СФЪ CO

СЧ O ъСФ

A о о

OO о

OO с>

OO ь о л а ь а о

СЧ СЧ о

-4 -3 о о ь о ь о а

LA

О о о л с о о

Ч. Ф л

f>f C>f м а

Ф О а а с с

СФЪ Ia

Ф" Ъ М а а

Фс Ф, О а л

ОЪ о а с

СЧ а >л

Г<\ м м m м о о с с

° 4 с л

СЧ СЧ

IX

Z

ФФ

Q. бл

>Х а л

СФ х сс

>Х

>Х Z

3 Z

Ф и а

Iff Z

X f0

>Х

>Х з z

ФФ м а а л

СФ Z

>Я

° З кк z

4 k л а л

IO Z

X fO

>$

3Ф х а л

Iff Z

I о

lo с а х о

Y 1

X 1

>с 1 о 1

С> I

1

1

m 1

«Г 1

X 1 !

f

fO

IO 1

I» 1

I

1

1

I

1

1

I

1 !

1

1

1

I

1

I

1

1

1

1

1

f

I

f

1

1

1

1

1

1

1

I

I

1

1

1

1

1

1

1

1

1

I

1

1

1

1

1

1

1

1

1

>Фа

l0

X л

Ol о х

X !

» о

CL

Ч

>Фб

ФLI

Cl !

ff

Фо о

CI

>Я

Y о

Сб

X

X х

>Я о

Iс

I 1

1 I

Ф I

1 1

1 о

1 Ф

I Ф

I 1

1 1

1 I

Ф 1

1 1

1 1

1 Я

1 1 (I

1 Ф

1 1

1

Ф

1 >С

С>Ф

I 1

Г б I

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

I 1

1 I

1 . 1

1 1

1 1

I 1

1 1

1 >Ф 1

1 ФС 1

I 1

1 1

1 1

1 1

I 1

1 1

1 1

Ф бс I ! О

1 1

I 1

1 1

> > О

СЪ СФЪ

ФЧ О с с

> с

CO OO

СЧ СЧ ОЭ CO л л

o o о о

СЧ СЧ К) ъбб

° л

О О О О

1715472

Та бл и да 2

Неканические свойства материала роликов

Часть изделия подвергнутого испытаниям, слой

Относительное удлинение, 1 а

Предел прочн. на разрыв, Нпа твердость по шору, НВ

Ударная вязкость>

Дж/cM2

Величина усталостной зоны да разрушения, 2

Ролик

lZ20

18

1 Наружный

Внутренний

22

Наружный

Внутренний

Наружный

Внутренний

20

Наружный

Внутренний

Наружный

Внутренний

6 (прототип) 8-10

Наружный

Внутренний

400

<35

1Ю0-гЮ0

П р и м е ч а н и е. Ролики VN 4 и 5 выходят за пределы содержания элементов.

Ролик 1г 4 " повышается прочность внешнего слоя и резко падают значения ударной вязкости и характеристики пластичности, что не позволяет использовать ролики.

Ролики 1г 5 - прочность внешнего и внутреннего -слоев не удовлетворяет предъявляемым требованиян.

Составитель 8; Яковлев

Редактор О. Спесивых Техред M.Моргентал Корректор О. Малец

Заказ 561 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

1220

58

52

56

52

56

52

68

57

53

92

120

12

14

17

13

16

13

12

14