Сталь для прокатных валков


 


Владельцы патента RU 2547975:

Доронин Игорь Владимирович (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей для изготовления рабочих валков многовалковых станов холодной прокатки тончайших полос, лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов. Сталь содержит, мас.%: 2,13-2,29 C, 0,20-0,40 Si, 0,24-0,60 Mn, 1,90-2,52 Cr, 0,09-0,26 V, 0,05-0,10 Al, 0,04-0,10 Ca, остальное - Fe. Повышается стойкость валков и качество проката. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к составом сталей для изготовления рабочих валков многовалковых станов холодной прокатки тончайших полос, лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов.

Известна сталь для холодной обработки металлов следующего химического состава, содержащая, мас.%:

Углерод Не менее 0,5
Кремний 0,1-1,5
Марганец 0,1-1,5
Хром 4,0-5,5
Вольфрам Не более 0,5
Ниобий Не более 2
Сера Не более 0,3
Железо и примеси Остальное

(Патент РФ №2437951, МПК C22C 38/02, C22C 38/24, B22F 3/24, 2011)

Известна также сталь для прокатных валков следующего химического состава, мас.%:

Углерод 1,45-1,65
Кремний 0,10-0,40
Марганец 0,15-0,45
Хром 11,0-12,5
Ванадий 0,15-0,30
Молибден 0,40-0,60
Никель 0,20-0,40
РЗМ 0,01-0,03
Сера Не более 0,03
Фосфор Не более 0,03
Железо Остальное

(Патент РФ №2437953, МГЖ С22С38/46, 2011).

Недостаток сталей упомянутых составов состоит в том, что при прокатке тончайших лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов рабочие валки многовалковых прокатных станов из этих сталей имеют низкую эксплуатационную стойкость, что отрицательно сказывается на качестве тончайших полос, лент и фольг.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является сталь следующего химического состава, мас.%:

Углерод 0,85-0,95
Марганец 0,20-0,35
Кремний 0,25-0,45
Хром 1,7-2,1
Молибден 0,20-0,30
Ванадий 0,10-0,20
Никель 0,01-0,30
Азот 0,03-0,04
Железо Остальное

(Авт. св. СССР №496323, МПК С22С 39/00, 1975).

Недостатки стали данного состава состоят в том, что изготовленные из нее рабочие валки многовалкового прокатного стана при холодной прокатке тончайших полос, лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов имеют низкую эксплуатационную стойкость. Это, в свою очередь, отрицательно сказывается на качестве проката.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стойкости валков и качества проката.

Для решения поставленной технической задачи сталь для прокатных валков, содержащая углерод, кремний, марганец, хром и ванадий, дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении содержания компонентов, мас.%:

Углерод 2,13-2,29
Кремний 0,20-0,40
Марганец 0,24-0,60
Хром 1,90-2,52
Ванадий 0,09-0,26
Алюминий 0,05-0,10
Кальций 0,04-0,10
Железо Остальное

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем. Исследования показали, что при прокатке тончайших полос, лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов на участках контакта рабочих валков с прокатываемым металлом имеет место скольжение металла по рабочим валкам в зонах опережения и отставания очага деформации. В условиях циклически действующих реверсивных касательных механических напряжений это приводит к отрыву частиц металла от поверхности бочек валков, что приводит к разрушению их поверхности, т.е. износу.

Эксперименты показали, что износ рабочих валков может быть уменьшен как за счет увеличения твердости их бочек, так и за счет увеличения усилия отрыва частиц с их поверхности, которое определяется химическим составом стальной бочки. Исходя из этого, химический состав предложенной стали в процессе экспериментов был оптимизирован по критерию достижения максимально возможной твердости (не менее 64 HRC) в закаленном состоянии при одновременном максимальном значении напряжения отрыва частиц металла от бочки рабочего валка скользящей по его поверхности полосой. В результате достигается повышение стойкости валков и качества проката.

Углерод упрочняет сталь, повышает ее твердость. При содержании углерода менее 2,13% не достигается высокая твердость стали в закаленном состоянии, а при его содержании более 2,29% снижается вязкость, возрастает хрупкость, ускоряется разрушение поверхности бочки рабочего валка.

Кремний раскисляет сталь, повышает ее твердость и упругость. При концентрации кремния менее 0,20% твердость стали снижается, а при концентрации более 0,40% уменьшается усилие отрыва частиц металла от валков, т.е. ухудшается их износостойкость.

Марганец раскисляет и упрочняет сталь, связывает примесную серу. При содержании марганца менее 0,24% прочность и твердость стали снижаются, возрастает износ рабочих валков. Увеличение содержания марганца более 0,60% приводит к снижению усилия отрыва частиц закаленной стали при фрикционном скольжении металла, что недопустимо.

Хром повышает твердость и износостойкость стали. При его концентрации менее 1,9% твердость стали в закаленном состоянии снижается. Увеличение содержания хрома более 2,52% приводит к увеличению размеров отрываемых частиц износа, что снижает стойкость рабочих валков и качество прокатываемого металла.

Ванадий способствует повышению пластичности и вязкости закаленной стали, но при его содержании более 0,26% повышается содержание в закаленной стали остаточного аустенита, что снижает ее твердость и износостойкость. Снижение содержания ванадия менее 0,09% приводит к уменьшению напряжения отрыва частиц износа от поверхности рабочего валка при контактном скольжения по ней прокатываемого металла. В результате возрастает износ рабочих валков и снижается качество прокатываемых полос.

Алюминий связывает вредные примеси в стали, очищает границы зерен микроструктуры стали и повышает, тем самым, силы межзеренных связей. Благодаря этому сокращается количество частиц износа при скольжении прокатываемого металла по поверхности рабочего валка, возрастает его износостойкость. При содержании алюминия менее 0,05% в стали сохраняется окисленность и количество несвязанного азота, снижается ее износостойкость. Увеличение его содержания более 0,10% приводит к графитизации стали, падению твердости и износостойкости.

Кальций обеспечивает модифицирование микроструктуры стали. При содержания кальция менее 0,04% его модифицирующее влияние в стали данного состава практически не проявляется. Увеличение содержания кальция более 0,10% ведет к возрастанию количества неметаллических включений, которые ослабляют границы зерен и способствуют фрикционному разрушению поверхности бочки рабочего валка и ухудшению качества прокатываемых лент и фольг.

Стали различного химического состава (табл.) выплавляли в электродуговой печи. В ковше стали раскисляли ферромарганцем, ферросилицием, легировали феррохромом, вводили силикокальций и металлический алюминий.

Полученные слитки подвергали ковке в круглые прутки, из которых механической обработкой производили рабочие валки диаметром 40 мм с для двадцативалкового стана 720. После механической обработки рабочие валки нагревали до температуры 880°C и закаливали в масле. Закаленные валки отпускали при температуре 200°C.

На отшлифованных рабочих валках измеряют твердость бочки, которая составляет 68-69 HRC, после чего их заваливают в клеть одноклетевого реверсивного 20-валкового стана 720 и производят холодную прокатку за 17 проходов горячекатаного термообработанного подката сечением 2,0×500 мм из прецизионного высокопрочного дисперсионно-твердеющего сплава марки ЭП679ВД в полосы толщиной 0,07 мм для изготовления сотовых конструкций плоскостей крылатых ракет. Прокатку ведут до появления на валках следов износа, о чем свидетельствует увеличение шероховатости поверхности и поперечной разнотолщинности холоднокатаных полос, после чего осуществляют перевалку рабочих валков.

В таблице приведены составы исследованных сталей и их эффективность. Из данных, представленных в таблице, следует, что при использовании стали предложенного состава для изготовления рабочих валков стана холодной прокатки (варианты №2-4) достигается их максимальная эксплуатационная стойкость Q=36,2-37,8 тонн холоднокатаной тончайшей ленты из труднодеформируемого сплава при максимальном выходе годного S=99,7-99,8%. В случае запредельных значений содержания химических элементов в стали для рабочих валков (варианты №1 и №4) их эксплуатационная стойкость снижается, ухудшается качество лент и полос, о чем свидетельствует снижение выхода годного S до 75,5-78,2%. Также более низкие стойкость рабочих валков и качество холоднокатаных лент и полос имеет место при использовании для изготовления рабочих валков стали известного состава 6 [3], твердость которых составляет 64 HRC.

Технико-экономические преимущества предложенной стали для рабочих валков стана холодной прокатки состоят в том, что дополнительное введение в ее состав 0,05-0,10% Al и 0,04-0,10% Ca при регламентированной концентрации остальных химических элементов позволяет измельчить микроструктуру закаленной стали, повысить твердость, увеличить прочность границ зерен и напряжение отрыва частиц металла от поверхности бочки при контактном скольжении полосы по рабочему валку в очаге деформации. Благодаря этому достигается повышение стойкости рабочего валка к износу, и, как следствие, качество холоднокатаных тончайших полос, лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов.

В качестве базового объекта принята известная сталь - ближайший аналог. Использование стали предложенного состава для изготовления рабочих валков многовалкового стана позволит повысить рентабельность передела холодной прокатки тончайших полос, лент и фольг из высокопрочных сталей и прецизионных сплавов на 20-27%.

Сталь для прокатных валков, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении содержаний компонентов, мас.%:

углерод 2,13-2,29
кремний 0,20-0,40
марганец 0,24-0,60
хром 1,90-2,52
ванадий 0,09-0,26
алюминий 0,05-0,10
кальций 0,04-0,10
железо остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали для изготовления высокопрочных колес для рельсового транспорта. Сталь содержит, в мас.%: С от 0,65 до 0,84%, Si от 0,02 до 1,00%, Mn от 0,50 до 1,90%, Cr от 0,02 до 0,50%, V от 0,02 до 0,20%, S: 0,04% или менее, при необходимости от 0 до 0,2% Мо, Fe и примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству высокопрочного холоднокатаного стального листа. Лист выполнен из стали, содержащий в мас.%: 0,06-0,12 С, 0,4-0,8 Si, 1,6-2,0 Mn, 0,01-1,0 Cr, 0,001-0,1 V, 0,05 или менее Р, 0,01 или менее S, 0,01-0,5 растворимого алюминия (sol.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированной стали для производства высокопрочных сварных горячекатаных бесшовных стальных труб, в частности, конструкционных труб.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению бейнитной стали, используемой для изготовления, в частности, брони. .

Изобретение относится к способу изготовления полуфабриката, в частности стальной ленты с двухфазной структурой и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к рельсам из высокопрочной перлитной стали, используемым для обычных и тяжелогрузных железнодорожных путей. .
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, которые могут быть использованы в машиностроении. .
Сталь // 2445393
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, которые могут быть использованы в автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковой стали для холодной обработки металлов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплостойкой стали, применяемой для изготовления инструмента экструзионного прессования легких металлов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к азотируемой стали, используемой для изготовления зубчатых колес. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод от более 0,40 до 0,43, кремний 0,17-0,37, марганец 0,50-0,65, хром от 1,10 до менее 1,20, молибден 0,20-0,30, ванадий 0,05-0,08, никель ≤0,30, медь≤0,25, сера ≤0,020, фосфор ≤0,020, железо остальное. Обеспечиваются заданные стабильные характеристики как азотированного слоя: его толщины, твердости, конструкционной вязкости, так и получения прочности и вязкости сердцевины при обеспечении удовлетворительной обрабатываемости и точности крупногабаритных зубчатых колес и увеличения сопротивления изгибной и контактной усталости азотированного слоя и всей детали. 3 табл.

Группа изобретений относится к получению азотированных спеченных стальных деталей. Получают предварительно легированный стальной порошок на основе железа, включающего менее 0,3 мас.% Mn, по меньшей мере один элемент из группы: 0,2-3,5 мас.% Cr, 0,05-1,2 мас.% Mo и 0,05-0,4 мас.% V, и максимум 0,5 мас.% неизбежных примесей. Упомянутый стальной порошок смешивают со смазывающим веществом и графитом, уплотняют под давлением 400-2000 МПа, спекают полученную прессовку в восстановительной атмосфере при температуре 1000-1400 °С и азотируют спеченную деталь в азотсодержащей атмосфере при температуре 400-600 °С с продолжительностью выдержки менее 3 часов. Полученная деталь имеет износостойкость при скользящем контакте и наличии смазки, обеспечивающую безопасный износ при давлении Герца, составляющем до по меньшей мере 800 МПа при испытании при скорости скольжения 2,5 м/с в течение 100 секунд. Обеспечивается получение спеченных стальных деталей с износостойкими свойствами, сравнимыми со свойствами деталей, изготовленных из отбеленного чугуна. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 5 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению труб для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях коррозионного воздействия со стороны добываемого флюида в присутствии сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2). Труба изготовлена из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,21-0,28, кремний 0,15-0,45, марганец 0,50-0,95, хром 0,80-1,30, молибден 0,25-0,45, никель не более 0,50, медь не более 0,30, алюминий 0,015-0,050, сера не более 0,010, фосфор не более 0,015, азот не более 0,012, ванадий 0,03-0,08 или бор 0,001-0,004 и титан не более 0,045, железо и неизбежные примеси остальное. Достигается требуемая коррозионная стойкость труб в средах, содержащих сероводород и углекислый газ, при обеспечении предела прочности не менее 655 МПа и предела текучести от 552 до 826 МПа. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Заявленное изобретение относится к металлургии. Валок содержит сталь следующего состава, в мас.%: С 0,8-1, Mn 0,2-0,5, Si 0,2-2,0, Cr 7,0-13,0, Мо 0,6-1,6, V 1,0-3,0, остальное Fe и возможные случайные примеси. Микроструктура валка включает отпущенный мартенсит с содержанием остаточного аустенита менее 5 об.% и открытую сетку эвтектических карбидов с содержанием с эвтектических карбидов менее 5 об.%. Валок имеет твердость по Виккерсу от 780 до 840 и внутренние напряжения сжатия от -300 МПа до -500 МПа. Обеспечивается улучшение поверхности валка. 12 н. и 36 з.п. ф-лы, 19 ил., 4 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу низкохромистой инструментальной стали, предназначенной для работы при высоких температурах. Сталь содержит, мас.%: C 0,08-0,40, N 0,015-0,30, C+N 0,30-0,50, Cr 1-4, Mo 1,0-3, V 0,8-1,3, Mn 0,5-2, Si 0,1-0,5, факультативно Ni <3, Co ≤5, B <0,01, остальное - Fe и неизбежные примеси. Сталь обладает высокой отпускной стойкостью при высоких температурах. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил., 4 табл., 2 пр.
Наверх