Чугун для прокатных валков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8764 ЬО,С 37/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН нение и сочения "Черн, Р.Л. дратен- ДяченОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объедпо механизации, роботиэации трудвершенствования ремонтного обеспна предприятиях черной металлургиметмеханизация"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1323603, кл, С 22 С 37/06, 1977,Авторское свидетельство СССРМ 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 содержаниякомпонентов 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 ь нестабиль(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.0/, С 2,5 - 3; Я 0,2 - 0,6; Мп 0,5 - 0,8; Сг 0,6 - 1; й 3,2-4,2; Те 0,0002-0,001; Ре - остальное, Уменьшение содержания С и увеличение содержания М в чугуне предлагаемого состава позволяет по сравнению с известным чугуном уменьшить спад твердости в рабочем слре прокатного валка на 11,8 - 13,3 ф при сохранеиии уровня величины отбела, износостойкости и затрат на легирование Б чугуна, 2 табл,ного остаточного эустенита 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 М + 2,5 Мп - элементов, понижающих точку мартенситного превращения (с учетом силы влияния каждого из них), находящемся в пределах 5,0 - 5,8 структура матрицы чугуна состоит из бейнито-аустенитной основы с содержанием 10 - 250 нестабильного остаточного аустенита и 28 - 320 избыточной фазы - цементита. В тех случаях. когда сумма М +2,5 Мп превышает оптимальное (более 5,8), структура чугуна состоит из нижнего бейнита, количество которого больше, чемнеобходимо для достижения поставленной цели с появлением в структуре мартенсита. При атом, увеличивается стабильность остаточного аустенита, который при существующей термической обработке и пластической деформации е клети прикатного стана не претерпевает фазового превращения, Уменьшение суммы М+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 разрабатьааемом чууне обоснованы следующими аргументами,При содержании углерода менее 2,5,4 уменьшается количество карбидной фазы а структуре чугуна, снижается твердость, ухудшаются литейные свойства расплава. Увеличение содержания его более 3,0 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 валкое, При содержании кремния менее 0,20 ь резко возрастает количество карбидной микросоставляющей, повышается вероятность появления холодных трещин а рабочем слое валков, а при содержании более О,бс, е рабочем слое появляются графитные включения, что приводит к снижению твердости и увеличивает вероятность выкрашиеания,Марганец повышает дисперсность продуктов превращения аустенига, что проявляется при концентрации его только 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 0,60 ь не обеспечивается необходимый уровень гаердости по сечению рабочего слоя, уменьшается глубина чистого атбела. Вследствие сильного карбидообразующего действия хрома при содержании его более 0,80 размеры кристаллов цементита увеличиваются в размерах, что приводит к охрупчиванию чугуна. Кроме зтого. для двухслойных валков, имеющих прочн ло сердцевину из обыч 10 ного феррито-графитного чугуна, разница в содержании хрома более 0,5; между рабочим слоем и сердцевиной приводит к резкому увеличению вероятности образованияхолодных трещин.Никель, обладая неограниченной растворимостью в чугуне, повышает износостойкость и прочность чугунных валков,снижает критическую точку эетектоидного превращения, Благодаря зтому свойству, даже в массивных сечениях отбеленногослоя можно получить, в зависимости от содержания никеля, асю гамму переходныхструктур - от тон копластинчатого перлита до мартенсита и остаточного аустенита ствердостью от б 2 до 88 НЯЬ. При содержании никеля менее 3,20, бейнитно-аустенитная структура матрицы при неизменной скорости охлаждения рабочего слоя трудно- достижима, что не обеспечивает достижения поставленной цели. Увеличение никеля сверк 4,2 вызывает появление в структуре мартенсита и стабильного остаточного мартенсита не претерпевающего фазовых превращений. Кроме того, увеличение содержания никеля приводит к повышениюсебестоимости еалкового чугуна,Теллур увеличивает переохлаждение чугуна при кристаллизации, сокращает величину переходной зоны и способствуетвыделению цементита а глубинных слоях рабочего слоя валков, Теллур, являясь самым сильным карбидообразующим элементом, способствует, а указанных пределах,некоторому понижению мартенситной точки и, главное, получению нестабильного остаточного аустенита, способного кфазоаому превращению е процессе пластической деформации, При содержании теллура менее 0,0002 такое его влияние незначительно, а при содержании болеее 0,001 механические свойства чугуна снижаются а 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 ингре 50 диентов, Для сравнения выплавлен известный чугун с оптимальным соотношениемингредиентов,Чугун еыплавляли в мартеновской печис кислой футеровкой, используя в качестве55 шихты аалкоаый доменный чугун (ЧВ, ЧВ 2), низкомарганцоаистый полупродукт, ломдвухслойных валков. Доводку его по химическому составу осуществляли присадкой вванну печи: гранулированного никеля, феррОфосфОрэ (ФФЗ), еысОкохромистОго лома,1687641 Таблица 1 Чугун ъ9Содврнвннв эленентав, нас,тС БТ Ил Ст вт У Тд Тн Лд ф 2,ЭТА Рч 0,25 О, 1 д 0,001 Э, 15 Остал ое Э,58 0,4 Иэвестньй Остальноеест.ест.ост.естост.ест.естест.ест дедлоэениьй гз45б89101112 0,0008000" О, 0008 О, Саод 0,0006 0,0006 0,0006 0,0007 0,0007 0,000 о 0,0002 0,001 5,Э 5,45 5,52 5,10 5,74 5,44 5,47 5,1 5,55 5,35 5,8 0,52 0,760,56 0,77 0,7 0,72 0,66 0,70,5 0,77О,б 0,7 ЗО,Б О,Б0,64 1,0 0,76 0,85 0,54 0,7 Б 0,64 0,70 0,7 0,75 2,50 0,45 Эуо 0,42 2,75 0,2 2,70 0,6 2,75 0,48 2,61 0,56 2,64 0,462,70 0,522,73 0,46 2,8 0,52 2,6 0,4 2,73 0,42 Э,7 О 3,9 З,7 О 3,82 3,85 3,74 Э,94 Э,67 3,2 4,2 3,75 4,05 Т и б л и ц а 2 Твердость по глубине рабочвга слов 68,Износостой- Себестоичость ность, 1 О нг чугуна, руб/т Глубичаотбела,лтлт 5. 1 О 20 74 72, 7 ввстнюТседлонен 7 О 266,0 302, 1 287,2 291,7 292,1 гбд,г 296,2 295,7 262,6 Э 14,3 269,0 294,0 19,2 16,9 17,1 16,9 17,3 1 Б,о 16,9 17,0 72 75 74 72 7 э 74 7 г 15 гд 21 24 31 30 73 72 71 70 76 76 75 э 4 5 6 71 73 74 70 76 70 74 75 67 74 69 7 З 75 69 76 70 74 74 го 1 б,а 19,3 17,1 10 11 П р и и в ч а н и в. цать не достигавтсв во воен залвлвинсн интервале: г 4 энчвр Ь 3 износ 19,2, а в иэввстнан - 18,6; глубина отбвла риюр Ь 3 равна 21 нин, а в нзввстнон 24 ев. Теллур в чугун вводили в форму нижнейшейки при заливке валков в виде таблеток -модификаторов, Чугун перегревали в печидо 1450+10 С и заливали в формы при 1340++ 10 С. 5Химический состав полученных чугуновприведен в табл. 1. Износостойкость рабочего слоя определяли среднюю для четырехточек по глубине, исходя иэ потери массыобразца на машине СМЦпосле 12104 10циклов вращения контртела из ст. 45. Твердость по сечению определяли через каждые5 мм сошлифованного слоя после вывалкивалков из рабочих клетей прибором Шора.Замеры проводились по всей длине бочки 15валка через каждые 100 мм. В табл. 2 приведены наиболее характерные показатели.Глубину отбела определяли до появлениятрех графитных точек на дуге 10 мм,Как видно из табл. 2, предлагаемый состав чугуна обеспечивает повышение твердости по глубине рабочего слоя за счетфазового превращения нестабильного оста.точного аустенита в мартенсит деформации,износостойкость рабочего слоя по сравнению с базовым составом повысилась на 11 ф, 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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- 5,8,