Способ получения трубной заготовкиподшипниковых сталей

ч 801977 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ихСоциалистическихРеспубликпо делам изобретений н отноытнй. Соловьев, Г. Г. Шепель, Н. Ф Трудового К олеский инстит епропетровскии орде металлур(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ ПОДШИПНИКОВЫХ СТАЛЕЙо- го отовляно их мы выс Изобретение относится к литеиному производству, в частности к получению полых литых заготовок центробежным способом.Теплостойкие подшипники качения в нашей стране изготавливают только из стали, выплавляемой в электропечах, после рафинирующих переплавов методами спецэлектрометаллургии, в частности электрошлакового переплава (ЭШП). Для получения колец подшипников в настоящее время используется круглая сплошная заготовка, диски из которой осаживаются под молотом, затем прошиваются и раскатываются до необходимого размера с последующими термической и механической обработками. Существующая технологическая схема изготовления колец подшипников многоступенчатая и труд емкая с большими потерями дорогостояще металла.Проще и экономичнее изг ть для подшипников из труб, про ство не освоено в промышленных м бах в связи с трудностями горячей деф р ции подшипниковых сталей.Основными требованиями, предъявляеми к подшипниковому металлу, являются окая плотность, низкое содержание неметаллических включений и газов, ми ное развитие карбидной ликвации итехнологическая пластичность.Известен способ получения заготовок инструментальных сталей и сплавов, в том числе подшипникового сортамента, повышенной твердости и износостойкости, при котором получают сталь заданного химичес-. кого состава с конечным раскислением в печи или в ковше, а разливку производят на горизонтальных машинах центробежного литья заготовок при переменной скорости вращения металлической изложницы с термоизоляционным покрытием для замедления скорости затвердевания 1 . Этот способ обеспечивает получение трубных заготовок с более равномерным распределением карбидов по сравнению с разливной в стационарный слиток и требуемым качеством макроструктуры.Однако недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает получение в стали неметаллических включений благоприятного минералогического состава, низкое содержание газов и требуемую высокую технологическую пластичность металла для последующей горячей деформации загото 801977вок в подшипниковые трубы, так как металл в литом состоянии имеет значительную струк - турную неоднородность.Целью изобретения является улучшение качества металла и повышение технико-экономических показателей процесса получения трубных заготовок подшипниковых сталей.Поставленная цель достигается тем, что конечное раскисление металла ведут резко- земельными элементами, задаваемыми в количестве 0,05 - 0,25% от веса металла на дно ковша в смеси со фторидными флюсами, а разливку металла на горизонтальных машинах ЦЛЗ производят порциями, из которых масса первой порции равна 40 - 50%, а масса последующих - составляет 20 - 30% от общей массы заготовки, причем темпе ратура поверхности внутреннего слоя металла в изложнице перед заливкой каждой последующей порции на 10 - 30 выше температуры ликвидуса разливаемой стали.. аоДля получения металла с минимальной структурной неоднородносты 0 элементы, наиболее склонные к ликвидации, необходимо связывать в прочные соединения с высокими температурой плавления и плотностью по сравнению с жидким металлом. В пред- н лагаемом способе конечное раскисление металла РЗЭ обладающими высоким техническим средством к углероду, сере, кислороду и Образующими с ними прочные тугоплавкие соединения, существенно ослабляет илизо полностью неитрализует вредное влияние серы и кислорода. Оптимальное количество РЗЭ в пределах 0,05 - 0,25% установлено экспериментально. Расход РЗЭ 0,05% является недостаточным для прявления модифицирующего действия РЗЭ. При конечном рас- д кислении металла РЗЭ в количестве, превышающем 0,25%, наблюдается ухудшение качественных показателей подшипникового металла за счет повышения загрязненности его неметаллическими включениями, образующимися вследствие восстановления РЗЭ 4 ф материалов огнеупоров, футеровки и т,п, Конечное раскисление металла РЗЭ в указанных пределах измельчает первичную структуру при сравнительно небольшом переохлаждении металла путем создания дополнительных центров кристаллизации.Наиболее полное усвоение РЗЭ и высокаястепень рафинирования металла достигаются при подаче РЗЭ на дно ковша в смеси сфторидными флюсами, в частности с плавиковым шпатом и криолитом. При этом в про цессе выпуска металла в ковш происходитобработка металла высокоактивным флюсом Выделяющиеся в результате термической диссоциации летучие фториды защищают струю и зеркало металла от окисления.Минимальная карбидная неоднородность в предлагаемом способе обеспечивается повышенной скоростью кристаллизации, достигаемой путем порционной заливки в излож -ницу нагретого до необходимой температуры металла. Величина каждой порции должна обеспечить формирование слоя по всей длине заготовки. При этом величина первой порции, равная 40 - 50% от общего веса заготовки, обеспечивает формирование первичного слоя на относительно холодных стен -ках изложницы, Поэтому ее величина по сравнению с последующими порциями в 1,7 -2,0 раза больше. Величина первой порции менее 40% не обеспечивает полного удаления на внутреннюю поверхность слоя экзогенных неметаллических включений, образующихся в результате соприкосновения пер,вых порций металла с термоизоляционным покрытием изложницы. Величина первой порции выше 50% значительно понижает скорость кристаллизации металла,Величины последующих порций определены экспериментально и составляют 20-30%, поскольку они формируются на жидкой основе предыдущих порций. Величина порций менее 20% не гарантирует формированияслоя по всей длине заготовки, а величина порций более 30% существенно понижает скорость кристаллизации металла.Формирование заготовки в виде последовательно затвердевающих слоев обеспечивает минимальную химическую неоднородность и фазовую ликвгцию.Для удовлетворения свариваемости слоев и предотвращения ликвационных явлений необходимо, чтобы температура металлапри заливке соответствовала температуреликвидус разливаемой марки стали.Экспериментально определено, что по мере продвижения металла от переднего торца формирующейся заготовки к заднему име -ются потери тепла, приводящие к перепадутемпературы по длине заготовки в зависимости от ее размеров и температуры заливки металла на 10 - 30. Поэтому для компенсации тепловых потерь и обеспечения надежной свариваемости слоев заготовки заливку каждой последующей порции необходимо осуществлять при достижении на внутренней поверхности предыдущего слоя температуры, на 10 - 30 превышающей температуру ликвидус. Температура заливки металла, превышающая температуру ликвидусменее, чем на 10, не обеспечивает надежнуюсвариваемость слоев металла в заднем торце заготовки. А при температуре заливки металла более, чем на 30 превышающей температуру ликвидус, происходит существенное снижение скорости кристаллизации и, следовательно, ухудшение качества.Пример, Подшипниковую сталь маркиЭИ 347 %: С - 075; Мп - 03; Я - 03; Сг - 4 0; Ъ - 9 0; Ъ - 1,5; Ь - 0 02; Р - 0,02; % - 0,3; Мо - 0,2 выплавляли в индукционной печи с магнезитовой футеровкой методом сплавления. Предварительное раскисление металла производили перед выпуском его из печи алюминием на 0,03%.801977 Формула изобретения Составитель В. Васехин Редактор Е. Братчикова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши Заказ 10231/12 Тираж 880 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Конечное раскисление осуществляли в ковше РЗЭ в количестве 0,12% от веса металла. РЗЭ задавали в ковш в смеси со фторидными флюсами, состоящими из 50/, плавикового шпата и 50% криолита, из расчета 5 кг флюса/т стали. Разливку металла в заготовку размерами: фнтг= 188 мм; фаа = 48 ии; г, = 320 мм производили на машине ЭЛЗ горизонтального типа конструкции ВНИТИ. Для получения заготовки указанного размера в машину заливали 54,0 кг металла. За О ливку металла производили тремя порциями: масса первой порции составила 50% (27,0 кг) от общей массы заготовки; масса второй - 30/о (16,2 кг); масса третьей - 20% (10,8 кг), исходя из расчета формирования заготовки из трех слоев следующих 1 размеров: 1- ф = 168 мм; 8 = 20 мм; Я= = 320 мм; 11 - ф ,8 = 128 мм; су =- 20 мм; Р.= 320 мм; 111-ф,= 88 м; 5 = 20 мм; В = 320 мм.Скорость вращения изложницы передзаливкой 1 порции равнялась 1000 об/мин, второй - 1200 об/мин., третьей - 1600 об/мин., т.е. обеспечивала для каждого слоя гравитационный коэффициент К = 70.Металл заливали в изложницу при температуре 1520 С. Интервалы между залив-кой очередных порций определяли временем, необходимым для достижения на предшествующем слое температуры 470 С, что на 20 превышает температуру ликвидус для этой марки стали. Температуру поверхности каждого слоя контролировали через горловину с помощью пирометра излучения типа РАПИР и фиксировали на потенциометре ЭПП 16 АМ - 1. Качество опытного металла было проконтролировано с учетом требований подшипниковой промышленности, Ре зультаты контроля показали, что качество металла опытной заготовки по всем регламентируемым показателям полностью соответствует качеству стали ЭИ 347 после ЭЛП.Использование предлагаемого способа получения трубной заготовки подшипниковых сталей для изготовления колец теплостойких подшипников по сравнению с существующими способами позволяет получать трубы из труднодеформируемых подшипниковых сталей и сплавов по сокращенной технологической схеме со значительно меньшими материальными затратами и существенной экономией дорогостоящего металла. 1. Способ получения трубной заготовки подшипниковых сталей, включающий выплавку стали заданного химического состава с конечным раскислением в ковше и последующую разливку на горизонтальных машинах центробежного литья заготовок с переменной скоростью вращения изложницы, обеспечивающей заданный гравитационный коэффициент, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла и повышения технико-экономических показателей процесса, конечное раскисление ведут редкоземельными элементами, вводимыми в смеси со фторидными флюсами, а разливку металла производят порциями, из которых масса первой равна 40 - 50%, а масса последующих составляет 20 - 30% от общей массы заготовки, при этом интервалы между заливкой очередных порций определены временем для достижения на поверхности предшествующего слоя металла температуры, на 10 - 30 превышающей температуру ликвидус разливаемой марки стали.2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что с целью получения металла с минимальной структурной неоднородностью, редкоземельные элементы вводят в количестве 0,05 - 0,25% от веса металла. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Англии1364235,В 3 Г, 1968.