Износостойкий чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК яО 1068530 А б ШС 2 ССРЫТИЙНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ТОР СНО Н тнош ующем сооас,Ъ:УглеродКремнийМарганеХром руков ерФизикоБССР итан и ильпебсы. 0,01-0,0 ,001-0,0 0,1-0,9 0,1-0,2 0,002-0,0Остально ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.(71) Могилевское отделенитехнического института АН(54)(57) ИЗНОСОСТОЙКИй ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, алюминий, медь,кальций, один элемент и более изгруппы, содержащей сурьму и теллурбор и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениягравитационно-эрозионной стойкостии удароустойчивости, ондополнительно содержит молибден, ванадийи редкоземельные металлы при слеМедьКальцийОдин иболееэлементовиз группысодержащесульму ителлур Молибде Ванадий Редкозе мельные элементы Железо Пт-г.Ъ;"ГИзобретение относится к металлургии, в частности к разработкесоставов иэносостойкого чугуна дляизготовления мелющих тел, применяемых в цементной промышленности.Известен чугун для цилиндров шаровых 5мельниц .следующего химического состава, мас.Ъ: углерод 2,6-3,5;кремний 1,2-1,8, марганец 0,3-0,8;хром 0,2-0,5) титан 0,1-0,4;ванадий 0,1-0,25, алюминий 0,1-0,20 у 10сера до 0,15; фосфор до 0,15 ижелезо - остальное.Суммарное содержание углеродаи кремния в чугуне принимается до5. Структура чугуна .в отливках диаметром 25+1 мм перлитоцементитная. Твердость чугуна 400-550 НВ.Допустимое количество разрушенийпри испытании на удароустойчивостьна центробежных метательных машинах20составляет 6-12 при длительностииспытания 20 мин ).1 1.Недостаток этого чугуна - низкаякавитационно-эрозионная стойкость,что увеличивает расход мелющих цилиндров (до 0,6 кг/т цементитапри использовании их в шаровых мельницах цементной промышленности ).Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является износостойкийнизколегированный чугун, содержащий, мас.Ъ: углерод 2,51-3,80;кремний 1,35-2,49, марганец 0,40-1,28,хром 0,35-1,95, медь 0,11-1,49,металлы из группы, содержащей 35кальций, титан, алюминий, бор,сурьму и теллур в сумме 0,25-1,20 ижелезо - остальное,Твердость чугуна - 400 НВ, структура в цильпебсах (мелющих цилиндрах )диаметром 25-30 мм перлитная )2.Недостатком известного чугунаявляется его низкая удароустойчивость (высокая склонность к скалыванию ), особенно при литье мелющихцилиндров в металлические формыОтмечается также недостаточная кавитационно-эроэионная стойкостьчугуна при использовании цильпебсовв мельницах ля тонкого измельчения железных руд и в сырьевых мельницах с резиновой бронефутеровкойдля производства цемента.55Цель. изобретения - повышение кавитационно-эрозионной стойкости и удароустойчивостИ.Поставленная цель достигается тем, что износостойкий чугун, содеркащий углерод, кремний, марганец, б 0 хром, титан, алюминий, медь, кальций, один элемент и более из группы, содержащей сурьму и теллур, бор ижелезо, дополнительно содержит мО-. либден, ванадий и редкоземельные б 5 металлы, при следующем соотношениикомпонентов, мас.Ъ:Углерод 2,6-3,50Кремний 1,2-1,80Марганец 0,3-0,80Хром 0,2-0,50Титан 0,1-0,40Алюминий 0,1-0,20Медь 0,1-1,1Кальций 0,02-0,08Один иболее элементов изгруппы, содержащейсурьму,теллур 0,01-0,07Молибден 0,1.-0,9Ванадий О, 10-0, 25Бор 0,001-0,02Редкоземельные металлы 0,002-0,03Железо ОстальноеВ качестве технологической примеси чугун может содержать фосфорв количестве до 0,10.Введение в износостойкий чугунмолибдена в количестве 0,1-0,9 мас.Ъобеспечивает упрочнение металлической основы и повышение кавитационноэрозионной стойкости и снижениесклонности к скалыванию мелющихцилиндров. При увеличении концентрации молибдена более 0,9 снижаются пластические свойства, а при содержании менее 0,1 удароустойчивостьи термическая стойкость чугуна недостаточны.Ванадий в количестве 0,1-0,25 мас.Ъоказывает благоприятное влияниена макро- и микроструктуру отливок,является эффективным модифицирующимкомпонентом, уменьшающим литое зерно и повышающим термическую стойкость.При его концентрации до 0,1 мас.Ъизменение структуры и свойств отливок проявляются слабо, а при увеличении концентрации более 0,25 мас.Ъснижается предел прочности чугунапри изгибе.Редкоземельные металлы (РЗМ) введены для измельчения структуры чугунав отливках и очистки металла отпримесей, особенно очистки границзерен. Нижний предел содержанияРЗМ 0,002 мас.Ъ) принят от количества, когда начинает сказыватьсяих модифицирующее влияние на структуру и свойства. При увеличении концентрации РЗМ выше 0,03 масЪ ониначинают отрицательно сказыватьсяна термической и эксплуатационнойстойкости отливок, а также повышаются угар и потери редкоземельныхметаллов.Плавки износостойких чугуновпроведены в открытых индукционныхпечах с использованием литейных1068530 и передельных чугунов, стальноголома, ферросплавов и боя электродов, который использовался в качестве карбюризатора. После расплавления основной шихты расплав перегревали до 1770-1820 ОК, вводили,ферромолибден и феррованадий, выдерживали металл в течение 3-20 мин исливали в литейные ковши, где производили присадку РЗМ и других хими;чески-активных компонентов. Разливку металла в металлические формыдля получения мелющих цилиндрови образцов для механических испытаний производятпри 1630"1660 К.В качестве РЗМ-содержащего модификатора .при выплавке чугуна использовали сплав СиИтМИШ, содержащий,Ъ:иттрий 27,8; кремний 35; железо 17,алюминий 7,5, кальций 1,6, ванадий1,2,другие РЗМи примеси - остальное.-.Т а б л и ц а 1 Содержание в чугуне, мас.Ъ Компоненты Известный Предлагаемый0,15 0,2 0,1 0,14 0,2 0,14 0,2 0,1 0,2 0,9 0,1 0,7 1,1 0,1 0,8 1,1 0,1 0,9 1,1 0,02 0,05 0,02 0,05 0,08 0,02 .0,05 0,08 0,02 0,05 О,ф 8 0,1 0,2 0,25 0,1 0,2 0,25 0,1 0,2 0,25 0,1 0,5 0,9 0,002 О,ОД 0,03 0,002 0,02 0,03 0,002 0,02 0,03 РЗМ 0,05 0,1 0,01 0,05 0,07 0,005 0,03 0,04 Сурьма Теллур 0,05 0,1 0,01. 0,03 0,001 0,01 0,02 0,0010,01 0,02 0,001 0,01 0,02 Бор 0,05 0,06 0,1 0,05 0,07 0,09 0,04 1,06 0,08 фосфор Железо Остально УглеродКремнийМарганецХромТитанАлюминийМедьКальцийВанадийМолибден В табл. 1 приведены составы исследованных чугунов, в табл. 2 результаты испытания образцов и отливок, полученных в металлических формах. Структура:исследованных чугунов в отливках до 30 мм перли-, тоцементитная. Как. видно иэ табл. 2, кавитационно-эрозионные свойства и удароустой чивость у известного чугуна ниже,чем у предлагаемого. Предлагаемый чугун может быть рекомендован ддя изготовления мелющих цилиндров шаровых мельниц для тонкого измель чения руд,огнеупорных материалови приготовления цемента. Экономический эффект от внедрения изобретения равен 14,2-27,5 тыс. Руб. на 1 т. 0,1 0,5 0,9 0,1 0,5 0,9 0,01 0,05 0,07 0,005 0,02 0,031068530 Т а б л и ц а 2 Предлагаемый чугун Известный чугун Показатели 7 8 9 10 11 4 5 6 2 3 Твердость,НВ Составитель Н. КосторнойРедактор Г. Безвершенко Техред О.Неце Корректор А. Повх Заказ 11418/24 Тираж 603 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Пределпрочностипри изгибе,МПа Количествоцилиндровразрушившихся при испытании, Ъ Кавитационноэрозионнаястойкость,мг/м 2 Термическаястойкостьциклов 657 735 862 950 985 858 935 960 880 972 994 9,2 4,3 2,1 0,5 0;2 1,9 0,3 0,1 . 1,7 0,2 0,1 276 234 192 154 128 198 165 136 187 152 116 400 450 480 510 530 470 510 530 490 530 550 650 880 1300 1420 1560 1280 1370 1520 1320 1455 1570