Чугун для рабочего слоя мукомольных валков

(5 Ц 5 С 22 С 37/10 ИСАНИЕ БРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Нижегородский филиал Центральнонаучно-исследовательского института кострукционных материалов "Прометей"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1346691, кл. С 22 С 37/10, 1987.Авторское свидетельство СССРМ 216955, кл. С 22 С 37/08, 1968.(54) ЧУГУН ДЛЯ РАБОЧЕГО СЛОЯ МУКОМОЛЬНЫХ ВАЛКОВ Изобретение о лургии, в частност чугуна, применяем бочего слоя мукомо осится к черной к разработке со о для изготовлен ьных валков,т лставо химиче,0 - 3,7 ,4 - 2,5 ,3 - 0,9 ,1 - 0,4 ,01 - О,0,01 - 0,0Остал ьн Для этого чу носостойкость идолговечность. характерны низкая из лая эксплуатационна ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Известен чугун следуюго состава, мас,%:УглеродКремнийМарганецФосфорМагнийРедкоземельныеметаллыЖелезо 2(57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработке составов чугуна, применяемого для изготовления рабочего слоя мукомольных валков, Цель - повышение износостойкости и способности материала к самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц. Сущность изобретения: чугун содержит, мас.;(: углерод 3,4 - 3,7; кремний 0,1 - 0,5; марганец 0,8 - 1,2; никель 0,3 - 0,5; фосфор 0,4 - 0,7; титан 0,4 - 1,2; железо остальное. В качестве примеси чугун содержит хром до 0,4 и серу до 0,05, Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна титана позволяет повысить износостойкость чугуна в 1,24-2,08 раза, 1 табл,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является чугун следующего химического состава, мас. о/:Углерод 3.4-3,8 Кремний 0,25 - 0,45 Марганец 0,20 - 0,35 Хром 0,30 - 0,45 Никель 1,7 - 2,5 Фосфор До 0,3Се.ра До 0,15Железо Остальное Известный чугун имеет недостаточную износостойкость,а незначительная разница в микротвердости основных структурных составляющих этого чугуна: цементита (850 - 900 Нм и тооститосорбитной смеси50(417 - 473 Н,н, практически исключает изби 5 Ьрательный износ металлической матрицы и возможность сохранения предварительносформированной шероховатости поверхности мельничных валков и самовосстановления ее в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов. Последнее приводит к резкому снижению эксплуатационной долговечности мельничных валков и технико-экономических показателей работы мельзаводов.Цель изобретения - повышение износостойкости и способности материала к самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц.Поставленная цель достигается тем, что износостойкий чугун, имеющий,в своем составе железо, углерод, кремний, марганец, никель и фосфор, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов,мас.ф :Углерод 3,4-3,7 Кремний 0,1-0,5 Марганец 0,8 - 1,2 Никель 0,3-0,5 Фосфор 0,4-0,7 Титан 0,4 - 1,2 Железо ОстальноеКроме того, в качестве примесей чугун содержит хром до 0,4 фД и серу до 0,05 ф ,Повышение износостойкости и обеспечение необходимого уровня шероховатости поверхности мельничных валков в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов достигаются в результате увеличения содержания марганца и фосфора, уменьшения содержания никеля, дополнительного легирования сплава титаном и, как следствие этого, обеспечивается формирование направленной структуры рабочего слоя мельничных валков, содержащей не менее 40 фцементита (ледебурита), и перлитной матрицы с дисперсностью перлита (межпластиночным расстоянием) не менее 1 мкм,Увеличение содержания фосфора в предлагаемом сплаве связано с тем, что он способствует раздельной кристаллизации фаз, повышению количества фосфидов с высокой микротвердостью, обеспечивает повышение дисперсности и преимущественную ориентацию структурных составляющих при кристаллизации в направлении максимального теплоотвода. Ориентированная к поверхности отливки структура имеет значительно большую износостойкость, чем структура со случайной ориентировкой цементита (карбидов), присущая отбеленному чугуну с малым содержанием фосфора,Увеличение концентрации фосфора более 0,7 фприводит к огрублению структуры,снижению физико-механических характеристик сплава.При содержании марганца более 0,8 проявляется его карбидообразующее дейст вие, что ведет к повышению твердости цементита и увеличению количества пластинчатого ледебурита (цементита) в структуре чугуна, что способствует повышению износостойкости сплава,10 При содержании марганца более 1,2 вструктуре чугуна появляется остаточный аустенит и снижается износостойкость чугуна. Никель повышает прочность металлической основы чугуна и степень дисперсности 15 продуктов распада аустенитачто приводитк появлению троститосорбитной структуры.Повышенная твердость сорбитотроститной смеси по сравнению с перлитом исключает избирательный износ матрицы и 20 воэможность поддержания определенногоуровня шероховатости поверхности мельничных валков при эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов.Поэтому концентрация никеля в сплаве ог раничивается 0,5 мас.фс учетом того, чтопри малом содержании никеля обеспечивается распад аустенита в высокотемпературной области с образованием перлитной матрицы белого чугуна, а также с учетом 30 остаточного содержания его в исходныхшихтовых материалах, применяемых при выплавке чугуна для отливки заготовок мельничных валков.Уменьшение содержания никеля в спла ве приводит к существенному снижению себестоимости производства мельничных валков и экономии никеля.Титан способствует измельчению перлитокарбидных колоний, повышению проч ности матрицы и микротвердостиструктурных составляющих, стабилизации структуры и.твердости чугуна по высоте рабочего слоя мельничных валков.В предлагаемых пределах титан обус ловливает повышение износостойкости беззаметного изменения уровня твердости сплава.Верхний предел содержания серы впредлагаемом сплаве ограничен 0,05, что 50 обеспечивает сохранение положительноговлияния марганца на структуру и свойства сплава, а также предотвращение выделения серы в виде тонких пленок сульфида, образующегося в процессе слоистого роста кри сталлов и приводящего к снижениюпрочностных и пластических свойств и износостойкости сплава. Углерод является основным элементом, определяющим структуру металлической матрицы и количество карбидной фазы в сплаве. Увеличение1726551 40 45 50 55 содержания его свыше 3,7 приводит к образованию графитовых включений, наличие которых недопустимо в рабочем слое мельничных валков из-за резкого снижения твердости и износостойкости чугуна. При содержании углерода менее 3,4; уменьшается в структуре количество цементита и снижается износостойкость чугуна.Содержание кремния выбирают на уровне известного чугуна, Верхний предел содержания хрома в предлагаемом сплаве ограничен 0,40 с учетом остаточного содержания в исходных шихтовых материалах, применяемых для отливки заготовок мельничных валков.Для экспериментальной проверки предлагаемого состава было подготовлено 8 смесей ингредиентов.Составы сплавов приведены в таблице.Каждый из сплавов выплавляли в индукционной печи емкостью 160 кг с основной футеровкой, В качестве шихты использовали литейный чугун и стальной лом.Для получения заданного содержания углерода и легирующих элементов использовали электродный бой и ферросплавы.Металл разливали на центробежной машине модели 522-3 в заготовки с наружным диаметром 320 мм, внутренним 190 мм и длиной 450 мм. Температура жидкого чугуна перед заливкой составляла 1330-1350 С.Наружный слой толщиной 20 мм заливали из чугуна указанных в таблице составов; внутренний слой - из серого чугуна,Количество структурных составляющих и дисперсность металлической матрицы оценивали согласно ГОСТ 3443-87,Износостойкость сплава определяли по ГОСТ 23.208-79 и оценивали по потере веса образца размером 12 х 20 х 70 мм, трущегося об абразив (кварцевый песок фракцией 0,2-0,4 мм) резиновым кругом шириной 8 мм по схеме Хаворти в течение 30 мин со скоростью 200 об/мин (140 м/мин) при удельной нагрузке 3,3 кг/см .Приведенные в таблице результаты 5 подтверждены испытаниями. Как следует из таблицы, предлагаемыйизносостойкий чугун (составы 3-5) значительно превосходит известный сплав по из 10 носостойкости, стабильности структуры потолщине рабочего слоя, имеет перлитнуюматрицу с дисперсностью Пд 1,0 (межпластиночное расстояние в перлите 1 мкм), более низкой, чем у известного сплава Пд 0,315 (0,3 - 0,5 мкм), что обеспечивает поддержание и самовосстановление шероховатостиповерхности валков в процессе эксплуатации под воздействием зерна и эернопродуктов,20 Применение предлагаемого сплава дляпроизводства мельничных валков позволяет экономить никель и увеличить в 5-6 разэксплуатационную долговечность работывалков по сравнению с известным сплавом,25 Формула изобретенияЧугун для рабочего слоя мукомольныхвалков, содержащий углерод, кремний, марганец,.никель, фосфор и железо, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения30 износостойкости и способности материалак самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц, он дополнительно содержиттитан при следующем соотношении компо 35 нентов, мас,:УглеродКремнийМарганецНикельФосфорТитанЖелезо1726551 Колиивство структурннх состояниекнкь 2 ТвеодостьППС Содернвние зюенеитов, насА Дисперсностьнетзл, нвтрициПд (ьтгн) Состав сплава Принеси Ст 5 5( ДС Ть Ло Ло0,4 0,05(30) 7035 62 3 42 52 6 43 49 8 48 44 8 (40) 46 10(4) (40) 42 12(6) (42) 58 ОстальноеТо ке 0,25 0,08 20 30 35 40 45 50 Составитель Г.Дудик Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор А.Огар Заказ 1251 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 3,02 3,20 Э 4 Э 55 3,70 3,60 4,08 3,53(перлити др.) Тройнвя фосфидия яэвтектика(графит 22 30 49,5 52 54 44 40 50- 54 Потеря весе при вбрвзивноиизносе,г(г 6 з.ч 0,12(1480) 0,105(1312) 0,02(250) 0,015(167) 0,012(150) О,О 41(512) 0,06509 Э) 0,025(312)- 0,031(387)