Чугун для прокатных валков

, 1987,я,Х ВАЛКОВ Известен чугусодержащий компотношении, мас.ДУглеродКремнийМарганецХромНикельМедь ТитанТеллурАзотВанадийЖелезоЧугун указанноется значительнымглубине рабочего слкой износостойкост ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) ЧУГУН ДЛЯ ПРОКАТНЪ Изобретение относится к металлургиив частности к разработке составов чугуновдля прокатных валков,для прокатных валков, ненты в следующем со 2,6-3,2 0,5 - 1,1 0,5-0,7 0,4-0,8 0,6-1,0 0,5-0,90,02-0,06 0,05-0,15О,ОС 02-0,0006 0,010 - 0,045 0,15-0,35Остальное о состава характеризуспадом твердости по оя и недостаточно высою и термостойкостью.(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов для прокатных валков, Сущность изобретения; чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 3,1 - 3,6; кремний 0,5-0,7; марганец 0,4-0,6; хром 1,0 - 1,5; никель 4,0-4,5; молибден 0,2 - 0,4; титан 0,05- 0,2; ванадий 0,1-0,3; железо остальное. Введение титана в чугун позволяет снизить спад твердости в рабочем слое при сохранении уровня величины отбела и повысить износостойкость. 2 табл.: Для центробежнолитных валков, приме няемых, в основном, в качестве рабочего инструмента для прокатки горячего металла за рубежом используется чугун следующего состава, мас,0/О:Углерод 2,8-4,0 Кремний 0,5-1,5 Марганец 0,5-1.,0 Фосфор Менее 0,08 Сера Менее 0,06 Хром 1,0 - 3,0 Никель 3,0-5,0 Молибден 1,5-5,0 Однако, приведенный состав имеет очень широкие предель 1 варьирования. Кроме того, высокое содержание молибдена способствует формированию очень большой твердости, что в условиях ускоренного охлаждения в кокилях с тонким теплоизоляционным слоем приводит к браку валков по холодным трещинам.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому ре 1788070 4зультату является чугун наружного слоя следующего состава, мас.%:Углерод . 3 0-4 2Кремний 0,1-2,0Марганец 0,3-2,0Фосфор 0,1 - 0,5Сера Менее 0,1Хром 0,2 - 18,0Никель 0,2-4,0Молибден 0,1 - 6,0Вольфрам 2,0-10,0Ванадий Менее 3,0Железо ОстальноеОтличительной чертой чугуна указанного состава является наличие в его составе большого количества очень дорогоговольфрама, что делает использование егов наших условиях не целесообразным. Ктому же микротвердость карбидов вольфрама относительно невелика (порядка1800 - 2200"н/мм ), поэтому получить необходимую твердость матриць 1 можно другимпутем,Цель изобретения - снижение спадатвердости в рабочем слое при сохраненииуровня величины отбела и повышение износостойкости,Поставленная цель достигается тем, чточугун для прокатных валков; содержащийуглерод,кремний, марганец, хром, никель,молибден, титан, ванадий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%Углерод 3,1-3,6Кремний 0,5-0,7Марганец 0,4-0,6Хром 1,0 - 1,5Никель 4,0-4,5Молибден 0,2-0,4Титан . 0,05-0,2Ванадий 0,1 - 0,3Железо ОстальноеТехнология выплавки предложенного чугуна не изменяется по сравнению с используемой для известного сплава. Повышениетвердости предлагаемого сплава достигаетсяза счет формирования влитом состоянии мартенсита с равномерно распределенными карбидами, Получение такой структуры сталовозможным после внедрения в производствотехнологии центробежного литья, так как приобычной заливке предлагаемый химсоставрабочего слоя использовать экономически нецелесообразно. Кроме того, наличие сильныхкарбидообразующих элементов, попадающих в сердцевину способствует хрупкостиматериала сердцевйны валка,Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенногосостава обусловлен следующим, 50 творимостью в чугуне, повышает износостойкость и прочность чугунных валков, снижает критическую точку эвтектоидного превращения. Благодаря этому свойству даже в массивных сечениях рабочего слояможно получить всю гамму структур, в частности в нашем случае мартенсит с очень твердыми карбидами. При содержании никеля менее 0,4% получить необходимую структуру матрицы невозможно, что не обеспечивает достижения поставленной це 153040 При содержании углерода менее 3,1 % уменьшается количество карбидной фазы в структуре чугуна, снижается твердость, ухудшаются литейные свойства расплава, в частности уменьшается перегрев чугуна над линией ликвидус. Увеличение содержания его более 3,6% приводит к флотации графита, что особенно характерно для массивных отливок, в результате чего будет иметь место неравномерное распределение твердостипо сечению валка. Такой металл будет иметь пониженные значения пластичности и термической выносливости,Кремний является основным регулятором величины отбеленного слоя валков иобеспечивает получение необходимых значений параметра графитизации Кг. При содержании кремния менее 0,5% возрастает количество грубых включений эвтектического карбйда, что снижает пластические характеристики, способствует выкрошиванию и растрескиванию рабочего слоя в процессеэксплуатации. Увеличение содержания кремния более 0,7% снижает твердость; аследовательно и износостойкость рабочегослоя.Марганец влияет на строение колоний аустенитно-карбидной эвтектики, повь 1 шает дисперсность продуктов превращения аустенита, что проявляется при достаточно высоком содержании углерода, только более 0,4%. Однако, при содержании его более 0,6% такое влияние марганца проявляется незначительно,а карбидообразующее действие увеличивается, что ведет к снижению ударной вязкости.Хром в указанных пределах образует стойкие карбиды, повышая твердость и глубину отбела и наряду с другими карбидообразующими способствует получениютвердости на уровне 74-82 Н ЯОПри содержании хрома менее 1,0% не обеспечивается необходимый уровень твердости по сечению рабочего слоя, а повь 1 шение его содержания более 1.5% ведет крезкому возрастанию вероятности получения холодных трещин в рабочем слое и уменьшается прочность чугуна,ли, Увелицение содержания никеля сверх4,5% вызывает появление в структуре стабильного остаточного аутенсита; которыйснижает твердость рабочего слоя чугуна,Повышению прочностных свойств, термической стойкости и увелйчению стабильности карбидной фазы способствуетвведение молибдена в колиЧестве 0,2-0,4%,Введение молибдена в колицестве менее0,2% малоэффективно с точки зрения нетолько упрочняющего влияния на металлическую основу чугуна, но и увеличения стабильности карбидйой фазы. С увеличениемего содержания более 0,4% начинают выделяться крупные эвтектицеские карбиды пограницам зерен, что снижает механицеские характеристики чугуна. Кроме того,получение годных валков без волосовидных трещин становится крайне затруднительным,Титан в чугуне предлагаемого составаиспользуется преимущественно для образования карбидов и карбонитридов с оченьвысокой микротвердостью,достигающей величины 3000 - 3200 н/мм . В этом случае по 2вышение общей твердости рабочего слоявалка достигается за счет внедрения в мар-.тенситную матрицу чугуна, достигшую практически своего предела по микротвердости,наиболее твердых карбидов - титана и ванадия. Относительная дешевизна и доступность титана делает его незаменимым дляполучения валков с рабочим слоем максймэльной износостойкости в условиях горячего проката труднодеформированныхмногослойных листов,При содержании титана менее 0,1% онрасходуется преимущественно на раскисление, а потому мало влияет на структуру. Увеличение содержания титана более 0,2%сопровождается трудностями в выплавке иразливке сплава из-за взаимодействия расплава с газами атмосферы и огнеупорнымматериалом футеровки, большим угаром титана,Ванадий образует карбиды с простойкубической кристаллической решеткой изоморфной с карбидом титана с твердостью,достигающей 3000 н/мм. Применение ванадия менее 0,1% недостаточно для улучшения свойств чугуна. Введение его вколичестве более заявляемого ухудшаетструктуру - появляются грубые вклюцениякарбидов по границам зерен, снижаетсяударная вязкость, цто в целом отрицательносказывается на эксплуатационной надежно., сти прокатных двухслойных валков.Для определения спада твердости,прочности на изгиб, ударной вязкости пред лагаемого чугуна были приготовлены пять сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов, а также с выходящими за граничные, граничными и оптимальными соотношениями новых ингредиентов при фиксированных значениях остальных, Для обеспечения сопоставимости с прототипом был также выплавлен известный чугун с оптимальным соотноше 10 нием ингредиентов П р и м е р, СпЛавы готовили путемвыплавки в индукционной печи с кислой футеровкой. Шихта состояла из стального лома, валкового доменного чугуна,15 низкомарганцовистого полупродукта, лома двухслойных валков. Доводку его по химическому составу осуществляли присадкой в ванну йечи:,гранулированного йикеля, ферромарганца (РеМп), ферромолибдена(ФМ), феррованадия (ВД), ферротитана,20 высокохромистого лома. Чугун нагревали в печи до 1450 - 1460 С и заливали в формы .при температуре 1350 - 1360 С.Химический состав полученных чугунов приведен в табл.1, Износостойкость рабоче 25 го слоя определяли как среднюю для четырех точек по глубине, исходя из потери массы образца, Твердость по сечению определяли церез каждые 5 мм от отобранных темплетов. Механические свойства отлитых 30 цугунов определяли по стандартным методикам. В табл,2 приведены наиболее характерныее показатели.Как видно из табл.2, предлагаемый состав чугуна обеспечивает повышение твер 35 дости по глубине рабочего слоя в 1,01 - 1,17 раза, повышает предел процности при изгибе на 26%, износостойкость рабочего слоя по сравнению с прототийом повысилась на 40: 13%, ударная вязкость на 41% Формула изобретенияЧугун для прокатных валков. содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения. 45 спада твердости в рабочем слое при сохранении уровня величины отбела и повышения износостойкости, он дополнительно содержит титан при следующем соотноше 50 55 нии компонентов, мас,%; УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденТитанВанадийЖелезо . 3,1-3,6 0,5-0,7 0,4-0,6 1,0-1,5 4,0-4,5 0,2-0,4 0,05 - 0,20,1 - 0,3 Остальное1788070 Таблица 1 Составитель И.БалаклеецТехред М.Моргентал Корректор И.Шмакова ктор Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Произ