Способ обработки чугуна при изготовлении прокатных валков

(504 В 2201 21 С 1/1 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепропетровский металлургический институт им Л.И. Брежнева(56) Шумихин В.С. и др. Высококачественные чугуны для отливок, Под редМ.Н. Александрова. М,: Машиностроение, 1982, с.192-194Авторское свидетельство СССРВ 214555, кл. С 21 С 1/10, 1967,(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано припроизводстве двухслойных чугунныхпрокатных валков, 11 ель изобретения -снижение модуля упругости, повышениеизносостойкостн при сохранении уровня механических свойств. Способ обработки чугуна при производстве прокатных валков включает раздельную обработку 70-802 от общей массы расплава (металл рабочего слоя) сплавомФСЗОРЗМЗО в количестве 0,75-1,5 Е отего массы, а также 20-307 оставшейся части расплава (металл сердцевиныи шеек валков) железо-кремний-магниевой лигатурой (ЖКМЛ) 0,8-1,27. иферросилицием (ФС 75 Л) 6-7% от массы металла этого слоя, Применениесплава ФСЗОРЗМЗО позволило снизитьмодуль упругости на 307. и повыситьизносостойкость рабочего слоя в2,1 раза, Обработка металла сердцевины и шеек валка лигатурой ЖКМЛ и ФС75 Л обеспечило повышение прочностных свойств материала на 62,1-70,572 з.п. ф-лы, 1 табл.13032 б 0 Сйособ Химический состав Параметры изготовления валков обработкипри отливкевалков Иарганен Расход ферросплавов, никеля и модификаторов,У. от массы. расплават Уро- вень КолиКоличествоосновглече од Ре-Иа 5 Л ФСЗОРЗИЗО полн Маг ний второ го ме ого ия метал ла, Х вер ней ней 0 99 1,95 1 05 А 1,95 эвест 01 о,а,22 3 оА,5 5 2 Предл гаемь Варна 0,22 3,07 1 21 98 1,О 30 о,35 3,05 1 22 2 э1,52,5 Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов модифицирования чугуна при производстве прокатных валков.Цель изобретения - снижение модуля упругости, повышение износостойкости при сохранении уровня механических свойств,Сущность изобретения заключаетсяв выборе реагентов для раздельного 10модифицирования чугуна рабочего слояи сердцевины и щеек прокатного валка,При установлении необходимых количественных параметров способа изготовления прокатных валков исходилииз следующего. Для получения мартенситной матрицы чугун легировали марганцем и никелем в пределах 2,5-4,0и 1,5-2,57. соответственно. Снижение 20содержания легирующих элементов нижеуказанных нижних пределов концентраций не позволяет получать мартенситную матрицу, повьппение же концентраций выше верхних пределов не приводит25к значительному улучшению свойств, астоимость такого чугуна возрастаетзначительно, Полное подавление ледебурита в белом чугуне происходит присодержаниях 0,20-0,307. Е:РЗМ. Таким30образом, учитывая, что усвоение редкоземельных элементов составляет 50 б 0%, количество комплексного модификатора (КМ) для модифицирования ос.В 2новного металла должно быть 0,75 1,57 от веса расплава. Присадка КМ в количествах, меньших, чем 0757 приводит к получению в чугуне остаточного содержания РЗМ менее 0,207. и не обеспечивает подавления выделения ледебурита. Увеличение же присадки выше 1,57 приводит к образованию большого количества неметаллических включений, снижающих физико-механические и специальные свойства. Установлено, что повышение износостойкости белых чугунов с мартенситной матрицей и пластинообразной эвтектикой возможно путем образования большого количества мелкодисперсных специальных высокотвердых карбидов. Для достижения этой цели в расплав вводят ниобий и титан в следующих соотношениях 0,10 - 0,15 и 0,15 - 0,207 соответственно, При содержаниях ниобия менее 0,107 в комплексе с 0,15-0,207. титана количество ниобия недостаточно и износостойкость таких чугунов уступает оптимальной. Повьппение же содержания ниобия выше 0,157 (при 0,15 - 0,207 титана) не приводит к дальнейшему повышению свойства, Роль титана в предлагаемом способе двоякаяф образование дисперсных высоко- твердых карбидов титана и изменение на более благоприятную Форму карбидов ниобия, Наиболее высокие значе" ния износостойкости достигаются при13032 Свойства маСвойства материала рабочего слоя валков чугуна 1 РЗИ д ИагнийтериаЛд ШЕЕК Иодуль упругости Е Ипа Нифос" Серафор Ниобий Титан Пределпрочности.чвфЬПа Пзносо- Предел Пределпрочности,Д 1ИПд кель стойкость,прочПределпрочности,бИПа ности,Ипа 520 380 520 395 220000 0046 О, О,О 0,015 0,12,О,О 4 о,о 490 365 500 380 218000 0,048 О ОО О,ОО 4 О,3 О,О О 13 0102 660 1,5 О О,О О,5 0,21 О,2 О О 0,015 0,09 210 0112 Оз 07 0,26 0,16 о,э о,о 0,04 содержаниях титана в рекомендуемыхпределах. При содержаниях титана менее 0,157 износостойкость чугуна значительно уменьр 1 ается, а увеличениеконцентраций титана свыше 0,207 неприводит к дальнейшему росту износостойкости. Максимальную прочность чугуна в шейках и сердцевине валка можно по лучить при комплексном модифицировании его редкоземельными металлами и магнием, при содержании кремния в количестве 1,8 - 2,07. Остаточное содержания ЕРЗМ и магния в шейках 15 и сердцевине валка должно быть 0,09- 0,12 и 0,015 в , 0,0202, соответственно, что обеспечивает получение гра 1 питных включений с Фактором Формы Ф = 0,85 - 0,95. Снижение остаточных 20 содержаний ЕРЗМ и магния ниже 0,09 и 0,0157 соответственно приводит к ухудшению Фактора Формы граФита и, как следствие, снижению прочностных характеристик. Повышение же концентраций ЕРЗМ и магния выше верхних рекомендуемых пределов приводит к получению тонкодиФФеренцированного граФита и снижению прочностных характеристик чугуна.30 Таким образом, исходя из необходимости получения в чугуне содержания кремния в шейках и сердцевине 60 4валка в пределах 1,8 - 2,07; ЕРЗМ 0,09 - 0,127 М 8 0,15 - 0,0207 и степени усвоения модиФикаторов в пределах 45 - 607, определены величины присадок реагентов. Для получения в шейках и сердцевине валка содержания кремния 1,8 - 2,07. необходимо во втором металле (25 - 307 расплава) иметь Ях в количестве 6,0 - 7,07, а смешение основного металла (не содержащего магний ) со вторым металлом (не содержащим редкоземельные металлы) позволяет получить в шейках и сердцевине валка необходимые их соотношения,В условиях КЗПВ отливали опытные партии прокатных валков исполнения ЛШс размерами бочки 730 х 100 мм по способам прототипу и предлагаемому. Плавку металла осуществляли в мартеновской печи. В качестве шихтовых материалов применяли передельные и литейные чугуны, стальной лом, лом прокатных валков, полупродукт, Ферросплавы, В качестве модиФикаторов использовали для отливки по способу - прототипу магний металлический и Ферроцерий, а для отливки по предлагаемому способу комплексный модиФикатор ФСЗОРЗМЗО и Ре.-М 8 лигатуру.Для заливки валковых Форм использовали два ковша емкостью 30 и 1 О т.Результаты проведенных испытаний структуры и свойств материала бочек и шеек. валков г 1 риведены в таблице. 169000 0,024 795 650 825 165000 О,О 9 805 660 700 590Параметры ивготовлеиия валков Способобработкипри отливке Угле-Крем- й Коли- честМарганец Уро- вень Расход ферросплавов, никеля и модификаторов, 3 от массы расплава Коли"чествооснов"ного род ни за- полне валков во Ре-Бт-И 8 фЦИ"5 фс 75 Л Магний ФСЗОРЗМЗО второго мения металла, т верхнейпейки талла,5,0 О, 25 3, 12 1,2 23а 72 28 6,5 0,85 1,95 1 20 22,5 30 6 0,75 0,8 0,22 3,07 70 1,98 3,9 0,25 3,10 1 28 25 6,5 1,0 1,0 1,92 3,0 0,28 3,1227 А 287,0 1,5 72 1,96 1 20 0,28 3,11 1,5 8,0 2,0 28 2 65 2,3 1,12 О, 8 0,5 5,0 0,5 28 72 1,99 ис ., гь - оле 1 ание олемента н рабочем слое палка, чнаменатель -оодерванне олемента в шейках и серлневине валка,Испытания проводили на образцах,вырезанных при механической обработ"ке алков.Э прокатных валков повысились на 62,170, 57 формула изобретения Как следует из данных таблицы,35 применение в качестве модификатора для чугуна рабочего слоя валка комп" лексного сплава ФСЗОРЗИЗО в количестве 0,75-1,5 Х от массы расплава поз валяет снизить модуль упругости на 30% и повысить износостойкость в 2,1 раза. Кроме того, прочностные свойства материала сердцевины и шеек 1. Способ обработки чугуна при изготовлении прокатных валков, включающий расплавление шихтовых материалов, содержащих не более 0,047 серы, выпуск перегретого металла в два ковша, при этом в первом ковше модифицирование 70-807. массы расплава производят реагентом, содер 7 кащим редкоземельные элементы, во втором ковше13032 бО Продолжение таблицы Свойства на" Свойства материала рабочего слоя валков чугуна Магний Ниобий Модуль териала веек Титан Сера НиФосфор Пределпрочности,6МПа Пределпрочности,ьМПа Пределпрочности,бМПа Нэносостойупр угостиЕ, МПа кель Пределпрочности,6 вМПа кость,г 0,12 О,5 0,20 64000 0,019 800. 660 830 660 0 25 0,01 2,5 0,020 О,2 69000 0,024 795, 650 825 660 016 0,10 О,2 0,01 О 2 1,55 0,015 0,09 66000 0,022 805 665 790 665 0,26 0 26 0,11 О,9 О, Г 0,12 2,20 0,06 015 0,007 161000 0,018 820 670 805 665 0 30 0,15 0,15 2,47 0,020 0,12 0,15 0,23 160000 0,020 800 660 715 610 0 45 0,13 0,0052 2,8 0,04 0,21 901000 0034 680 560 690 0 1 0,13 0,07 13 0,1 1 0,02 0,06 0,0 Составитель Н. КосторнойРедактор Н, Киштулинец Техред М,Ходанич Корректор И. Муска Заказ 1678 Тираж 741ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород ул. Проектная, 4 модифицирование 20-ЗОХ массы расплава. - магнийсодержащим реагентом с ферросилицием, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с, целью снижения модуля упругости, повьпчения износостой 35 , кости при сохранении уровня механических свойств чугуна, в расплав перед выпуском из печи вводят марганец и н кель в количествах 25 - 4 и 195- 40 2,5 Ж от его массы соответственно, модифицирование 70-80 Х металла осуществляют лигатурой ФСЗОРЗМЗО с одновременным вводом в ковш 0,10 -0,15 мас% ниобия и 0,15-0,20 мас.Етитана, а модифицирование 20-307. металла осуществляют железо-кремниймагниевой лигатурой с ферросилицием,2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что расход лигатурыфСЗОРЗМЗО составляет 0,75 - 1,5% отмассы металла этого слоя,3. Способ по и,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что расход реагентовпри модифицировании металла составляет 08 - 1,2% железо-,кремний-магниевой лигатуры и 6-77. ферросилиция.