SU1636471A1 - Cast iron for rolls - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метанлургии и может быть использовано при производстве чугунных прокатных валков . Цель изобретени  - улучшение износостойкости и повышение предела прочности при кручении при температуре 8QO°C. Предложенный чугун содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: С 3,6 - 3,9; Si 0,35- 0,85; Мп 1,4 - 1,9; Сг 0,05 - 0,3; Ni 0,3 - 0,8; Ti 0,01 - 0,05; Р 0, 2 - 0,4; Си 1,8 - 2,6; N 0,01 - 0,03 и. Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна азота и изменение в нем соотношени  Si, Мп и Си позвол ют улучшить износостойкость в 4,1 - 4,3 раза i . овы- сить предел прочности при кр ении в 1,4 - 1,6 раза, 2 табл. с SThe invention relates to metanurgy and can be used in the production of iron rolling rolls. The purpose of the invention is to improve the wear resistance and increase the tensile strength at a temperature of 8QO & C. The proposed cast iron contains components in the following ratio, wt.%: C 3.6 - 3.9; Si 0.35-0.85; MP 1.4 - 1.9; Cr 0.05 - 0.3; Ni 0.3 - 0.8; Ti 0.01 - 0.05; Р 0, 2 - 0.4; Sy 1.8 - 2.6; N 0.01 - 0.03 and. Fe - the rest. The additional input of nitrogen into the composition of the proposed iron and the change in the ratio of Si, Mn, and Cu in it allow improving wear resistance by 4.1 - 4.3 times i. Owing to the ultimate strength at crushing 1.4 - 1.6 times, table 2. with s

Description

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна дл  прокатных валков „The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the development of cast iron compositions for rolling rolls

Цель изобретени  - улучшение износостойкости и повышение предела прочности при кручении при 800°С.The purpose of the invention is to improve the wear resistance and increase the tensile strength at 800 ° C.

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.The choice of the boundary limits of the content of components in the pig iron of the proposed composition is due to the following.

При содержании углерода менее 3,6% снижаетс  уровень твердости (износостойкости)- рабочего сло  валков и-ухудшаютс  литейные свойства (увеличиваетс  уеад-ка и уменьшаетс  жидкотекучесть). При увеличении концентрации углерода более 3,9% в структуре отбеленного сло  по вл етс  гкездообразный графит, что  вл етс  браковочным признаком дл  отливок из отбеленного чугуна.When the carbon content is less than 3.6%, the level of hardness (wear resistance) —the working layer of the rolls — decreases and the casting properties deteriorate (increase in wear and decrease fluidity). With an increase in carbon concentration of more than 3.9%, graphite-shaped graphite appears in the structure of the bleached layer, which is a rejection feature for castings from bleached cast iron.

Кремний  вл етс  основным регул тором степени графитизации чугуна. При содержании кремни  менее 0,35% в структуре шеек вьщел етс  цементит , что приводит к снижению их обрабатываемости , а при содержании более 0,85% не обеспечиваетс  неооходимый уровень твердости и износостойкости рабочего сло  валков.Silicon is the main regulator of the degree of graphitization of cast iron. When the silicon content is less than 0.35%, cementite is formed in the structure of the necks, which leads to a decrease in their workability, and if the content is more than 0.85%, the required level of hardness and wear resistance of the working roll layer is not provided.

Марганец совместно с никелем и медью обеспечивает повышение степени дисперсности продуктов эвтектоид- ного превращени  аустенича. При содержании марганца менее 1,4% выдели- ч етс  сорбит, что приводит к снижениюManganese, together with nickel and copper, provides an increase in the degree of dispersion of the products of the austenichic eutectoid transformation. When the manganese content is less than 1.4%, sorbitol is released, which leads to a decrease in

о со оabout with about

4 four

твердости рабочего сло , при содержании более 1,9% медленноохлаждающие- с  части отливок (шейки валков) приобретают структуру половинчатого чугуна , что приводит к снижению их обрабатываемости и повышению транскрис- галличности.hardness of the working layer, with a content of more than 1.9%, slow-cooling, with part of the castings (roll neck) acquire the structure of half-iron, which leads to a decrease in their workability and an increase in trans-crumble.

Никель совместно с марганцем и чедью обеспечивает повышение степени дисперсности продуктов эвтектоидного превращени  аустенита, а совместно с кремнием и медью обеспечивает компенсацию отбеливающего вли ни  хрома и марганца. При содержании никел  , менее 0,3% в быстроохлаждающихс  част х отливки не обеспечиваетс  необходима  степень дисперсности продуктов эвтектоидного превращени  аустенита, а в медленноохлаждающихс  част х выдел етс  цементит. При содержании никел  более 0,8% возрастает себестоимость чугуна ввиду высокой стоимости.Nickel together with manganese and caddy provides an increase in the degree of dispersion of the products of eutectoid transformation of austenite, and together with silicon and copper provides compensation for the whitening effect of chromium and manganese. When the nickel content is less than 0.3%, the degree of dispersion of the products of eutectoid transformation of austenite is not provided in the rapidly cooling parts of the casting, and cementite is released in the slow-cooling parts. When the nickel content is more than 0.8%, the cost of pig iron increases due to the high cost.

Хром в пределах 0,05 - 0,3% способствует повышению твердости отбеленного рабочего сло  и прочности шеек валков. Однако при концентрации хрома более 0,3% ухудшаетс  обрабатываемость и увеличиваетс  транскристалличность чугуна за счет увеличени  кристаллов цементита.Chromium in the range of 0.05 - 0.3% helps to increase the hardness of the bleached working layer and the strength of the necks of the rolls. However, with a chromium concentration of more than 0.3%, the workability deteriorates and the transcrystallinity of the iron increases due to an increase in cementite crystals.

Титан в пределах 0,01-0,05% ис- п льзуетс  дл  уменьшени  транскристалличности макроструктуры в рабочем слое валков, при содержании менее 0,01% такое вли ние титана незначительно , а при содержании более 0,05% снижаютс  механические свойства чугуна при повышенных температурах.Titanium in the range of 0.01-0.05% is used to reduce the transcrystallinity of the macrostructure in the working layer of the rolls, with a content of less than 0.01%, this effect of titanium is insignificant, and with a content of more than 0.05%, the mechanical properties of cast iron decrease with elevated temperatures.

Фосфор используетс  дл  предотвращени  образовани  гор чих трещин в рабочем слое валков. При содержании фосфора менее 0,2% брак по трещинам снижаетс  незначительно, а при содержании более 0,40% увеличиваетс  транскристалличность и снижаетс  обрабатываемость -за счет образовани  выделений фосфидной эвтектики. Phosphorus is used to prevent the formation of hot cracks in the working layer of the rolls. When the phosphorus content is less than 0.2%, the scrap reject decreases slightly, and if the content is more than 0.40%, the transcrystallinity increases and the workability decreases due to the formation of phosphide eutectic precipitates.

Медь аналогично марганцу и никелю способствует повышению дисперсности продуктов эктектоидного превращени  аустенита и в предлагаемом чугуне частично замен ет марганец, в о.т- личие от которого не раст гивает, а сокращает переходную зону со структурой половинчатого чугуна, при этом не только обеспечивает получение необходимой структуры в металлическойCopper, like manganese and nickel, increases the dispersion of products of ectoctoid transformation of austenite and in the proposed iron partially replaces manganese, not only does it stretch, but reduces the transition zone with the structure of half-iron, while not providing the necessary structure in metal

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

матрице быстроохлаждающихс  частей отливки, но и повышает обраба.тывае- мость чугуна при снижении стоимости. При вводе меди более 1,8% часть ее выдел етс  в свободном виде в чугуне , что способствует повышению обрабатываемости . Нижний предел концентрации меди (1,8%) обосновываетс  эффективным вли нием ее на структуру металлической матрицы при понижении содержани  марганца. При содержании более 2,6% (ввиду пониженной концентрации кремни  в отделенном чугуне ) медь больше не оказывает упрочн ющего действи  на чугун, так как основна  ее масса выдел етс  в свободном виде.the matrix of quick-cooling parts of the casting, but also improves the machining capacity of cast iron at a lower cost. When copper is introduced in more than 1.8%, part of it is released in free form in cast iron, which contributes to an increase in workability. The lower limit of the copper concentration (1.8%) is justified by its effective influence on the structure of the metal matrix with a decrease in the manganese content. With a content of more than 2.6% (due to the reduced silicon concentration in the separated iron), copper no longer has a strengthening effect on the cast iron, since its main mass is released in its free form.

Азот в указанных пределах (0,01 - 0,03%) оказывает упрочн ющее действие на чугун при повышенных температурах и снижает транскристалличность (соответственно, анизотропию механических свойств)о Явл  сь мартенсито- образующим элементом, азот позвол ет снизить содержание никел  ихмар- ганца в чугуне, что обеспечивает уменьшение стоимости, улучшение обрабатываемости . При содержании азота менее 0,01% его эффект практически не про вл етс , а при содержании более 0,03% возрастает . опасность по влени  газовой пористости в отливках.Nitrogen within the specified limits (0.01–0.03%) has a hardening effect on cast iron at elevated temperatures and reduces transcrystallinity (respectively, the anisotropy of mechanical properties) about being a martensite-forming element, nitrogen allows reducing the content of nickel-manganese in cast iron, which reduces costs, improves machinability. When the nitrogen content is less than 0.01%, its effect is practically not manifested, and when the content is more than 0.03%, it increases. danger of gas porosity in castings.

Пример. В индукционной печи ИЧМ-6 выплавл ют чугун следующего состава, мас.%: С 3,75; Si 0,60; Мп 1,7; Сг 0,18; Ni 0,55; TiO,03; Р 0,3; Си 2,2; N 0,02; Fe - остальное о В качесте шихты используют чугун ЧБ-2, лом хромоникелевых валков и стальные металлоотходы. Кремний, марганец, титан и азот ввод т в виде ферросплавов, никель - в виде катодной меди.Example. Cast iron of the following composition is melted in the ICM-6 induction furnace, wt%: C, 3.75; Si 0.60; Mp 1.7; Cg 0.18; Ni 0.55; TiO, 03; P 0.3; C 2.2; N 0.02; Fe - the rest is about. In the quality of the charge, cast iron B-2, chromium-nickel rolls and steel metal scrap are used. Silicon, manganese, titanium and nitrogen are introduced in the form of ferroalloys, nickel is in the form of cathode copper.

Чугун перегревают в печи до температуры 1450 ± 5°С и заливают технологические пробы при 1320 +Cast iron is superheated in a furnace to a temperature of 1450 ± 5 ° С and technological tests are poured at 1320 +

5°С.5 ° C.

Дл  определени  износа при радиальной нагрузке 21,5 кг и сопротивлени  кручению приготовлены сплавы с граничными и оптимальными соотношени ми всех ингредиентов. обеспечени  сопоставительного анализа выплавлен известный чугун с оптимальным соотношением ингредиентов (табл.1). Физико-механические свойства при 800°С чугуна известногоAlloys with boundary and optimum ratios of all ingredients were prepared to determine wear with a radial load of 21.5 kg and torsional resistance. ensuring comparative analysis smelted known cast iron with an optimal ratio of ingredients (Table 1). Physicomechanical properties at 800 ° C of cast iron known

и предлагаемого составов представлены в табл.2.and the proposed formulations are presented in table 2.

Claims (1)

Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в составах предлагаемого чугуна азота позвол ет повысить предел прочности при кручении в 1,4 - 1,6 раза и улучшить износостойкость в 4,1 - 4,3 раза. Формула изобретени As follows from Tables 1 and 2, the additional input of nitrogen in the compositions of the proposed cast iron allows to increase the tensile strength in torsion 1.4 - 1.6 times and to improve the wear resistance 4.1 - 4.3 times. Invention Formula Чугун дл  прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, фосфор, медь и железо, отличающийс  тем, что,с целью улучшени  износостойкостиRoller cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, titanium, phosphorus, copper and iron, characterized in that, in order to improve wear resistance и повышени  предела прочности при. кручении при температуре бОО°С, он дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:and increase the strength at. torsion at temperature BOO ° C, it additionally contains nitrogen in the following ratio, wt.%: 5five УглеродCarbon КремнийSilicon МарганецManganese ХромChromium НикельNickel ТитанTitanium ФосфорPhosphorus МедьCopper АзотNitrogen ЖелезоIron 3,6 - 3,9 0,35 - 0,853.6 - 3.9 0.35 - 0.85 1,4 - 1,9 0,05 - 0,301.4 - 1.9 0.05 - 0.30 0,3 - 0,8 0,01 - 0,050.3 - 0.8 0.01 - 0.05 0,2 - 0,40.2 - 0.4 1,8 - 2,6 0,01 - 0,03 Остальное1.8 - 2.6 0.01 - 0.03 Else Известный ПредлагаемыйFamous Offered Таблица 2 гTable 2 g 0,1730.173 251251