SU1715472A1

SU1715472A1 - Способ получени двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок

Info

Publication number: SU1715472A1
Application number: SU884450802A
Authority: SU
Inventors: Олег Петрович Жуков; Борис Григорьевич Кузнецов; Ирина Юрьевна Панарина; Владислав Семенович Смирный; Сергей Семенович Затуловский; Владимир Иванович Соя; Вячеслав Григорьевич Любищенко
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, конкретнее к получению двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок. Цель изобретени - повышение качества роликов за счет улучшени их механических свойств. Способ получени двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок включает выплавку мартенсит- но-старегащей стали, содержащей, мас.%: углерод 0,05-0,15; кремний 0,2-0,5; марганец 0,2-0,4; хром 2.5-3,5; никель 9,5-10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден 0,2-0,8; алюминий 0,2-0,6,- церий 0,005-0,05; железо остальное , выпуск порции металла в ковш дл получени наружного сло роликов. Дополнительно сталь легируют алюминием до со- держани 0,7-1,5%, заливают во вращающуюс изложницу и формируют наружный слой роликов. Оставшийс в печи металл сливают в ковш и заливают во вращающуюс изложницу дл получени внутреннего сло . Полученную заготовку охлаждают и производ т механическую и термическую обработки. 2 табл.

Description

Изобретение относитс к металлургии, конкретнее к получению двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок.;

Целью изобретени вл етс повышение качества роликов за счет улучшени х механических свойств.

Способ осуществл етс следующим образом . -....;

В металлургической печи выплавл ют мартенситно-стареющую сталь, содержащую , мас.%; углерод 0,05-0,15; кремний 0,2-0.5; марганец 0,2-0,4; хром 2,5-3,5; никель 9,5-10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден 0,2-0,8; алюминий 0,2-0,6; церий 0,005- 0,05; железо остальное, выпускают порцию металла в ковш, дополнительно легируют

алюминием до содержани 0,7-1,5% и заливают во вращающуюс изложницу дл получени наружного сло двухслойного направл ющего ролика дл МНЛЗ. Оставшуюс в печи порцию металла сливают в ковш и заливают во вращающуюс изложницу дл получени внутреннего сло ролика . Затем полученный ролик охлаждают и производ т механическую и термическую обработку.

При содержании углерода, кремни и марганца соответственно меньше 0,05; 0,2; 0,2% и больше 0,15; 0,5 и 0,4% цель изобретени не достигаетс ввиду снижени механических свойств металла, в частности пластичности.

сл

4 XI Ю

Хром вводитс в сталь дл упрочнени твердого раствора. Он входит в состав упрочн ющих фаз при старении, предотвращает выход никел из твердого раствора, тем самым способствует сохранению пластичности и ударной в зкости стали после старени . Положительное вли ние хром оказывает с 2,5%, а увеличение содержани более 3,5% не вли ет на прочностные характеристики стали после старени .

Никель вводитс в сталь дл получени структуры ОЦК мартенсита, имеющего высокую прочность, пластичность и в зкость. Уменьшение содержани никел менее 9,5% не обеспечивает достаточного запаса пластичности и ударной в зкости. Увеличение содержани никел более 10,5% при уровне прочности менее 1600 МПа не повышает механические свойства и ведет к удорожанию стали.

Молибден вводитс в мартенситно-ста- реющую сталь с целью повышени пластичности и в зкости после старени . Он преп тствует пограничному выделению ин- терметаллидных фаз. Положительное вли - ние сказываетс с 0,2%. Увеличение содержани молибдена более 0,8% не повышает механических свойств и приводит к дополнительным затратам.

Ванадий позвол ет повысить усталостную прочность стали за счет св зывани углерода в карбиды. Введение ванади менее 0,2% отрицательно вли ет на усталостную прочность, а увеличение содержани ванади более 0,5% приводит к образованию избыточного количества карбидов ванади , что снижает в зкость и пластичность.

Церий вводитс в сталь как рафинирующа добавка. Введение его в количестве более 0,05% снижает пластичность при гор чей обработке, а при содержании менее 0,005% недостаточно полно рафинирует металл ..

Алюминий вл етс наиболее эффективным упрочнителем мартенситно-старе- ющих сталей. Введение алюмини во внутренний слой в количестве 0,2-0,6% позвол ет сохранить высокий уровень пласти- ческих свойств после старени при незначительном увеличении прочностных характеристик. Оптимальное сочетание прочности и пластичности достигаетс при содержании во внутреннем слое 0,4% алюмини .

Введение алюмини в наружный слой в количестве 0,7-1,5% позвол ет существенно повысить прочностные характеристики старением при сохранении достаточного уровн пластических свойств. Введение

алюмини менее 0,7% незначительно упрочн ет сталь при старении, увеличение со- держани алюмини более 1,5% существенно снижает пластические характеристики материала и затрудн ет ее механическую обработку ввиду образующегос большого количества нитридов алюмини .

Получаемый биметалл состоит из однородных мартенситно-стареющих сталей, обладающих одинаковым уровнем механических и теплофизических свойств в несостаренном состо нии. Но различное содержание алюмини существенно вли ет на механические свойства слоев после уп

рочнени (старени ). Внутренний слой, содержащий 0,2-0,6% алюмини , упрочн етс меньше, чем внешний, содержащий 0,7-1,5% алюмини , но сохран ет высокий уровень пластичности. Внешний

слой при старении существенно повышает прочность.

Указанное сочетание свойств металла обеспечивает высокий уровень эксплуатационных характеристик изделий.

Пример. Способ реализован при отливке партии роликов с наружным диа: метром 405 мм, граничным диаметром 280 мм, внутренним диаметром 160 мм,

длиной 3600 мм.

В дуговой печи емкостью 5 т осуществл ют выплавку мартенситно-стареющей стали п ти составов (химический состав выплавленных сталей приведен в табл. I). Первую порцию каждого состава стали, из которой изготавливают наружный поверхностный слой ролика, сливают в ковш, провод т дополнительное легирование стали алюминием. Затем заливают указанную

порцию металла во вращающуюс изложницу , после чего из печи сливают в ковш оставшийс металл и заливают во вращающуюс изложницу дл получени внутреннего сло роликов.

Заготовку после затвердевани охлаждают на воздухе до температуры ниже точки мартенситного превращени ($ 50°С), провод т термообработку (закалку) - нагрев в однофазную у -область (t° 850±10°С), выдержку 2-3 ч, охлаждают на воздухе до температуры ; 20-30°С. После закалки сталь имеет твердость 50-54 HS (по Шору). Дл снижени твердости и улучшени обрабатываемости сталь подвергают нагреву в двухфазной области (а +у) при т° 650+10°С, выдерживают 2-3 ч и охлаждают на воздухе, После указанной обработки в структуре стали образуетс 10-15% аустенита и твердость снижаетс до 46-50 HS. Далее

заготовка подвергаетс механической обработке , резке и обточке дл получени готового издели с чистовыми размерами. Окон- чательной термической обработке (старению) подвергают готовые издели . Старение провод т при t° 480±10°С с вы- держкой 2-5 ч. В зависимости от требований готовое изделие имеет твердость от 56 до68Н5.

При механической обработке от торцов заготовки отрезают темплеты и из них изго- тавливают образцы дл механических испытаний и структурных исследований.

Механические свойства материала роликов приведены в табл. 2.

Испытани провод т на образцах, вы- резанных из материала внешнего и внутреннего слоев центробежнолитых заготовок.

Прочностные свойства определ ют испытанием на раст жение образцов типа ЛИМ-6 { 3 мм). Твердость определ ли по методике Шора (HS). При испытании на удар используют образцы УВ-1 (10x10).

Живучесть материала определ ют испытанием на усталость. Образцы 3x4 под- вергают знакопеременным нагрузкам до разрушени . На разрушенных образцах оценивают соотношение усталостной зоны к общей площади сечени образца.

Результаты механических испытаний показывают, что предлагаемый способ позвол ет существенно повысить твердость и ударную в зкость по сравнению с прототипом .

Испытани на усталость показали, что в рассматриваемой мартенситно-стареющей

стали усталостна зона до разрушени составл ет 18-28%.

Использование способа позвол ет увеличить эксплуатационную стойкость направл ющих роликов дл МНЛЗ, повысить производительность способа и упростить его за счет использовани дл выплавки металла только одного металлургического агрегата .

Claims

Формула изобретени

Способ получени двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок, включающий заливку во вращающуюс изложницу расплавов металлов различного состава дл наружного и внутреннего слоев роликов и их охлаждение , механическую и термическую обработку роликов, отличающийс тем, что, с целью повышени качества роликов за счет улучшени их механических свойств, заливку внутреннего сло осуществл ют мартенситно-стареющей сталью следующего состава, мае. %:

Углерод0,05-0,15

Кремний0,2-0,5

Марганец0,2-0,4

Хром2.5-3,5

Никель9.5-10,5

Ванадий0,2-0,5

Молибден0,2-0,8

Алюминий0,2-0,6

Церий0,005-0,050

ЖелезоОстальное

а заливку наружного сло - мартенситно- стареющей сталью того же состава с содержанием алюмини 0,7-1,5%.

Механические свойства материала роликов

Таблица

Примечание,

Ролики NTf 1 и 5 выход т за пределы содержани элементов. Ролик 1C I - повышаетс прочность внешнего сло и резко падают значени ударной в зкости и характеристики пластичности, что не позвол ет использовать ролики.

Ролики N 5 - прочность внешнего и внутреннего слоев не удовлетвор ет предъ вл емым требовани м.