UA118243C2 - METHOD OF CASTING ROLLING RAIL ROLLS WITH VERMICULAR GRAPHITE - Google Patents

Abstract

Винахід належить до чорної металургії. Спосіб лиття прокатних валків включає первинне та вторинне модифікування, за якого вторинне модифікування здійснюють механічною сумішшю з феросиліцію, модифікатора для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію і заліза та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1 на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном при витраті суміші у кількості 0,45-0,9 % від маси розплаву. Технічний результат: підвищено міцнісні властивості валкових чавунів.The invention relates to ferrous metallurgy. The method of casting rolls includes primary and secondary modification, in which the secondary modification is carried out by a mechanical mixture of ferrosilicon, a modifier for castings of magnesium, silicon and iron, and rare earth slag in a ratio of 4: 4: 1 on cast iron stream in the hall cast iron at a flow rate of the mixture in the amount of 0.45-0.9% by weight of the melt. EFFECT: increased strength properties of roll cast irons.

Description

Винахід належить до чорної металургії, зокрема до розробки способів виготовлення литих валків високої якості.The invention belongs to ferrous metallurgy, in particular to the development of methods for manufacturing cast rolls of high quality.

Відомий спосіб лиття прокатних валків (А.с. СРСР Мо 692680, МПК В220 25/00, публ. 1979 р.), за яким модифікування чавунного розплаву здійснюють магнієм або лігатурами, що містять магній, в ливарному ковші та додатково передбачають введення на струм графітизуючих модифікаторів, що також містять магній.There is a well-known method of casting rolled rolls (AS USSR Mo 692680, MPK B220 25/00, publ. 1979), according to which the modification of the cast iron melt is carried out with magnesium or ligatures containing magnesium in a casting ladle and additionally provides for the introduction of current graphitizing modifiers, which also contain magnesium.

Недоліком цього способу є наявність у робочому шарі та серцевині таких валків великої кількості магнієвих неметалевих включень, що зменшує міцнісні властивості матеріалу валків.The disadvantage of this method is the presence of a large number of magnesium non-metallic inclusions in the working layer and core of such rolls, which reduces the strength properties of the material of the rolls.

Найбільш близьким аналогом за технічною суттю та результатом, що досягається, до пропонованого способу є спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне та вторинне модифікування чавуну, за якого первинне модифікування здійснюють у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів, а вторинне передбачає введення на струмені феросиліцію (Пат. України Мо 93800,The closest analogue in terms of technical essence and the result achieved to the proposed method is the method of casting rolling rolls from cast iron with vermicular graphite, which includes primary and secondary modification of cast iron, in which the primary modification is carried out in a pouring ladle with a complex modifier based on rare earth elements, and the secondary involves the introduction of ferrosilicon on the jet (Ukrainian patent Mo 93800,

МПК (2011.01) В220 25/00, публ. 2011р.).IPC (2011.01) B220 25/00, publ. 2011).

Недоліком цього способу є недостатньо високі міцнісні властивості валкового матеріалу.The disadvantage of this method is insufficiently high strength properties of the roll material.

В основу винаходу поставлена задача підвищити міцність валкового чавуну та одержати оптимальну перехідну зону у прокатному валку.The invention is based on the task of increasing the strength of rolled iron and obtaining an optimal transition zone in the rolling roll.

Технічний результат полягає в тому, що за пропонованим способом вторинне модифікування механічною сумішшю з феросиліцію, модифікатора для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію і заліза та рідкісноземельного шлаку сприяє підвищенню міцнісних властивостей чавуну прокатного валка за рахунок зміни форми включень графіту та підвищення дисперсності перлітної складової у його структурі, а також одержанню оптимального діапазону розмірів перехідної зони прокатного валка.The technical result is that, according to the proposed method, secondary modification with a mechanical mixture of ferrosilicon, a modifier for cast iron castings based on magnesium, silicon and iron and rare earth slag helps to increase the strength properties of rolled iron by changing the shape of graphite inclusions and increasing the dispersion of the pearlite component in its structure, as well as obtaining the optimal range of sizes of the transition zone of the rolled roll.

Зазначена задача вирішується розробкою способу лиття прокатних валків, що включає первинне та вторинне модифікування, за якого вторинне модифікування здійснюється механічною сумішшю з феросиліцію, модифікатора для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію і заліза та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1 на струмені металу при заливанні валкової форми з чавуном при витраті суміші у кількості 0,45-0,9 9о від маси розплаву.This problem is solved by developing a method of casting rolling rolls, which includes primary and secondary modification, in which the secondary modification is carried out by a mechanical mixture of ferrosilicon, a modifier for cast iron castings based on magnesium, silicon and iron and rare earth slag in the ratio of 4:4:1 on the jet of metal when pouring a roll form with cast iron at a consumption of the mixture in the amount of 0.45-0.9 9o from the mass of the melt.

Особливістю макроструктури прокатних валків по глибині бочки є наявність трьох макрозон:A feature of the macrostructure of rolling rolls along the depth of the barrel is the presence of three macrozones:

Зо робочий (поверхневий) шар з білого або половинчастого чавуну - 20-35 мм, перехідна зона - 40- 60 мм та центральна частина (чавун перліто-графітного класу). Якість прокатних валків залежить від величин протяжності робочого шару та перехідної зони. Глибина робочого шару у пропонованому способі забезпечується модифікуванням рідкісноземельними металами. Для регулювання глибини перехідної зони рекомендується вторинне модифікування механічною сумішшю з феросиліцію, модифікатора для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію і заліза (марки КМг2 ДСТУ 3362-96) та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1. При додаванні суміші менше за 0,45 95 від маси розплаву перехідна зона збільшується, що у ряді випадків призводить до зниження міцності при вигині матеріалу валка та до його зламу. Збільшення ж присадки суміші більше за 0,9 95 від маси розплаву зменшує глибину перехідної зони й може призвести до повного її зникнення, що викликає відшарування робочого шару під час експлуатації валка. Таким чином, виходячи з надійності одержати глибину перехідної зони суворо регламентованих розмірів та підвищену міцність серцевини та шийок валка вторинне модифікування необхідно проводити застосовуючи 0,45-0,9 95 від маси розплаву механічної суміші з феросиліцію, модифікатора для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію і заліза та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1.From the working (surface) layer of white or semi-cast iron - 20-35 mm, the transition zone - 40-60 mm and the central part (cast iron of the perlite-graphite class). The quality of rolled rolls depends on the length of the working layer and the transition zone. The depth of the working layer in the proposed method is ensured by modification with rare earth metals. To adjust the depth of the transition zone, secondary modification is recommended with a mechanical mixture of ferrosilicon, a modifier for cast iron castings based on magnesium, silicon and iron (grade KMg2 DSTU 3362-96) and rare earth slag in a ratio of 4:4:1. When adding a mixture less than 0.45 95 of the mass of the melt, the transition zone increases, which in some cases leads to a decrease in the bending strength of the roll material and to its breakage. An increase in the mixture additive by more than 0.995 of the mass of the melt reduces the depth of the transition zone and can lead to its complete disappearance, which causes peeling of the working layer during the operation of the roll. Thus, based on the reliability of obtaining the depth of the transition zone of strictly regulated dimensions and the increased strength of the core and necks of the roll, secondary modification must be carried out using 0.45-0.995 of the mass of the melt of a mechanical mixture of ferrosilicon, a modifier for magnesium-based iron castings, silicon and iron and rare earth slag in a ratio of 4:4:1.

При встановленні необхідних кількісних параметрів способу виходили з такого.When establishing the necessary quantitative parameters of the method, the following was used.

Технологію первинного модифікування валкового чавуну здійснювали за способом, що викладений у патенті України Мо 93800, тобто первинне модифікування здійснювали у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів 0,5- 0,7 96 від маси розплаву з метою одержання графітних включень вермикулярної форми.The technology of primary modification of rolled iron was carried out according to the method outlined in the Ukrainian patent Mo 93800, that is, the primary modification was carried out in a pouring ladle with a complex modifier based on rare earth elements 0.5-0.7 96 from the mass of the melt in order to obtain vermicular-shaped graphite inclusions.

Збільшення або зменшення витрати комплексного модифікатора призводило до одержання графітних включень кулястої або пластинчастої форми і тому зменшувало міцнісні властивості матеріалу валка.Increasing or decreasing the consumption of the complex modifier led to the production of spherical or plate-shaped graphite inclusions and therefore reduced the strength properties of the roll material.

Вторинне модифікування на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном за пропонованим способом необхідно проводити механічною сумішшю з феросиліцію, модифікатора для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію і заліза та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1 на струмені металу при заливанні валкової форми з чавуном при витраті суміші у кількості 0,45-0,9 Фо від маси розплаву.Secondary modification on a cast iron jet when pouring a roll mold with cast iron according to the proposed method must be carried out with a mechanical mixture of ferrosilicon, a modifier for cast iron castings based on magnesium, silicon and iron and rare earth slag in a ratio of 4:4:1 on a metal jet when pouring a roll mold with cast iron at the consumption of the mixture in the amount of 0.45-0.9 Fo from the mass of the melt.

Серією лабораторних досліджень встановлено, що для одержання необхідного підвищеного 60 рівня міцності серцевини прокатного валка необхідно додати у сплав, мас. 95: кремнію 0,87-1,12;A series of laboratory studies established that in order to obtain the necessary increased 60 level of strength of the core of the rolled roll, it is necessary to add to the alloy, wt. 95: silicon 0.87-1.12;

магнію 0,012-0,016; Аг2Оз 0,02-0,06; БІО» 0,012-0,07; 0,16-0,36 Сао та 0,16-0,36 Аг Оз. Усі інші співвідношення хімічних елементів не дозволяють вирішити задачу, що поставлена у винаході.magnesium 0.012-0.016; Ag2Oz 0.02-0.06; BIO" 0.012-0.07; 0.16-0.36 Cao and 0.16-0.36 Ag Oz. All other ratios of chemical elements do not allow solving the problem set in the invention.

Для забезпечення введення у розплав мінімальних рекомендованих кількостей кремнію та складових модифікатора і рідкісноземельного шлаку необхідно ввести індивідуально - 0,20 95 феросиліцію, 0,20 96 модифікатора для виливків із чавуну та 0,05 95 рідкісноземельного шлаку.To ensure the introduction of the minimum recommended amounts of silicon and components of the modifier and rare earth slag into the melt, it is necessary to introduce individually - 0.20 95 ferrosilicon, 0.20 96 modifier for cast iron and 0.05 95 rare earth slag.

Виходячи з цього для досягнення поставленої задачі кількості феросиліцію, модифікатору для виливків із чавуну на основі магнію, кремнію та заліза, а також рідкісноземельного шлаку у суміші повинні знаходитися у співвідношенні 4:4:1. Цим вимогам відповідають складові суміші, що містять, мас. 90: 1) феросиліцій марки ФС75 ДСТУ 4127:2002; 2) модифікатор для виливків із чавуну марки КМг2 ДСТУ 3362-96; 3) рідкісноземельний шлак: НгОз 5-7; 5ІО» 3-9; Сао 40-45 таBased on this, in order to achieve the set task, the amount of ferrosilicon, modifier for magnesium, silicon and iron-based cast iron, as well as rare earth slag in the mixture should be in the ratio of 4:4:1. These requirements are met by the components of the mixture containing, wt. 90: 1) ferrosilicon grade FS75 DSTU 4127:2002; 2) modifier for cast iron KMg2 DSTU 3362-96; 3) rare earth slag: NgOz 5-7; 5IO" 3-9; Sao 40-45 and

Аг29Оз 40-45.Ag29Oz 40-45.

Оскільки запропоноване технічне рішення є позапічним обробленням, то величина присадки повинна бути мінімальною, а відповідно мінімальна витрата суміші складе 0,45 95, і відповідно максимальна - 0,9 95 від маси розплаву. Підвищення або зменшення частки феросиліцію або модифікатора для виливків із чавуну або рідкісноземельного шлаку у суміші не дозволить одержати необхідні концентрації хімічних елементів, і тому призведе до недосягнення поставленої задачі.Since the proposed technical solution is post-bake processing, the amount of additive should be minimal, and accordingly, the minimum consumption of the mixture will be 0.45 95, and accordingly, the maximum - 0.9 95 of the mass of the melt. Increasing or decreasing the proportion of ferrosilicon or modifier for castings from iron or rare earth slag in the mixture will not allow obtaining the required concentrations of chemical elements, and therefore will lead to failure to achieve the set task.

Спосіб здійснюється наступним чином.The method is carried out as follows.

У лабораторних та промислових умовах встановили параметри запропонованого способу обробки чавуну. Були відлиті дослідні партії валків з розмірами 460х1016 мм за способом найближчого аналога та пропонованим. Плавку здійснювали в індукційній печі промислової частоти ІЧТ-6. Як шихтові матеріали застосовували: лом прокатних валків, ливарні чавуни, сталевий лом, феросплави. Як модифікатори використовували для первинного модифікування лігатуру на основі рідкісноземельних металів марки СРЗМЗО, а для вторинного модифікування за пропонованим способом механічну суміш з феросиліцію марки ФС75, модифікатора для виливків із чавуну марки КМг2 та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1, а за найближчим аналогом тільки феросиліцій марки ФС75. Для заливання валкових форм використовували ківш місткістю 10 т. Чавунний розплав з температурою 1410-50 з печі випускали у ливарний ківш, на дно якого завантажували необхідну кількість подрібненоїThe parameters of the proposed method of processing cast iron were established in laboratory and industrial conditions. Experimental batches of rolls with dimensions of 460x1016 mm were cast according to the method of the closest analogue and the proposed one. Melting was carried out in an industrial frequency induction furnace ICHT-6. The following materials were used as charge materials: rolled roll scrap, cast iron, steel scrap, ferroalloys. As modifiers, for the primary modification of the ligature based on rare earth metals of the SRZMZO brand, and for secondary modification according to the proposed method, a mechanical mixture of ferrosilicon brand FS75, a modifier for castings from cast iron of the KMg2 brand and rare earth slag in a ratio of 4:4:1, and according to the closest analogue only FS75 ferrosilicon. A ladle with a capacity of 10 tons was used to fill the roll forms. Cast iron melt with a temperature of 1410-50 was released from the furnace into a foundry ladle, at the bottom of which the required amount of crushed

Зо (фракція 70-90 мм) лігатури. Після витримки протягом 5-10 хв. розплав заливали у ливарну форму до надливу та робили витримку протягом 3-4 хв. Далі продовжували заливання та на струм розплаву вводили необхідну кількість фракції вторинного модифікатора (фракції 10-15 мм) - феросиліцію за найближчим аналогом або механічної суміші з феросиліцію, модифікатора марки КМга2 та рідкісноземельного шлаку такої ж фракції.Zo (fraction 70-90 mm) ligatures. After exposure for 5-10 min. the melt was poured into the mold to the overflow and held for 3-4 minutes. Further pouring was continued and the required amount of secondary modifier fraction (10-15 mm fractions) - ferrosilicon according to the closest analogue or a mechanical mixture of ferrosilicon, KMha2 modifier and rare earth slag of the same fraction - was introduced into the melt stream.

Кількість модифікаторів, що застосовувалися, та результати проведених досліджень наведені в таблиці. Випробовування проводили на зразках, вирізаних при механічному обробленні валків. Міцнісні властивості та мікроструктуру чавунів досліджували за стандартними методиками.The number of modifiers used and the results of the studies are shown in the table. The tests were carried out on samples cut during mechanical processing of rolls. The strength properties and microstructure of cast irons were studied according to standard methods.

З даних таблиці видно, що поставлена задача була вирішена, рівень міцності при вигині валкового чавуну підвищився на 3-4 95, а діапазон глибини перехідної зони збільшився з 10 до 14 мм.It can be seen from the data in the table that the task was solved, the bending strength level of rolled cast iron increased by 3-4 95, and the depth range of the transition zone increased from 10 to 14 mm.

ТаблицяTable

Результати випробовування прокатних валків ую за масою міцностіThe results of testing rolled rolls according to mass strength

Глибина | ОвигDepth | Ovig

СРЗМЗОФС5ІКМга. Сб | 5" |Мп З' | Сг|Мі) Мод |РЗМ |включень - шлак) : перліту зони, графіту ММ ставв 05 102111 верере о еря рови | по | з | 5 найближчим 1,28 0,03 - таж в 1021 ровер денні сот вти| по 1501 1,24 0,04 . неттен ву ва вя вл Бер рено рлрореоотя ва |пдопявя 51 в "У знаменнику - вміст елемента після модифікування, у чисельнику - до модифікування.SRZMZOFS5IKMha. Sat | 5" |Mp Z' | Sg|Mi) Mod |RZM |inclusions - slag) : perlite of the zone, graphite MM put 05 102111 verere about the era of the ditch | by | with | 5 nearest 1.28 0.03 - tage in 1021 rover day hundred tuty| po 1501 1.24 0.04 . netten vu va vya wl Berreno rlroreootya va |pdopyavya 51 in "In the denominator - the content of the element after modification, in the numerator - before modification.

Винахід, що заявляється, основано на теоретичних та промислових розробках, підтверджених експериментальними даними та може бути багаторазово відтворений у виробництві.The claimed invention is based on theoretical and industrial developments, confirmed by experimental data and can be repeatedly reproduced in production.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне та вторинне модифікування чавуну, який відрізняється тим, що вторинне модифікування проводять на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном сумішшю з феросиліцію, модифікатора на основі магнію, кремнію і заліза та рідкісноземельного шлаку у співвідношенні 4:4:1 при витраті суміші 0,45-0,9 95 від маси розплаву.FORMULA OF THE INVENTION The method of casting rolling rolls from cast iron with vermicular graphite, which includes primary and secondary modification of cast iron, which is characterized by the fact that the secondary modification is carried out on a jet of cast iron when filling the roll mold with cast iron with a mixture of ferrosilicon, a modifier based on magnesium, silicon and iron and of rare earth slag in the ratio of 4:4:1 with a mixture consumption of 0.45-0.9 95 from the mass of the melt.