UA121059C2 - METHOD OF CASTING ROLLING ROLLS FROM CAST IRON WITH VERMICULAR GRAPHITE - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі чорна металургія. Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом включає первинне та вторинне модифікування чавуну, при цьому вторинне модифікування проводять на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном механічною сумішшю з феросиліцію ФС75, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію у співвідношенні 8:1:1 при витраті суміші 0,24-0,48 % від маси розплаву. Пропонований винахід дозволяє підвищити рівень міцності при вигині валкового чавуну на 2,5-3,7 %.The invention relates to the field of ferrous metallurgy. The method of casting rolled cast iron castings with vermicular graphite includes primary and secondary modification of cast iron, the secondary modification is carried out on a cast iron jet by pouring a roll mold with cast iron with a mechanical mixture of ferrosilicon FS75, gadolinium oxide and dysprosium oxide: a mixture of 0.24-0.48% by weight of the melt. The present invention allows to increase the level of bending strength of rolled cast iron by 2.5-3.7%.

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, МКИ В220 25/00, опубл. 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, MKY 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 foundry 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 сутністю 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 analog in terms of technical essence and the result that is 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, опубл. 2011 р.).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 показники міцності валкових чавунів, яких потребує сучасне виробництво.The invention is based on the task of increasing the strength of rolled cast iron, which modern production requires.

Технічний результат полягає в тому, що за пропонованим способом вторинне модифікування здійснюється механічною сумішшю з феросиліцію, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію та сприяє підвищенню міцнісних властивостей чавуну прокатного валка за рахунок зміни форми включень графіту та підвищення дисперсності перлітної складової у його структурі.The technical result is that, according to the proposed method, the secondary modification is carried out with a mechanical mixture of ferrosilicon, gadolinium oxide and dysprosium oxide and contributes to increasing the strength properties of cast iron by changing the shape of graphite inclusions and increasing the dispersion of the pearlite component in its structure.

Зазначена задача вирішується розробкою способу лиття прокатних валків, що включає первинне модифікування у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів 0,5-0,7 95 від маси розплаву та вторинне модифікування, яке здійснюється механічною сумішшю з феросиліцію ФС75, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію у співвідношенні 8:1:1 на струмені металу при заливанні валкової форми з чавуном при витраті суміші у кількості 0,24-0,48 95 від маси розплаву.This task is solved by developing a method of casting rolled rolls, which includes primary modification in a pouring ladle with a complex modifier based on rare earth elements 0.5-0.7 95 by mass of the melt and secondary modification, which is carried out by a mechanical mixture of ferrosilicon FS75, gadolinium oxide and dysprosium oxide in a ratio of 8:1:1 on a metal jet when pouring a roll form with cast iron at a consumption of the mixture in the amount of 0.24-0.48 95 from the mass of the melt.

Особливістю макроструктури прокатних валків по глибині бочки є наявність трьох макрозон: робочий (поверхневий) шар з білого або половинчастого чавуну - 20-35 мм, перехідна зона - 40-A feature of the macrostructure of rolling rolls along the depth of the barrel is the presence of three macrozones: the working (surface) layer of white or semi-cast iron - 20-35 mm, the transition zone - 40-

Зо 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 підвищення міцності перехідної зони та центральної частини валка рекомендується вторинне модифікування здійснювати механічною сумішшю з феросиліцію ФС75, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію. При присадках її нижче за 0,24 мас. 95 це призводить до зниження міцносних характеристик матеріалу валка та до його зламу. Збільшення ж присадки суміші вище за 0,48 мас. 96 може привести до відшарування робочого шару під час експлуатації валка. Таким чином, вторинне модифікування необхідно проводити застосовуючи 0,24-0,48 95 від маси розплаву механічної суміші з феросиліцію, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію у співвідношенні 8:1:1.From 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 increase the strength of the transition zone and the central part of the roll, it is recommended to carry out secondary modification with a mechanical mixture of ferrosilicon FS75, gadolinium oxide and dysprosium oxide. With additives, it is lower than 0.24 wt. 95 this leads to a decrease in the strength characteristics of the roll material and to its breakage. An increase in the mixture additive is higher than 0.48 wt. 96 can lead to peeling of the working layer during the operation of the roll. Thus, secondary modification must be carried out using 0.24-0.48 95 by weight of the melt of a mechanical mixture of ferrosilicon, gadolinium oxide and dysprosium oxide in a ratio of 8:1:1.

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

Первинне модифікування валкового чавуну здійснювали за способом, що викладений у патенті України Мо 93800, тобто у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів 0,5-0,7 9о від маси розплаву з метою одержання графітних включень вермикулярної форми. Збільшення або зменшення витрати комплексного модифікатора призводило до одержання графітних включень кулястої або пластинчастої форми і тому зменшувало міцнісні властивості матеріалу валка.The primary modification of cast iron was carried out according to the method described in the patent of Ukraine Mo 93800, that is, in a pouring ladle with a complex modifier based on rare earth elements 0.5-0.7 9o from the mass of the melt in order to obtain vermicular-shaped graphite inclusions. 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 ФС75, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію у співвідношенні 8:1:1 застосовуючи присадку 0,24-0,48 95 від маси розплаву. Збільшення або зменшення витрати механічної суміші не призводило до необхідної дисперсності перлітної складової у його структурі та поліпшення форми включень вермикулярного графіту і тому зменшувало міцність при вигині матеріалу прокатного валка.Secondary modification on the cast iron jet when filling the roll mold with cast iron according to the proposed method must be carried out with a mechanical mixture of ferrosilicon FS75, gadolinium oxide and dysprosium oxide in a ratio of 8:1:1 using an additive of 0.24-0.48 95 by mass of the melt. Increasing or decreasing the consumption of the mechanical mixture did not lead to the necessary dispersion of the pearlite component in its structure and improvement of the shape of the vermicular graphite inclusions, and therefore reduced the bending strength of the rolled roll material.

Серією лабораторних досліджень встановлено, що для одержання необхідного високого рівня міцності при вигині матеріалу прокатного валка необхідно додати у сплав, мас. 905: 0,16- 0,32 кремнію, 0,02-0,04 оксиду гадолінію та 0,02-0,04 оксиду диспрозію. Для забезпечення введення у розплав мінімальних рекомендованих кількостей кремнію, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію необхідно ввести індивідуально 0,16 мас. 95 феросиліцію, 0,02 мас. 95 оксиду гадолінію та 0,02 мас. 95 оксиду диспрозію. Виходячи з цього для досягнення поставленої мети кількості феросиліцію, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію у механічній суміші повинні знаходитися у співвідношенні 8:1:1. Цим вимогам відповідають складові суміші, що містять, мас.A series of laboratory studies established that in order to obtain the necessary high level of bending strength of the material of the rolled roll, it is necessary to add to the alloy, wt. 905: 0.16-0.32 silicon, 0.02-0.04 gadolinium oxide and 0.02-0.04 dysprosium oxide. To ensure the introduction of the minimum recommended amounts of silicon, gadolinium oxide and dysprosium oxide into the melt, it is necessary to introduce individually 0.16 wt. 95 ferrosilicon, 0.02 wt. 95 gadolinium oxide and 0.02 wt. 95 dysprosium oxide. Based on this, in order to achieve the set goal, the amount of ferrosilicon, gadolinium oxide and dysprosium oxide in the mechanical mixture should be in the ratio of 8:1:1. These requirements are met by the components of the mixture containing, wt.

Фо: 1) феросиліцій марки ФС75 ДСТУ 4127:2002; 2) оксид гадолінію; 3) оксид диспрозію.Fo: 1) ferrosilicon grade FS75 DSTU 4127:2002; 2) gadolinium oxide; 3) dysprosium oxide.

Оскільки запропоноване технічне рішення є позапічним обробленням, то величина присадки для мінімальної витрати суміші складе 0,24 95 від маси розплаву, і відповідно максимальна - 0,48 95 від маси розплаву. Підвищення або зменшення частки феросиліцію, або оксиду гадолінію, або оксиду диспрозію у суміші не дозволить одержати необхідні концентрації кремнію та оксидів гадолінію та диспрозію, і тому приведе до недосягненню поставленої мети.Since the proposed technical solution is post-bake processing, the value of the additive for the minimum consumption of the mixture will be 0.24 95 from the mass of the melt, and accordingly the maximum - 0.48 95 from the mass of the melt. Increasing or decreasing the proportion of ferrosilicon, or gadolinium oxide, or dysprosium oxide in the mixture will not allow obtaining the necessary concentrations of silicon and gadolinium oxides and dysprosium, and therefore will lead to failure to achieve the set goal.

Спосіб здійснюється наступним чином. У лабораторних та промислових умовах встановили параметри запропонованого способу обробки чавуну. Були відлиті дослідні партії валків з розмірами 2 460 х 1016 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, ультрадисперсного оксиду гадолінію та ультрадисперсного оксиду диспрозію у співвідношенні 8:1:1, а за найближчим аналогом тільки феросиліцій марки ФС75.The method is carried out as follows. The parameters of the proposed method of processing cast iron were established in laboratory and industrial conditions. Experimental batches of rolls with dimensions of 2,460 x 1,016 mm were cast using the method of the closest analogue and the proposed method. 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 the secondary modification according to the proposed method, a mechanical mixture of ferrosilicon of the FS75 brand, ultradispersed gadolinium oxide and ultradispersed dysprosium oxide in a ratio of 8:1:1, and according to the closest analogue, only ferrosilicon of the brand FS75.

Для заливання валкових форм використовували ківш місткістю 10 т. Чавунний розплав з температурою 1410250 з печі випускали у ливарний ківш, на дно якого завантажували необхідну кількість подрібненої (фракція 70-90 мм) лігатури, що містить РЗМ. Після витримки протягом 5-10 хв. розплав заливали у стаціонарну комбіновану ливарну форму до надливу та робили витримку протягом 3-4 хв. Далі продовжували заливання та на струм розплаву вводили необхідну кількість вторинного модифікатора - феросиліцію (фракції 10-15 мм) за найближчим аналогом або механічної суміші з феросиліцію такої ж фракції, ультрадисперсного оксиду гадолінію та ультрадисперсного оксиду диспрозію.A ladle with a capacity of 10 tons was used for pouring the roll forms. Cast iron melt with a temperature of 1410250 was released from the furnace into a foundry ladle, at the bottom of which was loaded the necessary amount of crushed (fraction 70-90 mm) ligature containing RZM. After exposure for 5-10 min. the melt was poured into a stationary combined casting mold to the overflow and held for 3-4 minutes. Next, pouring was continued and the required amount of secondary modifier - ferrosilicon (fractions of 10-15 mm) according to the closest analogue or a mechanical mixture of ferrosilicon of the same fraction, ultradispersed gadolinium oxide and ultradispersed dysprosium oxide was introduced into the melt stream.

Кількість модифікаторів, що застосовувалися, та результати проведених досліджень наведені у 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.

Результати випробовування прокатних валківThe results of testing rolling rolls

Зо З даних таблиці видно, що поставлена мета була досягнута, рівень міцності при вигині валкового чавуну підвищився на 2,5-3,7 95.From the data in the table, it can be seen that the goal was achieved, the bending strength level of rolled cast iron increased by 2.5-3.7 95.

Винахід, що заявляється, засновано 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.

ТаблицяTable

МежаLimit

Спосіб МПа семаест овоцоюе яп ме 5 Зо мем тонеThe method of MPa semaest ovotsoyue yap me 5 Zo mem tone

СРЗМЗО| ФС75 СаОз Буга С | 5" З' Ст |Мі| РЗМІ Ре включень й графіту перліту найближчим ТВ 0,03 таки | 105115 ве овен от ниця: лях 185SRZMZO| FS75 CaOz Buga S | 5" Z' St |Mi| RZMI Re inclusions and graphite perlite nearest TV 0.03 tak | 105115 ve ram ot nytsia: lyach 185

У знаменнику - вміст елемента після модифікування, у чисельнику - до модифікування.In the denominator - the content of the element after modification, in the numerator - before modification.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне таFORMULA OF THE INVENTION Method of casting rolling rolls from cast iron with vermicular graphite, including primary and 40 вторинне модифікування чавуну, який відрізняється тим, що вторинне модифікування проводять на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном механічною сумішшю з феросиліцію ФС75, оксиду гадолінію та оксиду диспрозію у співвідношенні 8:1:1 при витраті суміші 0,24-0,48 95 від маси розплаву.40 secondary modification of cast iron, which is characterized by the fact that secondary modification is carried out on a jet of cast iron when filling a roll form with cast iron with a mechanical mixture of ferrosilicon FS75, gadolinium oxide and dysprosium oxide in a ratio of 8:1:1 with a mixture consumption of 0.24-0.48 95 from the mass of the melt.