СТАЛЬ ДЛЯ МЕЛЮЩИХ ШАРОВ Российский патент 2008 года по МПК C22C38/54 C22C38/32 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для производства мелющих шаров.

Известна выбранная в качестве прототипа сталь [1], содержащая (в мас.%):

углерод0,45-0,65марганец0,60-1,00кремний0,60-1,20алюминий0,01-0,06бор0,0025-0,0040медь0,06-0,36титан0,02-0,06железоостальное

Существенным недостатком данной стали является низкая твердость и эксплуатационная стойкость шаров, изготовленных из данной стали.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются повышение износостойкости и твердости мелющих шаров.

Для достижения этого сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, бор, медь, титан и железо, дополнительно содержит хром, никель и азот при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

углерод0,65-0,75марганец0,70-0,80кремний0,20-0,35алюминий0,010-0,025азот0,005-0,025титан0,005-0,010хром0,40-0,50никель0,01-0,30бор0,001-0,003железоостальное

при этом примеси содержатся в следующих количествах: сера - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,30%.

Заявляемый химический состав стали для мелющих шаров подобран исходя из следующих предпосылок.

Содержание углерода выбрано исходя из обеспечения достаточной твердости и прокаливаемости стали. При концентрации его в стали менее 0,65% твердость шаров снижается, а при увеличении концентрации углерода более 0,75% повышается склонность их к трещинообразованию.

Соотношение марганца выбрано, исходя из того, что при содержании марганца до 0,80% обеспечивается повышение твердости, прокаливаемости и сопротивляемости к трещинообразованию. Нижний предел выбран, исходя из того, что марганец при содержании менее 0,70% не оказывает влияние на прокаливаемость.

Кремний в заявляемых пределах исключает раскол шаров при ударных нагрузках. При концентрации кремния менее 0,20% значительно увеличивается склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При изготовлении шаров из стали выше верхнего заявляемого предела содержания кремния (0,35%) увеличивается склонность шаров к трещинообразованию.

При увеличении содержания хрома до 0,50% повышается твердость и прокаливаемость стали, что в свою очередь приводит к увеличению износостойкости мелющих шаров. При содержании хрома менее 0,40% наблюдается уменьшение прокаливаемости стали и, следовательно, износостойкости шаров.

Установленный предел концентрации никеля (0,01-0,30%) положительно влияет на снижение склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках и увеличивает прокаливаемость стали. При содержании никеля менее установленного предела не обеспечивается требуемая прокаливаемость стали. Содержание никеля более 0,30% экономически нецелесообразно.

Содержание алюминия (0,010-0,025%) выбрано исходя, с одной стороны, из необходимости получения мелкого действительного зерна, с другой - из исключения образования недопустимых глиноземистых неметаллических включений, увеличивающих склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках.

Титан используется в качестве раскислителя и обеспечивает защиту бора от связывания в нитриды, что способствует повышению прокаливаемости стали. Исходя из этого, оптимальными значениями для титана являются его содержание 0,005-0,010%. Верхний предел концентрации титана выбран, исходя из экономических соображений.

Концентрация азота менее 0,005% не приводит к образованию нитридов, обеспечивающих измельчение действительного зерна, и как следствие снижению склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При повышении азота более 0,025% возможны случаи возникновения пятнистой ликвации и образования пузырей в стали в результате «азотного кипения».

Ограничение содержания серы, фосфора и меди выбрано, исходя из обеспечения качества поверхности готовых мелющих шаров.

Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в дуговых печах ДСП-100Н10. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ осуществляли прокатку и термообработку шаров с прокатного нагрева по технологии двухстадийного охлаждения с самоотпуском. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Таким образом, заявляемый химический состав обеспечивает повышение твердости и износостойкости шаров.

Таблица 1.Химический состав стали, мас.%СоставСSiMnCrTiAlNВNiSРCuFe10,460,200,700,400,0050,0150,0050,0010,010,0050,0150,05ост.20,700,280,780,400,0110,0150,0080,0010,140,0080,0190,06ост.30,710,240,760,420,0090,0180,0100,0030,300,0160,0190,07ост.40,580,330,690,450,0070,0160,0130,0020,280,0050,0280,12ост.50,570,260,790,480,0130,0200,0220,0030,250,0200,0230,20ост.60,750,350,800,500,0100,0200,0250,0030,300,0300,0300,30 прототип0,45-0,650,60-1,200,60-0,80-0,02-0,060,01-0,06-0,0025-0,0040---0,06-0,36ост.

Таблица 2Механические свойства сталиСоставТвердость, МПаИзнос, гКоличество шаров с трещинамиПосле термообработкиПосле 10-кратного падения14950,440025750,312,64,135780,29З,14,845170,372,94,555240,353,04,165950,272,54,0прототип440-5600,31-0,453,2-7,05,8-10,0

Источники информации

1. А.с. СССР №1446189, С22С 38/16.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали, используемой для производства мелющих шаров. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, алюминий, бор, медь, титан, хром, никель, азот, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,65-0,75, марганец 0,70-0,80, кремний 0,20-0,35, алюминий 0,010-0,025, азот 0,005-0,025, титан 0,005-0,010, хром 0,40-0,50, никель 0,01-0,30, бор 0,001-0,003, железо - остальное, при этом примеси содержатся в следующих количествах: сера - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,30%. Повышается износостойкость и твердость мелющих шаров. 2 табл.

Сталь для мелющих шаров, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, бор, медь, титан и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хром, никель и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод0,65-0,75марганец0,70-0,80кремний0,20-0,35алюминий0,010-0,025азот0,005-0,025титан0,005-0,010хром0,40-0,50никель0,01-0,30бор0,001-0,003железоостальное,

при этом примеси содержатся в следующих количествах: сера - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,30%.