Способ отливки двухслойных чугунных прокатных валков Советский патент 1989 года по МПК B22D25/04 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в производстве двухслойных чугунных листопрокатных валков.

Цель изобретения - повышение прочности шеек валка за счет повьЕчения степени графитизации.

Способ включает заливку литейной формы легированным чугуном до уровня ,на 300-350 мм вьш1е верхнего края вал10

ка

, кристаллизацию рабочего слоя со

структурой белого чугуна и последующую промьшку формы серым чугуном, содержащим 3,2-3,6% углерода, 0,4-0,6% 15 марганца, 0,15-0,30% хрома, а также кремний и никель в количестве, равном 1,1-1,5 и 0,5-0,9% соответственно.

В состав промывного серого чугуна, 20 кроме того, дополнительно вводят 0,2- 0,70% меди и 0,04-0,12% титана.

Выбранные пределы содержания химических элементов в промывном чугуне, используемом для осуществления пред- 25 ложенного способа, обосновываются следующим образом.

Углерод в указанных пределах (3,2- 3,6%) обеспечивает необходимые сте- пени эвтектичности и графитизации ЗО промывного чугуна. При концентрации его менее 3,2% ухудшаются литейные свойства чугуна и не обеспечивается необходимая степень графитизации в сердцевине и шейках валков. При со- держании его более 3,6% увеличивают- ся размеры и степень разветвленности графитных включений, что ведет к снижению прочности DieeK.

Кремний в указанных пределах (1,1-1,5%) обеспечивает необходимую степень нейтрализации хрома и молибдена при смешивании во время заливки с ранее залитым чугуном для формирования белого рабочего слоя. При кон- 45 центрации кремния менее 1,10% в структуре сердцевины и шеек кристаллизуется хрупкий структурно-свободный цементит. Увеличение содержания кремния более 1,5% сопровождается TQ увеличением степени аномальности перлита (ферритной каймы на междендритных границах), снижением его дисперсности, возрастанием размеров и степени разветвленности включений гра- с ита, что приводит к снижению тверости и прочности.

Марганец в указанных пределах (0,4-0,6%) способствует перлитизации

35

40

10

15

20

25

ЗО

5 Q с

35

0

металлической матрицы. При содержании его менее 0,4% такое его влияние в медленно охлаждаемой при затвердевании нижней щейке незначительно. При концентрации марганца более 0,6% твердость продолжает повышаться, а прочность начинает снижаться в связи с появлением в структуре аустенитно- карбидной эвтектики ввиду отбеливающего влияния марганца.

Хром в указанных пределах (0,15- 0,30%) обеспечивает повышение твердости и прочности чугуна за счет увеличения степени дисперсности и микротвердости перлита. При концентрации менее 0,15% влияние хрома на структуру и прочность чугуна нижних шеек незначительно. При содержании хрома в промывном чугуне более 0,30% не обеспечивается беэкарбидная структура сердцевины и верхней шейки.

Никель в указанных пределах (0,50-0,90%) способствует графитизации чугуна при эвтектическом распаде жидкости и повьш1ению дисперсности перлита при эвтектоидном превращении. В связи с малой скоростью охлаждения чугуна нижних шеек в эвтектоидном интервале температур положительное влияние никеля на твердость и прочность начинает существенно проявляться только при концентрации его не менее 0,5%. Верхний предел содержания никеля (0,9%) обосновывается технико- экономическими соображениями в внду значительной стоимости ннкеля.

Медь в указанных пределах (0,20- 0,70%), являясь аналогом никеля по влиянию на г.рафитизацию и строение продуктов эвтектоидного превращения аустенита, частично заменяет последний, обеспечивая более низкую себестоимость промывного чугуна (стоимость меди почти в три раза меньше стоимости никеля). При концентрации меди менее 0,20% ее влияние на степень графитизации незначительно. Оно носит экстремальный характер (снижается при выделении микровключений меди) ввиду ее ограниченной растворимости в чугуне, а поэтому при содержании более 0,7% положительное влияние меди на структуру и механические свойства чугуна нижних шеек начинает . снижаться.

Титан в указанных пределах (0,04-0,12%) способствует графитизации, а главное - уменьшению размеров

1452655

и степени разветвленности графитньк лее производили выдержку, толчки и

включений. При концентрации титана менее 0,04% его влияния на структуру трудно поддается регулированию ввиду сложности определения более низких концентраций. При содержании титана более 0,12% его влияние на степень графитизации снижается и заменяется отбеливающим, а влияние на размеры графита усиливается, и кроме разветвленного графита в структуре появляется междендритный графит.

Основной легированный чугун для формирования рабочего слоя валков плавили в мартеновской печи - емкостью 35 т, а промывной - в вагранке и дуговой печи дуплекс-процессом. Хром, медь и титан вводят, используя в качестве шихты природно-легирован- ный чугун, а никель - в виде катодного никеля, Бьша проведена опытная отливка прокатных валков. Для промьге- ки использовали чугун.

Полученные показатели твердости и прочности шеек валков позволяют выбрать оптимальный химический состав чугуна для промывки форм.

Пример. Проводилась заливка чугунных прокатных валков типа 11ПХНд-70. Химический состав высоколегированного чугуна, мас.%: С 2,7; Si 0,45; Мп 0,55; Р 0,4; S 0,1; Сг 0,76; Hi 3,75, остальное - железо. Температура заливаемого металла . Масса валка с размерами бочки 700д7700 мм равна 9 т. Время заливки основного чугуна 45 с. Объем заполнения формы контролировали по весовой скорости заливки. Да промывку чугуном следующего химсостава, мас.%: С 3,54; Si 1,27; Мп 0,45; Р 0,25; S 0,05; Сг 0,20; Ni 0,70; Си 0,45; Ti 0,08; остальное - железо. Чугун заливали при злл 1320 С, Количество промывного металла составляло 4,6 т. После ме10 ханической обработки контролировали полученные результаты, Б результате получили увеличение твердости нижних шеек на 60 ед. Бринеля, а прочности на изгиб - на 137 ИПа.

15 Таким образом, предложенный спо- . соб обеспечивает в среднем поБьппение твердости нижних приводных шеек на 25,8%, а прочности - на 33,2%.

20 Формула изобретения

Способ отливки двухслойных чугунных прокатных валков, включающий заливку литейной формы легированным чугуном

25 ДО уровня на 300-350 мм вьппе верхнего края валка, кристаллизацию рабочего слоя со структурой белого чугуна и последующую промьшку формы серым чугуном, содержащим 3,2-3,6% уг30 лерода, 0,4-0,6% марганца, 0,15- 0,30% хрома, а также кремний, никель и железо, отличаю, щийся тем, что, с целью повышения прочности шеек валка за счет повьшения пени графитизации, серьй чугун для промывки используют дополнительно содержащим медь в количестве 0,2- 0,70% и титан в количестве 0,04- 0,12% и срдержа1 щм кремний и никель

р соответственно 1,1-1,5 и 0,5-0,9%.

1452655

ле

лее производили выдержку, толчки и

промывку чугуном следующего химсостава, мас.%: С 3,54; Si 1,27; Мп 0,45; Р 0,25; S 0,05; Сг 0,20; Ni 0,70; Си 0,45; Ti 0,08; остальное - железо. Чугун заливали при злл 1320 С, Количество промывного металла составляло 4,6 т. После механической обработки контролировали полученные результаты, Б результате получили увеличение твердости нижних шеек на 60 ед. Бринеля, а прочности на изгиб - на 137 ИПа.

Таким образом, предложенный спо- . соб обеспечивает в среднем поБьппение твердости нижних приводных шеек на 25,8%, а прочности - на 33,2%.

Формула изобретения

Способ отливки двухслойных чугунных прокатных валков, включающий заливку литейной формы легированным чугуном

ДО уровня на 300-350 мм вьппе верхнего края валка, кристаллизацию рабочего слоя со структурой белого чугуна и последующую промьшку формы серым чугуном, содержащим 3,2-3,6% углерода, 0,4-0,6% марганца, 0,15- 0,30% хрома, а также кремний, никель и железо, отличаю, щийся тем, что, с целью повышения прочности шеек валка за счет повьшения степени графитизации, серьй чугун для промывки используют дополнительно содержащим медь в количестве 0,2- 0,70% и титан в количестве 0,04- 0,12% и срдержа1 щм кремний и никель

соответственно 1,1-1,5 и 0,5-0,9%.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в производстве двухслойных чугунных местопрокатных валков. Цель изобретения - повышение прочности шеек валка за счет повьппения степени графитизации. Способ включает заливку литейной формы легированным чугуном до уровня на 300-350 мм вьппе верхнего края валка, кристаллизацию рабочего слоя со структурой белого чугуна и последующую промывку формы сырым чугуном, содержащим 3,2-3,6% углерода, 0,4-0,6% марганца, 0,15- 0,30% хрома, а также кремний и никель в количестве 1,1-1,5% и 0,5-0,9% соответственно. В состав промывного серого чугуна дополнительно вводят 0,2-0,75% меди и 0,04-0,12% титана. Заявленный способ обеспечивает в среднем повышение твердости нижних приводных шеек на 25,Я%, а прочности - на 33,2%. с (Л