Чугун для прокатных валков Советский патент 1989 года по МПК C22C37/08 

1

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированным чугунам с шаровидным графитом, используемым для отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерывно-заготовочных и крупносортных станов, эксплуатируемых в условиях больших давлений, а также высоких термоциклических и динамических нагрузок.

Цель изобретения - снижение модуля упругости, повышение теплопроводности, термостойкости и прочности.

Предлагаемый чугун для прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Медь

Хром

Молибден

Магний

Барий

Железо

3,6-3,8 1,0-1,4 0,4-0,6 3,2-3,6 1,6-2,0 0,2-0,4 0,3-0,5

0,03-0,5 0,005-0,015

Остальное

4Ь 1

сп

со о to

Пределы содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обосновываются следующим.

Углерод в пределах 3,6-3,8% обеспечивает получение необходимых степе

ни графнтизацил и эвтектичности, низ кого модуля упругости и высокой теплопроводности. При содержании его менее 3,6% в половинчатом чугуне рабочего слоя валков снижается износостойкость в связи с уменьшением количества цементита, попытается модуль упругости и снижаете- теплопроводность в связи со снижением количества графита, ухудшаются литейные свойства и возрастает брак литья. Увеличение содержания углерода более 3,8% приводит к транскристаллизации макроструктуры рабочего слоя и падению прочности верхней шейки в связи с флотацией графита.

Кремний в пределах его содержани 1,0-1,4% обеспечивает получение необходимых значений параметра графи- тизации К г и степени эвтектичности чугуна. При содержании кремния менее 1% появляется цементит и усадочная рыхлота в шейках валков, ухудшаются литейные свойства. При увеличении его концентрации более 1,4% снижается твердость и увеличивается ее спад по глубине рабочего слоя, уменьшается теплопроводность.

Марганец в пределах 0,4-0,6% (совместно с никелем и медью) способ ствует снижению дифференцированности продуктов эвтектоидного превращения аустенита и повышению прочности. При его содержании 0,4% уменьшается прочность в медленноохлаждающихся при затвердевании частях отливки и увеличивается себестоимость чугуна в связ с необходимостью использования в ших

т е дорогостоящих низкомарганцовистых чугунов. Увеличение содержания его более 0,6% сопровождается повышением трансхристалличности макроструктуры, снижением параметра графитизации Kf., увеличением модуля упругости и умень шением теплопроводности.

Хром в пределах 0,2-0,4% способствует (совместно с марганцем) стабилизации бейнитной матрицы против отпуска и выращиванию твердости по глубине рабочего слоя валков. Нижний предел его содержания (0,2%) обосновывается количеством хрома, вносимог шихтовыми материалами и малым его влиянием при более низких концентрациях. Основу шихтовых материалов на вальцелитейных заводах составляют вышедшие из эксплуатации прокатные валки. При увеличении концентрации

0

5

Q

0

5

5

0

.,

0

5

хрома более 0,4% возрастает количество цементита, что сопровождается повышением модуля упругости и теплопроводности чугуна.

Никель в пределах 3,2-3,,6% обеспечивает (совместно с медью и молибденом) получение высоких значений твердости и прочности за счет увеличения в структуре количества бейнита, а также повышает концентрационный предел растворимости меди в твердом чугуне. При содержании его менее 3,2% повышается количество троостита, увеличивается демодифицирующее влияние меди, что приводит к снижению твердости и прочности. Увеличение его концентрации более 3,6% сопровождается снижением прочности в связи с появлением мартенсита, а также приводит к увеличению стоимости чугуна.

Медь в пределах 1,6-2,0% уменьшает аномальность структуры валов, способствует образованию бейнита, частично заменяя в чугуне разработанного состава более дорогой никель. При содержании ее менее 1,6% возрастает аномальность структуры и появляется необходимость увеличения никеля для получения необходимых значений твердости и прочности. Увеличение ее более 2,0% сопровождается снижением теплопроводности, а также ухудшением фактора формы графитных сфероидов, что приводит к падению прочности.

Молибден в пределах 0,3-0,5% способствует образованию бейнита и стабилизации его при повышении температуры. Он увеличивает твердость и прочность при высоких температурах и обеспечивает рост термостойкости. При концентрации менее 0,3%, влияние молибдена на структуру и свойства чугуна проявляется слабо. Ввиду очень высоких стоимости и дефицитности молибдена верхний предел его содержания ограничивается 0,5%.

Магний в пределах 0,03-0,05% обеспечивает сфероидизацию графитных включений. При содержании менее 0,03% падает прочность, так как не обеспечивается получение шаровидного графита и сопровождается появлением в рабочем слое валков дефектов в виде черных пятен и плен при содержании магния более 0,05%.

Барий в пределах 0,005-0,015% вы- полняет роль графитизирующего модификатора, обеспечивающего за счет

инокулирования, раскисления и десуль- фурации чугуна образование в нем графитных включений более совершенной сферической формы, повышение теплопроводности и снижение модуля упругости за счет увеличения количества графита и уменьшения количества цементита. Он выравнивает твердость и прочность по глубине рабочего слоя и устраняет в нем транскристалличность. Указанные изменения структуры валков под влиянием бария сопровождаются повышением термостойкости. При

10

последующим охлаждением водой, что соответствует температурным условиям эксплуатации валков для горячей прокатки металла. Мерой термос тонкости являлось количество термоциклон до разрушения образца.

Как видно из таблицы, цель нчоб- ретения достигается только при изменении в составе известного чугуна содержания ингредиентов и дополнительного ввода бария. При этом среднее содержание (мас.%) должно быть изменено следующим путем: увеличение

содержании бария менее 0,005% влияние 15 концентрации углерода на 0,15%, нике- его на структуру и свойства чугуна ля на , марганца на 0,30%и хрома

на 0,10%, а также уменьшение концентрации кремния на 0,65% и меди на 0,20%.

незначительно. Увеличение содержания бария в чугуне более 0,015% приводит к увеличению степени аномальности структуры и снижение уровня твердост рабочего слоя валков.

Химический состав и свойства предлагаемого чугуна и известного представлены в таблице.

Пример. При плавке металла в индукционной печи в качестве шихтовых материалов использовали стальной лом, чугун валковый ЧВ-2, FeMn (45%) FeCr (72%), катодный никель, электро

лизную медь, FeMo (60%), FeSi (75%), Ni-Mg лигатуру (Mg 17%), FeSiBa (Ba 27%). Прочность чугунов определяли по стандартной методике, теплопроводность - стандартным методом радиального потока тепла, модуль упругости рассчитывали из скоростей распространения ультразвука, которые определяли методом непрерывных колебаний. Испытания на термостойкость производили на установке для термо- циклирования нагревом защемленных образцов электротоком до 600°С с

последующим охлаждением водой, что соответствует температурным условиям эксплуатации валков для горячей прокатки металла. Мерой термос тонкости являлось количество термоциклон до разрушения образца.

Как видно из таблицы, цель нчоб- ретения достигается только при изменении в составе известного чугуна содержания ингредиентов и дополнительного ввода бария. При этом среднее содержание (мас.%) должно быть изменено следующим путем: увеличение

концентрации углерода на 0,15%, нике- ля на , марганца на 0,30%и хрома

на 0,10%, а также уменьшение концентрации кремния на 0,65% и меди на 0,20%.

Формула изобретения

Чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, ни- кель, медь, хром, молибден, магний и железо, отличающийся тем, что, с целью снижения модуля упругости, повышения теплопроводности, термостойкости и прочности, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод3,6-3,8

Кремний1,0-1,4

Марганец0,4-0,6

Никель3,,6

Медь1,6-2,0

Хром0,2-0,4

Молибден0,3-0,5

Магний0,03-0,05

Барий0,005-0,015

ЖелезоОстальное

Изобретение относится к металлургии, а именно, к легированным чугунам с шаровидным графитом, используемым для отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерывно-заготовочных и крупносортных станов, эксплуатируемых в условиях больших давлений, а также высоких термоциклических и динамических нагрузок. Цель изобретения - снижение модуля упругости, повышение теплопроводности, термостойкости и прочности. Предлагаемый чугун для прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 3,6-3,8

кремний 1,0-1,4

марганец 0,4-0,6

никель 3,2-3,6

медь 1,6-2,0

хром 0,2-0,4

молибден 0,3-0,5

магний 0,03-0,5

барий 0,005-0,015

железо остальное. Предлагаемый чугун имеет следующие свойства: предел прочности при изгибе 936-985 МПа, модуль упругости Е^.10³ 17,1-17,7 кгс/мм², теплопроводность 24,9-26,1 Вт/м.град, количество термоциклов до разрушения 4940-5160. 1 табл.