BG112925A - Method for production of industrial mixer impellers - Google Patents
Method for production of industrial mixer impellers Download PDFInfo
- Publication number
- BG112925A BG112925A BG112925A BG11292519A BG112925A BG 112925 A BG112925 A BG 112925A BG 112925 A BG112925 A BG 112925A BG 11292519 A BG11292519 A BG 11292519A BG 112925 A BG112925 A BG 112925A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- wear
- bainite
- casting
- blade
- blades
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
МЕТОД ЗА ПРОИЗВОДСТВО НА ЛОПАТКИ ЗА ПРОМИШЛЕНИ МИКСЕРИ.METHOD OF MANUFACTURE OF BLADES FOR INDUSTRIAL MIXERS.
Лопатките се отливат от сферографитен чугун и намират приложение за работни елементи на промишлени миксери, работещи в условията на динамични натоварвания и абразивен износ. В процеса на кристализация се извършва легиране на повърхностния слой, където се образува износоустойчиво покритие с дебелина от 1 до 10 mm. Покритието съдържа комплексни карбиди и карбиди от типа МеС, Ме2С, Ме7С3, Ме23С6, на един или няколко от елементите: W, Mo, V, В, Ti или Nb. Металната матрица е бейнито-аустенитна, получена по два начина: директно при отливане на легиран с мед, никел, молибден, манган, ванадий и бор сферографитен чугун или чрез изотермично закаляване след отливане, в температурния интервал: 220-420°С.The blades are cast from ductile iron and are used for working elements of industrial mixers operating in conditions of dynamic loads and abrasive exports. In the process of crystallization, the surface layer is doped, where a wear-resistant coating with a thickness of 1 to 10 mm is formed. The coating contains complex carbides and carbides of the type MeC, Me 2 C, Me 7 C 3 , Me 23 C 6 , of one or more of the elements: W, Mo, V, B, Ti or Nb. The metal matrix is bainite-austenitic, obtained in two ways: directly by casting alloyed with copper, nickel, molybdenum, manganese, vanadium and boron ductile iron or by isothermal hardening after casting, in the temperature range: 220-420 ° C.
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION
Изобретението се отнася за метод за производство на износоустойчиви елементи за промишлени миксери, използвани в областта на металургията, минното дело, керамичната промишленост, праховата металургия и машиностроенето, за производство на: лопатки, смесители, разпределители, шнекове, бъркалки и други елементи, работещи в условията на динамично натоварване и абразивен износ.The invention relates to a method for the production of wear-resistant elements for industrial mixers used in the field of metallurgy, mining, ceramics, powder metallurgy and mechanical engineering, for the production of: blades, mixers, distributors, augers, stirrers and other elements operating in conditions of dynamic loading and abrasive export.
Елементи, от които се изисква висока устойчивост на абразивен износ на повърхността и жилава сърцевина.Elements that require high resistance to abrasive wear on the surface and tough core.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА.BACKGROUND OF THE INVENTION.
Известни са различни методи за изработка на елементи работещи в условията на абразивен износ:Various methods for manufacturing elements operating in the conditions of abrasive export are known:
- Ляти бели чугуни с евтектикум от ледебуритен тип.- Cast white cast iron with eudecticum of ledeburite type.
Съдържат до около 3%Сг, 2%Νΐ, Μη до 5% и до 1,5%Си, допълнително легирани с V, Мо или Ti GX300CrNi2, GX300NiCr4, GX300MnCu. Осигуряват твърдост приблизително 580HBW, която може да достигне до 600HBW. Износоустойчивостта се дължи на комплексни карбиди от цементитен тип легирани с Cr, Mo, V, W, Мп. Тези чугуни имат относително ниска износоустойчивост и висока крехкост.They contain up to about 3% Cr, 2% Νΐ, Μη up to 5% and up to 1.5% Cu, additionally doped with V, Mo or Ti GX300CrNi2, GX300NiCr4, GX300MnCu. They provide a hardness of approximately 580HBW, which can reach up to 600HBW. Wear resistance is due to complex carbides of cementite type alloyed with Cr, Mo, V, W, Mn. These cast irons have relatively low wear resistance and high brittleness.
- Бели чугуни с двоен евтектикум на основата на карбидите Ме7С3 и Ме23С6. Съдържат хром от порядъка 10 + 30%, допълнително легирани с Мо до 3%, Мп до 5%, Ni до 3%. Изполвани чугуни: GX300CrNiMoV20, GX290CrMnl2, GX280CrNi28. Износоустойчивостта се осигурява от комплексните карбиди притежаващи твърдост 1200-1500HV. Тези чугуни притежават висока износоустойчивост, но са поскъпи и с и висока крехкост.- White cast irons with double eutecticum based on carbides Me 7 C 3 and Me 23 C 6 . They contain chromium of the order of 10 + 30%, additionally doped with Mo up to 3%, Mn up to 5%, Ni up to 3%. Cast irons used: GX300CrNiMoV20, GX290CrMnl2, GX280CrNi28. Wear resistance is provided by complex carbides with hardness 1200-1500HV. These cast irons have high wear resistance, but are also expensive with high fragility.
- Бели чугуни с евтектикум на основата на карбида МеС. Тези чугуни съдържат ванадий от 3 до 10% или ванадий + манган, допълнително легирани с Cu, Si, Ni. Високата твърдост на ванадиевите карбидите осигурява и висока износоустойчивост. Използват се чугуни от типа GX260V7, GX230V4. Недостатък са високите крехкост и стойност.- White cast irons with eutecticum based on MeC carbide. These cast irons contain vanadium from 3 to 10% or vanadium + manganese, additionally alloyed with Cu, Si, Ni. The high hardness of vanadium carbides also provides high wear resistance. Cast irons of the type GX260V7, GX230V4 are used. The disadvantage is the high fragility and value.
- Бели чугуни на основата на двойни евтектикуми с карбиди от типа МеС и Ме7С3. Тези чугуни са комплексно легирани основно с хром 3+10%, ванадий 2+8% и манган до 4%. След термична обработка твърдостта достига 60...65hRC - GX300CrVMn 10-8-4, GX360CrVNil5-6. Недостатък е високата стойност и крехкост.- White cast irons based on double eutectic with carbides of the type MeC and Me 7 C 3 . These cast irons are complex alloyed mainly with chromium 3 + 10%, vanadium 2 + 8% and manganese up to 4%. After heat treatment the hardness reaches 60 ... 65hRC - GX300CrVMn 10-8-4, GX360CrVNil5-6. The disadvantage is the high value and fragility.
Основен проблем в получаването на детайли от бели чугуни са лошите им леярски свойства, високата крехкост и почти невъзможна механична обработка, затрудняваща силно изработката на сложни детайли. Същите са неподходящи за работа в динамични условия свързани с ударни натоварвания поради високата крехкост.The main problem in obtaining details from white cast iron are their poor casting properties, high brittleness and almost impossible mechanical processing, which makes it very difficult to make complex details. They are unsuitable for operation in dynamic conditions associated with impact loads due to high fragility.
- Стоманата GX110Mnl3. Съдържа 13% манган. Високата износоустойчивост в стоманата се постига в резултат на ударни натоварвания. Твърдостта нараства до 500—550HBW. Когато процесът на износване не е съпроводен с динамични, ударни натоварвания и създаването на натискови напрежения стоманата се износва лесно, което я прави неподходяща за работа в условията на абразивен износ.- Steel GX110Mnl3. Contains 13% manganese. High wear resistance in steel is achieved as a result of impact loads. The hardness increases to 500-550HBW. When the wear process is not accompanied by dynamic, impact loads and the creation of compressive stresses, the steel wears out easily, making it unsuitable for operation in abrasive wear conditions.
- Износоустойчиви стомани. Изполват се високовъглеродни стомани съдържащи 0,8-1,2%С, допълнително легирани с Cr, W, Мо, Ti, V, Co. и др. Те съдържат до 20% W, 15% Мо, 10% V до 25% Co: HS18-0-1, HS6-5-1, HS6-5-1-5, HS2-9-1-8. Твърдостта след закаляване достига до 64...70HRC. Стомани от типа Х210Сг12, X165CrMoV12, X95CrMoV18 съдържащи 12, 18 и 25% Сг, които след закаляване достигат твърдост 62-64HRC. Основен недостатък е много високата цена, сложната и скъпа термична обработка, както и високата крехкост в закалено състояние.- Wear-resistant steels. High carbon steels containing 0.8-1.2% C, additionally alloyed with Cr, W, Mo, Ti, V, Co. are used. and others. They contain up to 20% W, 15% Mo, 10% V to 25% Co: HS18-0-1, HS6-5-1, HS6-5-1-5, HS2-9-1-8. The hardness after hardening reaches 64 ... 70HRC. Steels of the type X210Cr12, X165CrMoV12, X95CrMoV18 containing 12, 18 and 25% Cr, which after hardening reach a hardness of 62-64HRC. The main disadvantage is the very high cost, complex and expensive heat treatment, as well as the high brittleness in the hardened state.
- Повърхностно закаляване — осигурява възможност за съчетаване на твърда износоустойчива повърхност с мека и жилава сърцевина. Използва се индукционно, плазмено или лазерно закаляване на работната повърхност. Основен недостатък се явява високата цена на използваното оборудване и относително ниската износоустойчивост на повърхностния слой.- Surface hardening - provides an opportunity to combine a hard wear-resistant surface with a soft and tough core. Induction, plasma or laser hardening of the work surface is used. The main disadvantage is the high cost of the equipment used and the relatively low wear resistance of the surface layer.
- Наваряване на износоустойчиви покрития - използват се различни методи за наваряване на покрития съдържащи карбидни частици с висока твърдост - WC, TiC, ТаС, SiC, NbC, VC и др. Поучените слоеве притежават висока износоустойчивост в абразивни среди. Основни недостатъци се явява високите стойности на оборудването и цени на използваните електроди. Наличието на неравномерност в наварения слой води до бързо износване на зоните с понижено съдържание на твърдата фаза и излизане на детайлите от употреба.- Surfacing of wear-resistant coatings - different methods are used for surfacing of coatings containing carbide particles with high hardness - WC, TiC, TaC, SiC, NbC, VC, etc. The taught layers have high abrasion resistance in abrasive environments. The main disadvantages are the high values of the equipment and the prices of the electrodes used. The presence of unevenness in the welded layer leads to rapid wear of the areas with reduced solids content and the details of use.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION
Проблемът, който решава изобретението е свързан с получаване на работни елементи - лопатки за промишлени миксери, чрез отливането им от сферографитни чугуни. Поемането на динамичните натоварвания се осигурява от бейнито-аустенитна метална матрица, а износоустойчивостта от повърхностен слой, съдържащ карбидни фази.The problem that solves the invention is related to the production of working elements - blades for industrial mixers, by casting them from ductile iron. The absorption of the dynamic loads is provided by a bainite-austenitic metal matrix, and the wear resistance by a surface layer containing carbide phases.
Бейнито-аустенитната структура се получава в резултат на аустенитизиране при температури от 830 до 950“С на ляти заготовки и изотермично закаляване в температурния интервал 220 до 420“С, или чрез непрекъснато охлаждане на подходящ по състав сферографитен чугун. Осигуряването на износоустойчивият повърхностен слой се постига чрез допълнително легиране на повърхността в леярската форма, в процеса на кристализация. Бейнито-аустенитна метална основа обезпечава получаването характерните за бейнитните чугуни високи якост и жилавост, а повърхностния слой осигурява абразивната износоустойчивост на работната повърхност.The bainite-austenitic structure is obtained as a result of austenitization at temperatures from 830 to 950 "C of cast blanks and isothermal hardening in the temperature range 220 to 420" C, or by continuous cooling of a suitable composition of ductile iron. The provision of the wear-resistant surface layer is achieved by additional alloying of the surface in the casting mold, in the process of crystallization. The bainite-austenitic metal base ensures the production of the high strength and toughness characteristic of bainite cast irons, and the surface layer ensures the abrasive wear resistance of the working surface.
Чугунът съдържа въглерод, силиций, манган, магнезий, мед, никел и молибден, ванадий и/или бор, на който съгласно изобретеното е осъществено допълнително легиране на повърхностния слой в процеса на кристализация, за образуване на комплексни карбиди и карбиди от типа МеС, Ме2С Ме7С3, Ме23С6. Съотношението на компонентите в масови проценти е следното: въглерод 3.0-4.0%, силиций 2.0-3.2%, манган до 0.8%, мед 0.3-1.0%, молибден 0.15-0.8%, никел 1.0-2.8%, магнезий 0.03-0.05%, ванадий 0.03-0.5% и/или бор 0.003-0.1%. Съдържанието на примеси в тегловни проценти е следното: сяра до 0.02%, фосфор до 0.06%, хром до 0.1%, алуминий до 0.05%. В повърхностния слой се съдържа допълнително и/или волфрам до 1%, титан до 0.5%, ниобий до 0.5%.Cast iron contains carbon, silicon, manganese, magnesium, copper, nickel and molybdenum, vanadium and / or boron, which according to the invention is further alloyed the surface layer in the crystallization process to form complex carbides and carbides of the type MeC, Me 2 C Me 7 C 3 , Me 23 C 6 . The ratio of the components in mass percentages is as follows: carbon 3.0-4.0%, silicon 2.0-3.2%, manganese up to 0.8%, copper 0.3-1.0%, molybdenum 0.15-0.8%, nickel 1.0-2.8%, magnesium 0.03-0.05%, vanadium 0.03-0.5% and / or boron 0.003-0.1%. The content of impurities in weight percent is as follows: sulfur up to 0.02%, phosphorus up to 0.06%, chromium up to 0.1%, aluminum up to 0.05%. The surface layer additionally contains / or tungsten up to 1%, titanium up to 0.5%, niobium up to 0.5%.
Количествата на отделните елементи се определят от особеностите по отношение на противоположните свойства, които трябва да осигуряват матрицата и повърхностния слой на чугуна със сфероидален графит. Елементите бор и ванадий в посочените количества увеличават броя на евтектичните зърна и диспергират структурата. Заедно с никел, мед и молибден те увеличават силно времето до началото на разпадане на прохладеният аустенит под температурата Аь уеднаквяват структурата по сечение и спомагат за формиране на бейнитна структура в дебелите сечения. Никелът и медта допълнително повишават пластичните характеристики на бейнитния чугун и позволяват, заедно с молибдена получаване на бейнитни структури след отливане. Молибденът заедно с ванадий и бор и волфрам, титан и ниобий образуват износоустойчиви фази в повърхностния слой.The quantities of the individual elements are determined by the peculiarities with respect to the opposite properties that the matrix and the surface layer of the cast iron with spheroidal graphite must provide. The elements boron and vanadium in the indicated amounts increase the number of eutectic grains and disperse the structure. Together with nickel, copper and molybdenum they increase greatly the time to onset of degradation of the cool austenite under the temperature A L aligns the structure in cross-section and assist in forming a bainitic structure in thick sections. Nickel and copper further enhance the plastic properties of bainite cast iron and allow, together with molybdenum, the production of bainitic structures after casting. Molybdenum together with vanadium and boron and tungsten, titanium and niobium form wear-resistant phases in the surface layer.
Предимствата на предложения метод се изразяват в неговата по-ниска стойност, определена от: получаване директно чрез отливане, по-ниското количество на легиращи елементи, отпадане на необходимостта от използване на допълнителни операции и оборудване за получаване на износоустойчиво покритие и директното му получаване от материал с много добри леярски свойства, какъвто е сферографитния чугун.The advantages of the proposed method are its lower value, determined by: obtaining directly by casting, the lower amount of alloying elements, eliminating the need to use additional operations and equipment to obtain a wear-resistant coating and its direct production from material with very good casting properties, such as ductile iron.
ПРИМЕР ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО.EXAMPLE OF EMBODIMENT OF THE INVENTION.
Предложеният състав на чугун със сфероидален графит се получава в индукционна пещ, чрез претопяване на чугун със следното съдържание в масиви проценти: въглерод 3.0-4.0%, силиций 2.0-3.2%, манган до 0.8%, сяра до 0.02%, фосфор до 0.06%, хром до 0.1% и алуминий до 0.05%. Молибденът, ванадият се внасят под формата на феросплави в пеща. Никелът и медта се внасят в чист вид. Борът се внася преди сфероидизиращата обработка. След хомогенизиране при температура 1480°С, течният метал се разлива и модифицира. Сфероидизиращата обработка е с комплексен модификатор, осигуряващ остатъчно количество на магнезия 0.03-0.05%.The proposed composition of cast iron with spheroidal graphite is obtained in an induction furnace by melting cast iron with the following content in arrays percentages: carbon 3.0-4.0%, silicon 2.0-3.2%, manganese up to 0.8%, sulfur up to 0.02%, phosphorus up to 0.06% , chromium up to 0.1% and aluminum up to 0.05%. Molybdenum, vanadium are imported in the form of ferroalloys in the furnace. Nickel and copper are imported in pure form. Boron is imported before spheroidization treatment. After homogenization at 1480 ° C, the liquid metal is poured and modified. The spheroidizing treatment has a complex modifier, providing a residual amount of magnesium 0.03-0.05%.
Формирането на износоустойчивото покритие се осъществява в леярската форма в процеса на кристализация, когато се осъществява и допълнителното повърхностно легиране на чугуна с един или няколко от елементите: W, Mo, V, В, Ti или Nb. На повърхността се получава износоустойчив слой с дебелина от 1 до 10 mm.The formation of the wear-resistant coating is carried out in the mold in the process of crystallization, when the additional surface alloying of cast iron with one or more of the elements: W, Mo, V, B, Ti or Nb. A wear-resistant layer with a thickness of 1 to 10 mm is obtained on the surface.
Бейнитната структура на металната основа се получава по два начина:The bainite structure of the metal base is obtained in two ways:
• ::- · .......... .* '*;* ·,.* · *·* “ .Нагряване на лятата заготовка за аустенитизация при температура 820-930”С, задържане при тази температура от 0.5 до 2 часа и изотермично закаляване в солна вана съдържаща 100% NaNO2. Температурата на изотермичното задържане е 220 до 420°С и време на задържане от 0.5 до 4 часа. Охлаждането до стайна температура е на въздух.• :: - · ........... * '*; * ·,. * · * · * “.Heating of the cast blank for austenitization at a temperature of 820-930” С, retention at this temperature of 0.5 to 2 hours and isothermal quenching in a salt bath containing 100% NaNO 2 . The isothermal retention temperature is 220 to 420 ° C and a retention time of 0.5 to 4 hours. Cooling to room temperature is in the air.
. Директно при отливане на лопатка в процеса на кристализация на сферографитния чугун с легиран с елементите: Mn, Mo, Ni, V, Си и В, които осигуряват бейнитната структура по сечение, при охлаждането на лопатката до стайна температура.. Directly when casting a blade in the process of crystallization of ductile iron alloyed with the elements: Mn, Mo, Ni, V, Cu and B, which provide the bainitic structure in cross section, when cooling the blade to room temperature.
Твърдостта на централната част на лопатката е 250...450НВ, а на повърхностното покритие: 5568HRC.The hardness of the central part of the blade is 250 ... 450HB, and of the surface coating: 5568HRC.
На фиг.1 е показана микроструктурата на лопатката по сечение: сърцевината - а; преходната зона - б и повърхностния слой - в.Figure 1 shows the microstructure of the blade in section: the core - a; the transition zone - b and the surface layer - c.
Фиг. 1 Структура на лопатка за промишлени миксери: а - сърцевина, б - преходна зона и в повърхност.FIG. 1 Structure of a blade for industrial mixers: a - core, b - transition zone and in surface.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112925A BG67468B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Method for production of industrial mixer impellers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112925A BG67468B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Method for production of industrial mixer impellers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG112925A true BG112925A (en) | 2020-10-30 |
| BG67468B1 BG67468B1 (en) | 2022-10-17 |
Family
ID=75537147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG112925A BG67468B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Method for production of industrial mixer impellers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG67468B1 (en) |
-
2019
- 2019-04-24 BG BG112925A patent/BG67468B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG67468B1 (en) | 2022-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2702517C2 (en) | Wear-resistant alloy | |
| JP6477983B1 (en) | Austenitic wear-resistant steel sheet | |
| KR100619841B1 (en) | High elasticity and high strength steel in the composition of high silicon with low alloy for the purpose of impact resistance and abrasion resistance and manufacturing method of the same steel | |
| CN112695253B (en) | Carbide-containing high-strength high-toughness bainite wear-resistant steel and preparation method thereof | |
| CN108474085A (en) | High temperature tool steel | |
| JPH06500825A (en) | Austenitic wear-resistant steel and its heat treatment method | |
| Tęcza et al. | Effect of heat treatment on change microstructure of cast high-manganese hadfield steel with elevated chromium content | |
| KR20150034581A (en) | High-hardness, high-toughness, wear-resistant steel plate and manufacturing method thereof | |
| JP2008297571A (en) | Abrasion resistant steel sheet having excellent workability, and its production method | |
| JPH06322482A (en) | High toughness high-speed steel member and its production | |
| JP6615858B2 (en) | Cold work tool steel | |
| Tęcza et al. | Changes in impact strength and abrasive wear resistance of cast high manganese steel due to the formation of primary titanium carbides | |
| JPS6121299B2 (en) | ||
| JP5713195B2 (en) | Pre-hardened steel for plastic molds | |
| WO2011109881A1 (en) | Steel for extrusion tools | |
| CN104120333A (en) | Wear-resistant cast iron material, preparation method thereof and helical blade guard plate made from wear-resistant cast iron material | |
| CN105886918B (en) | A kind of multi-element composite micro-alloying casting bucket tooth and preparation method thereof | |
| JP5217191B2 (en) | Wear-resistant steel plate with excellent workability and method for producing the same | |
| KR100368540B1 (en) | A low alloyed high speed tool steel for hot and warm working having good toughness and high strength and manufacture method thereof | |
| CN105463302B (en) | A kind of preparation method of high rigidity spheroidal graphite cast-iron tup | |
| BG112925A (en) | Method for production of industrial mixer impellers | |
| US10309536B2 (en) | Piston rings in cast tool steels and process for the manufacture thereof | |
| CN105506256B (en) | A kind of preparation method of high-hardness and wear-resistant cast-iron tup | |
| CN105483510B (en) | A kind of preparation method of impact resistance spheroidal graphite cast-iron tup | |
| CN105420593B (en) | A kind of preparation method of high life spheroidal graphite cast-iron tup |