DE1298390B - Balls, lining plates and similar items made of cast steel - Google Patents

Balls, lining plates and similar items made of cast steel

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kugeln und Auskleidungsplatten für Mühlen sowie ähnliche Gegenstände aus Gußstahl hohen Chromgehalts, die bestimmungsgemäß starker Abnutzung und Dauer-Stoßbeanspruchungen ausgesetzt sind.The invention relates to balls and lining panels for Mills and similar items made of cast steel with a high chromium content, which are intended for use are exposed to heavy wear and tear and continuous shock loads.

In der Zerkleinerungstechnik verwendet man Mahlkörper verschiedener Zusammensetzungen und Eigenschaften und unter diesen Mahlkörpern aus Schmiedestahl sowie gegossene Mahlkörper aus perlitischem Weißguß, aus martensitischem Weißguß oder aus Chromstahl.Various grinding media are used in comminution technology Compositions and properties, and among these, forged steel grinding media as well as cast grinding media made from pearlitic white cast iron, from martensitic white cast iron or made of chrome steel.

In den meisten Anwendungsfällen sind aus Chromstahl gegossene Mahlkörper gegen Abnutzung viel widerstandsfähiger als solche aus Schmiedestahl oder aus perlitischem Weißguß und viel widerstandsfähiger gegen Dauer-Stoßbeanspruchuugen als die aus mantensitischem Weißguß. IhreAnwendungistinsbesondere in der Zementindustrie verbreitet, wo ihr Einsatz besonders vorteilhaft ist.In most applications, grinding media are cast from chrome steel Much more resistant to wear and tear than those made of forged steel or pearlitic White cast iron and much more resistant to permanent shock loads than the one from Mantensitic white cast. Their application is particularly widespread in the cement industry, where their use is particularly advantageous.

Die für die Herstellung von Mahlkörpern eingesetzten bekannten Chromstähle haben - außer Eisen -die folgende mittlere, in Prozenten ausgedrückte gewichtsmäßige Zusammensetzung: 1,5 bis 3 °/o Kohlenstoff, 0,5 bis 1,501, Mangan, maximal 10/, Silizium, 0,06 °/o Schwefel, 0,060/, Phosphor; 11 bis 13 °/o Chrom.The known chromium steels used for the production of grinding media have - apart from iron - the following average weight composition expressed as a percentage: 1.5 to 3% carbon, 0.5 to 1.501, manganese, maximum 10 /, silicon, 0, 06% sulfur, 0.060% phosphorus; 11 to 13 per cent. Chromium.

Außerdem enthalten sie gelegentlich Molybdän bis zu einem Gehalt von 0,8 °/o und bzw. oder bis zu 0;7.°/Q Nickel. Je nach den Abmessungen der Körper haben die bekannten Stähle folgende Eigenschaften: Das Gefüge weist Restanteile an Austenit auf, die immer 3 % und sehr häufig 5 °/o übersteigen.In addition, they occasionally contain molybdenum up to a content of 0.8% and / or up to 0. 7.% nickel. Depending on the dimensions of the bodies, the known steels have the following properties: The structure shows residual proportions of austenite which always exceed 3% and very often 5%.

Die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung wird außerdem bei höherer Härte verbessert, aber die Widerstandsfähigkeit gegen Dauerstöße sinkt, da der Restgehalt an Austenit steigt; denn der-Austenitgehalt wird mit zunehmender Härte größer, falls man den Bereich geringer Gehalte an Austenit berücksichtigt.The resistance to wear and tear also increases with higher Hardness improves, but the resistance to continuous impacts decreases because the residual content austenite increases; because the austenite content increases with increasing hardness, if the range of low contents of austenite is taken into account.

Die auf der Grundlage dieser bekannten Stähle hergestellten Mahlkörper besitzen, obgleich sie anderen vorbeschriebenen Mahlkörpern grundsätzlich bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung überlegen sind, im allgemeinen nicht eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen Dauer-Stoßbeanspruchungen, wenn es sich um Körper mit einem Durchmesser gleich oder größer als 50 mm handelt und falls die" Stähle mit einer Härte hergestellt wurden, die größer als 58 Rc ist. Dieser Nachteil beruht darauf, daß unter diesen Bedingungen und unter Berücksichtigung energiereicher Stöße, denen größere Mahlkörper normalerweise ausgesetzt sind, ihr Restgehalt an Austenit zu hoch bleibt, nämlich bei 7 °/p und mehr liegt. Er erzeugt unter der Wirkung von Stößen innere Spannungen, die eine frühzeitige Zerstörung der Mahlkörper durch Bruch oder Abbröckeln hervorrufen können.The grinding media produced on the basis of these known steels have, although they basically relate to other grinding media described above are superior in resistance to wear and tear, generally not one sufficient resistance to continuous shock loads, if it is Is a body with a diameter equal to or greater than 50 mm and if the " Steels have been produced with a hardness greater than 58 Rc. This disadvantage is based on the fact that under these conditions and taking into account more energetic Impacts to which larger grinding media are normally exposed to their residual content Austenite remains too high, namely 7 ° / p and more. He generated under the Effect of shocks internal tensions that cause premature destruction of the grinding media by breaking or crumbling.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Herstellung von Kugeln, Auskleidungsplatten für Mühlen und. ähnlichen Gegenständen aus Gußstahl, deren Widerstandsfähigkeit gegen Dauer-Stoßbeanspruchungen gegenüber bekannten und vorbeschriebenen, aus Chromstahl bestehenden Mahlkörpern überlegen ist.The object underlying the invention is the production of Balls, lining plates for mills and. similar items made of cast steel, their resistance to permanent shock loads against known and is superior to the above-described grinding media made of chrome steel.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Kugeln und Auskleidungsplatten aus Gußstahl mit einem hohen Chromgehalt gefertigt sind, dessen metallographische Struktur eine feste, perlitfreie, martensitische Lösung darstellt, die weniger als 3 °/o Restaustenit sowie Primär- und Sekundärkarbide enthält.This object is achieved according to the invention in that the balls and lining plates are made of cast steel with a high chromium content, whose metallographic structure is a solid, pearlite-free, martensitic solution represents less than 3% retained austenite as well as primary and secondary carbides contains.

Die Kugeln und Auskleidungsplatten nach der Erfindung zeichnen sich außerdem dadurch aus, daß die zu ihrer Herstellung verwendeten Stähle vor ihrer Verarbeitung einer Wärmebehandlung unterzogen wurden.The balls and lining panels according to the invention stand out also from the fact that the steels used for their production before their Processing have been subjected to heat treatment.

Die für die Herstellung von Kugeln, Auskleidungsplatten und dergleichen Gußstücke gemäß der Erfindung bestimmter Stähle haben eine wie folgt definierte Zusammensetzung: 1. Die in Prozenten ausgedrückten Gewichtsanteile an Chrom und Kohlenstoff liegen in den in F i g.1 dargestellten Cr - C-Diagramm innerhalb eines Viereckes mit folgenden Koordinaten: Cr 22, C=2; Cr =27, C=3; Cr =14, C.=2; Cr = 19, C=3.Those for the manufacture of balls, lining panels and the like Castings according to the invention of certain steels have one defined as follows Composition: 1. The percentage by weight of chromium and In the Cr - C diagram shown in FIG. 1, carbon lie within one Square with the following coordinates: Cr 22, C = 2; Cr = 27, C = 3; Cr = 14, C. = 2; Cr = 19, C = 3.

2. Die Anwesenheit anderer Legierungselemente als Chrom, wie beispielsweise Molybdän, Vanadium Wolfram usw., ist zwar zur Erzielung der minimal geforderten Eigenschaften nicht notwendig, für die Erzielung besonders guter Eigenschaften jedoch erforderlich.2. The presence of alloying elements other than chromium, such as Molybdenum, vanadium, tungsten, etc., are required to achieve the minimum Properties not necessary, but to achieve particularly good properties necessary.

3. Andere übliche Elemente, wie Mangan, Silizium, Schwefel und Phosphor, sind in Gehalten, wie man sie gewöhnlich in nicht legierten Stählen vorfindet, nicht kritisch. Das die Zusammensetzungen definierende Viereck im Chrom-Kohlenstoff-Diagramm ist in F i g.1 der Zeichnung dargestellt. Dieses Zusammensetzungsschaubild kann, wie F i g. 2 veranschaulicht, bezüglich der Gehalte an Chrom und Kohlenstoff in zwei Gruppen I und II unterteilt werden, wobei die Stähle der Gruppe I billiger als die der Gruppe II sind.3. Other common elements, such as manganese, silicon, sulfur and phosphorus, are not in contents as they are usually found in non-alloy steels critical. The square defining the compositions in the chromium-carbon diagram is shown in F i g.1 of the drawing. This composition diagram can, like F i g. 2 illustrates, with respect to the contents of chromium and carbon in two groups I and II can be divided, the steels of group I being cheaper than those of Group II.

Die für diese Ställe erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmebehandlungen zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften bestehen hauptsächlich: 1. in einer Härtung in ruhender oder bewegter Luft bei einer Temperatur zwischen 950 und 1100°C. Die genaue Temperatur hängt dabei von dem Gehalt an Chrom und Kohlenstoff ab und läßt sich mit Hilfe des Faktors °/o Cr - 5 - °/o C ermitteln. Wenn dieser Faktor am kleinsten ist, beträgt die Härtetemperatur 950°C und wenn der Faktor am größten ist 1100°C. Die dazwischenliegenden Werte folgen einer linearen Gleichung. Es ergibt sich: Härtetemperatur = 950'C -f- (% Cr - 5 # °/o C-4) 18,75° C.The heat treatments provided according to the invention for these stables to achieve the desired properties consist mainly of: 1. Curing in still or moving air at a temperature between 950 and 1100 ° C. The exact temperature depends on the content of chromium and carbon and can be determined with the help of the factor% Cr - 5 - ° / o C. When this factor is the smallest, the hardening temperature is 950 ° C, and when the factor is largest, it is 1100 ° C. The values in between follow a linear equation. The result is: hardening temperature = 950'C -f- ( % Cr - 5 # ° / o C-4) 18.75 ° C.

In dieser Formel ist: 4 der kleinste Wert des Faktors °/a Cr - 5 0 ' /o C, 18,75 der resultierende Quotient aus dem Temperaturintervall, geteilt durch das Intervall zwischen den Extremwerten für °/o Cr - 5 - °/o C, also 2. in einer Wärmevergütung zwischen 440 und 530°C, wobei die genaue Temperatur wieder von dem Chrom-Kohlenstoff-Gehalt, also dem Faktor °/o Cr - 5 - °/o C abhängt. Die Temperatur zwischen den Extremwerten 440 und 530°C folgt dabei der linearen Gleichung: Vergütungstemperatur = 440'C -f- (°/o Cr - 5 . °/o C-4) 11,25 ° C.In this formula: 4 the smallest value of the factor ° / a Cr - 5 0 '/ o C , 18.75 the resulting quotient from the temperature interval divided by the interval between the extreme values for ° / o Cr - 5 - ° / o C, i.e. 2. in a heat treatment between 440 and 530 ° C, the exact temperature again depending on the chromium-carbon content, that is, the factor ° / o Cr - 5 - ° / o C. The temperature between the extreme values 440 and 530 ° C follows the linear equation: tempering temperature = 440'C -f- (° / o Cr - 5. ° / o C-4) 11.25 ° C.

In dieser Formel ist: 4 der kleinste Wert des Faktors °/o Cr - 5 . o/0 C, 11,25 der resultierende Quotient aus dem Temperaturintervall, geteilt durch das Intervall der Extremwerte des Ausdrucks °/o Cr - 5 . °/o C, also Die Vergütungsbehandlung hat den Zweck, den bei der Härtung stabilisierten Austenit umzuformen. Zeit und Temperatur müssen so abgestimmt sein, daß im wesentlichen die Gesamtheit des stabilisierten Austenits umgeformt wird, ohne daß sich dabei Perlit bildet, der eine zu stark fühlbare Verringerung der Härte mit sich bringen würde. Für gewisse Stähle der Gruppe II, deren Zusammensetzung an die obere Grenze des die Gehalte an Chrom und Kohlenstoff umgrenzenden Vierecks gehört, kann der Gehalt an Austenit nach der Härtung gelegentlich etwas über 200/0 liegen. In diesem Fall wird die annähernd vollständige Umformung des stabilisierten Austenits durch zwei aufeinanderfolgende Vergütungsprozesse realisiert, wobei die zweite Vergütung bei einer etwas unterhalb der ersten liegenden Temperatur vor sich geht.In this formula: 4 is the smallest value of the factor ° / o Cr - 5. o / 0 C, 11.25 is the resulting quotient of the temperature interval divided by the interval of the extreme values of the expression ° / o Cr - 5. ° / o C, so The purpose of the heat treatment treatment is to reshape the austenite stabilized during hardening. The time and temperature must be coordinated in such a way that essentially all of the stabilized austenite is deformed without the formation of pearlite, which would lead to an excessively noticeable reduction in hardness. For certain steels of group II, the composition of which belongs to the upper limit of the square delimiting the chromium and carbon contents, the austenite content after hardening can occasionally be slightly above 200/0. In this case, the almost complete deformation of the stabilized austenite is realized by two successive tempering processes, the second tempering taking place at a temperature slightly below the first.

Versuche haben gezeigt, daß die nach diesen Wärmebehandlungen für Stähle nach der Erfindung gewonnenen Eigenschaften folgende sind: Rockwell-Härte . . . . . . . . 59 bis 63 RC Gehalt an Restaustenit ... <3 °/o. Kugeln und Auskleidungsplatten für Mühlen und andere Gußstücke, die bestimmt sind, starker Abnutzung und andauernden Stoßbeanspruchungen ausgesetzt zu sein, werden mit Vorteil aus so behandelten Stählen hergestellt.Tests have shown that the properties obtained after these heat treatments for steels according to the invention are as follows: Rockwell hardness. . . . . . . . 59 to 63 RC Retained austenite content ... <3 ° / o. Balls and lining plates for mills and other castings which are intended to be exposed to severe wear and continuous impact loads are advantageously made from steels treated in this way.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Kugeln und Auskleidungsplatten für Mühlen und ähnliche Gegenstände aus Gußstahl hohen Chromgehalts, dadurch gekennzeichnet, daß die metallographische Struktur eine feste, perlitfreie, martensitische Lösung darstellt, die weniger als 30/, Restaustenit sowie Primär-und Sekundärkarbide enthält. Claims: 1. Balls and lining plates for mills and similar items made of cast steel with a high chromium content, characterized in that the metallographic structure is a solid, pearlite-free, martensitic solution which contains less than 30 % of residual austenite and primary and secondary carbides. 2. Gußstücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Prozenten ausgedrückten Gewichtsanteile an Chrom und Kohlenstoff in einem Chrom-Kohlenstoff-Diagramm innerhalb eines Vierecks mit folgenden Eckkoordinaten liegen Cr =22, C=2; Cr = 27, C=3; Cr =14, C=2; Cr=19, C=3. 2. Castings according to claim 1, characterized in that the percentages by weight of chromium and carbon in a chromium-carbon diagram lie within a rectangle with the following corner coordinates Cr = 22, C = 2; Cr = 27, C = 3; Cr = 14, C = 2; Cr = 19, C = 3. 3. Gußstücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Prozenten ausgedrückten Gewichtsanteile an Chrom und Kohlenstoff in einem Chrom-Kohlenstoff-Diagramm innerhalb eines Vierecks mit folgenden Eckkoordinaten liegen Cr=16, C=2; Cr=21, C=3; Cr =14, C=2; Cr=19, C=3. 3. Castings according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the percentages by weight of chromium and Carbon on a chromium-carbon diagram within a square with the following Corner coordinates are Cr = 16, C = 2; Cr = 21, C = 3; Cr = 14, C = 2; Cr = 19, C = 3. 4. Gußstücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer Wärmebehandlung unterzogen werden, die im wesentlichen aus einer Härtung bei einer Temperatur oberhalb 950°C und einer Vergütung bei einer Temperatur zwischen einschließlich 440 und 530°C besteht. 4. Castings according to one of the preceding claims, characterized in that it undergoes a heat treatment which consists essentially of curing at a temperature above 950 ° C and tempering at a temperature between 440 and 530 ° C inclusive consists. 5. Gußstücke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergütung in zwei aufeinanderfolgende, innerhalb des Temperaturbereiches von 440 bis 530°C liegende Stufen aufgeteilt wird.5. Castings according to claim 4, characterized in that the compensation in two consecutive, within the temperature range of 440 to 530 ° C horizontal steps is divided.
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