ES2562625T3

ES2562625T3 - Rodillo compuesto fundido centrífugamente y su método de producción

Info

Publication number: ES2562625T3
Application number: ES12851017.9T
Authority: ES
Inventors: Nozomu Oda; Takayuki Segawa; Yasunori Nozaki
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2016-03-07
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: CN103946408A; JP5423930B2; CN103946408B; US20140248511A1; US9221232B2; MX2014006101A; RU2014125286A; EP2706128A4; BR112014012076A2; BR112014012076A8; KR20140032504A; BR112014012076B1; WO2013077377A1; EP2706128B1; MX357864B; EP2706128A1; KR101471502B1; SI2706128T1; RU2610645C2; JPWO2013077377A1

Abstract

Un rodillo compuesto fundido centrífugamente que comprende una capa exterior hecha de hierro fundido que tiene una composición química que comprende, en masa, 2.7 a 3.5% de C, 1.5 a 2.5% de Si, 0,4 a 1.0% de Mn, 3.7 a 5.1% de Ni, 0.8 a 2.2% de Cr, 1.5 a 4.5% de Mo, 2.0 a 4.5% de V, y 0.5 a 2.0% de Nb, el resto siendo Fe e impurezas inevitables, una proporción de masa de Nb/V siendo 0.18 a 0.65, y una proporción de masa de Mo/V siendo 0.7 a 2.5, y una estructura que comprende, por área, 15 a 45% de una fase cementita y 1 a 10% de una fase grafito, y una capa interior hecha de hierro fundido que tiene resistencia mecánica excelente y unida metalúrgicamente a la capa exterior; una región utilizable de la capa exterior tan profunda como 10 mm o más desde la superficie que sustancialmente no contiene dendritas segregadas similares a polvo de bainita y/o martensita que tiene diámetros de 1.5 mm o más.

Description

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(b): Si: 1.5 a 2.5% en masa Si tiene una función para desoxidar el fundido para reducir los defectos del óxido, y acelerar la grafitización, contribuyendo a la resistencia al gripado. Menos del 1.5% en masa de Si tiene una función insuficiente de desoxigenar el fundido, así como una función deficiente de grafitización. Por otro lado, más del 2.5% en masa de Si hace ia matriz de aleación frágil, proveyendo así a la capa exterior de dureza baja. El límite inferior del contenido de Si es preferiblemente 1.5% en masa, más preferiblemente 1.6% en masa, más preferiblemente 1.8% en masa. El límite superior del contenido de Si es preferiblemente 2.3% en masa, más preferiblemente 2.2% en masa, más preferiblemente 2.2% en masa.

(c): Mn: 0.4 a 1.0% en masa Mn tiene una función para desoxidar el fundido, y fijar S, una impureza, como MnS. Cuando Mn es menor que 0.4% en masa, tales efectos son insuficientes. Por otro lado, aunque Mn excede 1.0% en masa, no puede obtenerse incremento adicional en los efectos. Eí límite inferior def contenido de Mn es preferiblemente 0.5% en masa, más preferiblemente 0.6% en masa, más preferiblemente 0.75% en masa. El límite superior del contenido de Mn es preferiblemente 1.0% en masa, más preferiblemente 0.9% en masa, más preferiblemente 0.85% en masa.

(d): Ni: 3.7 a 5.1% en masa Ni tiene una función para precipitar grafito, contribuyendo a la resistencia al gripado. Cuando Ni es menor que 3.7% en masa, tales efectos son insuficientes. Por otro lado, más del 5.1% en masa de Ni hace que la austenita sea demasiado estable, haciendo que la transformación a bainita o martensita sea improbable. El límite inferior del contenido de Ni es preferiblemente 3.9% en masa, más preferiblemente 4.0% en masa, más preferiblemente 4.2% en masa. El límite superior del contenido de Ni es preferiblemente 5.0% en masa, más preferiblemente 4.8% en masa, más preferiblemente 4.4% en masa.

(e): Cr: 0.8~2.2% en masa Cr es un elemento eficaz para proveer de una matriz de martensita o bainita para tener dureza alta, manteniendo así resistencia aL desgaste. Cuando Cr es menor que 0.8% en masa, tales efectos son insuficientes. Por otro lado, cuando Cr excede 2.2% en masa, carburos Cr (M7C3, M23Ce) se forman fácilmente, lo que resulta en cantidades reducidas de carburo basado en V y carburo basado en Nb que contribuyen a la resistencia al desgaste. El límite inferior del contenido de Cr es preferiblemente 0.9% en masa, más preferiblemente 1.0% en masa, más preferiblemente 1.1% en masa. El límite superior del contenido de Cr es preferiblemente 2.0% en masa, más preferiblemente 1.9% en masa, más preferiblemente 1.8% en masa.

(f): Mo: 1.5 a 4.5% en masa Mo se combina con C para formar carburos Mo duros (M6C, M2C), incrementando la dureza de la capa exterior, y mejorando la templabilidad de la matriz de aleación. Además, Mo incrementa la gravedad específica de un fundido eutéctico restante en el proceso de solidificación del fundido de aleación, evitando así la separación centrífuga de un cristal primario de una fase y, y suprimiendo la segregación de dendritas similares al polvo de bainita y/o martensita. Mo se disuelve en carburos MC para formar carburos MC duros, resistentes con V y Nb, mejorando así ia resistencia a desgaste. Cuando Mo es menor que 1.5% en masa, tales efectos son insuficientes. Por otro fado, cuando Mo es más de 4.5% en masa, la capa exterior tiene resistencia deficiente, y solidificación blanca fuerte, evitando así la precipitación de grafito. El límite inferior del contenido de Mo es preferiblemente 1.7% en masa, más preferiblemente 1.8% en masa, más preferiblemente 2.0% en masa. El limite superior del contenido de Mo es preferiblemente 4.2% en masa, más preferiblemente 4.1% en masa, más preferiblemente 3.9% en masa.

(g): V: 2.0 a 4.5% en masa V es un elemento combinado con C para formar carburos basados en V duros (carburos MC). Los "carburos basados en V" son carburos en los cuales la cantidad más grande de un elemento combinado con C es V, Los carburos basados en V no están restringidos a carburos que contienen solamente V, sino que pueden contener otros elementos además de V. Los carburos basados en V tienen dureza de Vickers Hv de 2500 a 3000, el más duro entre los carburos. Cuando V es menor que 2.0% en masa, la cantidad de carburos MC precipitados es insuficiente. Por otro lado, cuando V es más del 4.5% en masa, se forman carburos MC grandes, resultando en una estructura de aleación tosca, la cual es probable que cause desgaste durante la laminación. El límite inferior del contenido de V es preferiblemente 2.1% en masa, más preferiblemente 2.2% en masa, más preferiblemente 2.3% en masa. El límite superior del contenido de V es preferiblemente 4.0% en masa, más preferiblemente 3.5% en masa, más preferiblemente 3.0% en masa.

(h): Nb: 0.5 a 2.0% en masa Nb se combina con C para formar carburos basados en Nb (carburos MC). Los "carburos basados en Nb" son carburos en los cuales la mayor cantidad de un elemento combinado con C es Nb. Los carburos basados en N no están restringidos a carburos que contienen solamente Nb, sino que pueden contener otros elementos además de Nb. incorporado junto con V y Mo, Nb se disuelve en carburos MC para fortalecimiento, mejorando así la resistencia al desgaste de la capa exterior. Además, Nb incrementa la gravedad específica de un fundido eutéctico restante en el proceso de solidificación del fundido de aleación, evitando así la separación centrífuga de un cristal primario de una fase y, suprimiendo así la segregación de dendritas similares al polvo de bainita y/o martensita, las cuales son transformados de la austenita. Debido a que existe una diferencia de densidad menor entre carburos MC basados

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0.5% en masa, inclusiones se forman indeseablemente. Consecuentemente, el contenido de Zr es preferiblemente

0.01 a 0.5% en masa. El límite superior del contenido de Zr es más preferiblemente 0.3% en masa, más preferiblemente 0.1% en masa.

(e): B: 0.001 a 0.5% en masa B tiene una función para hacer carburos más finos, y contribuye a la precipitación de grafito cuando se incorpora en una cantidad pequeña. Cuando B es menor que 0.001% en masa, sus efectos no son suficientes. Por otro lado, cuando B excede 0.5% en masa, los carburos se tornan inestables. Consecuentemente, el contenido de B es preferiblemente 0.001 a 0.5% en masa. El límite superior del contenido de B es más preferiblemente 0.1% en masa, más preferiblemente 0.05% en masa.

(f): Co: 0.1 a 10.0% en masa Co es un elemento eficaz para reforzar la estructura de la matriz. También, Co hace fácil precipitar grafito. Cuando Co es menor que 0.1% en masa, sus efectos no son esperados. Por otro lado, cuando Co excede 10.0% en masa, la capa exterior tiene durabilidad incrementada. Consecuentemente, el contenido de Co es preferiblemente 0.1 a 10.0% en masa. El límite superior del contenido de Co es más preferiblemente 5.0% en masa, más preferiblemente 2.0% en masa.

(g): Mo/Cr: 0.8 a 5.0 La proporción de masa de Mo/Cr está preferiblemente en un intervalo de 0.8 a 5.0. Cuando la proporción de masa de Mo/Cr es menor que 0.8, el contenido de Mo es insuficiente con relación al contenido de Cr, lo que resulta en la precipitación de partículas de carburo de Cr tales como M7C3, etc. Como un resultado, la proporción de área de partículas de carburo basadas en Mo disminuye. Por otro lado, cuando la proporción de masa de Mo/Cr es 5.0 o más, las partículas de carburo basadas en Mo son excesivas. Consecuentemente, la proporción de masa de Mo/Cr es preferiblemente 0.8 a 5.0. El límite inferior de la proporción de masa de Mo/Cr es más preferiblemente 0.9. El límite superior de la proporción de masa de Mo/Cr es más preferiblemente 4.5, más preferiblemente 4.0.

(h): Impurezas El resto en la composición de la capa exterior son sustancialmente Fe e impurezas inevitables. Entre las impurezas inevitables, las cantidades de P y S que deterioran las propiedades mecánicas son preferiblemente tan pequeñas como sea posible. Específicamente, el contenido de P es preferiblemente 0.1% o menos en masa, y el contenido de S es preferiblemente 0.1% o menos en masa. Como otras impurezas inevitables, la cantidad total de elementos tales como Cu, Sb, Te, Se, etc. puede ser 0.7% o menos en masa.

(B): Estructura de la capa exterior La capa exterior del rodillo compuesto fundido centrífugamente de la presente invención tiene una estructura que comprende 15 a 45% por área de una fase de cementita y 1 a 10% por área de una fase de grafito. Es preferible que la estructura de matriz de la capa exterior esté compuesta sustancialmente de martensita, bainita o perlita.

Es preferible que la proporción de área de las partículas de grafito que tienen diámetros de círculo equivalente de μm o más es 0.9 a 9.5% que la proporción de área de las partículas de carburo basadas en V que tienen diámetros de círculo equivalente de 15 a 50 μm es 1 a 20% y que la proporción de área total de partículas de carburo basadas en Nb que tienen diámetros de círculo equivalente de 15 a 100 μm y partículas de carburo basadas en Mo que tienen diámetros de círculo equivalente de 15 a 100 μm es 0.3 a 15%. Además, es preferible que el número de partículas de carburo basadas en V que tiene diámetros de círculo equivalente de 15 a 50 μm por unidad de área (1 mm2) de la estructura de aleación es 50 a 10.000/mm2, y el número total de partículas de carburo basado en Nb que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y partículas de carburo basadas en Mo que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm es 50 a 10.000/mm2.

(1): Cementita: 15 a 45% por área La cementita se precipita inevitablemente cuando los carburos que están contenidos para resistencia a desgaste es un carburo relativamente blando que tiene no solamente el efecto de mejorar la resistencia a gripado, sino también de contribuir a la precipitación de grafito necesario para resistencia a gripado. Cuando la proporción de área de cementita es menor que 15% el efecto de mejorar la resistencia a gripado es insuficiente. Por otro lado, cuando la proporción de área de cementita excede 45% por área, la capa exterior tiene durabilidad disminuida. La cementita es preferiblemente 20 a 40% por área.

Para obtener 15 a 45% por área de cementita, la composición de la capa exterior cumple deseablemente el requerimiento de 1.7% en masa ≤ C - (0.06 Cr + 0.063 Mo + 0.033 W + 0.2 V + 0.13 Nb) ≤ 2.7% en masa. Cuando el valor de la fórmula de arriba es menor que 1.7% en masa, los elementos formando carburo tales como Cr, Mo, etc. son excesivos con relación al contenido de Cr de tal manera que C se consume por carburo Cr, carburo Mo, etc., resultando en la proporción de área de cementita de menos de 15%. Por otro lado, cuando el valor de la fórmula de arriba es más de 2.7% en masa, la proporción de área de cementita excede 45%.

(2): Fase Grafito: 1 a 10% por área

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Usando software para análisis de imágenes, las proporciones de área y los números de cementita, partículas de grafito y partículas de carburo se determinaron de estas fotografías por los siguientes métodos. Los resultados se muestran en el Cuadro 4.

(1): Debido a que las porciones negras representan partículas de grafito en la fotomicrografía óptica A, la proporción de área de partículas de grafito (la proporción de área de todas Las partículas de grafito y la proporción de área de partículas de grafito que tienen diámetros de círculo equivalente de μm o más) se determinó a partir de la fotografía (2) Debido a que las porciones blancas representan cementita en la fotomicrografía óptica E, la proporción de área de cementita se determinó a partir de ia fotografía E.

(3): Debido a que las porciones blancas representan partículas de carburo basado en Mo y cementita en la fotomicrografía óptica D, la proporción de área de partículas de carburo basadas en Mo con diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y sus números por una unidad de área se determinaron a partir de las fotografías D y E.

(4): Debido a que las porciones blancas representan partículas de carburo basadas en Nb y partículas de carburo basadas en Mo en la fotografía B, la proporción de área de partículas de carburo basadas en Nb que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y sus números por una unidad de área se determinaron restando la proporción de área de partículas de carburo basadas en Mo que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y sus números por una unidad de área determinada en e! paso (3) a partir de la proporción de área de partículas de carburo (partículas de carburo basadas en Nb + partículas de carburo basadas en Mo) que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y sus números por una unidad de área determinada a partir de la fotografía B.

(5): Debido a que las porciones negras representan partículas de grafito, las partículas de carburo basadas en V y las partículas de carburo basadas en Nb en la fotomicrografía óptica D, la proporción de área de partículas de carburo basadas en V que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 50 μm y sus números por una unidad de área se determinaron restando la proporción de área de partículas de grafito determinadas en el paso (1) y la proporción de área de partículas de carburo basadas en Nb que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y sus números por una unidad de área determinada en el paso (4) a partir de la proporción de área de partículas de grafito + partículas de carburo basadas en que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 50 μm + partículas de carburo basadas en Nb que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y sus números por una unidad de área determinada a partir de la fotografía D.

Usando cada masa fundida para una capa exterior en los Ejemplos y Ejemplos Comparativos, se produjo un rodillo de prueba que tiene una estructura de funda de 60 mm en diámetro exterior, 40 mm en diámetro interior y 40 mm en anchura. Para evaluar !a resistencia a desgaste, se realizó una prueba de desgaste en cada rodillo de prueba mediante una máquina de prueba de desgaste de laminado que se muestra en la Fig. 1. La máquina de prueba de desgaste de rodamiento comprende una máquina de laminado 1, rodillos de prueba 2, 3 ensamblados en la máquina de laminado 1, un horno 4 para precalentar una hoja 8 para ser laminada, un baño de agua de enfriamiento 5 para enfriar la hoja laminada 8, un carrete de enrollado 6 para proveer una tensión durante laminación, y un controlador 7 para ajustar la tensión. Las condiciones de desgaste de laminación se muestran a continuación. Después de laminación, ia profundidad de desgaste generada en las superficies del rodillo de prueba se midió mediante un medidor de aspereza de superficie tipo estilete. Los resultados se muestran en el Cuadro 4.

Hoja a ser laminada: SUS304, Reducción de laminado: 25%, Velocidad de laminado: 50 m/minutor Temperatura de la hoja a ser laminada: 900° C

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Nota: (5) Determinado por la presencia de dendritas segregadas similares a polvo que tienen diámetros de

1.5 mm o más a la profundidad de 10 mm, 30 mm y 50 mm, respectivamente.

5 En cualquiera de los Ejemplos, la capa exterior no contenía dendritas segregadas similares a polvo de bainita y/o martensita, que tiene excelente homogeneidad en la estructura así como excelente resistencia a desgaste y resistencia a gripado (resistencia a falla). Por otro lado, las capas exteriores de los Ejemplos Comparativos contenían dendritas segregadas similares a polvo de bainita y/o martensita, y fueron deficientes en cualquiera uno de resistencia a desgaste y resistencia a gripado.

10 Ejemplo 9 y Ejemplo comparativo 5 Una masa fundida que tiene la composición (% en masa) que se muestra en el Cuadro 5 fue moldeada en un molde cilindrico girando a alta velocidad hecho de hierro fundido dúctil que tiene un diámetro de 400 mm, una longitud de 1500 mm y un espesor de 276 mm, el cual fue revestido en su superficie interior con un material de revestimiento

15 basado en zircón, con espesor de 2.5 mm, para formar una capa exterior por fundición centrifuga bajo las condiciones que se muestran en el Cuadro 6. La temperatura de inicio de a precipitación de austenita de la capa exterior fue 1216º C. El número de gravedad en una superficie exterior de la capa exterior fue 120 G La capa exterior resultante tuvo un espesor promedio de 96 mm.

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Después de que la capa exterior hueca fuera solidificada, la rotación del molde de fundición centrífuga se paró y un fundido de hierro fundido dúctil para una capa interior se vació en la capa exterior en la misma manera como en el 5 Ejemplo 1 para unir metalúrgicamente la capa interior a la capa exterior. Después de completar la solidificación de la capa interior, el molde fue desensamblado para tomar fuera un rodillo, el cual se templó a 500° C.

Los datos de la estructura de la capa exterior (las proporciones de área de cementita, todas las partículas de grafito y las partículas de grafito que tienen diámetros de círculo equivalente de 5 μm o más, la proporción de área y 10 número de partículas de carburo basado en V que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 50 μm , y la proporción de área total y número de partículas de carburo basadas en Nb que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm y partículas de carburo basadas en Mo que tienen diámetros de círculo equivalente de

1.5 a 100 μm) medidos en la misma manera como en el Ejemplo 1 se muestran en el Cuadro 7. También, la homogeneidad de la estructura (presencia o ausencia de dendritas segregadas similares a polvo de bainita y/o

15 martensita) medida y evaluada a la profundidad de 50 mm desde la superficie de la capa exterior en la misma manera como en el Ejemplo 1 se muestra en el Cuadro 7.

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Nota: (1) Partículas de carburo basadas en V que tienen diámetros de círculo equivalente de 1.5 a 50 μm 20 (2) Partículas de carburo basadas en Nb que tienen diámetro de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm.

(3): Partículas de carburo basadas en Mo que tienen diámetro de círculo equivalente de 1.5 a 100 μm.

(4): Partículas de grafito que tienen diámetros de círculo equivalente de 5 μm o más.

EFECTO DE LA INVENCIÓN

25 Debido a que el rodillo compuesto de fundido centrífugamente de la presente invención comprende una capa exterior que tiene excelente resistencia al desgaste y resistencia a falla (resistencia a agrietamiento profundo en problemas de laminación tales como laminación de extremos de cola plegados, etc.), con pocas dendritas segregadas similares a polvo de bainita y/o martensita (que tienen una estructura homogénea), éste tiene excelente durabilidad con poco desbaste de superficie. Consecuentemente, esto es apropiado como un rodillo de trabajo

30 usado en plataformas en líneas de laminación de acabado para laminador de bandas, el cual requiere superficies de laminación particularmente lis

Claims

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