RU2108405C1

RU2108405C1 - Steel

Info

Publication number: RU2108405C1
Application number: RU93050440/02A
Authority: RU
Inventors: рев А.Ф. Дегт; А.Ф. Дегтярев; н Г.С. Мирзо; Г.С. Мирзоян; Т.В. Савина; В.В. Жебровский; Д.М. Гурков; В.Ф. Ощепков; Д.А. Эйдинзон
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Бумагоделательного машиностроения"
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, steel used in manufacture of centrifugally cast shafts of paper-making machines. SUBSTANCE: steel contains, wt. -%: carbon, 0.18-0.20; silicon, 0.10-0.50; magnanese, 1.2-1.6; chromium, 0,8-1.8; nickel, 0.2-0.6; copper, 0.4-0.8; aluminum, 0.005-0.05; titanium, 0.001-0.02; calcium, 0,005-0.06; zirconium, 0.005-0.10; vanadium, 0.04-0.15; niobium, 0.04-0.15; cerium, 0.005-0.06; iron, the balance. EFFECT: higher hot crack resistance. 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и касается стали, которая может быть использована при изготовлении отливок крупногабаритных валов бумагоделательных машин. The invention relates to metallurgy and relates to steel, which can be used in the manufacture of castings of large-sized shafts of paper machines.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при производстве центробежнолитых валов с повышенной горячей трещиноустойчивостью для скоростных бумагоделательных машин. The invention can be most effectively used in the production of centrifugally cast shafts with increased hot crack resistance for high-speed paper machines.

Центробежные валы, изготовленные из стали 35Л (ГОСТ 975-75), имеют низкую горячую трещиноустойчивость при отливке, что приводит к повышенному браку при изготовлении. Centrifugal shafts made of steel 35L (GOST 975-75) have low hot crack resistance during casting, which leads to increased defects in manufacturing.

Известна сталь, применяемая для этих целей, состоящая из следующих компонентов, мас.%:
Углерод - 0,12 - 0,45
Кремний - 0,20 - 0,80
Марганец - 0,35 - 0,90
Хром - 0,01 - 0,30
Никель - 0,01 - 0,30
Медь - 0,01 - 0,30
Алюминий - 0,01 - 0,10
Титан - 0,05 - 0,15
Кальций - 0,001 - 0,04
Цирконий - 0,01 - 0,07
Железо - Остальное
(см. авт.свид. СССР N 1381195, кл. C 22 C 38/50).Known steel used for these purposes, consisting of the following components, wt.%:
Carbon - 0.12 - 0.45
Silicon - 0.20 - 0.80
Manganese - 0.35 - 0.90
Chrome - 0.01 - 0.30
Nickel - 0.01 - 0.30
Copper - 0.01 - 0.30
Aluminum - 0.01 - 0.10
Titanium - 0.05 - 0.15
Calcium - 0.001 - 0.04
Zirconium - 0.01 - 0.07
Iron - Else
(see ed. certificate of the USSR N 1381195, class C 22 C 38/50).

Недостатком известной стали является низкая эксплуатационная стойкость валов из-за пониженной ударной вязкости. A disadvantage of the known steel is the low operational resistance of the shafts due to the reduced toughness.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности и достигаемому результату является сталь следующего состава, мас.%:
Углерод - 0,12 - 0,25
Кремний - 0,2 - 0,7
Марганец - 0,7 - 0,9
Никель - 0,4 - 0,5
Ванадий - 0,04 - 0,2
Кальций - 0,005 - 0,1
Алюминий - 0,01 - 0,08
Хром - 0,1 - 0,35
Цирконий - 0,005 - 0,1
Титан - 0,01 - 0,4
Медь - 0,04 - 0,5
Железо - Остальное
(см. авт. свид. СССР N 538053, кл. C 22 C 38/50).Closest to the proposed steel in technical essence and the achieved result is steel of the following composition, wt.%:
Carbon - 0.12 - 0.25
Silicon - 0.2 - 0.7
Manganese - 0.7 - 0.9
Nickel - 0.4 - 0.5
Vanadium - 0.04 - 0.2
Calcium - 0.005 - 0.1
Aluminum - 0.01 - 0.08
Chrome - 0.1 - 0.35
Zirconium - 0.005 - 0.1
Titanium - 0.01 - 0.4
Copper - 0.04 - 0.5
Iron - Else
(see ed. certificate of the USSR N 538053, class C 22 C 38/50).

Недостатком этой стали является склонность к образованию горячих трещин в процессе производства центробежных отливок. The disadvantage of this steel is the tendency to form hot cracks during the production of centrifugal castings.

Предлагаемая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, титан, кальций, цирконий, ванадий и железо, согласно предложению, дополнительно содержит ниобий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,18 - 0,20
Кремний - 0,10 - 0,50
Марганец - 1,20 - 1,60
Хром - 0,80 - 1,80
Никель - 0,20 - 0,60
Медь - 0,40 - 0,80
Алюминий - 0,005 - 0,05
Титан - 0,001 - 0,02
Кальций - 0,005 - 0,06
Цирконий - 0,005 - 0,10
Ванадий - 0,04 - 0,15
Ниобий - 0,04 - 0,15
Церий - 0,005 - 0,06
Железо - - Остальное
Сталь может содержать: примеси серы и фосфора не более 0,025% каждого.The proposed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, aluminum, titanium, calcium, zirconium, vanadium and iron, according to the proposal, additionally contains niobium and cerium in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.18 - 0.20
Silicon - 0.10 - 0.50
Manganese - 1.20 - 1.60
Chrome - 0.80 - 1.80
Nickel - 0.20 - 0.60
Copper - 0.40 - 0.80
Aluminum - 0.005 - 0.05
Titanium - 0.001 - 0.02
Calcium - 0.005 - 0.06
Zirconium - 0.005 - 0.10
Vanadium - 0.04 - 0.15
Niobium - 0.04 - 0.15
Cerium - 0.005 - 0.06
Iron - - The rest
Steel may contain: sulfur and phosphorus impurities of not more than 0.025% each.

Предлагаемая сталь отличается от известной тем, что дополнительно содержит ниобий 0,04 - 0,15 мас.% и церий 0,005 - 0,06 мас.%. The proposed steel differs from the known one in that it additionally contains niobium 0.04-0.15 wt.% And cerium 0.005-0.06 wt.%.

При содержании ниобия ниже предела его воздействие на горячую трещиноустойчивость не эффективно, а при содержании его выше верхнего предела трещиноустойчивость снижается, что связано с избыточным обогащением границ зерен карбонитридами. When the niobium content is below the limit, its effect on hot crack resistance is not effective, and when it is above the upper limit, crack resistance decreases, which is associated with excessive enrichment of the grain boundaries with carbonitrides.

При содержании церия ниже нижнего предела его воздействие на горячую трещиноустойчивость стали мало эффективно, а при содержании его выше верхнего предела трещиноустойчивость снижается за счет развития межзеренного разрушения литой стали, что связано с избыточным обогащением бывших границ зерен неметаллическими включениями. When the cerium content is below the lower limit, its effect on hot crack resistance of steel is not very effective, and when it is higher than the upper limit, crack resistance decreases due to the development of intergranular fracture of cast steel, which is associated with excessive enrichment of the former grain boundaries with non-metallic inclusions.

Предлагаемая сталь отличается большим содержанием марганца 1,2-1,6%, против 0,7-0,8% в известной стали, что обеспечивает высокую горячую трещиноустойчивость за счет увеличения жидкотекучести металла. The proposed steel is characterized by a high manganese content of 1.2-1.6%, against 0.7-0.8% in the known steel, which provides high hot crack resistance by increasing the fluidity of the metal.

При содержании марганца ниже нижнего предела трещиноустойчивость стали уменьшается за счет снижения жидкотекучести, а при содержании марганца выше верхнего предела трещиноустойчивость не снижается, но возможно охрупчивание структуры за счет появления бейнита в нормализованной стали, а также увеличивается ликвация и неравномерность структуры и свойств стали. When the manganese content is below the lower limit, the crack resistance of steel decreases due to a decrease in fluidity, and when the content of manganese is higher than the upper limit, crack resistance does not decrease, but embrittlement of the structure due to the appearance of bainite in normalized steel is possible, as well as the segregation and uneven structure and properties of steel.

Предлагаемая сталь отличается большим содержанием хрома - 0,8 - 1,8% против 0,1-0,35% в известной стали, что обеспечивает высокую трещиноустойчивость стали за счет повышения прочностных свойств в температурном интервале хрупкости. The proposed steel is characterized by a high chromium content - 0.8 - 1.8% versus 0.1-0.35% in the known steel, which provides high crack resistance of steel due to increased strength properties in the temperature range of brittleness.

При содержании хрома ниже нижнего предела трещиноустойчивость снижается за счет снижения прочности в температурном интервале хрупкости, а при содержании хрома выше верхнего предела происходит охрупчивание стали за счет выделения карбидов хрома. When the chromium content is below the lower limit, crack resistance decreases due to a decrease in strength in the temperature range of brittleness, and when the chromium content is above the upper limit, steel embrittlement occurs due to the precipitation of chromium carbides.

В табл. 1 приведен химический состав предлагаемой стали трех плавок (1, 2, 3), а также химический состав плавок, имеющих концентрацию компонентов ниже нижнего и выше верхнего пределов заявляемого состава (4, 5), а также состав стали-прототипа (6, 7). Выплавку проводили в 150 кг индукционной печи с разливкой части металла на отливки 80х180х200 мм для определения механических свойств, а остальную часть металла для определения трещиноустойчивости этих сталей. In the table. 1 shows the chemical composition of the proposed steel of three swimming trunks (1, 2, 3), as well as the chemical composition of swimming trunks having a concentration of components below the lower and higher upper limits of the claimed composition (4, 5), as well as the composition of the prototype steel (6, 7) . Smelting was carried out in 150 kg of an induction furnace with the casting of part of the metal into castings of 80x180x200 mm to determine the mechanical properties, and the rest of the metal to determine the crack resistance of these steels.

Трещиноустойчивость экономнолегированных сталей определялась по методике НПО ЦНИИТМАШ на технологической пробе, приведенной на чертеже. Литейная форма содержит цилиндрическую полость для прибыли, промежуточные полости диаметром 40 мм и рабочие полости диаметром 20 мм и длиной от 135 мм до 295 мм. Форма набивается жидкостекольной смесью и после тепловой сушки заливается металлом опытных плавок. Расход жидкого металла на заливку одной пробы - 8 кг. Заливалось одновременно 4 формы. Температура заливки сталей приведена в табл. 2. The crack resistance of economically alloyed steels was determined according to the methodology of NPO TsNIITMASH on the technological sample shown in the drawing. The mold contains a cylindrical cavity for profit, intermediate cavities with a diameter of 40 mm and working cavities with a diameter of 20 mm and a length of 135 mm to 295 mm. The mold is filled with a liquid-glass mixture and, after heat drying, it is poured with the metal of the experimental melts. The consumption of liquid metal for pouring one sample is 8 kg. 4 forms were poured simultaneously. The pouring temperature of the steels is given in table. 2.

В процессе затвердевания металла происходит усадка частей отливки, полученной в цилиндрических рабочих полостях. Абсолютная величина линейной усадки затвердевших в рабочих полостях цилиндрических прутков тем больше, чем длиннее пруток. Характеристикой склонности металлов к трещинообразованию является максимальная длина прутка, при которой отсутствует трещина в месте его соединения с утолщенной цилиндрической частью отливки. In the process of metal solidification, shrinkage of parts of the casting obtained in cylindrical working cavities occurs. The absolute value of the linear shrinkage of the cylindrical rods hardened in the working cavities is greater, the longer the rod. A characteristic of the tendency of metals to crack formation is the maximum length of the rod, at which there is no crack at the junction with the thickened cylindrical part of the casting.

Чем больше для данного металла значение максимальной длины прутка без трещины, тем меньше склонность исследуемого металла к трещинообразованию. The greater the value of the maximum length of a bar without a crack for a given metal, the less the tendency of the metal under investigation to crack formation.

В табл. 2 приведены механические свойства после оптимального режима термообработки. In the table. 2 shows the mechanical properties after the optimal heat treatment.

Испытания на растяжение проводили в соответствии с ГОСТ 14972-73 на цилиндрических образцах пятикратной длины с диаметром расчетной части 6 мм. Tensile tests were carried out in accordance with GOST 14972-73 on cylindrical samples of five times the length with a diameter of the calculated part of 6 mm.

Как видно из табл. 2, предлагаемая сталь имеет более высокую трещиноустойчивость и механические свойства по сравнению с прототипом. As can be seen from the table. 2, the proposed steel has a higher crack resistance and mechanical properties compared to the prototype.

Использование предложенной стали в качестве материала для центробежных валов для бумагоделательных машин позволяет избавиться от брака по горячим трещинам. Using the proposed steel as a material for centrifugal shafts for paper machines allows you to get rid of marriage by hot cracks.

Предлагаемая сталь прошла лабораторные испытания и рекомендована к промышленному опробованию в условиях НПО "Буммаш". The proposed steel has passed laboratory tests and is recommended for industrial testing in the conditions of NPO Bummash.

Claims

Steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, aluminum, titanium, calcium, zirconium, vanadium, iron, characterized in that it additionally contains niobium and cerium in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.18 - 0.2
Silicon - 0.1 - 0.5
Manganese - 1.2 - 1.6
Chrome - 0.8 - 1.8
Nickel - 0.2 - 0.6
Copper - 0.4 - 0.8
Aluminum - 0.005 - 0.05
Titanium - 0.001 - 0.02
Calcium - 0.005 - 0.06
Zirconium - 0.005 - 0.1
Vanadium - 0.04 - 0.15
Niobium - 0.04 - 0.15
Cerium - 0.005 - 0.06
Iron - The Rest