RU2250929C2 - Tool steel for forming rolls - Google Patents

Tool steel for forming rolls Download PDF

Info

Publication number
RU2250929C2
RU2250929C2 RU2003109020/02A RU2003109020A RU2250929C2 RU 2250929 C2 RU2250929 C2 RU 2250929C2 RU 2003109020/02 A RU2003109020/02 A RU 2003109020/02A RU 2003109020 A RU2003109020 A RU 2003109020A RU 2250929 C2 RU2250929 C2 RU 2250929C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
molybdenum
mass
tungsten
content
Prior art date
Application number
RU2003109020/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109020A (en
Inventor
А.И. Бойцев (RU)
А.И. Бойцев
И.И. Лубе (RU)
И.И. Лубе
К.Л. Марченко (RU)
К.Л. Марченко
занов А.С. Р (RU)
А.С. Рязанов
В.М. Студенцов (RU)
В.М. Студенцов
А.П. Чучвага (RU)
А.П. Чучвага
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Ферро Балт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Ферро Балт" filed Critical Закрытое акционерное общество "Ферро Балт"
Priority to RU2003109020/02A priority Critical patent/RU2250929C2/en
Publication of RU2003109020A publication Critical patent/RU2003109020A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2250929C2 publication Critical patent/RU2250929C2/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular heat resistant steel composition for forming rolls in metal hot-rolling mill.
SUBSTANCE: claimed steel contains (mass %): carbon 0.21-0.40; silicium 0.60-1.50; manganese 0.20-0.60; chromium 4.00-6.00; nickel 0.20-2.00; vanadium 0.30-0.60; titanium 0.01-0.50; tellurium 0.001-0.020; aluminum 0.01-0.50; molybdenum or molybdenum and tungsten in total 1.00-2.00; and balance: iron. Molybdenum content in steel is not less than 0.40 mass %, and one mass part of molybdenum is equivalent to two mass parts of tungsten. Steel may additionally contain (mass %) calcium up to 0.30; zirconium up to 0.35; cerium up to 0.35, and boron up to 0.015. Content of inevitable impurities in claimed steel is limited: e.g. (mass %) sulfur, phosphorous and copper each not more than 0.040; lead, arsenic, and antimony each not more than 0.010.
EFFECT: decreased crack and erosion net forming on roll surface.
3 cl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выбору химического состава теплостойкой стали для прокатных валков станов горячей деформации металлов.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the selection of the chemical composition of heat-resistant steel for rolling rolls of mills of hot deformation of metals.

Известна сталь марки 45ХНМ следующего химического состава (мас.%): углерод 0,40-0,50; кремний 0,17-0,37; марганец 0,50-0,80; хром 1,30-1,70; никель 1,20-1,60; молибден 0,10-0,30; сера и фосфор не более 0,040 (Марочник сталей и сплавов/Под ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989, стр. 438-440).Known steel grade 45XHM of the following chemical composition (wt.%): Carbon 0,40-0,50; silicon 0.17-0.37; manganese 0.50-0.80; chrome 1.30-1.70; nickel 1.20-1.60; molybdenum 0.10-0.30; sulfur and phosphorus no more than 0,040 (Marochnik of steels and alloys / Under the editorship of VG Sorokin. - M .: Mashinostroenie, 1989, pp. 438-440).

Сталь 45ХНМ применяется для изготовления прокатных валков, используемых для горячей прокатки металлов. Эта сталь обладает теплостойкостью до 600-650°С, но при этом обеспечивает твердость не более 341НВ. Недостатком указанной стали является повышенный износ валков вследствие низкой твердости.Steel 45KHNM is used for the manufacture of rolling rolls used for hot rolling of metals. This steel has heat resistance up to 600-650 ° C, but at the same time provides a hardness of not more than 341НВ. The disadvantage of this steel is the increased wear of the rolls due to low hardness.

Известна другая сталь марки 4Х5МФС (принята в качестве прототипа), имеющая следующий химический состав (мас.%): углерод 0,32-0,40; кремний 0,90-1,20; марганец 0,20-0,50; хром 4,50-5,50; ванадий 0,30-0,50; молибден 1,20-1,50; никель не более 0,35; медь не более 0,30; сера и фосфор не более 0,030 (см. там же, стр. 405-406). Эта сталь обладает высокой теплостойкостью (590°С) и при этом имеет значительно более высокую твердость - 47 HRC. Назначение стали 4Х5МФС - для изготовления штампов горячего деформирования и пресс-форм литья металлов под давлением. Однако на практике она применяется и для валков горячей прокатки металлов.Known for other steel grade 4X5MFS (adopted as a prototype), having the following chemical composition (wt.%): Carbon 0.32-0.40; silicon 0.90-1.20; manganese 0.20-0.50; chrome 4.50-5.50; vanadium 0.30-0.50; molybdenum 1.20-1.50; nickel not more than 0.35; copper no more than 0.30; sulfur and phosphorus no more than 0,030 (see ibid., pp. 405-406). This steel has high heat resistance (590 ° C) and at the same time has a significantly higher hardness of 47 HRC. The purpose of steel 4X5MFS is for the manufacture of hot deformation dies and die casting molds. However, in practice, it is also used for rolls of hot rolling of metals.

Недостатком стали 4Х5МФС является образование трещин и сетки разгара на рабочей поверхности валков, что приводит к выходу их из строя. Трещины образуются под воздействием высоких знакопеременных циклических нагрузок в условиях вращения, которые испытывают валки в процессе эксплуатации. Сетка разгара образуется вследствие теплового воздействия деформируемого металла.The disadvantage of steel 4X5MFS is the formation of cracks and a grid of heat on the working surface of the rolls, which leads to their failure. Cracks form under the influence of high alternating cyclic loads under the rotation conditions experienced by the rolls during operation. The heat grid is formed due to the thermal effect of the deformable metal.

Целью изобретения является уменьшение склонности стали к образованию трещин и сетки разгара.The aim of the invention is to reduce the tendency of steel to crack and mesh high.

Указанная цель достигается тем, что в сталь дополнительно введены никель, титан, теллур и алюминий, а компоненты выбраны в следующем соотношении (мас.%): углерод 0,21-0,40; кремний 0,60-1,50; марганец 0,20-0,60; хром 4,00-6,00; никель 0,20-2,00; молибден или молибден и вольфрам в сумме 1,00-2,00; ванадий 0,30-0,60; титан 0,01-0,50; теллур 0,001-0,020; алюминий 0,01-0,50; железо - остальное, при этом содержание молибдена в стали составляет не менее 0,40 мас.%, а одна массовая доля молибдена эквивалентна двум массовым долям вольфрама.This goal is achieved by the fact that nickel, titanium, tellurium and aluminum are additionally introduced into the steel, and the components are selected in the following ratio (wt.%): Carbon 0.21-0.40; silicon 0.60-1.50; manganese 0.20-0.60; chrome 4.00-6.00; nickel 0.20-2.00; molybdenum or molybdenum and tungsten in the amount of 1.00-2.00; vanadium 0.30-0.60; titanium 0.01-0.50; tellurium 0.001-0.020; aluminum 0.01-0.50; iron is the rest, while the molybdenum content in the steel is at least 0.40 wt.%, and one mass fraction of molybdenum is equivalent to two mass fractions of tungsten.

Кроме того, сталь может содержать остаточные элементы: сера, фосфор и медь не более 0,040% каждого; свинец, мышьяк и сурьма не более 0,10% каждого. В качестве технологической добавки при выплавке предлагаемой стали в жидкий металл могут присаживаться (мас.%): кальций до 0,30; цирконий и церий до 0,35; бор до 0,015.In addition, steel may contain residual elements: sulfur, phosphorus and copper, not more than 0.040% each; lead, arsenic and antimony are not more than 0.10% of each. As a technological additive in the smelting of the proposed steel in molten metal can sit down (wt.%): Calcium up to 0.30; zirconium and cerium up to 0.35; boron up to 0.015.

В предлагаемой стали содержание углерода установлено равным 0,21-0,40%. При содержании углерода ближе к нижнему пределу - 0,21-0,30% сталь имеет пониженную трещиночувствительность, что позволяет применять ее для изготовления валков, испытывающих большие (предельные) нагрузки. Содержание углерода ближе к верхнему пределу 0,31-0,40% обеспечивает повышенную прокаливаемость и позволяет применять сталь для валков большого диаметра и для валков с большой глубиной переточки калибров, но испытывающих малые и средние нагрузки.In the proposed steel, the carbon content is set equal to 0.21-0.40%. When the carbon content is closer to the lower limit - 0.21-0.30%, the steel has a lower crack sensitivity, which allows it to be used for the manufacture of rolls experiencing large (ultimate) loads. The carbon content closer to the upper limit of 0.31-0.40% provides increased hardenability and allows the use of steel for rolls of large diameter and for rolls with a large depth of regrind calibers, but experiencing small and medium loads.

Предлагаемая сталь дополнительно содержит никель в количестве 0,20-2,00%. При содержании углерода 0,21-0,30% для обеспечения требуемой прокаливаемости вводится, примерно, 0,60-2,00% никеля. В этом случае сталь может применяться для валков большого диаметра и валков с большой глубиной переточки калибров. Если сталь используется с содержанием углерода 0,31-0,40%, то содержание никеля достаточно в количестве, примерно, 0,20-0,59%.The proposed steel additionally contains nickel in an amount of 0.20-2.00%. At a carbon content of 0.21-0.30%, approximately 0.60-2.00% nickel is introduced to provide the required hardenability. In this case, steel can be used for rolls of large diameter and rolls with a large depth of regrinding calibers. If steel is used with a carbon content of 0.31-0.40%, the nickel content is sufficient in an amount of about 0.20-0.59%.

В целях повышения прокаливаемости при содержании углерода ближе к нижнему пределу верхнее содержание кремния увеличено до 1,50%. При содержании углерода, близком к верхнему пределу, для исключения охрупчивания стали содержание кремния снижено до 0,60%. Исходя из этого в предлагаемой стали содержание кремния установлено в пределах 0,60-1,50%.In order to increase hardenability at a carbon content closer to the lower limit, the upper silicon content is increased to 1.50%. When the carbon content is close to the upper limit, to avoid embrittlement of steel, the silicon content is reduced to 0.60%. Based on this, in the proposed steel, the silicon content is set in the range of 0.60-1.50%.

Малорастворимые карбиды титана, при его содержании 0,01% и более, заметно измельчают зерно. Кроме того, с увеличением содержания титана до 0,10% и более карбиды титана повышают износостойкость стали. Однако в связи с тем, что образование карбидов титана уменьшает количество свободного углерода, при содержании титана более 0,50% происходит значительное понижение прокаливаемости стали. Исходя из этого в предлагаемую сталь титан введен в пределах 0,01-0,50%.Slightly soluble titanium carbides, with its content of 0.01% or more, significantly grind the grain. In addition, with an increase in the titanium content to 0.10% or more, titanium carbides increase the wear resistance of steel. However, due to the fact that the formation of titanium carbides reduces the amount of free carbon, with a titanium content of more than 0.50%, a significant decrease in the hardenability of steel occurs. Based on this, titanium is introduced into the proposed steel in the range of 0.01-0.50%.

Остаточная сера в деформированной стали частично находится в виде сильно вытянутых сульфидов марганца и железа, а частично располагается в виде тонких плен этих соединений по границам зерен. При нагреве сера окисляется до соединения SO3, которое вызывает межзеренную коррозию и усиливает образование сетки разгара на рабочей поверхности валков. Теллур и сера в стали образует неограниченный раствор сульфоселенидов марганца и железа, которые коагулируются в гранулы и тем самым очищают границы зерен от серы. За счет этого образующееся соединение SO3 контактирует с меньшим количеством границ, что резко уменьшает межзеренную коррозию и образование сетки разгара. Оптимально этот процесс происходит при соотношении селена к сере примерно 1:(3-10). На основании этого и исходя из фактического содержания серы в стали примерно от 0,010% до 0,040% пределы содержания теллура в предлагаемой стали выбраны равными 0,001-0,020%.The residual sulfur in the deformed steel is partly in the form of strongly elongated sulfides of manganese and iron, and partly in the form of thin captures of these compounds along the grain boundaries. When heated, sulfur is oxidized to the SO 3 compound, which causes intergranular corrosion and enhances the formation of a heat grid on the working surface of the rolls. Tellurium and sulfur in steel form an unlimited solution of manganese and iron sulfoselenides, which coagulate into granules and thereby clean the grain boundaries of sulfur. Due to this, the resulting compound SO 3 is in contact with a smaller number of boundaries, which dramatically reduces intergranular corrosion and the formation of a high-pressure network. Optimally, this process occurs when the ratio of selenium to sulfur is approximately 1: (3-10). Based on this and based on the actual sulfur content in the steel from about 0.010% to 0.040%, the tellurium content limits in the proposed steel are selected to be 0.001-0.020%.

Определенная часть алюминия, введенного в сталь, находится по границам зерен. Так как алюминий имеет значительно большее сродство к кислороду, чем сера, то он предотвращает образование соединения SO3. Это также способствует уменьшению сетки разгара. При большем содержании серы требуется введение большего количества алюминия и наоборот. Надежное влияние алюминия на уменьшение сетки разгара достигается при его содержании в пределах 0,01-0,50% и определяется фактическим содержанием остаточной серы в интервале 0,010-0,040%.A certain part of the aluminum introduced into the steel is located at the grain boundaries. Since aluminum has a much greater affinity for oxygen than sulfur, it prevents the formation of the SO 3 compound. It also helps to reduce the height of the grid. With a higher sulfur content, more aluminum is required and vice versa. A reliable effect of aluminum on reducing the height of the grid is achieved when its content is in the range of 0.01-0.50% and is determined by the actual content of residual sulfur in the range of 0.010-0.040%.

В предлагаемой стали для валков, испытывающих в комплексе особенно большие удельные нагрузки, износ и тепловое воздействие, молибден увеличен до 2,00%, при этом молибден сверх 0,40% может быть заменен вольфрамом из расчета: одна массовая доля молибдена эквивалента двум массовым долям вольфрама. Соотношение молибдена к вольфраму как 1:2 обусловлено примерно аналогичным соотношением их атомных весов (95,94: 183,85). Для обеспечения устойчивости против отпуска молибден до 0,40% на вольфрам не заменяется.In the proposed steel for rolls experiencing especially large specific loads, wear and heat, the molybdenum is increased to 2.00%, while molybdenum in excess of 0.40% can be replaced by tungsten based on the calculation: one mass fraction of molybdenum is equivalent to two mass fractions tungsten. The ratio of molybdenum to tungsten as 1: 2 is due to approximately the same ratio of their atomic weights (95.94: 183.85). To ensure resistance against tempering, molybdenum up to 0.40% is not replaced with tungsten.

Таким образом, выбранный состав предлагаемой стали позволяет решить поставленную задачу: уменьшить образование трещин и сетки разгара на прокатных валках в широком диапазоне режимов их эксплуатации.Thus, the selected composition of the proposed steel allows us to solve the problem: to reduce the formation of cracks and heat grid on the rolling rolls in a wide range of modes of operation.

Наименование марки предлагаемой стали 25Х5НМФС.The brand name of the proposed steel 25X5NMFS.

В настоящее время ведется подготовка производства по изготовлению из предлагаемой стали валков для прокатки стальных труб. Параметры валков следующие: диаметр бочки - 935 мм, высота бочки 590 мм, масса валка - 3100 кг, нагрузка на валок - до 1000 тонн, радиус калибра - 220 мм, количество переточек калибра - до 10 (практически на всю глубину бочки), температура прокатываемого металла 1000-1150°С.Currently, preparations are underway for the production of rolls of steel for rolling steel pipes from the proposed steel. The roll parameters are as follows: barrel diameter - 935 mm, barrel height 590 mm, roll weight - 3100 kg, roll load - up to 1000 tons, caliber radius - 220 mm, number of caliber regrind - up to 10 (almost the entire depth of the barrel), temperature rolled metal 1000-1150 ° C.

Исходя из этих параметров выбран следующий химический состав стали для изготовления валков (мас.%): углерод 0,23-0,31; кремний 0,90-1,50; марганец 0,20-0,60; хром 4,70-5,50; никель 0,40-1,00; молибден 1,00-2,00; ванадий 0,30-0,60; титан 0,02-0,08; теллур 0,002-0,006; алюминий 0,01-0,05; сера, фосфор, медь - до 0,040. В стали предусматривается замена 0,50-0,80% молибдена на 1,00-1,60% вольфрама.Based on these parameters, the following chemical composition of steel for the manufacture of rolls (wt.%) Was selected: carbon 0.23-0.31; silicon 0.90-1.50; manganese 0.20-0.60; chromium 4.70-5.50; nickel 0.40-1.00; molybdenum 1.00-2.00; vanadium 0.30-0.60; titanium 0.02-0.08; tellurium 0.002-0.006; aluminum 0.01-0.05; sulfur, phosphorus, copper - up to 0.040. The steel provides for the replacement of 0.50-0.80% molybdenum with 1.00-1.60% tungsten.

Выплавка стали производится в основной дуговой печи емкостью 20 тонн. Масса отливаемых слитков - 10 тонн. Режим ковки - двукратная осадка и двукратная вытяжка, степень укова - не менее 2,5. Термическая обработка - закалка и двукратный отпуск на твердость 42-47 HRC.Steel is smelted in the main arc furnace with a capacity of 20 tons. The mass of cast ingots is 10 tons. Forging mode - double draft and double hood, the degree of bite - at least 2.5. Heat treatment - hardening and double tempering for hardness 42-47 HRC.

Claims (3)

1. Инструментальная теплостойкая сталь для прокатных валков, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель, титан, теллур, алюминий, и молибден или молибден и вольфрам в сумме при следующем соотношении элементов, мас. %:1. Tool heat-resistant steel for rolling rolls containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, vanadium and iron, characterized in that it additionally contains Nickel, titanium, tellurium, aluminum, and molybdenum or molybdenum and tungsten in total in the following ratio elements, wt. %: Углерод 0,21-0,40Carbon 0.21-0.40 Кремний 0,60-1,50Silicon 0.60-1.50 Марганец 0,20-0,60Manganese 0.20-0.60 Хром 4,00-6,00Chrome 4.00-6.00 Никель 0,20-2,00Nickel 0.20-2.00 Ванадий 0,30-0,60Vanadium 0.30-0.60 Титан 0,01-0,50Titanium 0.01-0.50 Теллур 0,001-0,020Tellurium 0.001-0.020 Алюминий 0,01-0,50Aluminum 0.01-0.50 Молибден илиMolybdenum or молибден и вольфрам в сумме 1,00-2,00molybdenum and tungsten in the amount of 1.00-2.00 Железо ОстальноеIron Else при этом содержание молибдена в стали составляет не менее 0,40 мас.%, а одна массовая доля молибдена эквивалентна двум массовым долям вольфрама.the molybdenum content in the steel is at least 0.40 wt.%, and one mass fraction of molybdenum is equivalent to two mass fractions of tungsten. 2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит, мас.%:2. Steel under item 1, characterized in that it further comprises, wt.%: Кальций До 0,30Calcium Up to 0.30 Цирконий До 0,35Zirconium Up to 0.35 Церий До 0,35Cerium Up to 0.35 Бор До 0,015Bor To 0.015 3. Сталь по любому из п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит, мас.%:3. Steel according to any one of p. 1 or 2, characterized in that it further comprises, wt.%: Серу, фосфор и медь Не более 0,040 каждогоSulfur, phosphorus and copper Not more than 0,040 each Свинец, мышьяк и сурьму Не более 0,10 каждогоLead, arsenic and antimony Not more than 0.10 each
RU2003109020/02A 2003-03-31 2003-03-31 Tool steel for forming rolls RU2250929C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109020/02A RU2250929C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Tool steel for forming rolls

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109020/02A RU2250929C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Tool steel for forming rolls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109020A RU2003109020A (en) 2004-12-20
RU2250929C2 true RU2250929C2 (en) 2005-04-27

Family

ID=35636212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109020/02A RU2250929C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Tool steel for forming rolls

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250929C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635644C1 (en) * 2017-03-13 2017-11-14 Юлия Алексеевна Щепочкина Steel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СТАЛЬ 4Х5МФС, СТАЛИ И СПЛАВЫ. МАРОЧНИК ПОД РЕД. В.Г. СОРОКИНА. М. "Интермет инжиниринг", 2001, стр. 352-353. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635644C1 (en) * 2017-03-13 2017-11-14 Юлия Алексеевна Щепочкина Steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101775545B (en) Low-alloy high-strength high-toughness wear-resistant steel plate and manufacturing method thereof
CN102134682B (en) Wear resistant steel plate
CN106661683A (en) Martensitic-ferritic stainless steel, manufactured product and processes using the same
Ngqase et al. An overview on types of white cast irons and high chromium white cast irons
MX2008013467A (en) High-speed steel for saw blades.
JP5988732B2 (en) Cold work tool steel with high hardness and toughness
EP2126151B1 (en) Lead free free-cutting steel and its use
CN107201480A (en) A kind of complex phase forges abrasion-proof backing block preparation method
CN101270451B (en) Plastic mold steel and method for manufacturing same
JP4926764B2 (en) High wear resistance, high toughness, high speed tool steel and method for producing the same
JP3896478B2 (en) Materials for building up and composite tools with excellent corrosion resistance, wear resistance and seizure resistance
JP4482407B2 (en) High Cr cast iron products with excellent heat crack resistance and heat treatment method for high Cr cast iron materials
RU2250929C2 (en) Tool steel for forming rolls
KR20020001933A (en) A low alloyed high speed tool steel for hot and warm working having good toughness and high strength and manufacture method thereof
JP3581028B2 (en) Hot work tool steel and high temperature members made of the hot work tool steel
JP2760001B2 (en) High speed tool steel
JP2001107194A (en) Precipitation hardening type stainless steel and method for producing product therefrom
JP3092030B2 (en) Manufacturing method of super tough composite hardness difference roll
JP2833374B2 (en) Low hardness, long life rolling fatigue strength quenched roll steel
JP2001340991A (en) Continuous casting roll
JP3675707B2 (en) Roll for rolled steel sheet straightener
CN115704074B (en) Mining chain steel, chain and manufacturing method thereof
JP2000345290A (en) Hot roll for copper and copper alloy
JPS6121297B2 (en)
JP2000290753A (en) Cold tool steel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050401