RU2425168C2 - Steel - Google Patents

Steel Download PDF

Info

Publication number
RU2425168C2
RU2425168C2 RU2009136798/02A RU2009136798A RU2425168C2 RU 2425168 C2 RU2425168 C2 RU 2425168C2 RU 2009136798/02 A RU2009136798/02 A RU 2009136798/02A RU 2009136798 A RU2009136798 A RU 2009136798A RU 2425168 C2 RU2425168 C2 RU 2425168C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
over
steel
impurities
balls
manganese
Prior art date
Application number
RU2009136798/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009136798A (en
Inventor
Алексей Борисович Юрьев (RU)
Алексей Борисович Юрьев
Насибулла Хадиатович Мухатдинов (RU)
Насибулла Хадиатович Мухатдинов
Ольга Петровна Атконова (RU)
Ольга Петровна Атконова
Лариса Викторовна Корнева (RU)
Лариса Викторовна Корнева
Николай Анатольевич Козырев (RU)
Николай Анатольевич Козырев
Татьяна Владимировна Прокопьева (RU)
Татьяна Владимировна Прокопьева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
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 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority to RU2009136798/02A priority Critical patent/RU2425168C2/en
Publication of RU2009136798A publication Critical patent/RU2009136798A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425168C2 publication Critical patent/RU2425168C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: steel contains carbon, manganese, silicon, chromium, vanadium, aluminium, niobium, nitrogen, calcium, iron and impurities at following ratio of components, wt %: carbon from over 0.60 to 0.78, manganese 0.75 - 0.85, silicon 0.20 - 0.35, chromium 0.30 - 0.60, vanadium 0.03 - 0.18, aluminium from over 0.005 to 0.025, niobium 0.001 - 0.015, nitrogen from over 0.01 to 0.025, calcium from 0.0005 to less 0.0010, iron and impurities - the rest. As impurities steel contains sulphur - not over 0.030 %, phosphorus not over 0.030 % and copper not over 0.30 %.
EFFECT: raised operational resistance and hardness on surface and in cross section of milling balls.
2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для производства мелющих шаров.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to steel used for the production of grinding balls.

Известна сталь [1], содержащая (в мас.%):Known steel [1], containing (in wt.%):

углеродcarbon 0,50-0,850.50-0.85 марганецmanganese 0,70-1,500.70-1.50 кремнийsilicon 0,80-1,500.80-1.50 алюминийaluminum 0,002-0,060.002-0.06 один из элементовone of the elements группы содержащейgroups containing ниобий и церийniobium and cerium 0,0002-0,050.0002-0.05 железоiron остальноеrest

Существенным недостатком этой стали является низкая эксплуатационная стойкость шаров, изготовленных из данной стали из-за недостаточно высокой твердости по сечению.A significant disadvantage of this steel is the low operational stability of balls made of this steel due to insufficiently high cross-sectional hardness.

Известны также стали, имеющие следующее содержание элементов (в мас.%):Steel is also known having the following content of elements (in wt.%):

0,35-0,7 С; 0,1-0,8 Si; 0,1-1,5 Mn; ≤0,03 P; ≤0,010 S; 0,01-0,50 С; ≤0,005 Al; ≤0,0005 Ca; ≤0,02 O; ≤0,02 N и Fe с примесями, а также любой или оба из ≤0,3 V; 0,1 Nb; ≤0,005 B; ≤0,05 Ti [2];0.35-0.7 C; 0.1-0.8 Si; 0.1-1.5 Mn; ≤0.03 P; ≤0.010 S; 0.01-0.50 C; ≤0.005 Al; ≤0,0005 Ca; ≤0.02 O; ≤0.02 N and Fe with impurities, as well as either or both of ≤0.3 V; 0.1 Nb; ≤0.005 B; ≤0.05 Ti [2];

0,30-0,60 С; 0,01-1,0 Si; 0,60-2,0 Mn; 0,010-0,005 Al; 0,0030-0,02 N; до <0,015 один или более элементов группы Pb, Bi, Те, Са, In, S, Р; до <0,002 О, и один или более элементов группы Мо, Ni, Cr, В; и один или более элементов группы Nb, Ti, V [3];0.30-0.60 C; 0.01-1.0 Si; 0.60-2.0 Mn; 0.010-0.005 Al; 0.0030-0.02 N; up to <0.015 one or more elements of the group Pb, Bi, Te, Ca, In, S, P; up to <0.002 O, and one or more elements of the group Mo, Ni, Cr, B; and one or more elements of the group Nb, Ti, V [3];

0,30-1,10 С; 0,1-1,8 Si; 0,5-2,0 Mn; 0,05-0,1 Al; 0,005-0,03 N; 0,1-1,0 один или более элементов группы Ti, Zr, Nb, V; и один из элементов группы 0,1-1,0 Ni; 0,1-1,5 Cr; 0,05-0,5 Mo; 0,0005-0,0050 В; и один или более элементов группы S, Pb, Bi, Se, Те, Са [4].0.30-1.10 C; 0.1-1.8 Si; 0.5-2.0 Mn; 0.05-0.1 Al; 0.005-0.03 N; 0.1-1.0 one or more elements of the group Ti, Zr, Nb, V; and one of the elements of the group 0.1-1.0 Ni; 0.1-1.5 Cr; 0.05-0.5 Mo; 0.0005-0.0050 V; and one or more elements of the group S, Pb, Bi, Se, Te, Ca [4].

Существенным недостатком этих сталей является широкие концентрационные границы химических элементов, приводящие с одной стороны к низкой твердости и износостойкости шаров, с другой стороны способствуют повышению склонности их к раскалыванию при закалке в воде и эксплуатации.A significant drawback of these steels is the wide concentration boundaries of chemical elements, leading on the one hand to low hardness and wear resistance of balls, on the other hand, they increase their tendency to crack during quenching in water and operation.

Известна выбранная в качестве прототипа сталь [5], содержащая (мас.%): 0,01-0,80 С; ≤2,0 Si; 0,10-2,00 Mn; ≤0,1 P; 0,004-0,1 S; ≤0,1 Al; 0,0005-0,02 один или более из элементов группы Те, Se, Zr, Mg, С; и один или более из элементов группы Cu, Ni, Cr, Мо, Nb, B,W, V.Known selected as a prototype steel [5], containing (wt.%): 0,01-0,80; ≤2.0 Si; 0.10-2.00 Mn; ≤0.1 P; 0.004-0.1 S; ≤0.1 Al; 0.0005-0.02 one or more of the elements of the group Te, Se, Zr, Mg, C; and one or more of the elements of the group Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, B, W, V.

Недостатком этой стали являются низкие эксплуатационные свойства шаров, обусловленные нестабильной твердостью и пониженной трещиностойкостью.The disadvantage of this steel is the low operational properties of the balls due to unstable hardness and reduced crack resistance.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение эксплуатационной стойкости и твердости на поверхности и по сечению мелющих шаров.The desired technical results of the invention are: increased operational stability and hardness on the surface and in the cross section of grinding balls.

Для достижения этого сталь для производства мелющих шаров, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, ниобий, азот, кальций, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:To achieve this, steel for the production of grinding balls containing carbon, manganese, silicon, chromium, vanadium, aluminum, niobium, nitrogen, calcium, iron and impurities, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:

углеродcarbon от более 0,60 до 0,78from more than 0.60 to 0.78 марганецmanganese 0,75-0,850.75-0.85 кремнийsilicon 0,20-0,350.20-0.35 хромchromium 0,30-0,600.30-0.60 ванадийvanadium 0,03-0,180.03-0.18 алюминийaluminum от более 0,005 до 0,025from more than 0.005 to 0.025 ниобийniobium 0,001-0,0150.001-0.015 азотnitrogen от более 0,01 до 0,025from more than 0.01 to 0.025 кальцийcalcium от 0,0005 до менее 0,0010from 0.0005 to less than 0.0010 железо и примесиiron and impurities остальное,rest,

при этом в качестве примесей она содержит серу - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,30%.while it contains sulfur as impurities - not more than 0.030%, phosphorus - not more than 0.030% and copper - not more than 0.30%.

Заявляемый химический состав стали для производства мелющих шаров подобран исходя из следующих предпосылок.The inventive chemical composition of steel for the production of grinding balls is selected based on the following premises.

Содержание углерода выбрано исходя из обеспечения достаточной твердости и прокаливаемости стали. При концентрации его в стали менее 0,60% твердость шаров снижается, а при увеличении концентрации углерода более 0,78% повышается склонность их к трещинообразованию.The carbon content is selected based on ensuring sufficient hardness and hardenability of the steel. When its concentration in steel is less than 0.60%, the hardness of the balls decreases, and with an increase in carbon concentration of more than 0.78%, their tendency to crack formation increases.

Соотношение марганца выбрано исходя из того, что при содержании марганца до 0,85% обеспечивается повышение твердости, прокаливаемости и сопротивляемости к трещинообразованию. Нижний предел выбран исходя из того, что марганец при содержании менее 0,75% не оказывает влияние на прокаливаемость.The manganese ratio is selected based on the fact that when the manganese content is up to 0.85%, an increase in hardness, hardenability and resistance to cracking is provided. The lower limit is chosen based on the fact that manganese with a content of less than 0.75% does not affect hardenability.

Кремний в заявляемых пределах исключает раскол шаров при ударных нагрузках. При концентрации кремния менее 0,20% значительно увеличивается склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При изготовлении шаров из стали выше верхнего заявляемого предела содержания кремния (0,35%) увеличивается склонность шаров к трещинообразованию при закалке.Silicon within the claimed limits eliminates the split balls during shock loads. At a silicon concentration of less than 0.20%, the tendency of the balls to crack during impact loads significantly increases. In the manufacture of steel balls above the upper declared limit of the silicon content (0.35%), the tendency of the balls to crack during hardening increases.

При увеличении содержания хрома до 0,60% повышается твердость и прокаливаемость стали, что в свою очередь приводит к увеличению износостойкости мелющих шаров. При содержании хрома менее 0,30% наблюдается уменьшение прокаливаемости стали и, следовательно, износостойкости шаров.With an increase in the chromium content to 0.60%, the hardness and hardenability of steel increases, which in turn leads to an increase in the wear resistance of grinding balls. When the chromium content is less than 0.30%, a decrease in the hardenability of steel and, consequently, the wear resistance of the balls is observed.

Ванадий связывает азот в прочные химические соединения (нитриды, карбонитриды) и измельчает аустенитное зерно и тем самым обеспечивает износостойкость и высокую сопротивляемость расколу мелющих шаров. Исходя из этого оптимальными значениями для ванадия являются его содержание 0,03-0,18%. Верхний предел концентрации ванадия выбран исходя из экономических соображений.Vanadium binds nitrogen into strong chemical compounds (nitrides, carbonitrides) and grinds austenitic grain and thereby provides wear resistance and high resistance to splitting of grinding balls. Based on this, the optimum values for vanadium are its content of 0.03-0.18%. The upper limit of the concentration of vanadium is selected on the basis of economic considerations.

Содержание алюминия (от более 0,005 до 0,025%) и кальция (от 0,0005 до менее 0,0010%) выбрано исходя, с одной стороны, из получения мелкого действительного зерна, с другой - получения благоприятной формы неметаллических включений и исключения недопустимых глиноземистых неметаллических включений, увеличивающих склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках.The contents of aluminum (from more than 0.005 to 0.025%) and calcium (from 0.0005 to less than 0.0010%) are selected on the basis of, on the one hand, the production of fine real grain, and, on the other, the preparation of a favorable form of non-metallic inclusions and the exclusion of unacceptable alumina non-metallic inclusions that increase the tendency of the balls to crack during shock loads.

При содержании ниобия в количестве 0,001% образуются сложнолегированные карбиды, воздействующие положительно на измельчение аустенитного зерна и очищающие их границы от вредных примесей, а также увеличивающие ударную прочность и прокаливаемость. Увеличение содержания ниобия свыше 0,015% экономически невыгодно и нецелесообразно из-за его отрицательного влияния на жидкотекучесть.When the niobium content is in an amount of 0.001%, complex-alloyed carbides are formed, which positively affect the grinding of austenitic grains and cleanse their boundaries of harmful impurities, as well as increase impact strength and hardenability. An increase in the niobium content in excess of 0.015% is economically disadvantageous and impractical due to its negative effect on fluidity.

Концентрация азота менее 0,01% не приводит к образованию нитридов, обеспечивающих измельчение действительного зерна, и, как следствие, снижению склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При повышении азота более 0,025% возможны случаи возникновения пятнистой ликвации и образованию пузырей в стали в результате «азотного кипения».A nitrogen concentration of less than 0.01% does not lead to the formation of nitrides, which ensures the grinding of the actual grain, and, as a result, reduces the tendency of the balls to crack during impact loads. With an increase in nitrogen of more than 0.025%, there may be cases of spotted segregation and the formation of bubbles in the steel as a result of "nitrogen boiling".

Ограничение содержания серы, фосфора и меди выбрано исходя из качества поверхности готовых мелющих шаров.The limitation of the content of sulfur, phosphorus and copper is selected based on the surface quality of the finished grinding balls.

Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в дуговых печах ДСП-100Н 10. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ осуществляли прокатку и термообработку шаров с прокатного нагрева по технологии двухстадийного охлаждения с самоотпуском. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Таким образом, заявляемый химический состав обеспечивает повышение твердости и износостойкости шаров.A series of experimental melts with the claimed chemical composition was smelted in DSP-100N 10 arc furnaces. The chemical composition is shown in Table 1. After casting the steel at the continuous casting machine, balls were rolled and heat treated from rolling heating using the two-stage cooling technology with self-tempering. The test results are shown in table 2. Thus, the claimed chemical composition provides increased hardness and wear resistance of the balls.

Список источников, принятых во внимание при экспертизеList of sources taken into account during the examination

1. А.с. CCCP №1733495, С22С 38/12.1. A.S. CCCP No. 1733495, C22C 38/12.

2. JP 2009-041046 A, C22C 38/18, 26.02.2009.2.JP 2009-041046 A, C22C 38/18, 02.26.2009.

3 JP 07-090379 A, C22C 38/60, 04.04.1995.3 JP 07-090379 A, C22C 38/60, 04/04/1995.

4 JP 06-287638 A, C22C 38/14, 11.10.1994.4 JP 06-287638 A, C22C 38/14, 10/11/1994.

5. JP 2004-052099 A, C22C 38/00, 19.02.2004.5. JP 2004-052099 A, C22C 38/00, 02/19/2004.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таблица 2table 2 Механические свойства сталиMechanical properties of steel СоставStructure Твердость, МПаHardness, MPa Износ, гWear, g Раскалываемость шаров, %Ball cleavage,% Величина мартенситной и полумартенситной зоны, ммThe magnitude of the martensitic and semi-martensitic zones, mm на поверхностиon the surface на глубине 1/2 R (25 мм)at a depth of 1/2 R (25 mm) 1one 477477 388388 0,360.36 00 1616 22 555555 495495 0,220.22 0,30.3 3535 33 578578 524524 0,210.21 1,51,5 50fifty 4four 566566 514514 0,220.22 2,02.0 50fifty 55 589589 524524 0,200.20 2,32,3 50fifty 66 601601 534534 0,190.19 3,53,5 50fifty прототипprototype 496-524496-524 -- 0,19-0,410.19-0.41 2,2-3,72.2-3.7 19-2819-28

Claims (1)

Сталь для производства мелющих шаров, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, ниобий, азот, кальций, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод от более 0,60 до 0,78 марганец 0,75-0,85 кремний 0,20-0,35 хром 0,30-0,60 ванадий 0,03-0,18 алюминий от более 0,005 до 0,025 ниобий 0,001-0,015 азот от более 0,01 до 0,025 кальций от 0,0005 до менее 0,0010 железо и примеси остальное,

при этом в качестве примесей она содержит серу - не более 0,030%, фосфор не более 0,030% и медь - не более 0,30%.
Steel for the production of grinding balls containing carbon, manganese, silicon, chromium, vanadium, aluminum, niobium, nitrogen, calcium, iron and impurities, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
carbon from more than 0.60 to 0.78 manganese 0.75-0.85 silicon 0.20-0.35 chromium 0.30-0.60 vanadium 0.03-0.18 aluminum from more than 0.005 to 0.025 niobium 0.001-0.015 nitrogen from more than 0.01 to 0.025 calcium from 0.0005 to less than 0.0010 iron and impurities rest,

while it contains sulfur as impurities - not more than 0.030%, phosphorus - not more than 0.030% and copper - not more than 0.30%.
RU2009136798/02A 2009-10-05 2009-10-05 Steel RU2425168C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136798/02A RU2425168C2 (en) 2009-10-05 2009-10-05 Steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136798/02A RU2425168C2 (en) 2009-10-05 2009-10-05 Steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009136798A RU2009136798A (en) 2011-04-10
RU2425168C2 true RU2425168C2 (en) 2011-07-27

Family

ID=44051925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009136798/02A RU2425168C2 (en) 2009-10-05 2009-10-05 Steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425168C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2845799C1 (en) * 2024-11-22 2025-08-25 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Grinding ball with steel diameter of 80-140 mm with high impact resistance and high volume wear resistance

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003183770A (en) * 2001-10-01 2003-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd Steel for machine structural use and its manufacturing method
JP2004052099A (en) * 2002-05-31 2004-02-19 Jfe Steel Kk Steel for machine structure
JP2009041046A (en) * 2007-08-07 2009-02-26 Sumitomo Metal Ind Ltd Induction hardening steel and manufacturing method thereof
CN101463450A (en) * 2008-12-26 2009-06-24 马鞍山市益丰实业集团有限公司 Multicomponent microalloy metal mold casting grinding ball and production method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003183770A (en) * 2001-10-01 2003-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd Steel for machine structural use and its manufacturing method
JP2004052099A (en) * 2002-05-31 2004-02-19 Jfe Steel Kk Steel for machine structure
JP2009041046A (en) * 2007-08-07 2009-02-26 Sumitomo Metal Ind Ltd Induction hardening steel and manufacturing method thereof
CN101463450A (en) * 2008-12-26 2009-06-24 马鞍山市益丰实业集团有限公司 Multicomponent microalloy metal mold casting grinding ball and production method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2845799C1 (en) * 2024-11-22 2025-08-25 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Grinding ball with steel diameter of 80-140 mm with high impact resistance and high volume wear resistance
RU2845797C1 (en) * 2024-11-22 2025-08-25 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Grinding ball with steel diameter of 40-80 mm with high bulk wear resistance

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009136798A (en) 2011-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2014243613B2 (en) High-hardness, low-alloy, wear-resistant steel sheet and method of manufacturing the same
AU2014243611B2 (en) High-toughness, low-alloy, wear-resistant steel sheet and method of manufacturing the same
EP3034642B1 (en) Martensitic stainless steel having excellent wear resistance and corrosion resistance, and method for producing same
JP5231101B2 (en) Machine structural steel with excellent fatigue limit ratio and machinability
CN106062229B (en) Rolled products for high-strength springs and steel wires for high-strength springs
KR20170066612A (en) High toughness and high tensile strength thick steel plate with excellent material homogeneity and production method for same
RU2583229C1 (en) Method of producing ultrahigh-strength sheet steel
KR101333307B1 (en) Electric resistance welded steel pipe having excellent workability and excellent post-quenching fatigue properties
KR101601582B1 (en) Steel wire rod with excellent shavability for high-strength spring, and high-strength spring
CN107709594B (en) Bolt
CN111511952B (en) Wear-resistant steel having excellent hardness and impact toughness and method for manufacturing same
EP3263730B1 (en) Hot-working tool and manufacturing method therefor
RU2425168C2 (en) Steel
JP2012233252A (en) Alloy steel for machine structural use having excellent abrasion resistance
JP5141313B2 (en) Steel material with excellent black skin peripheral turning and torsional strength
JP5445345B2 (en) Steel bar for steering rack bar and manufacturing method thereof
RU2349675C2 (en) Wheel steel
KR101602445B1 (en) Steel for Hydraulic Breaker Chisel With High Hardenability and Method for Manufacturing the Same
JP4964060B2 (en) Mechanical structural steel and mechanical structural parts with excellent strength anisotropy and machinability
RU2415194C1 (en) Steel
RU2425169C2 (en) Steel
JP6635100B2 (en) Case hardened steel
RU2340699C2 (en) Steel for grinding balls
JP5217486B2 (en) Steel material with excellent black skin peripheral turning and torsional strength
RU2348735C2 (en) Wheeled steel