SK133796A3 - High carbon content steel, method of manufacture thereof and its use - Google Patents

Description

Vynález sa týka legovanej ocele s vysokým obsahom uhlíka, spôsobu jej výroby a jej použitia.

V baníctve je potrebné uvoľňovať cenné minerály z horniny, ktoré sú v nej obsiahnuté, koncentrovať ich a extrahovať. Pri takom uvoľňovaní sa minerál musí jemne mlieť a drtiť.

fik sa uvažuje o stupni mletia, odhaduje sa, že sa vo svete používa ročne 750 000 až 1 milión ton mlecích prostriedkov vo forme gulí alebo prostriedkov vo forme zrezaného kužeľa alebo valca. Bežné ocele, používané na mlecie prostriedky, sú:

í.Nízkolegované martensitické ocele (0,7 až 1 Z uhlíka, legovacích prvkov menej ako 1 %), vyrábané valcovaním alebo kovaním s nássledným tepelným spracovaním, aby sa dosiahla povrchová tvrdosť 60 až 65 Rc.

liatina legovaná chrómom (1,7 až 3,5 7. tepelným

Martensitieká uhlí ka, až 30 7. chrómu), vytváraná liatím a spracovanie,, aby sa získala tvrdosť 60 až 6S Rc vo všetkých častiach.

3.Nízkolegovaná perlitická biela liatina (3 až 4,2 % uhlíka, legovacích prvkov menej ako 2 7), nespracovaná a s tvrdosťou 45

Rc, získavané liatím.

Všetky doterajšie riešenia majú určité nedostatky:

— u kovaných martensitických ocelí sú to investičné náklady na stroje na valcovacie a kovanie a na zariadenie na tepelné

A spracovanie, ktoré zvyšujú spotrebu elektrickej energie,

- u liatiny legovanej chrómom súvisia dodatočné náklady s legovacími prvkami (hlavne chrómom) a tepelným spracovaním,

- nakoniec u n ízkolegovanej perlitickej bielej liatiny sú výrobné náklady obyčajne pomerne nízke, avšak jej odolnosť proti opotrebeniu nie je taká dobrá ako je u iných riešení. Obyčajne sa priemyselne vyrábajú iba mlecie prostriedky s veľkosťou 60 mm.

V prípade minerálov, kde je hornina veľmi abrazívna (napr. zlato, meď, a pod.), súčasné riešenia používateľom úplne nevyhovujú, pretože náklady na výrobky a materiály vystavované opotrebeniu (mlecie gule a iné odliatky) ešte viac zvyšujú náklady na výrobu cenných kovov.

Eiodst,a±.a.. vyn.á 1 e.z.u

Predmetom vynálezu je získanie ocele so zlepšenými vlastnosťami a prekonanie problémov a nedostatkov doterajšieho stavu techniky v riešení opotrebovateľných častí, hlavne mlecích prostriedkov. Zloženie ocelí, ich odlievanie a podmienky po odlievaní podľa vynálezu umožňujú získavať odolnosť proti opotrebeniu, hlavne za veľmi abrazívnych podmienok, ktorá je porovnateľná s kovanými oceľami a chrómovou liatinou, avšak pri nižších nákladoch a kvalitnejších perlitických liatinách C pri porovnateľných nákladoch).

Ďalšie predmety a výhody tohto vynálezu vyplynú z nasledujúceho opisu a význakov vynálezu a jeho výhodného uskutočnenia.

Legovaná oceľ s vysokým obsahom uhlíka podľa vynálezu má takéto hmotnostné zloženies

uhlík	1,	1 až	2,0	X
mangán	0,	5 až	T er _? *} J	7.
chróm	1,	0 až	4,0	7.
kremík	0,	6 až	í,2	7.
Zvyšok	tvorí	želez	o s	obvyklým

obsahom nečistôt, takže matalografická štruktúra obsahuje hlavne nerovnovážny jemný perlit s tvrdosťou 47 až 54 Rc.

F’re mlecie prostriedky, hlavne mlecie gule, je výhodný obsah uhlíka 1,2 až 2,0, predovšetkým však 1,3 až 1,7, aby sa dosiahla optimálna odolnosť proti opotrebovaniu za súčasného zachovania rázovej odolnosti.

V praxi sa doporučuje voliť obsah mangánu podľa priemeru mlecíh gulí a rýchlosti chladenia, aby sa získala jemná perlitová štruktúra.

F're mlecie prostriedky, hlavne mlecie gule s priemerom 100 mm, sú vhodné nasledujúce zloženia s prihliadnutím na odolnosť proti opotrebovaniu:

uhlí k	rádovo	1,5	7. hmotnostných
mangán	rádovo	1,5	až 3,0 7.
chróm	rádovo	3, 0	7.
k rem í k	rádovo	0, 8	7.
Pre nlecie	gule s j	priemerom 70 mm sa
uhlík	rádovo	1,5	7.
man gán	rádovo	0,8	až 1,5 7.
chróm	rádovo	3,0	7.
k rem í k	rádovo	0,8	7.

ukázala byť ako zvlášť vhodná.

Používané tepelné spracovanie sa volí tak, aby sa minimalizovalo množstvo cementitu, martensitu, austenitu a hrubého perlitu, ktoré sa môžu vyskytovať v štruktúre ocele.

Podľa vynálezu sa uvedené ocele podrobia po odliatí tepelnému spracovaniu, ktoré zahrňuje ochladenie z teploty asi 900 °C na teplotu asi 500 °C pri priemernej rýchlosti chladenia 0,3 až 1,9 °C/sec, aby sa

0,3 až 1,9 °C/sec, mikroštruktúrou pozostávajúcou prevažne perlitu s tvrdosťou 47 až 54 Rc.

Pri odlievaní sa priamo vytvárajú časti vystavované opotrebeniu a hlavne mlecie protriedky, čo je možné vykonávať akoukoľvek známou odlievacou technikou.

Perlitová štruktúra sa získava uvoľnením ešte horúceho kusa získala oceľ s uvedenou z nerovnovážneho jemného z odlievacej formy a úpravou chemického zloženia hmoty kusa pri rýchlosti chladenia po uvoľnení z formy.

Vynález bude teraz podrobnejšie opísaný s odvolaním na výhodné uskutočnenia, čo má ilustračný účel bez akéhokoľvek obmedzenia rozsahu vynálezu.

V príkladoch sú percentá uvádzané ako hmotnostné.

Príklady 1 až 4

Vo všetkých príkladoch sa uvádza oceľ zložená z 1,5 7.

uhlíka,

7. chrómu a 0,S % kremíka, pričom zvyšok tvorí železo s obvyklým obsahom nečistôt. Pre rôzne uvedené špecifické obsahy mangánu príklady sú v tabuľke 1 a chrómu, vyjadrené v hmotnostných percentách, a to pre gule s rôznou veľkosťou.

Tabuľka 1

Pri k 1 ad

č.

Priemer gule mm

7. Μη

7. Cr 1

100

100

1,9 1,5 0, S

Po úplnom stuhnutí sa kus vyberie z formy pri najvyššej možnej teplote, pri ktorej je možné ľahko manipulovať a je s výhodou asi 900 °C. Kus sa potom ochladí rovnomerným spôsobom pri rýchlosti chladenia, uvedenej v závilosti na jeho hmotnosti. Toto kontrolované chladenie sa uskutočňuje až do teploty 500 °C, lebo ďalej je už chladenie nepodstatné. Priemerná rýchlosť chladenia vyjadrená v °C/sec medzi teplotami 1000 a 500 °C je er uvedená v nasledujúcej tabuľke 2 pre uvedené príklady.

Tabuľka 2

I Príklad | Priemer gule i Priemerná rýchlosť i č. | mm I chladenia, °C/sec

i 1	100 i	1, 15
2 ί	100 1	1,30
3 I	70 |	1,50
4 1 1	70 i L	1,65

Hlavnou výhodou tohto tepelného spracovania je to, že sa tým umožňuje získať perlitová štruktúra. Je tiež možné používať zvyškové teplo kusa po odliatí, čím sa znižujú výrobné náklady.

Z mikrografov na obrázkoch 1 a 2 je zrejmá štruktúra ocelí, získavaných postupom podľa tohto vynálezu. Obrázok 1 predstavuje 400—násobné zväčšenie mikrografu 100 milimetrovej gule s jej chemickým zložením v hmotnostných percentách:

1,5 ľ. uhlíka

1,9 7. mangánu

3,0 7. chrómu

0,8 7. kremíka.

Po uvoľnení z formy sa tento odliatok chladí z teploty 1100 °C na teplotu okolia s rýchlosťou 1,30 °C/sec.

Nameraná Rockwellova tvrdosť je 51 Rc. Štruktúra pozostáva z jemného perlitu, 8 až 10 7. hmotnostných cementitu a aspoň 5 až 7 7. martensitu.

Na obrázku 2 je v 400-násobnom zväčšení znázornený mikrograf 70 milimetrovej gule s chemických zložením v hmotnostných percentách:

1,5 % uhlíka

1,5 7. man gánu

3,0 7. chrómu Ο, S 7. kremíka.

Tento odliatok sa jednotne chladí po vybratí z formy z teploty 1100 °C pri rýchlosti chladenia 1,50 °C/sec na teplotu okolia.

Nameraná Rockwellovatvrdosť je' 52 Rc. Štruktúra obsahuje jemný perlit a 5 až 7 X martensitu.

Mlecie prostriedky alebo gule, ktorých mikrografy sú znázornené na obrázkoch 1 a 2, sa testujú na opotrebovanie, aby sa preverilo ich chovanie a vlastnosti v priemyselnom prostredí.

Odolnosť proti opotrebovaniu zliatiny podľa vynálezu sa vyhodnocuje technikou skúšok značených gulí. Táto technika spočíva v použití stanoveného množstva gulí, vyrobených zo zliatiny podľa vynálezu v priemyselnom mlyne na mletie. Gule sa najprv roztriedia podľa hmotnosti a identifikujú podľa vyvŕtaných otvorov spoločne s guľami s rovnakou hmotnosťou, vyrobenými z jednej alebo niekoľkých rôznych zliatin známych z doterajšieho stavu techniky. Po stanovenej dobe prevádzky sa mlyn zastaví a označené gule sa vyberú. Gule sa odvážia a rozdiel hmotnosti udáva kvalitu rôznych testovaných a porovnávaných zliatin. Tieto kontrolné skúšky sa opakujú niekoľkokrát, aby sa získala štatisticky podložená hodnota.

Prvý test sa vykonáva v mlyne so zvlášť abrazívnym materiálom, ktorý obsahuje viac ako 70 7.

hmotnostných kremeňa. Gule s priemerom 100 mm sa testujú každý týždeň počas piatich týždňov. Porovnávacie (referenčné) gule z martensitickej vysoko chrómovanej bielej liatiny sa opotrebujú z pôvodnej hmotnosti 4,600 kg na 2,800 kg. Pomerná odolnosť proti opotrebovaniu rôznych zliatin je nasledujúca:

martensitická biela liatina s 12 7 chrómu s 64 RC 1,00 7, oceľ podľa vynálezu s 52 Rc 0,98 Z

Obdobné testy sa uskutočnia v iných mlynoch, v ktorých je spracovávaný materiál rovnako veľmi abrazívny, ale podmienky nárazov v porovnaní s podmienkami v prevádzkovom mlyne sú rôzne.

Výsledky získané s guľami zo zliatiny podľa vynálezu sú veľmi podobné (0,9 až 1,1-krát lepšie) výsledkom, získaným s vysoko chrómovanou bielou liatinou.

Táto účinná odolnosť proti abrazívnemu opotrebovaniu, ktorú má perlitická zliatina podľa vynálezu, umožňuje užívateľom znížiť značné náklady na. mletie.

Je zrejmé, že zjednodušením výrobného postupu, znížením nákladov na zariadenie a prevádzku a znížením legovacích prvkov sa dosiahne ekonomickejšia výroba v porovnaní s použitím chrómovej zliatiny.

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKY

1,5 až 3,0 7.

1. Mlecie prostriedky vyrábané 2 legovanej obsahom uhlíka, vyznačujúce sa nasledujúce zloženie v hmotnostných percentách:

ocele s vysokým t ý m, že majú

uhlík 1, 1 až 2,0 y. man gán 0, 5 až 3,5 y. chróm 1, 0 až 4,0 y. k rem í k 0, 6 až 1,2 y.

zvyšok je ktoré sa z teploty chladenia štruktúra až 54 Rc.

železo s obvyklým obsahom nečistôt., po odliatí podrobí asi 900 °C na b * stupňu, skladajúcemu teplotu asi 500 ⁰ C

0,30 až 1,90 °C/sec, čím sa získa hlavne nerovnovážneho jemného perlitu sa z ochladenia pri rýchlosti meta1ografická s tvrdosťou 47

2.Mlecie prostriedky podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e sa t ý m, že obsah uhlíka v nich je 1,2 až 2,0 Z. .

3,0 7.

0,8 7.

3.Mlecie prostriedky vyznačujúce sa až 1,7 podľa nároku 1 alebo 2, t ý m, že obsah uhlíka v nich je 1,3

4. Mlecie prostriedky podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že obsah uhlíka v nich je 1,5%.

5. Mlecie prostriedky podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, v y z n a č u j ú c e sa tým, že sa perlitická štruktúra získava vytiahnutím ešte horúceho kusa z odlievacej formy a úpravou chemického zloženia jeho hmoty a rýchlosti chladenia nasledujúceho po vytiahnutí z formy.

6.Mlecie prostriedky podľa nároku 5 odlievané ako mlecie gule rádovo s priemerom 100 mm zo zliatiny o zložení:

uhlík;

mangán chróm k rem í k rádovo 1,5 7.

7.Mlecie prostriedky podľa nároku 5, odlievané ako mlecie gule s priemerom rádovo 70 mm so zliatiny o zloženia

uhlík rádovo 1, 5 7. man gán ti 0, 8 až 1,5 chróm it 3, 0 7. kremí k II 0, 8 7.