SU1475962A1

SU1475962A1 - Cast iron for metal-rolling rolls

Info

Publication number: SU1475962A1
Application number: SU874304222A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Комляков; Николай Яковлевич Денисенко; Олег Васильевич Пузырьков-Уваров; Валентин Андреевич Рямов; Радий Халимович Гималетдинов; Александр Васильевич Вихров
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1989-04-30

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, а именно, к легированным чугунам с шаровидным графитом, используемым дл отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерывно-заготовочных и крупносортных станов, эксплуатируемых в услови х больших давлений, а также высоких термоциклических и динамических нагрузок. Цель изобретени - снижение модул упругости, повышение теплопроводности, термостойкости и прочности. Предлагаемый чугун дл прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 3,6-3,8The invention relates to metallurgy, in particular, to nodular nodular cast irons used for casting rolls of roughing (crimping) stands of continuous billet and large-section mills operated under conditions of high pressures, as well as high thermal cyclic and dynamic loads. The purpose of the invention is to reduce the modulus of elasticity, increase thermal conductivity, heat resistance and strength. The proposed iron for rolling rolls has the following chemical composition, wt.%: Carbon 3.6-3.8

кремний 1,0-1,4silicon 1.0-1.4

марганец 0,4-0,6manganese 0.4-0.6

никель 3,2-3,6nickel 3.2-3.6

медь 1,6-2,0copper 1.6-2.0

хром 0,2-0,4chrome 0,2-0,4

молибден 0,3-0,5molybdenum 0.3-0.5

магний 0,03-0,5magnesium 0.03-0.5

барий 0,005-0,015barium 0.005-0.015

железо остальное. Предлагаемый чугун имеет следующие свойства: предел прочности при изгибе 936-985 МПа, модуль упругости Е^.10³ 17,1-17,7 кгс/мм², теплопроводность 24,9-26,1 Вт/м.град, количество термоциклов до разрушени 4940-5160. 1 табл.iron else. Proposed cast iron has the following properties: flexural strength of 936-985 MPa, modulus of elasticity ^E. 10 ³ 17.1-17.7 kgf / mm ² , thermal conductivity 24.9-26.1 W / m.grad, the number of thermal cycles to destruction 4940-5160. 1 tab.

Description

1one

Изобретение относитс к металлургии , а именно к легированным чугунам с шаровидным графитом, используемым дл отливки прокатных валков черновых (обжимных) клетей непрерывно-заготовочных и крупносортных станов, эксплуатируемых в услови х больших давлений , а также высоких термоциклических и динамических нагрузок.The invention relates to metallurgy, in particular to nodular nodular cast irons, used for casting rolls of roughing (crimping) stands of continuous billet and large-section mills operated under conditions of high pressures, as well as high thermal cyclic and dynamic loads.

Цель изобретени - снижение модул упругости, повышение теплопроводности , термостойкости и прочности.The purpose of the invention is to reduce the modulus of elasticity, increase thermal conductivity, heat resistance and strength.

Предлагаемый чугун дл прокатных валков имеет следующий химический состав, мас.%:The proposed cast iron for rolling rolls has the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon

КремнийSilicon

МарганецManganese

НикельNickel

МедьCopper

ХромChromium

МолибденMolybdenum

МагнийMagnesium

БарийBarium

ЖелезоIron

3,6-3,8 1,0-1,4 0,4-0,6 3,2-3,6 1,6-2,0 0,2-0,4 0,3-0,53.6-3.8 1.0-1.4 0.4-0.6 3.2-3.6 1.6-2.0 0.2-0.4 0.3-0.5

0,03-0,5 0,005-0,0150.03-0.5 0.005-0.015

ОстальноеRest

4Ь 14b 1

спcn

со о towith about to

Пределы содержани компонентов в чугуне предлагаемого состава обосновываютс следующим.The limits of the content of the components in the iron of the proposed composition are based on the following.

Углерод в пределах 3,6-3,8% обеспечивает получение необходимых степе Carbon in the range of 3.6-3.8% provides the necessary degree

ни графнтизацил и эвтектичности, низ кого модул упругости и высокой теплопроводности. При содержании его менее 3,6% в половинчатом чугуне рабочего сло валков снижаетс износостойкость в св зи с уменьшением количества цементита, попытаетс модуль упругости и снижаете- теплопроводность в св зи со снижением количества графита, ухудшаютс литейные свойства и возрастает брак лить . Увеличение содержани углерода более 3,8% приводит к транскристаллизации макроструктуры рабочего сло и падению прочности верхней шейки в св зи с флотацией графита.neither grafntizacil and eutectic, low elastic modulus and high thermal conductivity. When its content is less than 3.6% in the half-iron of the working layer of the rolls, wear resistance is reduced due to a decrease in the amount of cementite, the elastic modulus is tried and the heat conductivity decreases due to a decrease in the amount of graphite, the casting properties deteriorate and the waste increases. An increase in the carbon content of more than 3.8% leads to the transcrystallization of the macrostructure of the working layer and a drop in the strength of the upper neck in connection with the flotation of graphite.

Кремний в пределах его содержани 1,0-1,4% обеспечивает получение необходимых значений параметра графи- тизации К г и степени эвтектичности чугуна. При содержании кремни менее 1% по вл етс цементит и усадочна рыхлота в шейках валков, ухудшаютс литейные свойства. При увеличении его концентрации более 1,4% снижаетс твердость и увеличиваетс ее спад по глубине рабочего сло , уменьшаетс теплопроводность.Silicon within its content of 1.0-1.4% provides the required values of the graphization parameter Kg and the degree of eutecticity of the pig iron. When the silicon content is less than 1%, cementite and shrinkage in the roll necks appear, casting properties deteriorate. With an increase in its concentration of more than 1.4%, the hardness decreases and its decrease in the depth of the working layer increases, and the thermal conductivity decreases.

Марганец в пределах 0,4-0,6% (совместно с никелем и медью) способ ствует снижению дифференцированности продуктов эвтектоидного превращени аустенита и повышению прочности. При его содержании 0,4% уменьшаетс прочность в медленноохлаждающихс при затвердевании част х отливки и увеличиваетс себестоимость чугуна в св з с необходимостью использовани в шихManganese in the range of 0.4-0.6% (together with nickel and copper) helps to reduce the differentiation of the products of the eutectoid transformation of austenite and increase strength. With its content of 0.4%, the strength decreases in slow-cooling parts of the casting during solidification and the cost of cast iron increases due to the need to use

т е дорогосто щих низкомарганцовистых чугунов. Увеличение содержани его более 0,6% сопровождаетс повышением трансхристалличности макроструктуры, снижением параметра графитизации Kf., увеличением модул упругости и умень шением теплопроводности.T e expensive low-manganese iron. An increase in its content of more than 0.6% is accompanied by an increase in the trans-crystallinity of the macrostructure, a decrease in the graphitization parameter Kf., An increase in the elastic modulus, and a decrease in thermal conductivity.

Хром в пределах 0,2-0,4% способствует (совместно с марганцем) стабилизации бейнитной матрицы против отпуска и выращиванию твердости по глубине рабочего сло валков. Нижний предел его содержани (0,2%) обосновываетс количеством хрома, вносимог шихтовыми материалами и малым его вли нием при более низких концентраци х . Основу шихтовых материалов на вальцелитейных заводах составл ют вышедшие из эксплуатации прокатные валки. При увеличении концентрацииChromium in the range of 0.2-0.4% contributes (together with manganese) to the stabilization of the bainite matrix against tempering and to the cultivation of hardness along the depth of the working roll layer. The lower limit of its content (0.2%) is justified by the amount of chromium introduced by the charge materials and its low influence at lower concentrations. The basis of batch materials at valleitinenyh factories are decommissioned mill rolls. With increasing concentration

00

5five

Q Q

00

5five

00

., .

00

5five

хрома более 0,4% возрастает количество цементита, что сопровождаетс повышением модул упругости и теплопроводности чугуна.chromium more than 0.4% increases the amount of cementite, which is accompanied by an increase in the modulus of elasticity and thermal conductivity of iron.

Никель в пределах 3,2-3,,6% обеспечивает (совместно с медью и молибденом ) получение высоких значений твердости и прочности за счет увеличени в структуре количества бейнита, а также повышает концентрационный предел растворимости меди в твердом чугуне. При содержании его менее 3,2% повышаетс количество троостита, увеличиваетс демодифицирующее вли ние меди, что приводит к снижению твердости и прочности. Увеличение его концентрации более 3,6% сопровождаетс снижением прочности в св зи с по влением мартенсита, а также приводит к увеличению стоимости чугуна.Nickel within 3.2-3,, 6% provides (together with copper and molybdenum) obtaining high values of hardness and strength due to an increase in the amount of bainite in the structure, and also increases the concentration limit of the solubility of copper in solid iron. When its content is less than 3.2%, the amount of troostite increases, the demodifying effect of copper increases, which leads to a decrease in hardness and strength. An increase in its concentration of more than 3.6% is accompanied by a decrease in strength due to the appearance of martensite, and also leads to an increase in the cost of iron.

Медь в пределах 1,6-2,0% уменьшает аномальность структуры валов, способствует образованию бейнита, частично замен в чугуне разработанного состава более дорогой никель. При содержании ее менее 1,6% возрастает аномальность структуры и по вл етс необходимость увеличени никел дл получени необходимых значений твердости и прочности. Увеличение ее более 2,0% сопровождаетс снижением теплопроводности, а также ухудшением фактора формы графитных сфероидов, что приводит к падению прочности.Copper in the range of 1.6-2.0% reduces the anomalous structure of the shaft, contributes to the formation of bainite, partially replaced in the iron of the developed composition more expensive nickel. When its content is less than 1.6%, the anomalous structure increases and it is necessary to increase the nickel to obtain the necessary values of hardness and strength. An increase of more than 2.0% is accompanied by a decrease in thermal conductivity, as well as a deterioration of the shape factor of graphite spheroids, which leads to a drop in strength.

Молибден в пределах 0,3-0,5% способствует образованию бейнита и стабилизации его при повышении температуры . Он увеличивает твердость и прочность при высоких температурах и обеспечивает рост термостойкости . При концентрации менее 0,3%, вли ние молибдена на структуру и свойства чугуна про вл етс слабо. Ввиду очень высоких стоимости и дефицитности молибдена верхний предел его содержани ограничиваетс 0,5%.Molybdenum in the range of 0.3-0.5% contributes to the formation of bainite and its stabilization with increasing temperature. It increases hardness and strength at high temperatures and provides an increase in heat resistance. At a concentration of less than 0.3%, the effect of molybdenum on the structure and properties of cast iron is weak. Due to the very high cost and deficiency of molybdenum, the upper limit of its content is limited to 0.5%.

Магний в пределах 0,03-0,05% обеспечивает сфероидизацию графитных включений. При содержании менее 0,03% падает прочность, так как не обеспечиваетс получение шаровидного графита и сопровождаетс по влением в рабочем слое валков дефектов в виде черных п тен и плен при содержании магни более 0,05%.Magnesium in the range of 0.03-0.05% provides spheroidization of graphite inclusions. When the content is less than 0.03%, the strength decreases, since nodular graphite is not obtained and the appearance in the working layer of the rolls of defects in the form of black spots and captivity when the magnesium content is more than 0.05%.

Барий в пределах 0,005-0,015% вы- полн ет роль графитизирующего модификатора , обеспечивающего за счетBarium in the range of 0.005-0.015% plays the role of a graphitizing modifier, providing

инокулировани , раскислени и десуль- фурации чугуна образование в нем графитных включений более совершенной сферической формы, повышение теплопроводности и снижение модул упругости за счет увеличени количества графита и уменьшени количества цементита . Он выравнивает твердость и прочность по глубине рабочего сло и устран ет в нем транскристалличность . Указанные изменени структуры валков под вли нием бари сопровождаютс повышением термостойкости. Приinoculation, deoxidation and desulfurization of cast iron, the formation in it of graphite inclusions of a more perfect spherical shape, an increase in thermal conductivity and a decrease in the elastic modulus due to an increase in the amount of graphite and a decrease in the amount of cementite. It levels the hardness and strength over the depth of the working layer and eliminates transcrystallinity in it. These changes in the structure of the rolls under the influence of barium are accompanied by an increase in heat resistance. With

10ten

последующим охлаждением водой, что соответствует температурным услови м эксплуатации валков дл гор чей прокатки металла. Мерой термос тонкости вл лось количество термоциклон до разрушени образца.subsequent cooling with water, which corresponds to the temperature conditions of operation of the rolls for hot metal rolling. A measure of the fineness of the thermos was the amount of thermal cyclone before the sample was destroyed.

Как видно из таблицы, цель нчоб- ретени достигаетс только при изменении в составе известного чугуна содержани ингредиентов и дополнительного ввода бари . При этом среднее содержание (мас.%) должно быть изменено следующим путем: увеличениеAs can be seen from the table, the goal of the supply chain is achieved only when the content of ingredients and the additional input of bari change in the composition of known iron. The average content (wt.%) Should be changed in the following way: an increase

содержании бари менее 0,005% вли ние 15 концентрации углерода на 0,15%, нике- его на структуру и свойства чугуна л на , марганца на 0,30%и хромаthe content of barium is less than 0.005%; the effect of 15 carbon concentrations on 0.15%, nickel on the structure and properties of cast iron l, manganese by 0.30% and chromium

на 0,10%, а также уменьшение концентрации кремни на 0,65% и меди на 0,20%.by 0.10%, as well as a decrease in the concentration of silicon by 0.65% and copper by 0.20%.

незначительно. Увеличение содержани бари в чугуне более 0,015% приводит к увеличению степени аномальности структуры и снижение уровн твердост рабочего сло валков.slightly. An increase in barium content in cast iron of more than 0.015% leads to an increase in the degree of anomalous structure and a decrease in the level of hardness of the working layers.

Химический состав и свойства предлагаемого чугуна и известного представлены в таблице.The chemical composition and properties of the proposed iron and known are presented in the table.

Пример. При плавке металла в индукционной печи в качестве шихтовых материалов использовали стальной лом, чугун валковый ЧВ-2, FeMn (45%) FeCr (72%), катодный никель, электроExample. When smelting metal in an induction furnace, scrap steel, cast iron roller CW-2, FeMn (45%) FeCr (72%), cathode nickel, electro

лизную медь, FeMo (60%), FeSi (75%), Ni-Mg лигатуру (Mg 17%), FeSiBa (Ba 27%). Прочность чугунов определ ли по стандартной методике, теплопроводность - стандартным методом радиального потока тепла, модуль упругости рассчитывали из скоростей распространени ультразвука, которые определ ли методом непрерывных колебаний . Испытани на термостойкость производили на установке дл термо- циклировани нагревом защемленных образцов электротоком до 600°С сlysing copper, FeMo (60%), FeSi (75%), Ni-Mg ligature (Mg 17%), FeSiBa (Ba 27%). The strength of the cast irons was determined by the standard method, the thermal conductivity was determined by the standard method of radial heat flux, and the elastic modulus was calculated from the ultrasound propagation rates, which were determined by the method of continuous oscillations. Thermal stability tests were carried out on an installation for thermal cycling of the clamped samples by electric current to 600 ° C.

концентрации углерода на 0,15%, нике- л на , марганца на 0,30%и хромаcarbon concentration by 0.15%, nickel, manganese by 0.30% and chromium

Claims

Invention Formula

Cast iron for rolling rolls containing carbon, silicon, manganese, nickel, copper, chromium, molybdenum, magnesium and iron, characterized in that, in order to reduce the modulus of elasticity, increase thermal conductivity, heat resistance and strength, it additionally contains barium at the following the ratio of components, wt.%:

Carbon3.6-3.8

Silicon1.0-1.4

Manganese0.4-0.6

Nickel3, 6

Copper1,6-2,0

Chrom0.2-0.4

Molybdenum 0.3-0.5

Magnesium 0.03-0.05

Barium0.005-0.015

IronErest