SU1653875A1 - Прокатный двухслойный валок и чугун дл его рабочего сло - Google Patents

Abstract

изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при изготовлении прокатных валков дл  получени  рифленого листа. Цель изобретени  - повышение стойкости к выкрашиванию элементов рифлени , улучшение обрабатываемости валков и улучшение качества рифленого листа. Прокатныи двухслойный валок дл  производства рифленого листа содержит шейки и бочку , на поверхности которой выполнены выступы и углублени  ромбической формы, расположенные чередующимис  р дами одоль и поперек образующей бочки. Отношение ширины основани  углублени  к ширине углублени  на поверхности бочки находитс  дл  глубины впадин 2.8-3.0 мм в определенном диапазоне. Цель изобретени  повышение износостойкости, термо- стоикос1и и обрабатываемости Новый состав чугуна содержит компоненты в следующем соотношении, мае %.С2.6 2,85:5 0,40-0.55, Мп 0,30 0,50. С г 0,70 0.80, Р 0,45 0.60 NI 2.8 3,15: Си 0,90-1,10, V 0.10 0,20 и Fe остальное Повышение в чугуне предложенного состава содержани  Cr, P и Ni позвол ет по сравнению с известным со- стаиом повыси ь износостойкость в 1,05- 1,5 раза, термостойкость в 1,11-1,18 раза и улучшить в 1,02-1,16 раза его обрабатываемость 2 с.п ф-лы. 2 ил ё

Description

йзобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при изготовлении прокатных валков дл  получени  рифленых листов на листовых станах, обладающих повышенной стойкостью к выкрашиванию при хорошей обрабатываемости, предназначенных дл  использовани  при изготовлении массивных изделий, работающих в услови х интенсивного истирани .

Цель изобретени  - повышение стойкости к выкрашиванию элементов рифлени , улучшение обрабатываемости валков и улучшение качества рифленого листа, а также повышение износостойкости, термостойкости и улучшение обрабатываемости чугуна.

На фиг.1 показан рифленый валок, общий вид: на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Прокатный двухслойный валок 1 содержит бочку 2, на поверхности которой выполнены выступы 3 и углублени  4 ромбической формы, расположенные чередующимис  р дами вдоль и поперек образующей бочки валка с шириной в у основани , шириной В на поверхности и глубиной h.

Металл дл  отливки чугунных двухслойных валков выплавл ют в двух плавильных агрегатах. В мартеновской печи или электродуговой печи получают легированный металл рабочего сло , а в вагранке или

О

ел

CJ

оо

VJ СЛ

электропечи - промывочный металл дл  образовани  сердцевины и шеек валка.

В табл.1 приведен состав шихты дл  отливки рифленых валков; в табл.2 - характеристика составов приготовленных спла- BOB; в табл.3 - характеристика механических и эксплуатационных свойств сплавов; в табл.4 - результаты испытаний валков в опытно-промышленных услови х.

Присадку феррованади  и меди ввод т за 40 мин до выпуска плавки. Азотированный феррохром ввод т в ванну за 40 мин до выпуска металла из печи. Количество азотированного феррохрома 100 кг на плавку. Доведение содержани  хрома в чугуне до необходимого состава производ т с помощью обычного феррохрома.

Пригодным к заливке считаетс  чугун состава (табл.2) с глубиной чистого отбела на технологической пробе 50-60 мм и тем- пературой на выпуске из печи 1470-1490°С. Температура заливаемого основного металла 1350 ±10°С, промывочного 1290±10°С.

Ограничение содержани  кремни  (0,55%) обусловлено предотвращением об- разовани  свободного графита (суммарное содержание углерода и кремни  по верхним пределам - не более 3,4%, нижним - 3%) дл  избежани  образовани  неблагопри тной первичной структуры чугуна. Нижний предел содержани  марганца (0,3%) определ етс  его количеством в исходных шихтовых материалах и содержанием серы, а верхний (0,5%) - стабилизацией перлита.

Легирование чугуна дл  рабочего сло  валков никелем и хромом позвол ет получить металл с высокими физико-механическими свойствами, обладающий повышенной стойкостью к растрескиванию. Хром совместно с никелем оказывает леги- рующее воздействие на матрицу, стабилизирует карбидную фазу, уменьшает склонность к графитизации и повреждаемости при эксплуатации.

Нижние пределы содержани  хрома (0,7%) и никел  (2,8%) дл  рабочего сло  выбраны с учетом начала про влени  их легирующего воздействи ; верхний предел дл  хрома (0,8%)  вл етс  границей, после которой хром, несмотр  на присутствие в сплаве таких элементов как углерод, кремний , марганец, медь, никель, начинает усиливать свое карбидообразующее действие, понижа  механические и эксплуатационные свойства (увеличивает выкрашивание) чугу- на.

Повышение содержани  никел  свыше 3,2% приводит к увеличению остаточного аустенита до 10-15%, что, в свою очередь,

увеличивает трещинообрэзование поверхностного сло  валков при эксплуатации.

Идентичным с никелем  вл етс  и упрочн ющее вли ние меди. Нар ду с основным воздействием меди на материал улучшенной обрабатываемости введение меди ниже 0,9% дл  рабочего сло  валков не обеспечивает упрочн ющего воздействи , свыше 1,1% - влечет за собой потерю прочностных свойств, износостойкости и усиливает склонность к повреждаемости и выкрашиванию из-за активного развити  процесса графитизации.

Вли ние на трещиноустойчивость чугуна усиливаетс  вводом ванади . Это св зано с тем, что вследствие зародышевого действи  тугоплавких частиц резко измельчаетс  эвтектическое зерно и включени  пластинчатого графита, улучшаютс  свойства , обеспечиваетс  высока  дисперсность легированной матрицы и ее стабильность при эксплуатации в услови х термоциклического воздействи , уменьшаетс  склонность к выкрашиванию, так как интенсивно измельчаетс  зерно, границы дополнительно упрочн ютс  ванадийсодержащими фазами .

Кроме того, введение ванади  обеспечивает получение легированного цементита , не склонного к графитизации. благодар  чему повышаетс  износо- и термостойкость валков, а добавки меди способствуют более равномерному распределению структурных составл ющих, что обеспечивает получение структуры, стойкой к термоциклическому воздействию.

Ванадий в количестве до 0,1 % не оказывает заметного вли ни  па упрочнение матрицы и долю карбидной фазы, а в количестве свыше 0,2 % приводит к увеличению количества крупных карбидов, способствующих понижению термостойкости чугуна, св занной с их выкрашиванием, увеличиваетс  содержание карбонитридов, ох- рупчивающих материал.

Фосфор вводитс  в количестве 0.4- 0,6% дл  улучшени  жидкотекучести, менее 0,4% не обеспечиваетс  достаточна  жидко- текучесть материала, свыше 0,6% - образующа с  груба  фосфидна  эвтектика (особенно в переходной зоне) способствует охрупчиванию границ зерен.

Дл  определени  комплекса свойств чугуна , включающего механические и эксплуатационные характеристики, приготовлено п ть сплавов предложенного чугуна дл  рабочего сло  с граничными и оптимальными соотношени ми ингредиентов трех сплавов , соответствующих известному составу с

граничными и оптимальными соотношени  ми ингредиентов, и один сплав (табл.1).

В промышленных услови х валки отливаютс  методом промывки. В полупромышленных услови х сплав был приготовлен путем выплавки в 200-килограммовой индукционной печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, FeSI (85%), FeMn (45%). FeCr (72%), FeV (46%), никель гранулированный, медь гидролизную . Fell (33%), добавки теллура и бор  ввод т в ковш.

Из полученных сплавов изотовл ют образцы , которые испытывают на твердость, прочность, термостойкость, определ ют величину износа.

Величину износа определ ют на установке , обеспечивающей удельное давление 50 кг/мм , проскальзывание 0,27 м/с, охлаждение образцов производилось водой, врем  испытани  2,5 ч. Относительный износ рассчитывают как отношение из разности конечного и начального веса образцов к начальному весу образцов.

Испытани  на термостойкость производ т термоциклированием образцов при тем пературах 20-600°С до по влени  первых трещин, что отражает услови  нагрева и охлаждени  в процессе эксплуатации валков на станах гор чей прокатки.

Как следует из табл.2 и 3. изменени  в чугуне предложенного состава соотношени  Cr, P и Ni позвол ет по сравнению с известным чугуном повысить износостойкость в 1,05-1,5 раза, термостойкость в 1.11-1,18 раза, а также улучшить его обрабатываемость в 1,02-1.16 раза.

Дл  обеспечени  технологичности механической обработки верхних шеек их модифицируют во врем  заливки о течение 60 с молотым ферросилицием.

Результаты испытаний предлагаемы валка и чугуна показывают улучшение обрабатываемости в 1,2 раза по сравнению с известными.

Результаты эксплуатационных испытаний в опытно-промышленных услови х показали , чтонаилучшие результаты получены на валках, изготовленных из чугуна предложенного состава с отношением ширины впадины в глубине к ширине на поверхности ,66-0,57 и глубиной углублени  h 2.8-3.0 мм (варианты 8-10). За 30 завалок валки прокатали в среднем по 7 т металла , что определ ет удельных их расход 6,2 кг/т проката, износ составл ет 411 г/м , при этом процент использовани  рабочего сло  98.6%.

В то же врем  валки аналогичного состава (варианты 3 и 4). с ,77-0,74 за 25

завалок прокатывают по 7,1 кг/т, что определ ет удельный расход 7,1 кг/т, износ составл ет 425,5 г/м2, при этом использование рабочего сло  составл ет 78,5%.

Валки из чугуна известного состава с глубиной углублений ,8-3,0 мм при К-0,66-0,57 (варианты 19 и 20) за 25 заготовок прокатывают по 5,8 т, что определ ет их удельный расход 7,2 кг/т проката, износ возрастает до 600,5 г/м, а использование рабочего сло  снижаетс  до 69,5%.

В то же врем  валки из чугуна такого же состава и такой же глубиной углублений, но с К-0,47-0,74 (варианты 14 и 15) характеризуютс  удельным расходом 7,4 кг/т, прокатыва  5.8 т металла за 20 заготовок, и име 

о

износ 632.5 г/м при использовании рабочего сло  на 66%.

Испытани  валков исполнени  ЛПХНд-. 72 показывают, что за 25 завалок валки с ,66 0,57 и глубиной углублени  2,8-30 мм (варианты 29 и 30) прокатывают в среднем по 6.8 т металла, удельный их расход составл ет 7,0 кг/т, износ 564.5 г/м . рабо- чий слой при этом использован на 75,5%.

Валки такою же состава и геометрии элементов рифлени  но с К 0,77 0,74 (варианты 24 и 25) имеют УЛОЛКНМЙ расход 7.5

5

0

0

5

0

5

0

5

кг/т проката, и.чног. .5 г/м , использование рабочего сло  составл ет 69,5%

Таким образом пчлки ит предложенного чугуна с Ь 0.66 057 (варианты 8 10) и глубиной углублении 2 Н 3,0 мм характеризуютс  более высокой износостойкостью по сравнению с изпес шыми (варианты 19 и 20) в 1,5 раза, по сравнению с валками текущего производства исполнени  ЛПХНд-72 (варианты 29 и 30) в 1,4 раза, при более полном использовании рабочсг о сло  по сравнению с известными и валками ЛПХНд-72 в 1,42 и 1,3 раза соответственно

В то же врем  валки аналогичного состава , но отличающиес  конфигурацией элементов рифлений (варианты 8 10 и 3.4, 19, 20 и 15. 29, 30 и 24. 25) имели более высокую износостойкость с К-0,,57 в 1,24 и 1,46 раза соответственно, более полное использование рабочего сло  - в 1,3 и 1,4 соответственно .

При глубине канавки элементов рифлени менее2 .8(варианты 1,2,6,7.12,13,17,18.22,23,27,28) и более 3,0 мм (варианты 5, 11.16.21.26 и 31) удельный расход валков возрастает по сравнению с результатами прокатки рифленых валков с оптимальной гпубиной рифлени  2,8-3,0 мм до 7,8 кг/т при снижении количества завалок до 20 и соответственно объема проката металла.

При использовании изобретени  обеспечиваетс  повышение общей наработки на валок до 20%, снижение величины износа в 1,6 раза, удельного расхода валков в среднем на 26% при увеличении процента ис- пользовани  рабочего сло  на 38%, Величина съема при перешлифовках снижаетс  при этом в 2 раза.

Ф о рму л а и зоб рете н и  

1. Прокатный двухслойный валок, содержащий шейки и бочку, на поверхности которой выполнены выступы ромбической формы, расположенные чередующимис  р дами вдоль и поперек образующей и впади- ны между ними, отличающийс  тем, что, с целью повышени  стойкости к выкрашиванию элементов рифлени , улучшени  обрабатываемости валков и улучшени  качества рифленого листа, впадины вы пол не-

ны глубиной 2.8-3,0 мм, а отношение ширины впадины у основани  к ширине на поверхности составл ет 0,66-0,57.

2. Чугун дл  рабочего сло  двухслойного прокатного валка, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, фосфор, никель, медь, ванадий и железо, отличающий- с   тем. что, с целью повышени  износостойкости , термостойкости и улучшени  обрабатываемости , он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод2,60-2,85

кремний0,4-0,55

марганец0.3-0,50

хром0,70-0,80

фосфор0,45-0,60

никель2,8-3.15

медь0,9-1,1

ванадий0,10-0,20

железоОстальное.

Полупродукт

Литейный чугун

Лом двухслойных ваков

Слив двухслойных валков

Прибыли Возвратные отходы:

сталь

скрап

лом серого чугуна

литники

Ферросилиции 65% Ферромарганец Феррофосфор Феррохром

Никель гранулированный

Никель, отходы Алюминий

Итого

Таблица 1

15-25

5-10

55-40 35-40

20 25-30 До 10 10

расчету Но расчету же То же

10-35 15-20

40-45 15-20

По расчету То же

100

100

Таблица 2

Т а б л и ц а 3

0,0043 0,0041 0,0039 0,0044 0,0042

0,0038 0,0034 0,0037

Валок из предложенного чугуна

Таблица 4

4

Фиг. 2

Фиг.1

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Прокатный двухслойный валок, содержащий шейки и бочку, на поверхности которой выполнены выступы ромбической формы, расположенные чередующимися рядами вдоль и поперек образующей и впадины между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к выкрашиванию элементов рифления, улучшения обрабатываемости валков и улучшения качества рифленого листа, впадины выполне ны глубиной 2,8-3,0 мм, а отношение ширины впадины у основания к ширине на поверхности составляет 0,66-0,57.
2. 2. Чугун для рабочего слоя двухслойного прокатного валка, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, фосфор, никель, медь, ванадий и железо, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения износостойкости, термостойкости и улучшения обрабатываемости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

   углерод 2,60-2,85 кремний 0,4-0,55 марганец 0,3-0.50 хром 0,70-0,80 фосфор 0,45-0,60 никель 2,8-3,15 медь 0,9-1,1 ванадий 0,10-0,20 железо Остальное.

   Таблица 1

   Составляющие шихты Мартен Вагранка Основной металл , (для рабочего слоя), Z Промывочный металл (для сердцевины) Основная шихта Заменитель Полупродукт 15-25 15-25 Литейный чугун - - 5-10 Лом двухслойных вал- ков 55-40 35-40 ' - Слив двухслойных валков 20 25-30. Прибыли До 10 10 - Возвратные отходы: сталь 10-35 Скрап 15-20 лом серого чугуна 40-45 литники * 15-20 Ферросилиций 65Х По расчету По расчету По расчету Ферромарганец . То же То же То же Феррофосфор — — Феррохром — Никель гранулированный _1' — _11_ Никель, отходы —^,г— Алюминий —^|Г— _п_ —^,г— Итого 100 100 100

   Чугун (варианты)

   Предложенный

   Известный

   Содержание элементов, мае.’

   Таблица 2

   ^CJ .^slJ --------------J-----Μη 1 Сг Р Ni Π F “тГ l Те | Железо 2,60 0,40 0,30 0,70 0,60 3,0 1,10 0,20 Остальное 2,85 0,55 0,50 0,8 0,50 3,00 1,10 0,20 - - - — — 2,70 0,47 0,35 0,77 0,45 2,80 0,90 0,10 - - - 2,80 0,51 0,40 0,80 0,55 3,10 0,95 0, 12 - - - — — 2,85 0,55 0,45 0,75 0,58 3,15 1,05 0,16 - - - Но Се • 2,80 0.5 0,2 0,2 0,10 1,2 0,8 0, 10 0,2 0, 15 - __ 11_в 3,0 1.0 0,5 0,35 0,15 1,8 1.5 0,30 0,4 0,25 - _ — 3,5 1,4 0,35 0,3 0,15 1,5 1.0 0,35 о.з 0,20 -

   ’Г

   Таблица 3

   Чугун Твердость (НВ) Спад Прочность Предел Износ, X Термостой- Обрабаты- (варианты) на глубине от твер- на изгиб прочности кость, ко- ваемость поверх 7 чости, 10 дости, X С_ц. Н/мм² при разрыве , Н/мм ¹ личество циклов до разрушения (скорость резания), м/мин

   Предложенный

   1 422 397 6 352,4 317,5 0,0033 2440 0,0043 2 427 406 5 361,7 325,2 0,0028 2487 0,0041 3 440 422 4 374,3 346, 1 0,0030 2512 0,0039 4 458 435 5 379,1 352,0 0,0040 2568 0,0044 5 Известный 472 453 4 387,5 363,9 0,0035 2593 0,0042 1 415 380 9 390 290 0,0044 2100 0,0038 2 ' . 410 385 6.5 410 300 0,0042 2200 0,0034 3 400 372 7.5 420 280 0,0044 1750 0,0037

   т а б л и ц а 4 Вариант Глубина углублений рифлей, мм Количе- ство завалок К Износ, г/м^г Процент использования рабочего слоя Угол при вершине углублений, град Валок из предложенного чугуна 1 2,4 20 0,838 454 70 28 2 2,6 22 0,81 448 75 30 3 2,8 26 0,77 428 78 31 4 3,0 25 0,74 423 79 35 5 3,2 20 0,69 462 75 36

   Предложенный воск

   6 2,4 20 0,774 422 80 28 7 2,6 25 0,724 417 85 30 8 2,8 30 0,66 416 98 31 9 2,9 30 0,60 408, 99 33 10 3,0 30 0,57 410 · 99 35 11 .3,2 28 0,45 430 90 36 Валок из известного чугуна 12 2,4 18 0,838 663 60 28 13 2,6 20 0,81 651 62 30 14 2,8 20 0,77 638 67 31 15 3,0 22 0,74 627 .65 35 16 3,2 17 0,69 654 64 36 17 2,4 18 0,774 620 62 28 18 2,6 .20 0,72 617 65 30 19 2,8 24 0,66 609 70 31 20 3,0 26 0,57 592 69 35 21 3,2 20 0,45 605 66 36 Валки из чугуна исполнения ЛПХНд-72 22 2,4 20 0,838 593 66 28 23 2,6 .22 0,81 590 68 30 24 2,8 24 0,77 588 69 31 25 3,0 25 0,74 583 70 35 26 3,2 24 0,69 602 67 36 27 2,4 20 0,77 574 72- 28 28 2,6 22 0,72 576 74 30 29 2,8 24 0,66 568 75 31 30 3,0 25 0,57 561 76 35 31. 3,2 22 0,45 573 73 36

   Фиг.1

   А~А

   Фиг. 2

   Составитель Н.Косторной Редактор А.Козориз Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

   Заказ 1913 Тираж 343 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

   113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина. 101