SU1687641A1

SU1687641A1 - Cast iron for rolls

Info

Publication number: SU1687641A1
Application number: SU894658869A
Authority: SU
Inventors: Игорь Альбинович Балаклеец; Леонид Борисович Гольдштейн; Роман Лазаревич Билярчик; Николай Абрамович Будагьянц; Виктор Иванович Кондратенко; Александр Алексеевич Сирота; Василий Петрович Саушкин; Юрий Васильевич Дяченко
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1991-10-30

Abstract

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано при производстве прокатных валков. Цель изобретени - снижение спада твердости в рабочем слое валка при сохранении уровн величины от- бела, износостойкости и снижение себестоимости чугуна. Чугун содержит, мас.%. С 2,5-3; SI 0,2-0,6; Мп 0,5-0,8, Сг 0,6-1; NI 3,2-4,2; Те 0,0002-0,001, Fe - остальное Уменьшение содерж жи С и увеличение содержани NI в чугуне предлагаемого состава позвол ет по сравнению с известным чугуном уменьшить спад твердости в рабочем слре прокатного валка на 11,8-13,3% при сохранении уровн величины отбела, износостойкости и затрат на легирование чугуна. 2 табл. (ЛThe invention relates to metallurgy and can be used in the manufacture of mill rolls. The purpose of the invention is to reduce the decrease in hardness in the working layer of the roll while maintaining the level of magnitude, wear resistance and reduction in the cost of iron. Cast iron contains, wt%. C 2.5-3; SI 0.2-0.6; Mp 0.5-0.8, Cr 0.6-1; NI 3.2-4.2; Those 0.0002-0.001, Fe - the rest. Reducing the C content and increasing the NI content in the pig iron of the proposed composition allows, compared to the known iron, to reduce the decrease in hardness in the working roll mill by 11.8-13.3% while maintaining the level of chill, wear resistance and alloying costs of iron. 2 tab. (L

Description

Изобретение относитс к металлургии, в частности к разработке составов чугуна дл прокатных валков.The invention relates to metallurgy, in particular to the development of cast iron compositions for rolling rolls.

Цель изобретени - снижение, спада твердости по глубине рабочего сло прокатных валков при сохранении уровн величины отбела, износостойкости и снижение себестоимости чугуна.The purpose of the invention is to reduce the decrease in hardness over the depth of the working layer of the mill rolls while maintaining the level of chipping, wear resistance and reduction in the cost of iron.

Выбор граничных пределов содержани компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.The choice of the boundary limits for the content of components in the iron of the proposed composition is due to the following.

Технологи выплавки предложенного чугуна не измен етс по сравнению с используемой дл известного сплава. Повышение твердости предлагаемого сплава достигаетс за счет формировани в литом состо нии бейнито-аустенитной структуры матрицы с содержанием 10-25% нестабильного остаточного аустенита претерпевающей в процессе прокатки фазовое превращение в результате наклепа поверхностного сло . При этом образуетс твердый, малопластичный и прочный мартенсит деформации.The smelting technology of the proposed pig iron does not change as compared with that used for the known alloy. The increase in hardness of the proposed alloy is achieved due to the formation in the cast state of the bainite-austenitic structure of the matrix with a content of 10-25% of unstable residual austenite undergoing phase transformation during rolling as a result of the surface layer peening. This forms a hard, low-ductile and durable deformation martensite.

Состав предложенного чугуна сбалансирован таким образом, что при сумме Ni + 2,5 Mn-элементов, понижающих точку мартенситного превращени (с учетом силы вли ни каждого из них), наход щемс в пределах 5,0-5,8 структура матрицы чугуна состоит из бейнито-аустенитной основы с содержанием 10-25% нестабильного остаточного аустенита и 28-32 % избыточной фазы - цементита. В тех случа х, когда сумма N1 +2,5 Мп превышает оптимальное (более 5,8), структура чугуна состоит из нижнего бейнита, количество которого больше, чемThe composition of the proposed cast iron is balanced in such a way that, with a sum of Ni + 2.5 Mn-elements lowering the martensitic transformation point (taking into account the strength of influence of each of them), the structure of the iron matrix consists of bainite-austenitic base with a content of 10-25% of unstable residual austenite and 28-32% of the excess phase - cementite. In those cases when the sum of N1 +2.5 Mn exceeds the optimal (more than 5.8), the cast iron structure consists of lower bainite, the amount of which is greater than

О 00 XI OsO 00 XI Os

необходимо дл достижени поставленной цели с по влением в структуре мартенсита. При этом, увеличиваетс стабильность остаточного аустенита, который при существующей термической обработке и пластической деформации в клети прикатного стана не претерпевает фазового превращени . Уменьшение суммы NI +2,5 Мп менее 5,0 приводит к понижению твердости, а следовательно , износостойкости рабочего сло , что объ сн етс исчезновением в структуре остаточного аустенита и получению менее твердой трооститной матрицы чугуна. Выбранные пределы содержани химических элементов в разрабатываемом чугуне обоснованы следующими аргументами.necessary to achieve the goal with the appearance of martensite in the structure. At the same time, the stability of residual austenite increases, which, under the existing heat treatment and plastic deformation in the stands of the rolling mill, does not undergo a phase transformation. Reducing the amount of NI + 2.5 Mp less than 5.0 leads to a decrease in hardness and, consequently, wear resistance of the working layer, which is explained by the disappearance of residual austenite in the structure and the formation of a less solid troostite matrix of cast iron. The selected limits of the content of chemical elements in the developed iron are justified by the following arguments.

При содержании углерода менее 2,5% уменьшаетс количество карбидной фазы в структуре чугуна, снижаетс твердость, ухудшаютс литейные свойства расплава. Увеличение содержани его более 3,0% приводит к снижению термостойкости и износостойкости рабочего сло , так как в отбеленном слое нар ду с цементитом начинает выдел тьс гнездообразный графит , что приводит к снижению модул упругости и предела прочности чугуна.When the carbon content is less than 2.5%, the amount of the carbide phase in the cast iron structure decreases, the hardness decreases, and the casting properties of the melt deteriorate. An increase in its content of more than 3.0% leads to a decrease in heat resistance and wear resistance of the working layer, since nest-like graphite begins to precipitate along with cementite in the bleached layer, which leads to a decrease in the elastic modulus and strength of the iron.

Кремний вл етс основным регул тором величины отбеленного сло валков. При содержании кремни менее 0,2% резко возрастает количество карбидной микросоставл ющей , повышаетс веро тность по влени холодных трещин в рабочем слое валков, а при содержании более 0,6% в рабочем слое по вл ютс графитные включени , что приводит к снижению твердости и увеличивает веро тность выкрашивани .Silicon is the main regulator of the size of the bleached layer of rolls. When the silicon content is less than 0.2%, the amount of carbide microcomponent increases dramatically, the likelihood of cold cracks in the working layer of the rolls increases, and when the content is more than 0.6%, graphite inclusions appear in the working layer, which leads to a decrease in hardness and increases chipping probability.

Марганец повышает дисперсность продуктов превращени аустенита, что про вл етс при концентрации его только более 0,5%, поскольку определенное количество его расходуетс на раскисление чугуна и образование соединений с серой. Однако, содержание марганца более 0,8% приводит к увеличению переходной макроструктур- ной зоны и снижению сопротивл емости валков поломкам.Manganese increases the dispersion of austenite conversion products, which manifests itself at a concentration of only more than 0.5%, since a certain amount of it is spent on the deoxidation of pig iron and the formation of compounds with sulfur. However, a manganese content of more than 0.8% leads to an increase in the transient macrostructural zone and a decrease in the resistance of the rolls to breakages.

Хром в указанных пределах образует стойкие карбиды, повыша твердость и глубину отбела.Chromium within the specified limits forms resistant carbides, increasing the hardness and depth of chill.

При содержании хрома менее 0,6% не обеспечиваетс необходимый уровень твердости по сечению рабочего сло , уменьшаетс глубина чистого отбела. Вследствие сильного карбидообразующего действи хрома при содержании его более 0.8% размеры кристаллов цементита увеличиваютс в размерах, что приводит к охрупчиванию чугуна. Кроме этого, дл двухслойных валков , имеющих прочную сердцевину из обычного феррмго графитного чугуна, разница в содержании хрома более 0,5% между рабочим слоем и сердцевиной приводит к резкому увеличению веро тности образовани When the chromium content is less than 0.6%, the required level of hardness over the cross section of the working layer is not provided, the depth of pure chill is reduced. Due to the strong carbide-forming effect of chromium with a content of more than 0.8%, the size of cementite crystals increases in size, which leads to embrittlement of cast iron. In addition, for double-layered rolls with a solid core of conventional ferrous graphite iron, the difference in the chromium content of more than 0.5% between the working layer and the core leads to a sharp increase in the probability of formation

холодных трещинcold cracks

Никель, облада неограниченной растворимостью в чугуне, повышает износостойкость и прочность чугунных валков, снижает критическую точку эвтектоидногоNickel, having unlimited solubility in cast iron, increases the wear resistance and strength of cast iron rolls, reduces the critical point of the eutectoid

0 превращени . Благодар этому свойству, даже в массивных сечени х отбеленного сло можно получить, в зависимости от содержани никел , всю гамму переходных структур - от тонкоплэстинчатого перлита0 conversion. Due to this property, even in massive sections of the bleached layer, depending on the nickel content, the whole range of transitional structures from thin plasticine perlite can be obtained

5 до мартенсита и остаточного аустенита с твердостью от 62 до 88 HSh. При содержании никел менее 3,2% бейнитно-аустенит- на структура матрицы при неизменной скорости охлаждени рабочего сло трудно0 достижима, что не обеспечивает достижени поставленной цели. Увеличение никел сверх 4,2% вызывает по вление в структуре мартенсита и стабильного остаточного мартенсита не претерпевающего фазовых пре5 вращений. Кроме того, увеличение содержани никел приводит к повышению себестоимости валкового чугуна.5 to martensite and residual austenite with a hardness of 62 to 88 hsh. With a nickel content of less than 3.2% bainite-austenitic, the matrix structure at a constant cooling rate of the working layer is difficult to achieve, which does not ensure the achievement of the goal. An increase in nickel in excess of 4.2% causes the appearance of martensite and stable residual martensite in the structure that does not undergo phase transformations. In addition, an increase in the nickel content leads to an increase in the cost of roller iron.

Теллур увеличивает переохлаждение чугуна при кристаллизации, сокращает вели0 чину переходной зоны и способствует выделению цементита в глубинных сло х рабочего сло валков. Теллур, вл сь самым сильным кэрбидообразующим элементом , способствует, в указанных пределах,Tellurium increases the supercooling of cast iron during crystallization, reduces the size of the transition zone and contributes to the release of cementite in the deeper layers of the working roll. Tellurium, being the strongest carbide-forming element, contributes, within the specified limits,

5 некоторому понижению мартенситной точки и, главное, получению нестабильного остаточного аустенита, способного к фазовому превращению в процессе пластической деформации. При содержании теллу0 ра менее 0,0002% такое его вли ние незначительно, а при содержании болеее 0,001% механические свойства чугуна снижаютс в св зи с выделением в его структуре теллуридов марганца и оксителлуридов5 to a certain decrease in the martensitic point and, most importantly, to obtain an unstable residual austenite capable of phase transformation in the process of plastic deformation. When the content of tellurium is less than 0.0002%, this effect is insignificant, and when the content is more than 0.001%, the mechanical properties of cast iron are reduced due to the release of manganese tellurides and oxytellurides in its structure.

5 по границам зерен.5 on the grain boundaries.

Дл определени механических и эксплуатационных свойств предложенного чугуна отливают 3 сплава с граничными и оптимальными соотношени ми всех ингре0 диентоз. Дл сравнени выплавлен известный чугун с оптимальным соотношением ингредиентов.To determine the mechanical and operational properties of the proposed cast iron, 3 alloys are cast with boundary and optimum ratios of all ingredients. For comparison, a well-known cast iron is produced with an optimal ratio of ingredients.

Чугун выплавл ли в мартеновской печи с кислой футеровкой, использу в качествеThe cast iron was smelted in an acid lined open-hearth furnace using

5 шихты валковый доменный чугун (ЧВ-1, ЧВ- 2), низкомарганцовистый полупродукт, лом двухслойных валков. Доводку его по химическому составу осуществл ли присадкой в ванну печи, гранулированного никел , фер- рофосфора (ФФЗ), высокохромистого лома.5 charge roller blast furnace cast iron (CW-1, CW-2), low-manganese intermediate, double-layer rolls of scrap. Its chemical composition was made with an additive to the furnace bath, granulated nickel, ferrophosphorus (FFZ), high-chromium scrap.

Теллур в чугун вводили в форму нижней шейки при заливке валков в виде таблеток - модификаторов. Чугун перегревали в печи до 1450±10°С и заливали в формы при 1340 + 10°С.Tellurium in cast iron was introduced into the shape of the lower neck when casting rolls in the form of tablets - modifiers. Cast iron was superheated in the furnace up to 1450 ± 10 ° С and poured into molds at 1340 + 10 ° С.

Химический состав полученных чугунов приведен в табл. 1. Износостойкость рабочего сло определ ли среднюю дл четырех точек по глубине, исход из потери массы образца на машине СМЦ-2 после 12-104 циклов вращени контртела из ст. 45. Твердость по сечению определ ли через каждые 5 мм сошлифованного сло после вывалки валков из рабочих клетей прибором Шора. Замеры проводились по всей длине бочки валка через каждые 100 мм. В табл. 2 приведены наиболее характерные показатели. Глубину отбела определ ли до по влени трех графитных точек на дуге 10 мм.The chemical composition of the resulting cast iron is given in table. 1. The wear resistance of the working layer was determined by the average for four points in depth, based on the weight loss of the sample on the SMC-2 machine after 12-104 cycles of rotation of the counterbody from art. 45. The hardness of the cross section was determined every 5 mm of the ground layer after rolling out the rolls from the working stands with the Shor device. The measurements were carried out along the entire length of the roll barrel every 100 mm. In tab. 2 shows the most characteristic indicators. The depth of the chill is determined before the appearance of three graphite points on a 10 mm arc.

Как видно из табл. 2, предлагаемый со- став чугуна обеспечивает повышение твердости по глубине рабочего сло за счет фазового превращени нестабильного оста точного аустенита в мартенсит деформации, износостойкость рабочего сло по сравне- нию с базовым составом повысилась наAs can be seen from the table. 2, the proposed composition of cast iron provides an increase in hardness over the depth of the working layer due to the phase transformation of unstable residual austenite to deformation martensite, the wear resistance of the working layer, as compared with the basic composition, increased by

11%, себестоимость валкового чугуна понизилась на 15,4 руб/т,11%, the cost of roller iron decreased by 15.4 rubles per ton,

Claims

As follows from the table. 1 and 2, the change in the iron compared to the known content of nickel and carbon made it possible to reduce the decrease in hardness in the working layer of the mill roll by 11.8-13.3%. Cast iron for rolling rolls containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, tellurium and iron, characterized in that, in order to reduce the decrease in hardness in the working layer of the roll, while maintaining the level of off-wear and reducing the cost of iron, it contains components in the following ratio, wt.%:

carbon2.5-3.0,

silicon 0.2-0.6,

manganese 0.5-0.8,

chromium 0.6-1.0,

Nickel-3.2-4.2,

tellurium 0.0002-0.001,

iron rest,

moreover, the content of nickel and manganese is determined by the expression N1 + 2.5, 8.

Table 1

table 2