SU1715472A1

SU1715472A1 - Method for fabrication of two-layer guiding rollers for continuous- casting machines

Info

Publication number: SU1715472A1
Application number: SU884450802A
Authority: SU
Inventors: Олег Петрович Жуков; Борис Григорьевич Кузнецов; Ирина Юрьевна Панарина; Владислав Семенович Смирный; Сергей Семенович Затуловский; Владимир Иванович Соя; Вячеслав Григорьевич Любищенко
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, конкретнее к получению двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок. Цель изобретени - повышение качества роликов за счет улучшени их механических свойств. Способ получени двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок включает выплавку мартенсит- но-старегащей стали, содержащей, мас.%: углерод 0,05-0,15; кремний 0,2-0,5; марганец 0,2-0,4; хром 2.5-3,5; никель 9,5-10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден 0,2-0,8; алюминий 0,2-0,6,- церий 0,005-0,05; железо остальное , выпуск порции металла в ковш дл получени наружного сло роликов. Дополнительно сталь легируют алюминием до со- держани 0,7-1,5%, заливают во вращающуюс изложницу и формируют наружный слой роликов. Оставшийс в печи металл сливают в ковш и заливают во вращающуюс изложницу дл получени внутреннего сло . Полученную заготовку охлаждают и производ т механическую и термическую обработки. 2 табл.The invention relates to metallurgy, and more specifically to the production of double-layer guide rollers for continuous casting machines. The purpose of the invention is to improve the quality of the rollers by improving their mechanical properties. The method for producing double-layer guide rollers for continuous casting machines includes the smelting of martensitic-aging steel containing, in wt%: carbon 0.05-0.15; silicon is 0.2-0.5; manganese 0.2-0.4; chromium 2.5-3.5; nickel 9.5-10.5; vanadium 0.2-0.5; molybdenum 0,2-0,8; aluminum 0.2-0.6, - cerium 0.005-0.05; the rest of the iron, the release of a portion of the metal in the ladle to obtain the outer layer of the rollers. Additionally, the steel is alloyed with aluminum to a content of 0.7-1.5%, is poured into a rotating mold, and the outer layer of the rollers is formed. The metal remaining in the furnace is poured into a ladle and poured into a rotating mold to form the inner layer. The resulting billet is cooled and mechanically and heat treated. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к металлургии, конкретнее к получению двухслойных направл ющих роликов дл машин непрерывного лить заготовок.;The invention relates to metallurgy, and more specifically to the production of double-layer guide rollers for continuous casting machines .;

Целью изобретени вл етс повышение качества роликов за счет улучшени х механических свойств.The aim of the invention is to improve the quality of the rollers by improving the mechanical properties.

Способ осуществл етс следующим образом . -....;The method is carried out as follows. -....;

В металлургической печи выплавл ют мартенситно-стареющую сталь, содержащую , мас.%; углерод 0,05-0,15; кремний 0,2-0.5; марганец 0,2-0,4; хром 2,5-3,5; никель 9,5-10,5; ванадий 0,2-0,5; молибден 0,2-0,8; алюминий 0,2-0,6; церий 0,005- 0,05; железо остальное, выпускают порцию металла в ковш, дополнительно легируютIn a metallurgical furnace, martensitic-aging steel containing, in wt.%, Is smelted; carbon 0.05-0.15; silicon 0.2-0.5; manganese 0.2-0.4; chromium 2.5-3.5; nickel 9.5-10.5; vanadium 0.2-0.5; molybdenum 0,2-0,8; aluminum 0.2-0.6; cerium 0.005-0.05; the rest of the iron, release a portion of the metal in the ladle, additionally alloyed

алюминием до содержани 0,7-1,5% и заливают во вращающуюс изложницу дл получени наружного сло двухслойного направл ющего ролика дл МНЛЗ. Оставшуюс в печи порцию металла сливают в ковш и заливают во вращающуюс изложницу дл получени внутреннего сло ролика . Затем полученный ролик охлаждают и производ т механическую и термическую обработку.aluminum to a content of 0.7-1.5% and poured into a rotating mold to obtain an outer layer of a double-layer guide roller for a continuous casting machine. The remaining portion of the furnace metal is poured into a ladle and poured into a rotating mold to form the inner layer of the roller. The resulting roller is then cooled and mechanically and heat treated.

При содержании углерода, кремни и марганца соответственно меньше 0,05; 0,2; 0,2% и больше 0,15; 0,5 и 0,4% цель изобретени не достигаетс ввиду снижени механических свойств металла, в частности пластичности.When the content of carbon, silicon and manganese, respectively, less than 0.05; 0.2; 0.2% and more than 0.15; 0.5% and 0.4%, the purpose of the invention is not achieved due to a decrease in the mechanical properties of the metal, in particular plasticity.

слcl

4 XI Ю4 XI S

Хром вводитс в сталь дл упрочнени твердого раствора. Он входит в состав упрочн ющих фаз при старении, предотвращает выход никел из твердого раствора, тем самым способствует сохранению пластичности и ударной в зкости стали после старени . Положительное вли ние хром оказывает с 2,5%, а увеличение содержани более 3,5% не вли ет на прочностные характеристики стали после старени .Chromium is introduced into the steel to solidify the solid solution. It enters the composition of the hardening phases during aging, prevents nickel from escaping from the solid solution, thereby helping to preserve the ductility and toughness of the steel after aging. Chromium has a positive effect from 2.5%, and an increase in the content of more than 3.5% does not affect the strength characteristics of the steel after aging.

Никель вводитс в сталь дл получени структуры ОЦК мартенсита, имеющего высокую прочность, пластичность и в зкость. Уменьшение содержани никел менее 9,5% не обеспечивает достаточного запаса пластичности и ударной в зкости. Увеличение содержани никел более 10,5% при уровне прочности менее 1600 МПа не повышает механические свойства и ведет к удорожанию стали.Nickel is introduced into the steel to obtain a bcc martensite structure having high strength, ductility and toughness. Reducing the nickel content to less than 9.5% does not provide an adequate supply of ductility and toughness. Increasing the nickel content by more than 10.5% at a strength level of less than 1600 MPa does not increase the mechanical properties and leads to higher prices for steel.

Молибден вводитс в мартенситно-ста- реющую сталь с целью повышени пластичности и в зкости после старени . Он преп тствует пограничному выделению ин- терметаллидных фаз. Положительное вли - ние сказываетс с 0,2%. Увеличение содержани молибдена более 0,8% не повышает механических свойств и приводит к дополнительным затратам.Molybdenum is introduced into the martensitic-aging steel in order to increase ductility and toughness after aging. It prevents the boundary release of intermetallic phases. The positive effect is from 0.2%. An increase in the molybdenum content of more than 0.8% does not increase the mechanical properties and leads to additional costs.

Ванадий позвол ет повысить усталостную прочность стали за счет св зывани углерода в карбиды. Введение ванади менее 0,2% отрицательно вли ет на усталостную прочность, а увеличение содержани ванади более 0,5% приводит к образованию избыточного количества карбидов ванади , что снижает в зкость и пластичность.Vanadium makes it possible to increase the fatigue strength of steel by bonding carbon to carbides. The introduction of vanadium less than 0.2% adversely affects the fatigue strength, and an increase in the vanadium content of more than 0.5% leads to the formation of an excess amount of vanadium carbides, which reduces the viscosity and ductility.

Церий вводитс в сталь как рафинирующа добавка. Введение его в количестве более 0,05% снижает пластичность при гор чей обработке, а при содержании менее 0,005% недостаточно полно рафинирует металл ..Cerium is introduced into the steel as a refining additive. Its introduction in the amount of more than 0.05% reduces the ductility during hot processing, and when the content is less than 0.005%, the metal is not fully refined ..

Алюминий вл етс наиболее эффективным упрочнителем мартенситно-старе- ющих сталей. Введение алюмини во внутренний слой в количестве 0,2-0,6% позвол ет сохранить высокий уровень пласти- ческих свойств после старени при незначительном увеличении прочностных характеристик. Оптимальное сочетание прочности и пластичности достигаетс при содержании во внутреннем слое 0,4% алюмини .Aluminum is the most effective hardener of martensitic-aging steels. The introduction of aluminum into the inner layer in an amount of 0.2-0.6% allows maintaining a high level of plastic properties after aging with a slight increase in the strength characteristics. The optimal combination of strength and plasticity is achieved when the content in the inner layer is 0.4% aluminum.

Введение алюмини в наружный слой в количестве 0,7-1,5% позвол ет существенно повысить прочностные характеристики старением при сохранении достаточного уровн пластических свойств. ВведениеThe introduction of aluminum in the outer layer in the amount of 0.7-1.5% allows to significantly increase the strength characteristics of aging while maintaining a sufficient level of plastic properties. Introduction

алюмини менее 0,7% незначительно упрочн ет сталь при старении, увеличение со- держани алюмини более 1,5% существенно снижает пластические характеристики материала и затрудн ет ее механическую обработку ввиду образующегос большого количества нитридов алюмини .aluminum less than 0.7% insignificantly hardens the steel during aging; an increase in the aluminum content of more than 1.5% significantly reduces the plastic characteristics of the material and makes it difficult to mechanically process because of the large amount of aluminum nitrides that form.

Получаемый биметалл состоит из однородных мартенситно-стареющих сталей, обладающих одинаковым уровнем механических и теплофизических свойств в несостаренном состо нии. Но различное содержание алюмини существенно вли ет на механические свойства слоев после упThe resulting bimetal consists of homogeneous martensitic-aging steels with the same level of mechanical and thermophysical properties in an unaged state. But the different aluminum content significantly affects the mechanical properties of the layers after the packing.

рочнени (старени ). Внутренний слой, содержащий 0,2-0,6% алюмини , упрочн етс меньше, чем внешний, содержащий 0,7-1,5% алюмини , но сохран ет высокий уровень пластичности. ВнешнийHandling (aging). The inner layer, containing 0.2–0.6% aluminum, is less hardened than the outer layer, containing 0.7–1.5% aluminum, but retains a high level of plasticity. External

слой при старении существенно повышает прочность.layer during aging significantly increases strength.

Указанное сочетание свойств металла обеспечивает высокий уровень эксплуатационных характеристик изделий.The specified combination of metal properties provides a high level of operational characteristics of products.

Пример. Способ реализован при отливке партии роликов с наружным диа: метром 405 мм, граничным диаметром 280 мм, внутренним диаметром 160 мм,Example. The method is implemented in the casting of a batch of rollers with an external dia: meter of 405 mm, a boundary diameter of 280 mm, an internal diameter of 160 mm,

длиной 3600 мм.3600 mm long.

В дуговой печи емкостью 5 т осуществл ют выплавку мартенситно-стареющей стали п ти составов (химический состав выплавленных сталей приведен в табл. I). Первую порцию каждого состава стали, из которой изготавливают наружный поверхностный слой ролика, сливают в ковш, провод т дополнительное легирование стали алюминием. Затем заливают указаннуюIn an arc furnace with a capacity of 5 tons, marten-aging steel of five compositions is smelted (the chemical composition of the steel produced is given in Table I). The first batch of each composition of steel, from which the outer surface layer of the roller is made, is poured into the ladle, additional alloying of the steel with aluminum is carried out. Then pour the specified

порцию металла во вращающуюс изложницу , после чего из печи сливают в ковш оставшийс металл и заливают во вращающуюс изложницу дл получени внутреннего сло роликов.a portion of the metal into a rotating mold, after which the remaining metal is poured from the furnace into the ladle and poured into the rotating mold to form the inner layer of the rollers.

Заготовку после затвердевани охлаждают на воздухе до температуры ниже точки мартенситного превращени ($ 50°С), провод т термообработку (закалку) - нагрев в однофазную у -область (t° 850±10°С), выдержку 2-3 ч, охлаждают на воздухе до температуры ; 20-30°С. После закалки сталь имеет твердость 50-54 HS (по Шору). Дл снижени твердости и улучшени обрабатываемости сталь подвергают нагреву в двухфазной области (а +у) при т° 650+10°С, выдерживают 2-3 ч и охлаждают на воздухе, После указанной обработки в структуре стали образуетс 10-15% аустенита и твердость снижаетс до 46-50 HS. ДалееAfter solidification, the billet is cooled in air to a temperature below the martensitic transformation point ($ 50 ° C), heat treatment (quenching) is carried out - heating to a single-phase γ-region (t ° 850 ± 10 ° C), exposure for 2-3 h, cooled to air to temperature; 20-30 ° C. After quenching, the steel has a hardness of 50-54 HS (according to Shore). To reduce hardness and improve machinability, the steel is heated in a two-phase area (a + y) at 650 ° C + 10 ° C, held for 2-3 hours and cooled in air. After this treatment, 10-15% austenite and hardness are formed in the steel structure decreases to 46-50 hs. Further

заготовка подвергаетс механической обработке , резке и обточке дл получени готового издели с чистовыми размерами. Окон- чательной термической обработке (старению) подвергают готовые издели . Старение провод т при t° 480±10°С с вы- держкой 2-5 ч. В зависимости от требований готовое изделие имеет твердость от 56 до68Н5.the workpiece is machined, cut and turned to produce a finished product with a finished size. The final heat treatment (aging) is subjected to finished products. Aging is carried out at a temperature of 480 ± 10 ° C with a delay of 2-5 hours. Depending on the requirements, the finished product has a hardness from 56 to 68Н5.

При механической обработке от торцов заготовки отрезают темплеты и из них изго- тавливают образцы дл механических испытаний и структурных исследований.When machining, templates are cut from the ends of the billet and samples are made from them for mechanical testing and structural studies.

Механические свойства материала роликов приведены в табл. 2.The mechanical properties of the material of the rollers are given in table. 2

Испытани провод т на образцах, вы- резанных из материала внешнего и внутреннего слоев центробежнолитых заготовок.The tests are carried out on samples cut from the material of the outer and inner layers of centrifugally cast billets.

Прочностные свойства определ ют испытанием на раст жение образцов типа ЛИМ-6 { 3 мм). Твердость определ ли по методике Шора (HS). При испытании на удар используют образцы УВ-1 (10x10).Strength properties are determined by tensile testing of specimens of the LIM-6 type (3 mm). Hardness was determined by the method of Shor (HS). In shock tests, HC-1 samples (10x10) are used.

Живучесть материала определ ют испытанием на усталость. Образцы 3x4 под- вергают знакопеременным нагрузкам до разрушени . На разрушенных образцах оценивают соотношение усталостной зоны к общей площади сечени образца.The vitality of the material is determined by fatigue testing. 3x4 samples are subjected to alternating loads until fracture. On fractured samples, the ratio of the fatigue zone to the total area of the sample is estimated.

Результаты механических испытаний показывают, что предлагаемый способ позвол ет существенно повысить твердость и ударную в зкость по сравнению с прототипом .The results of the mechanical tests show that the proposed method can significantly increase the hardness and toughness compared with the prototype.

Испытани на усталость показали, что в рассматриваемой мартенситно-стареющейThe fatigue tests have shown that in this martensitic-aging

стали усталостна зона до разрушени составл ет 18-28%.the steel fatigue zone until failure is 18-28%.

Использование способа позвол ет увеличить эксплуатационную стойкость направл ющих роликов дл МНЛЗ, повысить производительность способа и упростить его за счет использовани дл выплавки металла только одного металлургического агрегата .The use of the method makes it possible to increase the operational durability of the guide rollers for the continuous casting machine, to increase the productivity of the method and to simplify it by using only one metallurgical unit for smelting metal.

Claims

Invention Formula

A method for producing double-layer guide rollers for continuous casting machines, including pouring molten metals of different compositions into the rotating mold for the outer and inner layers of the rollers and their cooling and mechanical and thermal treatment of the rollers, in order to improve the quality of the rollers by improving their mechanical properties, the inner layer is cast by martensite-aging steel of the following composition, May. %:

Carbon0.05-0.15

Silicon0,2-0,5

Manganese 0.2-0.4

Chrome 2.5-3.5

Nickel9.5-10,5

Vanadium0,2-0,5

Molybdenum 0.2-0.8

Aluminum0,2-0,6

Cerium0,005-0,050

IronErest

and the casting of the outer layer is made of martensite-aging steel of the same composition with an aluminum content of 0.7-1.5%.

Mechanical properties of the material of the rollers

Table

Note,

The NTf 1 and 5 rollers are outside the element content. Roller 1C I - the strength of the outer layer increases and the values of toughness and ductility characteristics drop sharply, which prevents the use of rollers.

Rollers N 5 - the strength of the outer and inner layers does not satisfy the requirements.