SU1726551A1 - Чугун дл рабочего сло мукомольных валков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к разработке составов чугуна, примен емого дл  изготовлени  рабочего сло  мукомольных валков. Цель- повышение износостойкости и способности материала к самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц. Сущность изобретени : чугун содержит, мае.%: углерод 3,4-3,7; кремний 0,1-0,5; марганец 0,8-1,2; никель 0,3-0,5; фосфор 0,4-0,7; титан 0,4-1,2; железо остальное. В качестве примеси чугун содержит хром до 0,4% и серу до 0,05%. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна титана позвол ет повысить износостойкость чугуна в 1,24-2,08 раза. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к разработке составов чугуна, примен емого дл  изготовлени  рабочего сло  мукомольных валков.

Известен чугун следующего химического состава, мас.%; Углерод Кремний Марганец Фосфор Магний Редкоземельные

металлы Железо

3,0-3,7

0,4-2,5

0,3-0,9

0,1-0,45

0,01-0,3

0,01-0,06 Остальное

Дл  этого чугуна характерны низка  износостойкость и мала  эксплуатационна  долговечность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  чугун следующего химического состава, мас.%: Углерод3.4-3,8

Кремний 0,25-0,45

Марганец 0,20-0,35

Хром0,30-0,45

Никель ,1,7-2,5

ФосфорДо 0,3

СераДо 0,15

ЖелезоОстальное

Известный чугун имеет недостаточную износостойкость, а незначительна  разница в микротвердости основных структурных составл ющих этого чугуна: цементита (850- 900H,) и тооститосорбитной смеси

(417-473 HjiP), практически исключает избирательный износ металлической матрицы и возможность сохранени  предварительно

VI

ю о ел ел

сформированной шероховатости поверхности мельничных валков и самовосстановлени  ее в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов. Последнее приводит к резкому снижению эксплуатационной долговечности мельничных валков и технико-экономических показателей работы мельзаводов.

Цель изобретени  - повышение износостойкости и способности материала к самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что износостойкий чугун, имеющий в своем составе железо, углерод, кремний, марганец, никель и фосфор, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов , мас.%:

Углерод3,4-3,7

Кремний0,1-0,5

Марганец0,8-1,2

Никель0,3-0,5

Фосфор0,4-0,7

Титан0,4-1,2

ЖелезоОстальное

Кроме того, в качестве примесей чугун содержит хром до 0,4% и серу до 0,05%.

Повышение износостойкости и обеспечение необходимого уровн  шероховатости поверхности мельничных валков в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов достигаютс  в результате увеличени  содержани  марганца и фосфора , уменьшени  содержани  никел , дополнительного легировани  сплава титаном и, как следствие этого, обеспечиваетс  формирование направленной структуры рабочего сло  мельничных валков, содержащей не менее 40% цементита (ледебурита), и перлитной матрицы с дисперсностью перлита (межпластиночным рассто нием) не менее 1 мкм.

Увеличение содержани  фосфора в предлагаемом сплаве св зано с тем, что он способствует раздельной кристаллизации фаз, повышению количества фосфидов с высокой микротвердостью, обеспечивает повышение дисперсности и преимущественную ориентацию структурных составл ющих при кристаллизации в направлении максимального теплоотвода. Ориентированна  к поверхности отливки структура имеет значительно большую износостойкость, чем структура со случайной ориентировкой цементита (карбидов), присуща  отбеленному чугуну с малым содержанием фосфора.

Увеличение концентрации фосфора более 0,7% приводит к огрублению структуры,

снижению физико-механических характеристик сплава.

При содержании марганца более 0,8% про вл етс  его карбидообразующее действне , что ведет к повышению твердости цементита и увеличению количества пластинчатого ледебурита (цементита) в структуре чугуна, что способствует повышению износостойкости сплава.

0 При содержании марганца более 1,2% в структуре чугуна по вл етс  остаточный аустенит и снижаетс  износостойкость чугуна . Никель повышает прочность металлической основы чугуна и степень дисперсности

5 продуктов распада аустенита,.что приводит

к по влению троститосорбитной структуры.

Повышенна  твердость сорбитотроститной смеси по сравнению с перлитом

исключает избирательный износ матрицы и

0 возможность поддержани  определенного уровн  шероховатости поверхности мельничных валков при эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов. Поэтому концентраци  никел  в сплаве ог5 раничиваетс  0,5 мас.% с учетом того, что при малом содержании никел  обеспечиваетс  распад аустенита в высокотемпературной области с образованием перлитной матрицы белого чугуна, а также с учетом

0 остаточного содержани  его в исходных шихтовых материалах, примен емых при выплавке чугуна дл  отливки заготовок мельничных валков.

Уменьшение содержани  никел  вспла5 ве приводит к существенному снижению себестоимости производства мельничных валков и экономии никел .

Титан способствует измельчению пер- литокарбидных колоний,повышению проч0 ности матрицы и микротвердости структурных составл ющих, стабилизации структуры и твердости чугуна по высоте рабочего сло  мельничных валков.

В предлагаемых пределах титан обус5 ловливает повышение износостойкости без заметного изменени  уровн  твердости сплава.

Верхний предел содержани  серы в предлагаемом сплаве ограничен 0,05%, что

0 обеспечивает сохранение положительного вли ни  марганца на структуру и свойства сплава, а также предотвращение выделени  серы в виде тонких пленок сульфида, образующегос  в процессе слоистого роста кри5 сталлов и привод щего к снижению прочностных и пластических свойств и износостойкости сплава. Углерод  вл етс  основным элементом, определ ющим структуру металлической матрицы и количество карбидной фазы в сплаве. Увеличение

содержани  его свыше 3,7% приводит к образованию графитовых включений, наличие которых недопустимо в рабочем слое мельничных валков из-за резкого снижени  твердости и износостойкости чугуна. При содержании углерода менее 3,4% уменьшаетс  в структуре количество цементита и снижаетс  износостойкость чугуна.

Содержание кремни  выбирают на уровне известного чугуна. Верхний предел содержани  хрома в предлагаемом сплаве ограничен 0,40% с учетом остаточного содержани  в исходных шихтовых материалах , примен емых дл  отливки заготовок мельничных валков.

Дл  экспериментальной проверки предлагаемого состава было подготовлено 8 смесей ингредиентов.

Составы сплавов приведены в таблице.

Каждый из сплавов выплавл ли в индукционной печи емкостью 160 кг с основной футеровкой. В качестве шихты использовали литейный чугун и стальной лом.

Дл  получени  заданного содержани  углерода и легирующих элементов использовали электродный бой и ферросплавы.

Металл разливали на центробежной машине модели 522-3 в заготовки с наружным диаметром 320 мм, внутренним 190 мм и длиной 450 мм. Температура жидкого чугуна перед заливкой составл ла 1330 -1350°С.

Наружный слой толщиной 20 мм заливали из чугуна указанных в таблице составов, внутренний слой - из серого чугуна.

Количество структурных составл ющих и дисперсность металлической матрицы оценивали согласно ГОСТ 3443-87.

Износостойкость сплава определ ли по ГОСТ 23.208-79 и оценивали по потере веса образца размером 12 х 20 х 70 мм, трущегос  об абразив (кварцевый песок фракцией 0,2-0,4 мм) резиновым кругом шириной 8

мм по схеме Хаворти в течение 30 мин со скоростью 200 об/мин (НО м/мин) при удельной нагрузке 3,3 кг/см .Ft

Приведенные в таблице результаты подтверждены испытани ми.

Как следует из таблицы, предлагаемый износостойкий чугун (составы 3-5) значительно превосходит известный сплав по из- носостойкости, стабильности структуры по толщине рабочего сло , имеет перлитную матрицу с дисперсностью Пд 1,0 (межпластиночное рассто ние в перлите 1 мкм), более низкой, чем у известного сплава Пд 0,3 (0,3-0,5 мкм), что обеспечивает поддержание и самовосстановление шероховатости поверхности валков в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродук- тов.

Применение предлагаемого сплава дл  производства мельничных валков позвол ет экономить никель и увеличить в 5-6 раз эксплуатационную долговечность работы валков по сравнению с известным сплавом. Формул а изобретени 

Чугун дл  рабочего сло  мукомольных валков, содержащий углерод, кремний, марганец ,-никель, фосфор и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости и способности материала к самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компо- нентов, мас.%:

Углерод3,4-3,7

Кремний0,1-0,5

Марганец0,8-1,2

Никель0,3-0,5

Фосфор0,4-0,7

Титан0,4-1,2

ЖелезоОстальное

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Чугун для рабочего слоя мукомольных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, фосфор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и способности материала к самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод 3,4-3.7 Кремний 0,1-05 Марганец 0,8-1,2 Никель 0,3-0,5 Фосфор 0,4-0,7 Титан 0,4-1,2 Железо Остальное

   Ί

   Состав сплава

   Содержание элементов» мас.% Дисперсность метал.матрицы Пд (мкм) С Si № Hi Ti Р Fe Примеси Сг S 3,02 0,06 0,50 0,14 0,01 0,07 Остальное До До Пд 1,3(1,6) 3,20 0,08 0,78 0,19 0,10 0,21 То же 0,4 0,05 Пд 1.6(1,6) 3,4 0,10 0,80 0,30 0,40 0,40 »<. Пд 1.4 1,3-1.6) 3.55 0,30 1,0 0,40 0,80 0,55 Пд 1,0(0,8-1.3) 3,70 0,50 1,20 0,50 1,20 0,70 Пд 1,0(0,8-1,3) 3,80 0,60 1,30 0,92 1.30 0,8 .1». Пд 0,5(0,3-0,8) *»,08 0,70 1,30 1,0 1.33 0,9 Пд 0,3(0,3) 3,53 0,24 0,28 1,96 0,07 _11_ 0,25 0,08 Пд 0,3(0,3)

   Количество структурных составляющих, % Твердость ИКС Потеря веса при абразивном износе, г(г4»².ч)) Цементит (ледеСурита) Метал, матрица (перлит и ДР.) Тройная фосфид мая эвтектика (графит

   (зо) 70 22 0,12(1450) 35 6£ 3 зо 0,105(1312) 42 52 6 49,5 0,02(250) 43 49 8 52 0,015(187) 48 44 8 54 0,012(150) (40) 46 10(4) 44 0,041(512) (40) 42 12(6) 40 0,065(793) (42) 58 - 50- 0,025(312)- 54 0,031(387)