SU831851A1

SU831851A1 - Wear-resistant cast iron

Info

Publication number: SU831851A1
Application number: SU792835882A
Authority: SU
Inventors: Борис Николаевич Богомолов; Виктор Петрович Ткаченко; Василий Андреевич Самойленко; Антонина Михайловна Шаркова; Евгений Петрович Паниченко; Андрей Павлович Огородников; Евгений Николаевич Мухин; Владимир Константинович Ткаченко; Анатолий Яковлевич Головин; Владимир Сергеевич Субботин
Original assignee: Государственный Всесоюзный Научно- Исследовательский Институт Цементнойпромышленности
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1981-05-23

Description

1one

Изобретение относитс к износостойким чугунам о повышенной удароустойчивостью , предназначенным дл изготовлени деталей, рабатакидих в услови х абразивного износа с ударными нагрузками, например мелюадах цилиндров дл измельчени различных материалов в трубных мельницах.The invention relates to wear-resistant, high-impact-resistant cast irons for the manufacture of work pieces made under abrasive wear conditions with impact loads, for example, cylinder cranks for grinding various materials in tube mills.

Известен износостойкий чугун следующего химического состава, вес.%; Углерод3,0-3,4Known wear-resistant cast iron of the following chemical composition, wt.%; Carbon3.0-3.4

Кремний1,8-2,3Silicon1.8-2.3

Марганец0,5-1,2Manganese 0.5-1.2

Хром0,05-0,25Chrome 0.05-0.25

НикельО, 1-0,3Nickel, 1-0,3

Медь0,1-0,4Copper0,1-0,4

Ванадий0,1-0,4Vanadium 0.1-0.4

ФосфорО,1-0,5PhosphorO 1-0.5

Молибден0,1-0,9Molybdenum 0,1-0,9

ЖелезоОстальноеIronErest

ЭТОТ чугун относитс к чугунам с особыми физико-механическими свойствами и примен етс в различных област х машиностроени 1.THIS cast iron belongs to cast irons with special physicomechanical properties and is used in various fields of mechanical engineering 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс чугун 2 следующего химического состава,, вес. %i Углерод2,6-3,6The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is cast iron 2 of the following chemical composition, weight. % i Carbon2,6-3,6

Кремний1,3-2,8Silicon 1.3-2.8

0,3-1,0 0.3-1.0

Марганец 0,2-1,0 Manganese 0.2-1.0

Хром 0,05-0,4 Chrome 0.05-0.4

Титан О, 10-0,25 Titan Oh 10-0,25

Ванадий 0,10-0,30 Vanadium 0.10-0.30

Алюминий ОстальноеAluminum Rest

ЖелезоIron

Однако дл известного чугуна характерна недостаточна технологичf ность и низка сопротивл емость ударным нагрузкам, привод щим, соответственно , к. затруднени м в получении годных изделий, в процессе отливки и к хрупкому разрушению во врем эксплуатации.However, the known cast iron is characterized by insufficient processability and low resistance to impact loads, leading, respectively, to difficulties in obtaining suitable products during the casting process and to brittle fracture during operation.

5five

Цель изобретени - повышение удароустойчивости и технологических .:свойств чугуна. The purpose of the invention is to improve the impact resistance and technological.: Properties of cast iron.

Указанна цель достигаетс тем., что чугун, содержащий углерод, крем0 ний, марганец, хром, ванадий, титан, алк №1ний и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы, кальций и медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:This goal is achieved by the fact that cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, vanadium, titanium, alk No. 1, and iron additionally contains rare earth metals, calcium and copper in the following ratio of components, weight. %:

5five

Углерод2,6-3,6Carbon 2.6-3.6

Кремний1,0-2,0Silicon1.0-2.0

МарганецО, 5-I, ОManganese, 5-I, O

Хром0,2-1,0Chrom0.2-1.0

Ванадий0,1-0,25Vanadium 0.1-0.25

Титан0,15-0,4 А/поминий0,1-0,3 Редкоземельные металлы (РЗМ) . 0.,02-0,15 Кальций0,03-0,3 Медь0,6-1,4 ЖелезоОстальное При этом предпочтительно/ чтобы суммарное содержание углерода и,крем ни находилось в пределах 3,7-5,6%. Дан получени предлагаемого химического состава в индукционной печи ЛПЗ-2-67 были выплайлены чугуны на граничные и средние пределы легировани всех легирующих компонентов. Хиглические составы, значени удароустойчивости и результаты испытаНИИ жидкотекучески чугунов при темпе ратуре выпуска 1390-1400с приведены в таблице. . Как видно из таблицы , технологические свойства и удароустойчивость предлагаемого чугуна существенно выше чем известного. Это объ сн етс тем, что введение в известный чугун резксземельных металлов в пределах 0,04-0,15% способствует мелкодисперс ному равномерному распределению в нем структурных составл ющих - перлита и цементита. Кроме того, введение РЗМ в указанных пределах характе ризуетс полным .устранением междендритного графита, снижающего прочност чугуна, способствует его раскислению счища границы зерен от окислов, способству тем сакым как повышению жидкотекучести так и прочности чугу на. Присадки JSM, как инокулирующих элементов, одновременно вли ют на рост дополнительных центров кристаллизации , измельча зерно и преп тству развитию зон транскристаллизации что также положительно вли ет на прочностные характерист1|ки чугуна,Об щеизвестно рафнирующее действие редкоземельных металлов. Введение в известный чугун РЗМ в количествах менее 0,02%.существенного вли ни на повышение технологических и прочностных свойств чугуна не оказывает, а содержание РЗМ выше 0,15% нецелесообргзно, так как приводит к значительному, удорожанию чуГуна без заметного повышени его .свойств. Введение кгшьци обусловлено.тем что он, как и редкоземельные металлы , при температурах металлургических- процессов имеет большое средство к .кислороду и сере. Окислы и суль фиды кальци весьма; тугоплавки (1700 ) и всплывают на поверхность расплава в шлак. Чугун, модифициро-ванный кальцием, содержит по сравнению с известным значительно меньше газов,, серы, неметаллических включений . Особенно важно вли ние кальци . На перераспределение включений с очищением от них границ зерен модифицированного металла. Положительное вли ние кальци достигнуто при совместном его введении . с РЗМ, причем наибольший эффект достигаетс при соотношении содержаний кальци и редкоземельных металлов в количествах 2:1. Этим обусловлено содержание кгшьци в предлагаемом чугуне в пределах 0,03-0,30%. Введение в известный чугун меди в пределах 0,6-1,4% обеспечивает повышение степени перлитизации металлической основы чугуна и дисперсность перлита, что влечет за собой повышение прочностных характеристик. Одновременно , благодар графитизирующей способности меди, повышаетс жидкотекучесть чугуна. Введение в чугун меди в количествах ниже нижнего предела не обеспечивает получение желаемых преимуществ в чугуне против известного.Содержание меди выше верхнего предела нецелесообразно, так как в этом случае, в св зи с малой растворимостью ее в цементите, она почти вс полностью .ликвирует в аустенит , снижа устойчивость цементита и способству его чрезмерной графитизадии , что влечет за собой потерю прочностных свойств. Таким образом, введение в состав известного чугуна редкоземельных металлов , кальци и меди в заданных соотношени х обеспечивает получение чугуном комплекса новых свойств, сочетающих в себе высо.кую технологичность и повышенную сопротивл емость ударным нагрузкам. Наибольшее приращение удароустойчивости и повышение жидкотекучести наблюдаетс в чугуне с су1У1марным содержанием углерода и кремни в пределах 3,7-5,6%, т.е. при условии соблюдени неравенства 3,7 С + Si$ 5,6%. Предлагаемый чугун может быть применен в качестве материала при производстве деталей, работающих в услови х ударноабразивного воздействи , например мелющих цилиндров, используел«х в трубных мельницах при помолеугл , клинкера, известн ка и других материалов. В св зи с наметившейс в промышленности тенденцией перехода на мельницы большого диаметра( 3,2x15 м . и более) вопрос оснащени трубных мельниц .качественными мелющими цилиндрами становитс особенно актуален , так как успешно используемые в насто щее врем мелющие цилиндры из. известного чугуна в мельницах малой и средней мощности не отвечают возросшим требовани м эксплуатации в мельницах больших типоразмеров. Внедрение в промышленности мелющих цилиндров из предлагсземого чугуна основательно разрешает проблему их надежной эксплуатации во всех помольных агрегатах. Стойкость такихTitanium 0.15-0.4 A / Pominii0.1-0.3 Rare-earth metals (REM). 0., 02–0.15 Calcium, 0.03–0.3 Copper, 0.6–1.4 IronEther So that it is preferable that the total carbon content and, the cream is not in the range of 3.7–5.6%. Given the preparation of the proposed chemical composition in the LPZ-2-67 induction furnace, pig iron was spliced on the boundary and average doping limits of all alloying components. The hyglic compositions, the impact resistance values and the results of the testing of liquid-cast iron at a temperature of 1390-1400s are given in the table. . As can be seen from the table, the technological properties and impact resistance of the proposed cast iron are significantly higher than the known. This is due to the fact that the introduction of rezkszemelnyh metals in the range of 0.04-0.15% to the known cast iron promotes a fine uniform distribution in it of the structural components — perlite and cementite. In addition, the introduction of rare-earth metals within the specified limits is characterized by the complete elimination of interdendritic graphite, which reduces the strength of cast iron, contributes to its deoxidation of the grain boundary from oxides, contributing to the increase in both the flowability and strength of the iron. Additives JSM, as inoculating elements, simultaneously affect the growth of additional crystallization centers, grinding grain and impeding the development of transcrystallization zones, which also has a positive effect on the strength characteristics of cast iron. The known refining effect of rare earth metals. The introduction of rare-earth metals into known cast iron in quantities of less than 0.02% does not significantly affect the increase in the technological and strength properties of cast iron, and the content of rare-earth metals is higher than 0.15% not beneficial, as it leads to a significant increase in the value of iron. . The introduction of carbon dioxide is due to the fact that it, like rare-earth metals, at metallurgical-process temperatures has a great means of oxygen and sulfur. Calcium oxides and sulfides are extremely; refractories (1700) and float to the surface of the melt in the slag. Compared with the known, cast iron modified with calcium contains significantly less gases, sulfur, and non-metallic inclusions. Especially important is the effect of calcium. The redistribution of inclusions with the purification of the grain boundaries of the modified metal. The positive effect of calcium is achieved when it is co-administered. with REM, and the greatest effect is achieved when the ratio of the contents of calcium and rare earth metals in quantities of 2: 1. This is due to the content of kiln in the proposed iron in the range of 0.03-0.30%. The introduction of copper to a known cast iron in the range of 0.6-1.4% provides an increase in the degree of perlitetization of the metal base of cast iron and the dispersion of perlite, which entails an increase in strength characteristics. At the same time, due to the graphitizing ability of copper, the fluidity of cast iron increases. The introduction of copper into the cast iron in amounts below the lower limit does not provide the desired benefits in cast iron versus the known one. The copper content above the upper limit is impractical because in this case, due to its low solubility in cementite, it almost completely eliminates austenite , reducing the stability of cementite and contributing to its excessive graphitization, which entails the loss of strength properties. Thus, the introduction of rare earth metals, calcium and copper into the composition of the known iron ensures the formation of a complex of new properties by the iron, combining high workability and increased resistance to shock loads. The highest increment of impact resistance and an increase in fluidity is observed in cast iron with a total carbon and silicon content of 3.7-5.6%, i.e. Subject to the inequality of 3.7 C + Si $ 5.6%. The proposed cast iron can be used as a material in the production of parts operating under impact-abrasive conditions, such as grinding cylinders, used in tube mills with a coal grinder, clinker, limestone, and other materials. In connection with the industry’s tendency to switch to large-diameter mills (3.2 x 15 m and more), the issue of equipping pipe mills with high-quality grinding cylinders becomes particularly relevant, as the currently used grinding cylinders are successfully used. known iron in mills of small and medium power do not meet the increased requirements of operation in mills of large sizes. The introduction in the industry of grinding cylinders from the supply of ground iron thoroughly solves the problem of their reliable operation in all grinding units. Persistence such

5831851658318516

цилиндров против раскалывани , как Экономический эффект от внедреминимум , в 2 раза выше, чем цилинд-нн указанных мелющих цилиндров сосрой , изготовленных из известного чу-тавл ет 25-30 тыс. руб. от каждойCylinders against splitting, as the economic effect of non-refractory cylinders, is 2 times higher than the cylindrical cylinders of these grinding cylinders made of the well-known chip of 25-30 thousand rubles. from each

Гуна.трубной мельницы средней мощности.Guna.trubnoy mill average power.

I ш л н н I w n n

а: Я о оa: I am about

X Ш S аX W S a

g.g.

« i: - и“I: - and

( О( ABOUT

..

.0 .,о.0., O

& н ю& n

.,,« b s . ,, “b s

g§g§

(|(| |

см о оsee about

чVO гН г « tn 1ЛhVO rn r «tn 1L

VOVO

-f « in -f "in

vp vp

,у v , v

VV

оabout

ШSh

тt

т о нtone

XX

шsh

XX

оabout

иand

п п) н о о иp p) n about about

vo лvo l

- о- about

I JI j

tntn

1-(one-(

I II I

оabout

tNtN

«л сч"L mean

оч смoch see

оabout

t-tt-t

dd

оabout

о about

VO VO

о about

S dS d

пЧ .00PC .00

Ч NH N

счsch

«ь"S

о оoh oh

fOfO

оabout

о мabout m

о оoh oh

оabout

vovo

in rо шin ro sh

оabout

о еoh

riri

о оoh oh

с with

o o

о in оabout in about

оabout

гН dgn d

dd

r-(оr- (o

СПSP

«n"N

vo Мvo M

счsch

мm

tntn

Claims

1. Authors certificate of the USSR 447454, cl. C 22 C 37/00, 1974.

2. Authors certificate of the USSR 15 496321, cl. C 22 C 37/00, 1975.