Прокатный двухслойный валок и чугун для его рабочего слоя

 

изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении прокатных валков для получения рифленого листа. Цель изобретения - повышение стойкости к выкрашиванию элементов рифления , улучшение обрабатываемости валков и улучшение качества рифленого листа. Прокатныи двухслойный валок для производства рифленого листа содержит шейки и бочку , на поверхности которой выполнены выступы и углубления ромбической формы, расположенные чередующимися рядами одоль и поперек образующей бочки. Отношение ширины основания углубления к ширине углубления на поверхности бочки находится для глубины впадин 2.8-3.0 мм в определенном диапазоне. Цель изобретения повышение износостойкости, термостоикос1и 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 содержания Cr, P и Ni позволяет по сравнению с известным состаиом 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

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4497087/02 (22) 19.09,88 (46) 07.06.91. Бюл, N 21 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) Е.Н.Вишнякова, T.Ñ,Ñêîáëo, В,В.Климанчук. В.M,Ïåôòèåâ, В.А,Рямов и В.И.Комляков (53) 621.771.07: 669. 13,018.258.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N900892,,кл. В 21 В 27/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N. 1164302, кл. С 22 С 37/08. 1983. (54) ПРОКАТНЫЙ ДВУХСЛОЙНЫЙ ВАЛОК

И ЧУГУН ДЛЯ ЕГО РАБОЧЕГО СЛОЯ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении прокатных валков для получения рифленого листа. Цель изобретения — повышение стойкости к выкрашиванию элементов рифления, улучшение обрабатываемости валков и улучшение качества рифленого листа, ПроИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении прокатных валков для получения рифленых листов на листовых станах. обладающих повышенной стойкостью к выкрашиванию при хорошей обрабатываемости, предназначенных для использования при изготовлении массивных изделий, работающих в условиях интенсивного истирания.

Цель изобретения — повышение стойкости к выкрашиванию элементов рифления, улучшение обрабатываемости валков и улучшение качества рифленого листа, а также повышение износостойкости. термостойкости и улучшение обрабатываемости чугуна.

° . Ж „„1653875 А1 (я)з В 21 В 27/02. С 22 С 37/08 катный двухслойный валок для производства рифленого листа содержит шейки и бочку, на поверхности которой выполненьг выступы и углубления ромбической формы, расположенные чередующимися рядами вдоль и поперек образующей бочки. Отношение ширины основания углубления к ширине углубления на поверхности бочки находится для глубины впадин 2,8-3,0 мм в определенном диапазоне. Цель изобретения — повышение износостойкости, термостойкости и обрабатываемости. Новый состав чугуна содержит компоненты в следующем соотношении, мас. 7,: С 2,6-2,85; Si

0,40-0,55; Мп 0,30-0,50; Cr 0,70-0,80; P

0,45 0,60; Ni 2,8 -3,15; Си 0,90-1,1.0; V 0,100,20 и Fe остальное. Повышение в чугуне предложенного состава содержания Cr, P u

Ni позволяет по сравнению с известным составом повыси-.ь износостойкость в 1,051,5 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.

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 углубления 4 ромбической формы, расположенные чередующимися рядами вдоль и поперек образующей бочки валка с шириной в у основания, шириной

В на поверхности и глубиной h.

Металл для отливки чугунных двухслойных валков выплавляют в двух плавильных агрегатах, В мартеновской печи или электродуговой печи получают легированный металл рабочего слоя, а в вагранке или

1653875 электропечи — промывочный металл для об- увеличивает трещинообразование поверхразования сердцевины и шеек валка. ностного слоя валков при эксплуатации.

В табл.1 приведен состав шихты для Идентичным с никелем является и употливки рифленых валков; в табл.2 — харак- рочняющее влияние меди. Наряду с основтеристика составов приготовленных спла- 5 ным воздействием меди на материал вов; в табл.З вЂ” характеристика улучшенной обрабатываемости введение механических и эксплуатационных свойств меди ниже 0,9 для рабочего слоя валков сплавов, в табл.4 — результаты испытаний не обеспечивает упрочняющего воздействалков в опытно-промышленных условиях. вия, свыше 1,1 — влечет за собой потерю

Присадку феррованадия и меди вводят 10 прочностных свойств, износостойкости и за 40 мин до выпуска плавки. Азотирован- усиливает склонность к повреждаемости и ный феррохром вводят в ванну за 40 мин до выкрашиванию из-за активного развития выпуска металла из печи. Количество азоти- процесса графитизации. рованного феррохрома 100 кг на плавку, Влияние на трещиноустойчивость чугуДоведение содержания хрома в чугуне до 15 на усиливается вводом ванадия. Это связанеобходимого состава производят с. по- но с тем, что вследствие зародышевого мощью. обычного феррохрома. действия тугоплавких частиц резко измельПригодным к заливке считается чугун чается эвтектическое зерно и включения состава (табл.2} с глубиной чистого отбела пластинчатого графита, улучшаются свойстна технологической пробе 50-60 мм и тем- 20 ва, обеспечивается высокая дисперсность пературой на выпуске из печи 1470-1490 С, легированной матрицы и ее стабильность

Температура заливаемого основного метал- при эксплуатации в условиях термоцикличела 1350 10 С, промывочного 1290"-10 С. ского воздействия. уменьшается склонОграничение содержания кремния:ность к выкрашиванию, так как интенсивно (0,55 ) об словлено предотвращением об- 25 измельчается зерно, границы дополнительразования свободного графита (суммарное но упрочняются ванадийсодержащими фасодержание углерода и кремния по верхним зами. пределам — не более 3,4, нижним — 3 ) Кроме того, введение ванадия обеспедля избежания образования неблагоприят- чивает получение легированного цементиной первичной структуры чугуна. Нижний 30 та, не склонного к графитизации. благодаря предел содержания марганца (0,3 ) опре- чему повышается износо- и термос гойкость деляется его количеством в исходных ших- валков, а добавки меди способствуют более

ToBblx материалах и содержанием серы, а равномерному распределению структурных верхний (О 5;4) — стабилизацией перлита. составляющих, что обеспечивает получение

Легирование чугуна для рабочего слоя 35 структуры, стойкой к термоциклическому валков никелем и хромом позволяет пол- воздействию. чить металл с высокими физико-механиче- Ванадий в количес е д ч стве о 0,1 не оказыобладающий вает заметного влияния на упрочнение матповышеннойстойкостьюкрастрескиванию. рицы и долю карбидной фазы, а в

Хром совместно с никелем оказывает леги-. 40 количестве свыше 0,2 приводит к увеличерующее воздействие на матрицу, стабили- нию количества крупных карбидов. способзирует карбидную фазу, уменьшает ствующих понижению термостойкости склонность к графитизации и повреждаемо- чугуна, связанной с их выкрашиванием, увес и при эксплуатации. сти и и эксплуатации. личивается содержание карбонитридов, охНижние пределы содержания хрома 45 рупчивающих материал. (0,7 ) и никеля (2,8 ) для рабочего слоя ©осфор вводится в количестве 0,4выбраны с учетом начала проявления их ле- 0,6 для улучшения жидкотекучести, менее ги ющего воздействия; верхний предел 0,4 не обеспечивается достаточная жидкодля хрома (0,8 ) является границей, после текучесть материала, свыше 0,67; — образукоторой хром, несмотря на присутствие в 50 ющаяся грубая фосфидная эвтектика сплаве таких элементов как углерод, крем- (особенно в переходной зоне) способствует ний, марганец, медь, никель, начинает уси- охрупчиванию границ зерен. ливать свое карбидообразующее действие, Для определения комплекса свойств чупонижая механические и эксплуатационные гуна, включающего механические и эксплусвойства (увеличивает выкрашивание} чугу- 55 атационные характеристики, приготовлено на. пять сплавов предложенного чугуна для раПовышение содержания никеля свыше бочего слоя с граничными и оптимальными

3,2 приводит к увеличению остаточного соотношениями ингредиентов тр х сплааустенита до 10-15, что, в свою очередь, вов, соответствующих известному составу с

1653875 граничными и оптимальными соотношениями ингредиентов, и один сплав (табл.1), В промышленных условиях валки отливаются методом промывки. В полупромышленных условиях сплав был приготовлен путем выплавки в 200-килограммовой индукционной печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, FeSI (85 ), FeMn (45 6), FeCr (72ф,), FeV (46 ), никель гранулированный, медь гидролиэную. FeTI (33 ), добавки теллура и бора вводят в ковш.

Из полученных сплавов изотовляют образцы, которые испытывают на твердость, прочность, термостойкость, определяют величину износа.

Величину износа определяют на установке. обеспечивающей удельное давление

50 кг/мм, проскальзывание 0,27 м/с, охлаждение образцов производилось водой, время испытания 2,5 ч. Относительный изНос рассчитывают как отношение из разности конечного и начального веса образцов к начальному весу образцов.

Испытания на термостойкость производят термоциклированием образцов при температурах 20-600 С до появления первых трещин, что отражает условия нагрева и охлаждения в процессе эксплуатации валков на станах горячей прокатки.

Как следует иэ табл.2 и 3. изменения в чугуне предложенного состава соотношения Cr, P u Ni позволяет 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.

Для обеспечения технологичности механической обработки верхних шеек их модифицируют во время заливки в 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 условиях показали, что наилучшие результаты получены на валках, изготовленных иэ чугуна предложенного состава с отношением ширины впадины в глубине к ширине на поверхности К=-0.66-0,57 и глубиной углубления h =

2.8-3,0 мм (варианты 8-10). За 30 завалок валки прокатали в среднем по 7 т металла, что определяет удельных их расход 6,2 кг/т проката, износ составляет 411 г/мг, при этом процент использования рабочего слоя 98,6, В то же время валки аналогичного состава (варианты 3 и 4). с К=0.77-0,74 за 25

55 завалок прокатывают по 7,1 кг/т, что определяет удельный расход 7.1 кг/т, износ составляет 425,5 г/м, при этом использование рабочего слоя составляет

78,5 .

Валки из чугуна известного состава с глубиной углублений h=2,8 — 3,0 мм при

К=0,66-0,57 (варианты 19 и 20) за 25 заготовок прокатывают по 5,8 т, что определяет их удельный расход 7,2 кг/т проката, износ возрастает до 600,5 г/мг, а использование рабочего слоя снижается до 69,5 .

В то же время валки из чугуна такого же состава и такой же глубиной углублений, но с К=-0,47-0,74 (варианты 14 и 15) характеризуются удельным расходом 7,4 кг/т, прокатывая 5,8 т металла за 20 заготовок, и имея износ 632.5 г/м при использовании рабочего слоя на бб .

Исп ы тания вал ков исполнения Л ПХНд-.

72 показывают, что за 25 эавалок валки с

К=0,66-0,57 и глубиной углубления 2,8-3,0 мм (варианты 29 и 30) прокатывают в среднем по 6,8 т металла. удельный ихграсход составляет 7,0 кг/т, износ 564,5 г/м . рабочий слой при этом использован на 75,5 .

Валки такого же состава и геометрии элементов рифления, но с К-0,77-0,74 (варианты 24 и 25) имеют члельный расход 7,5 кг/т проката. износ 585,5 гlм, испольэоваг ние рабочего слоя составляет 69,5 .

Таким образом, валки из flðåäëoæåнноro чугуна с К О,бб 0,57 (варианты 8-10) и глубинои углублений 2.8 3,0 мм характеризуются более высокой износостоикостью по сравнению с известными (варианты 19 и 20) в 1,5 раза, по сравнению с валками текущего производства исполнения ЛНХНд-72 (варианты 29 и 30) в 1,4 раза, при более полном использовании рабочего слоя по сравнению с известными и валками ЛПХНд;72 в 1,42 и

1.3 раза соответственно.

В то же время валки аналогичного состава, но отличающиеся конфигурацией элементов рифлений (варианты 8 — 10 и 3,4, 19, 20 и 15, 29, 30 и 24, 25) имели более высокую износостойкость с К=0,66-0,57 в 1,24 и 1,46 раза соответственно, более полное использование рабочего слоя — в 1,3 и 1.4 соответственно.

При глубине канавки элементов рифления менее 2,8 (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 прбкатки рифленых валков с оптимальной глубиной рифления 2,8 — 3,0 мм до 7,8 кг/т при снижении количества завалок до 20 и соответственно объема проката металла, 1653875

Таблица !

Мартен шихта

15-25

Вагранка

Составляющие юихты

Основной металл, (для рабочего слоя), Й

Промывочный металл (для сердцевины) Заменитель

15-25

Полупродукт

Литейный чугун

5-10

Лом двухслойных валков

35-40

55-40

Слив двухслойных валков

25-30

До 1О

Прибыли

Возвратные отходы

10-35 сталь скрап

15-20

40-45

15-20

По расчету

То ве лом серого чугуна литникн

Ферросилиций 652

Ферромарганец

Феррофосфор

Феррохром

По расчету По расчету

То ке

То ке и н

Никель гранулнрованный

Никельр отходы

Алюминий

Итого

1ОО

10О

1ОО

При использовании изобретения обеспечивается повышение общей наработки на валок до 20, снижение величины износа в

1,6 раза, удельного расхода валков в среднем на 267ь при увеличении процента использования рабочего слоя на 38 .

Величина съема при перешлифовках снижается при этом в 2 раза.

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, отл ич а ю щи и с я тем. что. с целью повышения стойкости к выкрашиванию элементов рифления, улучшения обрабатываемости валков и улучшения качества рифленого листа, впадины выполнены глубиной 2,8-3,0 мм, а отношение ширины впадины у основания к ширине на поверхности составляет 0,66-0,57.

2. Чугун для рабочего слоя двухслойного

5 прокатного валка, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, фосфор, никель. медь, ванадий и железо, отл и ча ю щи йс я тем, что, с целью повышения износостойкости, термостойкости и улучшения об10 рабатываемости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. : углерод 2,60-2,85 кремний 0,4-0,55 марганец 0,3-0,50

15 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

20 железо Остальное.

1653875

Таблица 2

Содержание элементов, мас,t.

Сг Р Ni Cu V . N В Ti Te

Чугун (варианты) С Si Ип Железо

Предложенный

Остальное

0,70 0,60 3,0 1,10

0,8 0,50 3,00 1,10

2,60 0,40 0,30

2, 85 0,55 0,50

О 77 О 45 2 80 О 90

О, 80 0,55 3, 10 О, 95

2,70 0>47

2 ° 80 0,51

0,35

0,40

285 055 045 075 058 3 ° 15 1>05

Известный

Мо Се

О 1О О 2 0>15

2>80 0>5 0>2 0>2 0>10 1>2 0>8

3,0 10 05 035 015 18 15 030 0>4 0>25

3,5 1,4 0,35 0,3 0,15 1,5 1,О 0>35 О>3 0,20

Таблица 3

Предел прочности при разрыве G1>

Н/мм з

Износ, 2

Твердость ( на глубине поверхности

Термостойкость ко личество

Проч кость на изгиб

Н/мм

Чугун (варианты) циклов до разрушения

7 10

Предложенный

352, 4

317,5

325,2

0,0043

346, 1

352>0

363,9

О, 0042

Известный

415 380 9 390

290

0,0038

0,0034

300

410 385 6 5 410

400 372 7,5 420

0,0037

280 пад верости, Х

422 397 6

427 406 5

440 422 4

458 435 5

472 453 4

361, 7

374,3

379,1

387,5

0,20

0,20

0,10

0>12

0,16

0,0033 2440

0,0028 2487

0,0030 2512

0,0040 2568

0 0035 2593

0,0044 2100

0,0042 2200

0,0044 1750

Обрабать>ваемость (скорость резания), м/мин

0,0041

0>0039

0,0044

1653875

Таблица 4

Глубина углублений рифлей, мм

КолнчеИз но.с, г/и

Процент исполь эования рабочего слоя

Угол при вершине углублений, град

Вариант ство завалох

Валок из предложенного чугуна

0,838 454

0,81 448

0,77 428

0,74 423

0,69 462

28

2,4

75

2,6

78

2,8

79

3>0

36

3,2

Предложенный воск

0,774 422

0,724 417

0,66 416

28

6 2,4

30

2,6

31

2,8

° 8

33

0,60 408

0,57 410 °

О, 45 430

9 2,9

10 3,0

11 3,2

99

30

36

Валок иэ иэвестного чугуна

60

0,838 663

0,81 651

0,77 638

0,74 627

0,69 654

0,774 620

0>72 617

0,66 609

0>57 592

0,45 605

12

2,4

30 62

2,6

2,8

3,0

67

20

65

22

64

3„2

2,4

2,6

16

28

18

65.20

70

19 2,8

20 3,0

21 3,2

69

66

20

66

0,838 593

0,81 590

0,77 588

0,74 583

0,69 602

0,77 574

0,72 . 576

0,66 568

0,57 561

0,45 573

22 2,4

23 2,6

68

30.22

69

24 2,8

25 3,0

70

36

24

26 3,2

27 2,4

72.

20.

74

2,6

31

2,8

76

25

3,0

36

22

3,2

Валки из чугуна исполнения ЛПХНд»72

Составитель Н.Косторной

Редактор A,Êîçoðèç Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M. 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