Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом

Реферат: Винахід належить до чорної металургії. Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом включає первинне модифікування чавуну механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану у співвідношенні 10:1 у розливальному ковші при витраті суміші у кількості 0,55-0,77 % від маси металу, та вторинне модифікування шляхом введення на струмені феросиліцію при його витраті 0,2-0,4 мас. %. Винахід підвищує рівень зносостійкості прокатних валків в 1,8 разу. UA 111223 C2 (12) UA 111223 C2 UA 111223 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до чорної металургії, зокрема до розробки способів виготовлення литих валків високої якості. Відомий спосіб лиття прокатних валків (А.с. СРСР № 692680, МПК B22D 25/00, опубл. 1979 р.), за яким модифікування чавунного розплаву здійснюють магнієм або лігатурами, що містять магній, в ливарному ковші та додатково передбачають введення на струм графітизуючих модифікаторів, що також містять магній. Недоліком цього способу є наявність у робочому шарі таких валків великої кількості магнієвих неметалевих включень, що зменшує зносостійкість матеріалу валків. Найбільш близьким аналогом за технічною сутністю та результатом, що досягається, до пропонованого способу є спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне та вторинне модифікування чавуну, за якого первинне модифікування здійснюють у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів, а вторинне передбачає введення на струмені феросиліцію (Пат. України № 93800, МПК(2011.01) B22D 25/00, опубл. 2011 р.). Недоліком цього способу є недостатньо високі зносостійкість та міцнісні властивості валкового матеріалу. В основу винаходу поставлена задача підвищити зносостійкість чавунів робочого шару валків. Технічний результат полягає в тому, що за пропонованим способом первинне модифікування сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану сприяє підвищенню зносостійкості чавуну робочого шару прокатного валка за рахунок зменшення умовного розміру карбідної складової у його структурі. Зазначена задача вирішується розробкою способу лиття прокатних валків, що включає первинне модифікування та вторинне модифікування чавуну шляхом введення на струмені феросиліцію при його витраті 0,2-0,4 мас. %, за якого первинне модифікування здійснюється механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану у співвідношенні 10:1 у розливальному ковші при витраті суміші у кількості 0,550,77 % від маси металу. При встановленні необхідних кількісних параметрів способу виходили з такого. Технологію первинного модифікування здійснювали механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану у співвідношенні 10:1 у розливальному ковші при витраті суміші у кількості 0,55-0,77 % від маси металу. Збільшення або зменшення витрати комплексного модифікатора не призводило до необхідної дисперсності карбідної складової у його структурі і тому зменшувало зносостійкість матеріалу валка. Вторинне модифікування валкового чавуну здійснювали за способом, що викладений у патенті України № 93800, тобто вторинне модифікування здійснювали на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном за найближчим аналогом феросиліцієм застосовуючи присадку 0,2-0,4 мас. %. Використання інших методів вторинного модифікування разом з вищевказаними первинним модифікуванням до підвищення зносостійкості не призводять. Серією лабораторних досліджень встановлено, що для одержання необхідного високого рівня зносостійкості робочого шару прокатного валка необхідно додати у сплав, мас. %: суміші з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану 0,550,77 мас. %. Усі інші співвідношення у суміші з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану не дозволяють вирішити задачу, що поставлена у винаході. Для забезпечення введення у розплав мінімальних рекомендованих кількостей РЗМ та карбіду лантану необхідно ввести індивідуально 0,5 % комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та 0,05 % карбіду лантану. Виходячи з цього для досягнення поставленої мети кількості комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів і карбіду лантану у механічній суміші повинні знаходитися у співвідношенні 10:1. Цим вимогам відповідають складові суміші, що містять, мас. %: 1) комплексний модифікатор на основі рідкісноземельних елементів марки СРЗМ30; 2) карбід лантану: лантан 90, решта вуглець. Оскільки запропоноване технічне рішення є позапічним обробленням, то величина присадки повинна бути мінімальною, а відповідно мінімальна витрата суміші складе 0,55 %, і відповідно максимальна - 0,77 %. Підвищення або зменшення частки комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів або карбіду лантану у суміші не дозволить одержати необхідні концентрації РЗМ та карбіду лантану, і тому призведе до недосягнення поставленої мети. Спосіб здійснюється наступним чином. 1 UA 111223 C2 5 10 15 20 У лабораторних та промислових умовах встановили параметри запропонованого способу обробки чавуну. Були відлиті дослідні партії валків з розмірами 4601016 мм за способом найближчого аналога та пропонованим. Плавку здійснювали в індукційній печі промислової частоти ІЧТ-6. Як шихтові матеріали застосовували: лом прокатних валків, ливарні чавуни, сталевий лом, феросплави. Як модифікатори використовували для первинного модифікування за найближчим аналогом комплексний модифікатор на основі рідкісноземельних металів марки СРЗМ30, а за пропонованим способом механічну суміш з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних металів марки СРЗМ30 та карбіду лантану, а для вторинного модифікування за пропонованим способом феросиліцій марки ФС75. Для заливання валкових форм використовували ківш місткістю 10 т. Чавунний розплав з температурою 1410±5 °C з печі випускали у ливарний ківш, на дно котрого завантажували необхідну кількість механічної суміші з подрібненої (фракція 70-90 мм) лігатури та ультра дисперсного карбіду лантану. Після витримки протягом 5-10 хв. розплав заливали у ливарну форму до надливу та робили витримку протягом 3-4 хв. Далі продовжували заливання та на струм розплаву вводили необхідну кількість вторинного модифікатора (фракції 20-30 мм) - феросиліцію за найближчим аналогом. Кількість модифікаторів, що застосовувалися, та результати проведених досліджень наведені у таблиці. Випробовування проводили на зразках, вирізаних при механічному обробленні валків. Зносостійкість сплаву визначали на установці СМЦ-2 при терті ковзання з зусиллям 700 МПа. З даних таблиці видно, що поставлена мета була досягнута, зносостійкість чавуну робочого шару валка підвищилася в 1,8 разу. Винахід, що заявляється, засновано на теоретичних та промислових розробках, підтверджених експериментальними даними та може бути багаторазово відтворений у виробництві. 25 Таблиця Результати випробовування прокатних валків Витрата модифікаторів, % за масою Вміст хімічних елементів у чавуні, % Спосіб СРЗМ30 LaC ФС75 С Спосіб, що заявляється 0,5 Спосіб за найближчим аналогом 0,5 0,7 0,7 Si* Mn Р S* Cr Ni P3M 1,24 0,03 0,55 0,18 0,61 1,8 0,13 1,49 0,01 1,28 0,03 0,07 0,4 3,52 0,58 0,16 0,95 1,2 0,16 1,50 0,008 1,24 0,03 0,2 3,49 0,57 0,17 1,0 1,5 0,12 1,53 0,01 1,22 0,03 0,4 3,50 0,59 0,15 0,75 2,0 0,15 1,49 0,008 0,05 0,2 3,53 Структура чавунів робочого шару валків Зносостійкість Умовний чавуну розмір робочого карбідів Тип Дисперсність шару валків, г Fe у чавуні графіту перліту робочого шару, мкм ВГр1, решта 0,023 ПД1,0; ПД0,5 5,95 ВГр3 ВГр1, « 0,022 ПД1.0; ПД0,5 6,10 ВГр3 ВГр1, « 0,048 ПД1,0 7,15 ВГр3 ВГр1, « 0,042 ПД1,0 7,00 ВГр3 * У знаменнику - вміст елемента у робочому шарі валка після модифікування, у чисельнику - до модифікування ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне модифікування чавуну та вторинне модифікування шляхом введення на струмені феросиліцію при його витраті 0,2-0,4 мас. %, який відрізняється тим, що первинне модифікування здійснюється механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та карбіду лантану у співвідношенні 10:1 у розливальному ковші при витраті суміші у кількості 0,55-0,77 % від маси металу. 35 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2