Чавун для молольних тіл

УКРАЇНА (19) UA«,, 24753 (13) А (506 С 22 С 37/00 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховно? Ради України N» 3769-ХН від 23 ХН 1993 р Публіхується в редакції заявника (54) ЧАВУН ДЛЯ МОЛОЛЬНИХ ТІЛ (21)98073547 (22) 07.07.98 (24)06.10.98 (46)25.12.98. Бюл. № 6 (47)06.10.98 (72) Севернюк Володимир Васильович, Барський Станіслав Миколайович, Макаров Григорій Орестович, Нечєпоренко Володимир Андрійович, Омесь Микола Михайлович, Самойлов Віктор Миколайович, Любімов Іван Михайлович, Кекух Анатолій Володимирович, Тістечок Василь Дмитрович, Пузирков-Уваров Олег Васильович (73) Товариство з обмеженою відповідальністю Науково-виробнича фірма "ЯВІР" (ТОВ НВФ *ЯВІРв) (57) Чавун для молольних тіл, що містить вуглець, кремній, марганець, бор, титан і залізо, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що містить вказані компоненти при* такому Тх співвідношенні, мас.%: Вуглець 3,8-4,0 Кремній 0,8-1,6 Марганець 1,4-2,0 бор 0,03-0,17 Титан 0,09-0,21 Залізо Решта Винахід відноситься до металургії і ливарного виробництва, дослідження чавунів з підвищеними міцнісними 1 пластичними характеристиками, що працюють в умовах ударно-абразивного зносу, зокрема для молольних тіл кульових млинів гірничорудної, вугільної і цементної промисловостей. Відомий чавун для молольних тіл {Авт.св. СРСР № 496320, кл. С 22 С 37/00, бюя. isfe 47, 1975] такого хімічного складу, мас.%: Вуглець 3,1-3,5 Кремній 1,2-1,4 Марганець 1,1-1,5 Хром 1,1-1,3 Титан 0,1-0,4 Залізо Решта Недоліком відомого чавуну є значна транскристалічність структури відлитих а нього молольних тіл. Ледебуритна евтектика в цьому чавуні кристалізується у вигляді грубого конгломерату фаз із масивними виділеннями цементиту, внаслідок чого він схильний до значних викришувань на робочій поверхні молольних тіл, що експлуатуються в умовах абразивно-ударного зносу. Найближчим до заявлюваного за хімічним складом, технічною суттю і результатом, що досягається, є чавун для молольних тіл [Авт.св. СРСР N? 834197, кл. С 22 С 37/00, бюл. № 20,1981] такого хімічного складу, мас.%: Вуглець 2,8-3,7 Кремній 0,3-0,7 Марганець 0,3-0,7 Кальцій 0,005-0,01 С > 4 СЛ 24753 Титан 0,001-0,08 Бор 0,005-0,02 РЗМ * 0,01-0,05 Залізо Решта Недоліком цього чавуну для молольних 5 тіл є низькі критерії якості відбілу Ак та рівень твердості макроструктурної зони чистого відбілу у відлитих з нього молольних тілах у зв'язку з наявністю в мікроструктурі включень дрібнодисперсного графіту, не- 10 значною КІЛЬКІСТЮ ледебуриту І значною розрідженістю перліту. Він має малу ступінь евтектичності, а тому має низьку рідкоплинність І схильний до утворення усадкової дірчастості у відлитках, що знижує 15 вихід пригодного литва. Наявність у ньому дорогого кальцію та РЗМ (рідкісних земельних металів), що характеризуються низьким ступенем засвоєння металом, спричиняє високу собівартість відлитків, які одержують з 20 нього. В основу винаходу покладено завдання вдосконалення складу відомого чавуну для молольних тіл і шляхом оптимальної зміни співвідношення компонентів, що входять до 25 нього і які позитивно впливають на відбілюваність, мікротвердість структурних складових, а також на величину вуглецевого еквівалента, забезпечити підвищення якості відбілу Ак, рівня ливарних властивостей, ЗО твердості (ЗНОСОСТІЙКОСТІ) макроструктурної зони чистого відбілу, збільшення виходу пригодного литва ! зниження собівартості' ВІДЛИТКІВ МОЛОЛЬНИХ ТІЛ. Поставлене завдання вирішується тим, 35 що чавун для молольних тіл, який містить вуглець, кремній, марганець, бор, титан 1 залізо, згідно з винаходом, містить вказані компоненти при такому Тх співвідношенні, мас.%: 40 Вуглець 3,8-4,0 'Кремній 0,8-1,6 Марганець 1,4-2,0 Бор 0,03-0.17 Титан 0,09-0,21 45 Залізо Решта "к X +z ' де X - величина зони чистого відбілу зі структурою білого чавуну (перліт + цементит), MM; z - величина перехідної зони зі структурою половинчатого чавуну (перліт + цементит + графіт), мм. При цьому величиною зони чистого відбілу (X) та її твердістю визначається тривалість експлуатації молольних тіл. Низькі значення цих показників чавунупрототипу пов'язані з наявністю в ньому великої кількості сильних графітизуючих елементів (кальцій, бор, титан, РЗМ), які в сукупності викликають утворення у відбілі дрібнодисперсних графітних включень. При створенні винаходу було використано теоретичні та експериментальні дані, що свідчать про екстремальний вплив титану 1 бору на відбілюваність чавуну. Тому в чавуні заявлюваного складу ці елементи містяться в концентрації, що забезпечує зміну їх графітизуючого впливу на відбілюваний. Для компенсації їх відбілюваного впливу на критерій якості відбілу Ак в чавуні заявлюваного складу збільшено вміст кремнію, вплив якого на величину перехідної зони (z) більш значний, ніж на величину зони чистого відбілу (X). Підвищення концентрації вуглецю в заявлюваному чавуні забезпечує збільшення в зоні чистого відбілу молольних тіл кількості твердої ледебуритної евтектики, а підвищення кількості марганцю збільшує ступінь дисперсності перліту. Така зміна структури супроводжується значним підвищенням твердості (ЗНОСОСТІЙКОСТІ) МОЛОЛЬНИХ ТІЛ, виготовлених з чавуну заявлюваного складу, порівняно з молольними тілами, виготовленими з відомого чавуну. Граничні межі вмісту компонентів у чавуні заявлюваного складу є оптимальними І їх обгрунтовано експериментальними даними. При вміст! вуглецю менш ніж 3,8% збільшується протяжність зони з половинчатою структурою, що призводить до погіршення критерію якості відбілу Ак, знижується кількість ледебуриту в структурі молольних тіл, що супроводиться зниженням твердості (зносостійкості) відбіленого шару І погіршуються ливарні якості (зменшується рідкоплинність і збільшується усадження). При вмісті вуглецю більш ніж 4,0% а структурі відбіленого шару з'являється 4 графіт, що є бракувальною ознакою для відлитків з відбіленого чавуну. Кремній є основним регулятором Оскільки молольні тіла відливають з відбілених чавунів, основною загальною ознакою заявлюваного чавуну 1 чавуну- 50 прототипу, який визначає рівень службових властивостей ВІДЛИТКІВ, ЯКІ З НЬОГО отримують, є якість відбілу, що оцінюється критерієм якості Ак (Справочник по чугунному литью. Изд. 3-е Л., Мишаностроение, 55 1978; Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. М.-Л., Машиностроение, 1966; Бунин К.П., Отбеленный чугун. М., Метал лургиздат, 1957) за такою формулою відбілюваності чавуну І його вміст у межах ' 24753 0,8-1,6% визначається необхідністю комВуглець 3,8-4,0 пенсації відбілювального впливу марганцю, Кремній 0,8-1,6 бору І титану. При ВМІСТІ кремнію менш ніж Марганець 1,4-2,0 0,8% не забезпечується компенсація вказаБор 0,03-0,17 них елементів, знижується вуглецевий 5 0,09-0,21 Титан еквівалент, що призводить до погіршення Решта Залізо ливарних властивостей чавуну. При ВМІСТІ можна одержати таким способом. кремнію більш ніж 1,6% погіршується Для порівняльного аналізу в Індукційній критерій якості відбілу А* І не забезпепечі ЛПЗ-67М з кислою футеровкою виплавчується необхідний рівень твердості мололь- 10 ляють чавуни, використовуючи як шихту линих тіл. варний чавун і стальний брухт. Навуглецювання розплаву здійснюють Марганець у межах 1,4-2,0% забезпечує присадкою в піч розрахованої кількості підвищення ступеню дисперсності карбюризатора у вигляді графітованого кокпродуктів евтектоїдного перетворення аустеніту і зниження ступеню його аномаль- 15 сика фракцією 3-5 мм. Феробор з фракцією 3~5 мм вводять у піч перед випуском з неї ності. При вмісті марганцю менш ніж 1,4% металу. Феротитан, силікокальцій І РЗМ (у його вплив на структуру металічної матриці вигляді мішметалу) вводять у ковш при занезначний і перліт характеризується значповненні його металом на одну третину. ною розрідженістю, що призводить до зниження рівня твердості. При вмісті марганцю 20 Критерій якості відбілу Ак визначають за більш ніж 2,0% зростає транскристалічність вже наведеною формулою за співвідношенням макроструктури І збільшується протяжність величини макроструктурних зон білого і полозони з половинчатою структурою, що винчатого чавуну на поверхні злому технопризводить до погіршення критерію якості логічних проб, відлитих у піщаних формах з відбілу Ак. 25 торцевим холодильником у вигляді металевої плити. Рідкоплинність чавуну контролюють за Бор підвищує відбілюваність і твердість стандартною методикою з використанням чавуну. Однак при вмісті його менш ніж спіралевидної проби КерІ. Схильність чавуну 0,03% він зв'язує азот чавуну в тугоплавкі до утворення усадкової дірчастості визначанітриди бору, що мають кристалографічну схожість з графітом і є внаслідок цього ЗО ють замірюванням зайнятої дірчастістю в перерізі приросту в процентах відносно підкладками для кристалізації його вклюплощі перерізу відлитку кулі. Зносостійкість чень, які знижують критерій якості відбілу чавунів визначають на зразках, вирізаних з Ак. При вмісті бору більш ніж 0,17% молольних тіл (куль) у радіальному напрямку збільшується крихкість чавуну через виділення його евтектики на міжзеренних 35 при сухому терті ковзання по абразивному колу, що обертається, на стандартній мамежах, а також підвищується його усадженшині МИ-1М. ня. Титан підвищує відбілюваність чавуну, Хімічний склад порівняльних чавунів наале його вплив на відбілюваність, як і вплив ведено у табл.1, а результати їх бору, має екстремальний характер. Тому при 40 випробування - у табл.2. вмісті титану менш ніж 0,09% він діє як Як видно з даних, наведених у табл.2, графітизуючий елемент, що погіршує чавун заявлюваного складу переважає критерій якості відбілу Ак. Маючи високу відомий чавун за критерієм якості відбілу Ак хімічну спорідненість з вуглецем, титан в на 180%_ за зносостійкістю відбіленої зони рідкому чавуні утворює власні тверді 45 на 47,6%, за рідкоплинністю на 28,8% І за карбіди, що підвищують зносостійкість чавусхильністю до утворення усадкової ну І знижують транскристалічність дірчастості на 14,6%. макроструктури, обумовлену підвищеною Отже, поставлене у винаході завдання концентрцією в чавуні марганцю. При вмісті досягається при такій зміні концентрації титану більш ніж 0,21 % утворюється велика 50 компоненгїв у чавуні відомого складу: вуглекількість карбідів І карбонітридів титану, що цю у 2,4 раза, кремнію - 2,6 раза, марганцю погіршують рідкоплинність чавуну. Оскільки - 3,4 раза, бору - 8 разів, титану - 3,8 раза. вони виділяються на межах ледебуритних При цьому вміст усіх компонентів виходить колоній, то міцність і в'язкість чавуну знижуза концентраційні межі, обмежувані ються. 55 формулою винаходу на відомий чавун-» Заявлювааний чавун для молольних тіл, прототип за авторським свідоцтвом СРСР № що містить вуглець, кремній, марганець, 834197. бор, титан І залізо, згідно з винаходом, Пропонований чавун було апробовано в містить вказані компоненти в такому Тх ливарному виробництві КГМК співвідношенні, мас.%: "Криворіжсталь" при виготовленні пробних 8 24753 (кулі) з чавуну заявлюваного складу пройшли партій молольнілх тіл (куль) для гірничо-збавипробування на Р З Ф - 2 НКГЗКу з гачувальних комбінатів Кривбасу. Одержані контрольним замірюванням зносу, що виярезультати показали можливість при застовили їх високі експлуатаційні властивості. суванні чавуну заявлюваного складу зниження браку литва за рахунок підвищення Виробництво пропонованого чавуну для рідкоплинності. збільшення виходу молольних тіл може бути освоєно пригодного литва шляхом скорочення промисловим способом на ливарному розмірів живильних приростів за рахунок виробництві будь-якого металургійного чи меншої схильності до утворення усадкової дірчастості, а також зниження собівартості 10 машинобудівного заводу, оскільки компоненти, що входять до його складу, не є відливок за рахунок вилучення зі складу чагостродефіцитними І дорогими. вуну дорогих компонентів. Молол^нІ тіла Таблиця 1 Вміст компонентів, мас.% Чавун вугледь кремній марганець бор титан 3,25 3,70 3.80 3.90 4,00 4,10 0,50 0,40 0,80 1,20 1,60 2,00 0,50 1,10 1.40 1,70 2,00 2.30 0,012 0,010 0,030 1,100 0,170 0,210 0,040 0,030 0,090 0,150 ' 0,210 0,240 1* 2 3** 4** 5** 6 кальцій РЗМ залізо (церій) 0,007 решта решта решта решта решта решта 0,02 •Відомий чавун (Авт.св. СРСР № 834197). ** Чавун пропонованого складу. Таблиця 2 Чавун Вуглецевий еквівалент Критерій якості Ак Зносостійкість, г/хв РідкоплинністьА, мм Розмір усадкової дірчастості 3,25 3,49 3,62 3,75 3,88 4,01 0,26 0,38 0,47 0,51 0,43 0,29 0.042 0,031 0,022 0,018 0,021 0,036 382 518 529 536 543 532 26,6 19.8 17,2 16,4 14,7 12,3 С1е 1* . 2 3** 4** 5** 6 •Відомий чавун (Авт.св. СРСР № 834197). **Чавун пропонованого складу. Упорядник Замовлення 4608 Техред М.Келемеш Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101