Чугун для рабочего слоя мукомольных валков

Чугун для рабочего слоя мукомольных валков

Реферат

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработке состава чугуна, применяемого для изготовления рабочего слоя двухслойных мукомольных валиков. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости чугуна, стабильности микроструктуры и способности материала рабочего слоя мельничных валиков к поддержанию и самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием зерна и зернопродуктов. Чугун содержит, мас.%: углерода 3,40 - 3,70; кремния - 0,10 - 0,50; марганца 0,80 - 1,20; никеля 0,30 - 0,50; фосфора 0,40 - 0,70; алюминия 0,01 - 0,10; хрома 0,20 - 0,40; титана 0,20 - 0,40; серы 0,005 - 0,05; железо - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработке состава чугуна, применяемого для изготовления рабочего слоя двухслойных мукомольных валков.

Известен чугун следующего химического состава, мас.

углерод 3,40 3,80 никель 1,70 2,50 кремний 0,25 0,45 фосфор до 0,30 марганец 0,20 0,35 сера до 0,15 хром 0,30 0,45 железо остальное (авторское свидетельство СССР N 216955, кл. C 22C 37/08, 1968).

Для известного чугуна характерны недостаточная износостойкость, низкая способность материала к поддержанию предварительно сформированного рельефа шероховатой поверхности мельничных валков и самовосстановление ее в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов, что обуславливает сокращение межремонтных периодов и в целом снижение эксплуатационной долговечности валков и технико-экономических показателей работы мельзаводов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является чугун следующего химического состава, мас.

углерод 3,40 3,70 фосфор 0,40 0,70 кремний 0,10 0,50 титан 0,40 1,20 марганец 0,80 1,20 никель 0,30 0,50 железо остальное (авторское свидетельство СССР N 1726551, кл. C 22C 37/10, 1992).

В качестве примесей чугун содержит до 0,4% хрома и до 0,05% серы.

Известный чугун имеет недостаточную стабильность микроструктуры, в частности дисперсности перлитной матрицы по сечению и длине, вследствие чего снижается износостойкость и эксплуатационная долговечность мельничных валков.

Этот параметр микроструктуры определяет склонность материала к поддерживанию и самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности мельничных волков в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов за счет дифференциального износа мягких и твердых составляющих структуры. Оптимальные значения дисперсности перлита находятся в пределах П_д 1,0-1,4 (расстояние между пластинами цементита в перлите 0,8-1,6 мкм). При меньших значениях наблюдаются зашлифовывание рабочей поверхности валков и резкое снижение технико-экономических показателей работы вальцовых станков, что приводит к преждевременному снятию валков с эксплуатации. При больших значениях этого параметра снижаются твердость и износостойкость рабочего слоя валков, что также сокращает межремонтные периоды их работы.

Целью изобретения является повышение износостойкости чугуна, стабильности микроструктуры и способности материала рабочего слоя мельничных валков к поддержанию и самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием зерна и зернопродуктов.

Поставленная цель достигается тем, что износостойкий чугун дополнительно содержит алюминий, а компоненты его взяты при следующих соотношениях, мас.

углерод 3,40 3,70 никель 0,30 0,50 кремний 0,10 0,50 хром 0,01 0,40 марганец 0,80 1,20 фосфор 0,40 0,70 титан 0,20 0,40 сера 0,005 0,05 алюминий 0,01 0,10 железо остальное Положительный эффект повышения уровня износостойкости и способности материала рабочего слоя к поддерживанию и самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности "матированных" (гладких) мельничных валков при сохранении требуемой твердости и прочности материала достигается в результате микролегирования сплава алюминием.

Микролегирование сплава алюминием приводит к измельчению первичных зерен и способствует формированию направляющей структуры рабочего слоя, образованию необходимого количества твердых составляющих (цементит, тройная фосфидная эвтектика) в структуре.

Кроме того, ввод в сплав одновременно с алюминием титана сопровождается образованием спецкарбидов титана, ростом числа эвтектических колоний (карбид+перлит), уменьшением площади, занимаемой цементитом, за счет цементита перлита, так как карбид титана практически не растворяется в цементите, в результате чего формируется определенная дисперсность перлитной матрицы чугуна.

Содержание углерода, кремния, марганца, никеля, хрома, фосфора и серы выбирается на уровне известного сплава.

Алюминий при наличии в сплаве титана оказывает стабилизирующее воздействие на структуру и свойства белого чугуна при содержании его в пределах 0,01 0,10% Указанные пределы обусловлены тем, что при содержании алюминия менее 0,01% влияние его на структуру и свойства чугуна практически не проявляется, при содержании более 0,10% существенно снижаются твердость и износостойкость белого чугуна из-за образования в структуре точечного междендритного графита.

Ввод в износостойкий чугун малых количеств алюминия сопровождается образованием высокодисперсных включений преимущественно нитридов алюминия и способствует отбелу.

Учитывая склонность азота к зональной, дендритной и внутризеренной ликвации, многолегирование белого чугуна алюминием практически исключает расходование титана на образование нитридов этого элемента и обусловливает формирование перлитной матрицы с равномерной дисперсностью П_д 1,0 - 1,4 (0,8 1,6 мкм) по сечению и длине рабочего слоя валков, в результате чего обеспечиваются избирательный износ структурных составляющих белого чугуна, поддержание и самовосстановление рельефа шероховатой поверхности "матированных" мельничных валков в процессе эксплуатации под воздействием зерна и зернопродуктов.

Пределы содержания титана принимаются в этом случае 0,2 0,4% Эти пределы обусловлены тем, что формирование структуры, обеспечивающей дифференцированный износ структуры составляющих под воздействием абразива, имеет место при содержании титана 0,2% С увеличением содержания титана более 0,4% эффективность воздействия его на структуру уменьшается, одновременно усложняется технология выплавки чугуна и снижается качество отливок из-за резкого увеличения загрязненности неметаллическими включениями, в основном окислами титана, образующимися в результате вторичного окисления металла кислородом воздуха.

В таблице 1 представлены химические составы известного чугуна и предлагаемого, а в таблице 2 характеристика структуры и физико-механические свойства их.

В качестве шихты для выплавки сплавов применяли линейный чугун, стальной лом и соответствующие ферросплавы. Для получения заданного содержания углерода использовали электродный бой.

Выплавку металла проводили в индукционной печи емкостью 160 кг с основной футеровкой.

Жидкий металл разливали в металлическую изложницу центробежной машины модели 522-3 в полые заготовки с наружным диаметром 320 мм, внутренним 180 и длиной 450 мм. Температура жидкого чугуна перед заливкой составляла 1330 - 1350^oC.

Наружный слой толщиной 20 мм заливали чугуном указанных в таблице 1 составов, внутренний слой серым чугуном.

Количество структурных составляющих и дисперсность металлической матрицы оценивали по ГОСТ 3443-87.

Износостойкость сплавов определяли по ГОСТ 23.208-79 и оценивали по потере веса образца размером 12х20х70 мм, трущегося об абразив (кварцевый песок фракций 0,2 0,4 мм) резиновым кругом шириной 8 мм по схеме Хаворта в течение 30 мин со скоростью 200 об/мин (140 м/мин) при удельной нагрузке 3,3 кг/см².

Предел прочности при изгибе и твердость HP C определяли по ГОСТ 27.208-87 и ГОСТ 9012-59 соответственно.

Как следует из таблицы 2, предлагаемый износостойкий чугун обладает по сравнению с известным сплавом повышенной износостойкостью, прочностью и способностью к поддержанию и самовосстановлению рельефа шероховатой поверхности под воздействием абразивных частиц, при этом обеспечивается стабильность указанных характеристик по сечению и длине рабочего слоя валков.

Применение предлагаемого сплава для производства мельничных валков позволит повысить в 1,5 2,0 раза их эксплуатационную стойкость по сравнению с существующим сплавом.

Формула изобретения

Чугун для рабочего слоя мукомольных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, титан, фосфор, серу и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

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 Алюминий 0,01 0,10 Хром 0,2 0,4 Титан 0,2 0,4 Сера 0,005 0,05 Железо Остальноеч

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2