Способ получения трубной заготовкиподшипниковых сталей

Способ получения трубной заготовкиподшипниковых сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii)80197>

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соватскнк

Соцналнстнческнк

Реслублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.02.79 (21) 2726274/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень №5

Дата опубликования описания 15.02.81 (51) M. Кл з

В 22 D 13/02

Гасударственный комитет

СССР по делам изобретений н отноытнй (53) УДК62!.74. . 042 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. И. Гасик, 10. Г. Соловьев, Г. Г. Шепель, Н.

Днепропетровский ордена Трудового Кра металлургический институ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ

ПОДШИПНИКОВЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению полых литых заготовок центробежным способом.

Теплостойкие подшипники качения в нашей стране изготавливают только из стали, выплавляемой в электропечах,.после рафинирующих переплавов методами спецэлектрометаллургии, в частности электрошлакового переплава (ЭШП) . Для получения колец подшипников в настоящее время используется круглая сплошная заготовка, диски из которой осаживаются под молотом, затем про- о шиваются и раскатываются до необходимого размера с последующими термической и механической обработками. Сугцествующая технологическая схема изготовления колец подшипников многоступенчатая и трудоемкая с большими потерями дорогостоящего

15 металла.

Проще и экономичнее изготовлять кольца для подшипников из труб, но их производство не освоено в промышленных масштабах в связи с трудностями горячей деформации подшипниковых сталей.

Основными требованиями, предъявляемыми к подшипниковому металлу, являются высокая плотность, низкое содержание не2 металлических включений и газов, минимальное развитие карбидной ликвации и высокая технологическая пластичность.

Известен способ получения заготовок инструментальных сталей и сплавов, в том числе подшипникового сортамента, повышенной твердости и износостойкости, при котором получают сталь заданного химического состава с конечным раскислением в печи или и ковше, а разливку производят на горизонтальных машинах центробежного литья заготовок при переменной скорости вращения металлической изложницы с термоизоляционным покрытием для замедления скорости затвердевания (1) . Этот способ обеспечивает получение трубных заготовок с более равномерным распределением карбидов по сравнению с разливной в стационарный слиток и требуемым качеством макроструктуры.

Однако недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает получение в стали неметаллических включений благоприятного минералогического состава, низкое содержание газов и требуемую высокую технологическую пластичность металла для последующей горячей. деформации загото801977 вок в подшипниковые трубы, так как металл в литом состоянии имеет значительную струк— турную неоднородность.

Целью изобретения является улучшение качества металла и повышение технико-экономических показателей процесса получения трубных заготовок подшипниковых сталей.

Поставленная цель достигается тем, что конечное раскисление металла ведут резкоземельными элементами, задаваемыми в количестве 0,05 — 0,25% от веса металла на дно ковша в смеси со фторидными флюсами, а разливку металла на горизонтальных машинах ЦЛЗ производят порциями, из которых масса первой порции равна 40 — 50%, а масса последующих — составляет 20 — 30% от общей массы заготовки, причем темпе- 1$ ратура поверхности внутреннего слоя металла в изложнице перед заливкой каждой последующей порции на 10 — 30 выше температуры ликвидуса разливаемой стали. . ао

Для получения металла с минимальной структурной неоднородносты0 элементы, наиболее склонные к ликвидации, необходимо связывать в прочные соединения с высокими температурой плавления и плотностью по сравнению с жидким металлом. В пред- н лагаемом способе конечное раскисление металла РЗЭ обладающими высоким техническим средством к углероду, сере, кислороду и Образующими с ними прочные тугоплавкие соединения, существенно ослабляет или

Зо полностью неитрализует вредное влияние серы и кислорода. Оптимальное количество

РЗЭ в пределах 0,05 — 0,25% установлено экспериментально. Расход РЗЭ 0,05% является недостаточным для прявления модифицирующего действия РЗЭ. При конечном раскислении металла РЗЭ в количестве, превышающем 0,25%, наблюдается ухудшение качественных показателей подшипникового металла за счет повышения загрязненности его неметаллическими включениями, образующимися вследствие восстановления РЗЭ материалов огнеупоров, футеровки и т.п.

Конечное раскисление металла РЗЭ в указанных пределах измельчает первичную структуру при сравнительно небольшом переохлаждении металла путем создания дополнительных центров кристаллизации.

Наиболее полное усвоение РЗЭ и высокая степень рафинирования металла достигаются при подаче РЗЭ на дно ковша в смеси с фторидными флюсами, в частности с плавиковым шпатом и криолитом. При этом в про- 0 цессе выпуска металла в ковш происходит обработка металла высокоактивным флюсом

Выделяющиеся в результате термической диссоциации летучие фториды зашищают струю и зеркало металла от окисления.

Минимальная карбидная неоднородность в предлагаемом способе обеспечивается повышенной скоростью кристаллизации, достигаемой путем порционной заливки в излож— ницу нагретого до необходимой температуры металла. Величина каждой порции должна обеспечить формирование слоя по всей длине заготовки. При этом величина первой порции, равная 40 — 50% от общего веса заготовки, обеспечивает формирование первичного слоя на относительно холодных стен— ках изложницы. Поэтому ее величина по сравнению с последующими порциями в 1,7—

2,0 раза больше. Величина первой порции менее 40% не обеспечивает полного удаления на внутреннюю поверхность слоя экзогенных неметаллических включений, образующихся в результате соприкосновения пер» вых порций металла с термоизоляционным покрытием изложницы. Величина первой порции выше 50% значительно понижает скорость кристаллизации металла.

Величины последующих порций определены экспериментально и составляют 20-30%, поскольку они формируются на жидкой основе предыдущих порций. Величина порций менее 20% не гарантирует формирования слоя по всей длине заготовки, а величина порций более 30% существенно понижает скорость кристаллизации металла.

Формирование заготовки в виде последовательно затвердевающих слоев обеспечивает минимальную химическую неоднородность и фазовую ликвгцию.

Для удовлетворения свариваемости слоев и предотвращения ликвационных явлений необходимо, чтобы температура металла при заливке соответствовала температуре ликвидус разливаемой марки стали.

Экспериментально определено, что по мере продвижения металла от переднего торца формирующейся заготовки к заднему име— ются потери тепла, приводящие к перепаду температуры по длине заготовки в зависимости от ее размеров и температуры заливки металла на 10 — 30 . Поэтому для компенсации тепловых потерь и обеспечения надежной свариваемости слоев заготовки заливку каждой последующей порции необходимо осуществлять при достижении на внутренней поверхности предыдущего слоя температуры, на 10 — 30 превышающей температуру ликвидус. Температура заливки металла, превышающая температуру ликвидус менее, чем на 10, не обеспечивает надежную свариваемость слоев металла в заднем торце заготовки. А при температуре заливки металла более, чем на 30 превышающей температуру ликвидус, происходит существенное снижение скорости кристаллизации и, следовательно, ухудшение качества.

Пример. Подшипниковую сталь марки

ЭИ347 %: С вЂ” 075; Мп — 03; Si — 03;

Сг — 40; W — 90; V — 15; S — 002; P—

0,02; Ni — 0,3; Мо — 0,2 выплавляли в индукционной печи с магнезитовой футеровкой методом сплавления. Предварительное раскисление металла производили перед выпуском его из печи алюминием на 0,03%.

801977

Формула изобретения

Составитель В. Васехин

Редактор Е. Братчикова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 10231/12 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Конечное раскисление осуществляли в ковше РЗЭ в количестве 0,12о/о от веса металла.

РЗЭ задавали в ковш в смеси со фторидными флюсами, состоящими из 50% плавикового шпата и 50о/о криолита, из расчета

5 кг флюса/т стали. Разливку металла в заготовку размерами: фн р= 188 мм; фаз = 48нн.

E = 320 мм производили на машине ЭЛЗ горизонтального типа конструкции ВНИТИ.

Для получения заготовки указанного размера в машину заливали 54,0 кг металла. За- 10 ливку металла производили тремя порциями: масса первой порции составила 50 /0 (27,0 кг) от общей массы заготовки; масса второй — 30о/о(16,,2 кг); масса третьей—

20о/р (10,8кг), исходя из расчета формирования заготовки из трех слоев следующих 1 размеров: 1-ф = 168мм; S = 20мм; Я=

= 320 мм; 11-ф„,8 = 128мм; S =- 20мм;

3.= 320 мм; П1-ф„, — — 88 мм; S = 20 мм;

В = 320 мм.

Скорость вращения изложницы перед заливкой 1 порции равнялась 1000 об/мин, второй — 1200 об/мин., третьей — 1600 об/мин., т.е. обеспечивала для каждого слоя гравитационный коэффициент К = 70.

Металл заливали в изложницу при температуре 1520 С. Интервалы между залив- 2 кой очередных порций определяли временем, необходимым для достижения на предшествующем слое температуры! 470 С, что на 20 превышает температуру ликвидус для этой марки стали. Температуру поверхности каждого слоя контролировали через горловину с помощью пирометра излучения типа

РАПИР и фиксировали на потенциометре

ЭПП16АМ вЂ” 1. Качество опытного металла было проконтролировано с учетом требований подшипниковой промышленности, Ре- 3$ зультаты контроля показали, что качество металла опытной заготовки по всем регламентируемым показателям полностью соответствует качеству стали ЭИ347 после ЭЛП.

Использование предлагаемого способа получения трубной заготовки подшипниковых сталей для изготовления колец теплостойких подшипников по сравнению с существующими способами позволяет получать трубы из труднодеформируемых подшипниковых сталей и сплавов по сокращенной технологической схеме со значительно меньшими материальными затратами и существенной экономией дорогостоящего металла.

1. Способ получения трубной заготовки подшипниковых сталей, включающий выплавку стали заданного химического состава с конечным раскислением в ковше и последующую разливку на горизонтальных машинах центробежного литья заготовок с переменной скоростью вращения изложницы, обеспечивающей заданный гравитационный коэффициент, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла и повышения технико-экономических показателей процесса, конечное раскисление ведут редкоземельными элементами, вводимыми в смеси со фторидными флюсами, а разливку металла производят порциями, из которых масса первой равна 40 — 50 /о, а масса последующих составляет 20 — 30 /о от общей массы заготовки, при этом интервалы между заливкой очередных порций определены временем для достижения на поверхности предшествующего слоя металла температуры, на 10 — 30 превышающей температуру ликвидус разливаемой марки стали.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что с целью получения металла с минимальной структурной неоднородностью, редкоземельные элементы вводят в количестве 0,050,25 /о от веса металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии № 1364235, В 3 F, 1968.