RU2425169C2 - Steel - Google Patents

Steel Download PDF

Info

Publication number
RU2425169C2
RU2425169C2 RU2009136799/02A RU2009136799A RU2425169C2 RU 2425169 C2 RU2425169 C2 RU 2425169C2 RU 2009136799/02 A RU2009136799/02 A RU 2009136799/02A RU 2009136799 A RU2009136799 A RU 2009136799A RU 2425169 C2 RU2425169 C2 RU 2425169C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
balls
manganese
impurities
silicon
Prior art date
Application number
RU2009136799/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009136799A (en
Inventor
Алексей Борисович Юрьев (RU)
Алексей Борисович Юрьев
Насибулла Хадиатович Мухатдинов (RU)
Насибулла Хадиатович Мухатдинов
Николай Анатольевич Козырев (RU)
Николай Анатольевич Козырев
Лариса Викторовна Корнева (RU)
Лариса Викторовна Корнева
Ольга Петровна Атконова (RU)
Ольга Петровна Атконова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority to RU2009136799/02A priority Critical patent/RU2425169C2/en
Publication of RU2009136799A publication Critical patent/RU2009136799A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425169C2 publication Critical patent/RU2425169C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: steel contains carbon, silicon, manganese, aluminium, nitrogen, chromium, nickel, calcium, iron and impurities at following ratio of components, wt %: carbon 0.65 - 0.80, manganese 0.70 - 0.90, silicon 0.20 - 0.40, aluminium 0.005 - 0.020, nitrogen from more, than 0.01 to 0.025, chromium 0.30 - 0.60, nickel 0.01 - 0.30, calcium 0.0005 - 0.0040, iron and impurities - the rest. As impurities steel contains sulphur - not over 0.030 %, phosphorus not over 0.030 % and copper - not over 0.30 %.
EFFECT: raised wear resistance and hardness on surface and in cross section of balls.
2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для производства мелющих шаров диаметром 40-100 мм.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to steel used for the production of grinding balls with a diameter of 40-100 mm

Известна сталь [1], содержащая (в мас.%):Known steel [1], containing (in wt.%):

углеродcarbon 0,45-0,650.45-0.65 марганецmanganese 0,60-1,000.60-1.00 кремнийsilicon 0,60-1,200.60-1.20 алюминийaluminum 0,01-0,060.01-0.06 борboron 0,0025-0,00400.0025-0.0040 медьcopper 0,06-0,360.06-0.36 титанtitanium 0,02-0,060.02-0.06 железо iron - остальное- the rest

Существенным недостатком данной стали является повышенная хрупкость шаров за счет образования в микроструктуре металла боридной эвтектики.A significant drawback of this steel is the increased fragility of the balls due to the formation of a boride eutectic in the microstructure of the metal.

Известна также сталь [2], содержащая (в мас.%):Also known steel [2], containing (in wt.%):

углеродcarbon 0,95-1,100.95-1.10 марганецmanganese 0,15-1,250.15-1.25 кремнийsilicon 0,10-0,700.10-0.70 хромchromium 1,30-1,651.30-1.65 железо iron - остальное- the rest

Существенным недостатком данной стали является высокая склонность шаров к трещинообразованию при закалке в воде.A significant disadvantage of this steel is the high tendency of the balls to crack during quenching in water.

Известна сталь [3],обладающая абразивной стойкостью, содержащая (в мас. %):Known steel [3] having abrasion resistance, containing (in wt.%):

углеродcarbon 0,35-0,800.35-0.80 алюминийaluminum 0-2,000-2.00 марганецmanganese 0-2,500-2,50 никельnickel 0-5,000-5.00 хромchromium 0-5,000-5.00 молибденmolybdenum 0-0,500-0.50 вольфрамtungsten 0-1,000-1.00 борboron 0-0,020-0.02 титанtitanium 0-2,000-2.00 цирконийzirconium 0-4,000-4.00 сераsulfur 0-0,150-0.15 азотnitrogen менее 0,03less than 0.03

при необходимости медь 0-1,50if necessary, copper 0-1.50

при необходимости, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы: ниобий, тантал и ванадий,if necessary, at least one element selected from the group: niobium, tantalum and vanadium,

при условии: Nb/2+Ta/4+V≤0,5provided: Nb / 2 + Ta / 4 + V≤0.5

при необходимости, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы: селен, теллур, кальций, висмут, свинец с содержанием, меньшим или равным 0,1%.if necessary, at least one element selected from the group: selenium, tellurium, calcium, bismuth, lead with a content of less than or equal to 0.1%.

остальное железо и неизбежные примеси, при выполнении следующих условий:the rest is iron and inevitable impurities, under the following conditions:

0,35≤Si+Al≤2,000.35≤Si + Al≤2.00

0,1≤Mo+W/2≤0,50.1≤Mo + W / 2≤0.5

0,05<Ti+Zr/2≤2,000.05 <Ti + Zr / 2≤2.00

При соблюдении следующих соотношений:Subject to the following ratios:

0,1≤C-Ti/4-Zr/8+7×N/8≤0,550.1≤C-Ti / 4-Zr / 8 + 7 × N / 8≤0.55

Ti+Zr/2-7×N/2≥0,05;Ti + Zr / 2-7 × N / 2≥0.05;

1,05×Mn=0,5, если В≥0,0005 и К=0, если В<0,0005.1.05 × Mn = 0.5 if B≥0.0005 and K = 0 if B <0.0005.

Существенными недостатками этой стали являются широкие концентрационные границы химических элементов, приводящие с одной стороны к низкой твердости и износостойкости шаров, с другой стороны способствующие повышению склонности их к раскалыванию при закалке в воде и эксплуатации.Significant disadvantages of this steel are the wide concentration boundaries of chemical elements, leading on the one hand to low hardness and wear resistance of balls, on the other hand, increasing their tendency to crack during quenching in water and operation.

Известна выбранная в качестве прототипа сталь [4], содержащая (в мас.%):Known selected as a prototype steel [4], containing (in wt.%):

углеродcarbon 0,30-0,700.30-0.70 марганецmanganese 0,50-2,000.50-2.00 кремнийsilicon 0,01-0,500.01-0.50 алюминийaluminum ≤0,07≤0.07 азотnitrogen ≤0,01≤0.01 хромchromium 0,05-0,500.05-0.50 никельnickel ≤0,30≤0.30 кальцийcalcium 0,0005-0,00600.0005-0.0060 сераsulfur 0,003-0,050.003-0.05 фосфорphosphorus ≤0,03≤0.03 медьcopper ≤0,50≤ 0.50 железо iron - остальное- the rest

Недостатком этой стали являются неудовлетворительные эксплуатационные свойства шаров, обусловленные нестабильной твердостью на поверхности и по сечению шаров.The disadvantage of this steel is the poor performance of the balls, due to unstable hardness on the surface and the cross section of the balls.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение износостойкости и твердости на поверхности и по сечению шаров.The desired technical results of the invention are: increased wear resistance and hardness on the surface and in the cross section of the balls.

Для достижения этого сталь для производства мелющих шаров диаметром 40-100 мм, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, азот, хром, никель, кальций, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении (в мас.%)To achieve this, steel for the production of grinding balls with a diameter of 40-100 mm, containing carbon, manganese, silicon, aluminum, nitrogen, chromium, nickel, calcium, iron and impurities, characterized in that it contains components in the following ratio (in wt.% )

углеродcarbon 0,65-0,800.65-0.80 марганецmanganese 0,70-0,900.70-0.90 кремнийsilicon 0,20-0,350.20-0.35 алюминийaluminum 0,005-0,0200.005-0.020 азотnitrogen от более 0,01 до 0,025from more than 0.01 to 0.025 хромchromium 0,30-0,600.30-0.60 никельnickel 0,01-0,300.01-0.30 кальцийcalcium 0,0005-0,00400.0005-0.0040 железо и примеси iron and impurities остальное,rest,

при этом в качестве примесей она содержит серу - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,30%.while it contains sulfur as impurities - not more than 0.030%, phosphorus - not more than 0.030% and copper - not more than 0.30%.

Заявляемый химический состав стали подобран исходя из следующих предпосылок:The inventive chemical composition of the steel is selected based on the following premises:

Содержание углерода в указанных пределах выбрано исходя из обеспечения высокой твердости на поверхности и на 1/2 радиуса шара диаметром 40-100 мм. При концентрации его в стали менее 0,65% твердость шаров снижается, а при увеличении концентрации углерода более 0,80% повышается склонность их к трещинообразованию.Carbon content in the range indicated is selected based on the provision of high hardness on the surface and at half the radius of the ball diameter of 40-100 mm. When its concentration in steel is less than 0.65%, the hardness of the balls decreases, and with an increase in carbon concentration of more than 0.80%, their tendency to crack formation increases.

Соотношение марганца выбрано, исходя из того, что при содержании марганца до 0,90% обеспечивается повышение твердости, прокаливаемости и сопротивляемости к трещинообразованию. Нижний предел выбран, исходя из того, что марганец при содержании менее 0,70% не оказывает влияние на прокаливаемость.The ratio of manganese is selected based on the fact that when the manganese content is up to 0.90%, an increase in hardness, hardenability and resistance to cracking is provided. The lower limit is chosen based on the fact that manganese with a content of less than 0.70% does not affect hardenability.

Кремний в заявляемых пределах исключает раскол шаров при ударных нагрузках. При концентрации кремния менее 0,20% значительно увеличивается склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При изготовлении шаров из стали выше верхнего заявляемого предела содержания кремния более 0,40% увеличивается склонность шаров к трещинообразованию при закалке.Silicon within the claimed limits eliminates the split balls during shock loads. At a silicon concentration of less than 0.20%, the tendency of the balls to crack during impact loads significantly increases. In the manufacture of steel balls above the upper declared limit of the silicon content of more than 0.40%, the tendency of the balls to crack during hardening increases.

При увеличении содержания хрома до 0,60% повышается твердость и прокаливаемость стали, что в свою очередь приводит к увеличению износостойкости мелющих шаров. При содержании хрома менее 0,30% наблюдается уменьшение прокаливаемости стали, и, следовательно, твердости и износостойкости шаров.With an increase in the chromium content to 0.60%, the hardness and hardenability of steel increases, which in turn leads to an increase in the wear resistance of grinding balls. When the chromium content is less than 0.30%, there is a decrease in the hardenability of steel, and, consequently, the hardness and wear resistance of the balls.

Установленный предел концентрации никеля от 0,01 до 0,30% положительно влияет на снижение склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках и увеличивает прокаливаемость стали. При содержании никеля менее установленного предела не обеспечивается требуемая прокаливаемость стали. Содержание никеля более 0, 30% экономически нецелесообразно.The established limit of nickel concentration from 0.01 to 0.30% has a positive effect on reducing the tendency of balls to crack during impact loads and increases the hardenability of steel. When the nickel content is less than the specified limit, the required hardenability of the steel is not provided. Nickel content of more than 0, 30% is not economically feasible.

Содержание алюминия от 0,005 до 0,020% и кальция от 0,0005-0,0040% выбрано исходя, с одной стороны, получения мелкого действительного зерна, с другой - получения благоприятной формы неметаллических включений, а также исключения недопустимых глиноземистых неметаллических включений, увеличивающих склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках.The content of aluminum from 0.005 to 0.020% and calcium from 0.0005-0.0040% is selected based on, on the one hand, obtaining fine real grain, and on the other, obtaining a favorable form of non-metallic inclusions, as well as the exclusion of unacceptable alumina non-metallic inclusions that increase the tendency of balls cracking under shock loads.

Концентрация азота менее 0,01% не приводит к образованию нитридов, обеспечивающих измельчение действительного зерна, и как следствие, снижению склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При повышении азота более 0,025% возможны случаи возникновения пятнистой ликвации и образованию пузырей в стали в результате «азотного кипения».A nitrogen concentration of less than 0.01% does not lead to the formation of nitrides, which ensure the grinding of the actual grain, and as a result, reduce the tendency of the balls to crack during impact loads. With an increase in nitrogen of more than 0.025%, there may be cases of spotted segregation and the formation of bubbles in the steel as a result of "nitrogen boiling".

Ограничение содержания серы, фосфора и меди выбрано, исходя из качества поверхности готовых мелющих шаров.The limitation of the content of sulfur, phosphorus and copper is selected based on the surface quality of the finished grinding balls.

Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в дуговых печах ДСП-100Н 10. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ, осуществляли прокатку и термообработку шаров с прокатного нагрева по технологии двухстадийного охлаждения с самоотпуском. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Таким образом, заявляемый химический состав обеспечивает повышение трещиностойкости и твердости шаров.A series of experimental melts with the claimed chemical composition was smelted in DSP-100N 10 arc furnaces. The chemical composition is shown in Table 1. After casting the steel at the continuous casting machine, the balls were rolled and heat treated from the rolling mill using the two-stage cooling technology with self-tempering. The test results are shown in table 2. Thus, the claimed chemical composition provides increased crack resistance and hardness of the balls.

Источники информацииInformation sources

1. А.с СССР №1446189 С22С 38/16.1. A.C. USSR No. 1446189 C22C 38/16.

2. ГОСТ 7524-89 «Шары стальные мелющие для шаровых мельниц».2. GOST 7524-89 "Steel grinding balls for ball mills."

3. RU 2327802 С2, С22С 38/54, 27.06.2008.3. RU 2327802 C2, C22C 38/54, 06/27/2008.

4. JP 08-337843 F, C22C 38/18, 24/12/1996.4. JP 08-337843 F, C22C 38/18, 24/12/1996.

Таблица 1Table 1 Химический состав сталиThe chemical composition of steel СоставStructure СFROM SiSi MnMn CrCr AIAI CaCa NN NiNi SS PP CuCu FeFe 1one 0,650.65 0,200.20 0,700.70 0,300.30 0,0050.005 0,00050,0005 0,0050.005 0,010.01 0,0080.008 0,0190.019 0,090.09 ост.rest 22 0,700.70 0,280.28 0,820.82 0,400.40 0,0090.009 0,00100.0010 0,0080.008 0,030,03 0,0090.009 0,0200,020 0,060.06 ост.rest 33 0,800.80 0,240.24 0,750.75 0,420.42 0,0180.018 0,00300.0030 0,0100.010 0,100.10 0,0120.012 0,0290,029 0,070,07 ост.rest 4four 0,680.68 0,330.33 0,790.79 0,450.45 0,0160.016 0,00370.0037 0,0130.013 0,280.28 0,0050.005 0,0280,028 0,140.14 ост.rest 55 0,700.70 0,260.26 0,790.79 0,600.60 0,0200,020 0,00400.0040 0,0220,022 0,250.25 0,0200,020 0,0230,023 0,250.25 ост.rest 66 0,750.75 0,350.35 0,800.80 0,500.50 0,0250,025 0,00200.0020 0,0250,025 0,300.30 0,0300,030 0,0300,030 0,300.30 прототипprototype 0,95-1,100.95-1.10 0,10-0,700.10-0.70 0,15-1,250.15-1.25 1,30-1,651.30-1.65 -- -- -- -- -- -- 0,06-0,360.06-0.36 ост.rest

Таблица 2table 2 Механические свойства сталиMechanical properties of steel СоставStructure Твердость, МПаHardness, MPa Износ, гWear, g Количество шаров с трещинамиThe number of balls with cracks После термообработкиAfter heat treatment После 10 - кратного паденияAfter a 10-fold drop 1one 490490 0,440.44 00 00 22 575575 0,310.31 1,61,6 4,04.0 33 595595 0,190.19 2,12.1 4,84.8 4four 517517 0,370.37 2,92.9 4,34.3 55 524524 0,330.33 2,02.0 3,93.9 66 575575 0,300.30 1,51,5 4,64.6 прототипprototype 440-560440-560 0,31-0,450.31-0.45 3,2-7,03.2-7.0 5,8-10,05.8-10.0

Claims (1)

Сталь для производства мелющих шаров диаметром 40-100 мм, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, азот, хром, никель, кальций, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,65-0,80 марганец 0,70-0,90 кремний 0,20-0,40 алюминий 0,005-0,020 азот от более 0,01 до 0,025 хром 0,30-0,60 никель 0,01-0,30 кальций 0,0005-0,0040 железо и примеси остальное,

при этом в качестве примесей она содержит серу - не более 0,030%, фосфор не более 0,030% и медь - не более 0,30%.
Steel for the production of grinding balls with a diameter of 40-100 mm, containing carbon, manganese, silicon, aluminum, nitrogen, chromium, nickel, calcium, iron and impurities, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
carbon 0.65-0.80 manganese 0.70-0.90 silicon 0.20-0.40 aluminum 0.005-0.020 nitrogen from more than 0.01 to 0.025 chromium 0.30-0.60 nickel 0.01-0.30 calcium 0.0005-0.0040 iron and impurities rest,

while it contains sulfur as impurities - not more than 0.030%, phosphorus - not more than 0.030% and copper - not more than 0.30%.
RU2009136799/02A 2009-10-05 2009-10-05 Steel RU2425169C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136799/02A RU2425169C2 (en) 2009-10-05 2009-10-05 Steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136799/02A RU2425169C2 (en) 2009-10-05 2009-10-05 Steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009136799A RU2009136799A (en) 2011-04-10
RU2425169C2 true RU2425169C2 (en) 2011-07-27

Family

ID=44051926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009136799/02A RU2425169C2 (en) 2009-10-05 2009-10-05 Steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425169C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102676949A (en) * 2012-03-08 2012-09-19 江苏沙钢集团有限公司 Hot-rolled steel plate for coal slurry conveying pipe and manufacturing method thereof
RU2845799C1 (en) * 2024-11-22 2025-08-25 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Grinding ball with steel diameter of 80-140 mm with high impact resistance and high volume wear resistance

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2327802C2 (en) * 2002-11-19 2008-06-27 Эндюстель Крёзо Method of producing sheet steel possessing abrasion resistance characteristics and sheet produced by means of method
CN101463450A (en) * 2008-12-26 2009-06-24 马鞍山市益丰实业集团有限公司 Multicomponent microalloy metal mold casting grinding ball and production method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2327802C2 (en) * 2002-11-19 2008-06-27 Эндюстель Крёзо Method of producing sheet steel possessing abrasion resistance characteristics and sheet produced by means of method
CN101463450A (en) * 2008-12-26 2009-06-24 马鞍山市益丰实业集团有限公司 Multicomponent microalloy metal mold casting grinding ball and production method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102676949A (en) * 2012-03-08 2012-09-19 江苏沙钢集团有限公司 Hot-rolled steel plate for coal slurry conveying pipe and manufacturing method thereof
RU2845799C1 (en) * 2024-11-22 2025-08-25 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Grinding ball with steel diameter of 80-140 mm with high impact resistance and high volume wear resistance
RU2845797C1 (en) * 2024-11-22 2025-08-25 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Grinding ball with steel diameter of 40-80 mm with high bulk wear resistance

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009136799A (en) 2011-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12371767B2 (en) Hot-working die steel, heat treatment method thereof and hot-working die
JP6573033B2 (en) Abrasion resistant steel sheet and method for producing the abrasion resistant steel sheet
JP6729823B2 (en) Method of manufacturing wear-resistant steel
EP2881485B1 (en) Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same
EP1602740B1 (en) Martensitic stainless steel
JP5076683B2 (en) High toughness high speed tool steel
EP2617850A1 (en) High-strength hot rolled steel sheet having excellent toughness and method for producing same
CN111479945A (en) Wear-resistant steel with excellent hardness and impact toughness and method of making the same
KR20210101302A (en) Austenitic stainless steel and manufacturing method thereof
EP1571231A1 (en) Martensitic Stainless Steel
JP2022069229A (en) Austenitic stainless steel and its manufacturing method
WO2018215600A1 (en) High-strength, hot rolled abrasive wear resistant steel strip
CN111511952B (en) Wear-resistant steel having excellent hardness and impact toughness and method for manufacturing same
JP6131890B2 (en) Manufacturing method and selection method of low-alloy high-strength seamless steel pipe for oil well with excellent resistance to sulfide stress corrosion cracking
JP2021017623A (en) Tool steel for hot work, excellent in thermal conductivity
CN104178701B (en) The bearing steel of excellent corrosion resistance, parts of bearings and precision equipment parts
JP6635890B2 (en) Martensitic stainless steel sheet for cutting tools with excellent manufacturability and corrosion resistance
CN114134431B (en) 2000 Mpa-grade high-strength high-toughness high-hardenability spring steel by square billet continuous casting and rolling and manufacturing method thereof
TWI841339B (en) Steel plate and method for manufacturing the same
JPWO2018061101A1 (en) steel
JP2019151920A (en) HIGH Mn STEEL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP6788520B2 (en) Hot tool steel with excellent toughness and softening resistance
JP2025521346A (en) Hot working die steel, heat treatment method and hot working die
RU2425169C2 (en) Steel
WO2019168172A1 (en) HIGH Mn STEEL AND METHOD FOR PRODUCING SAME