UA129791C2

UA129791C2 - Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом

Info

Publication number: UA129791C2
Application number: UAA202306144A
Authority: UA
Inventors: Людмила Харитонівна Іванова; Євген Вікторович Колотило; Валерій Євгенович Хричиков; Олександр Юрійович Хитько; Юрій Валерійович Доценко; Олена Валеріївна Меняйло
Original assignee: Український Державний Університет Науки І Технологій
Priority date: 2023-12-18
Filing date: 2023-12-18
Publication date: 2025-07-30

Abstract

Винахід належить до чорної металургії, зокрема стосується способів лиття чавунних валків з вермикулярним графітом. Згідно зі способом здійснюють первинне модифікування чавуну у розливальному ковші механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та оксиду ітрію у співвідношенні 10:1 при витраті суміші у кількості 0,55-0,77 мас. %. Вторинне модифікування здійснюють на струмені чавуну при заливанні валкової форми шляхом додаванням феросиліцію марки ФС 75 при його витраті 0,2-0,4 мас. %. Пропонований спосіб дозволяє підвищити здатність до зняття внутрішніх напруг при релаксаційному відпалюванні чавунних прокатних валків на 17,1-19,9 % у порівнянні з найближчим аналогом.

Description

Винахід належить до чорної металургії, зокрема до розробки способів виготовлення литих валків високої якості.

Відомий спосіб лиття прокатних валків (А.с. СРСР Мо 692680, МКИ 8220 25/00. Способ отливки прокатньїх валков. Опубл. 25.10.1979. Бюл. Мо 39), 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 здатність до зняття напружень при релаксаційному відпалі литих валків. За ТУ У 28.9-00187375-106:2018 "Валки чавунні та сталеві для гарячого прокатування металів" рекомендовано для зниження рівня ливарних напружень заготовки валків піддавати термічному обробленню з метою прискорення їх введення в експлуатацію.

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 (Патент України Мо 93800.

МПК 8220 25/00. Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом. Опубл. 10.03.2011. Бюл. Мо 5).

Недоліком цього способу є недостатньо висока здатність до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні чавунного прокатного валка.

Технічний результат полягає в тому, що за пропонованим способом первинне модифікування сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та оксиду ітрію сприяє підвищенню здатності до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні литого чавунного прокатного валка за рахунок зменшення умовного розміру карбідів та збільшення дисперсності перліту у структурі чавуну робочого шару.

Зазначена задача вирішується розробкою способу лиття прокатних валків, що включає первинне та вторинне модифікування, за якого первинне модифікування здійснюється о механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та оксиду ітрію у співвідношенні 10:1 у розливальному ковші при витраті суміші у кількості 0,55- 0,77 95 від маси металу, а вторинне модифікування проводить шляхом додавання феросиліцію при його втраті 0,2-0,4 мас. 95.

При встановленні необхідних кількісних параметрів способу виходили з такого.

Технологію первинного модифікування здійснювали механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та оксиду ітрію у співвідношенні 10:1 у розливальному ковші при витраті суміші у кількості 0,55-0,77 96 від маси металу. Збільшення або зменшення витрати суміші з комплексного модифікатора та оксиду ітрію зменшувало здатність до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні чавунного прокатного валка.

Вторинне модифікування валкового чавуну здійснювали за способом, що викладений у патенті України Мо 93800, тобто вторинне модифікування здійснювали на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном за способом прототипу феросиліцієм, застосовуючи присадку 0,2-0,4 95 від маси розплаву. Використання інших методів вторинного модифікування разом з вищевказаним первинним модифікуванням до підвищення здатності до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні не призводять.

Серією лабораторних досліджень встановлено, що для одержання необхідного високого рівня здатності до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні робочого шару прокатного валка необхідно додати у сплав, мас. У: суміші з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та оксиду ітрію у кількості 0,55-0,77 96 від маси розплаву.

Зменшення витрати суміші менше за 0,55 95 не дозволить одержати необхідні концентрації рідкісноземельних металів та оксиду ітрію та необхідну структуру чавуну і тому не дозволить досягти мети, що поставлена у винаході, а збільшення суміші понад 0,77 Ух також не дозволить досягти мети тобто підвищення здатності матеріалу робочого шару виливка до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні через значні зміни у структурі чавуну: збільшення кількості неметалевих включень та умовного розміру карбідів.

Для забезпечення введення у розплав мінімальних рекомендованих кількостей РЗМ та оксиду ітрію необхідно ввести індивідуально 0,595 комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та 0,05 595 оксиду ітрію. Виходячи з цього для досягнення поставленої мети кількості комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів і 60 оксиду ітрію у механічній суміші повинні знаходитися у співвідношенні 10:11. Цим вимогам відповідають складові суміші, що містять, мас. У: 1) комплексний модифікатор на основі рідкісноземельних елементів марки СРЗМ 30; 2) оксид ітрію.

Спосіб здійснюється наступним чином:

У лабораторних та промислових умовах встановили параметри запропонованого способу обробки чавуну. Були відлиті дослідні партії валків з розмірами У 460х1016 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

СРЗМ 30, а за пропонованим способом механічну суміш з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних металів марки СРЗМ 30 та оксиду ітрію, а для вторинного модифікування за пропонованим способом феросиліцій марки ФС 75. Для заливання валкових форм використовували ківш місткістю 10 т. Чавунний розплав з температурою 1410550 з печі випускали у ливарний ківш, на дно котрого завантажували необхідну кількість механічної суміші з подрібненої (фракція 70-90 мм) лігатури та порошкоподібного оксиду ітрію. Після витримки протягом 5-10 хв розплав заливали у ливарну форму до надливу та виконували 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.

Таблиця

Результати випробовування прокатних валків

Спосіб | модифікаторів, 95 за Вміст хімічних елементів у чавуні, 96 до зняття чавунів масою напруг при відпа- люванні Тип Дисперс- значення), перліту оо я с скев| 85 | 192 веДоцевцв в етери | в (у ще

Ки | реє реве рт зони ня (ДУ |що анало- 0,7 0,4 |3,50|774910,5910,15|0,000,75| 2,0 |015| решта 52,4 ВГоЗ пд'о гом ' 8 Р

Примітка 1.7 У знаменнику - вміст елемента у робочому шарі валка після модифікування, у чисельнику - до модифікування.

Кількість модифікаторів, що застосовувалися, та результати проведених досліджень наведені у таблиці. Випробовування здатності до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні проводили за допомогою спеціального пристрою на трьох зразках -балках рівного опору, вирізаних по глибині робочого шару валків при їх механічному обробленні. Рівень напружень перед релаксаційним відпалюванням задавали величиною деформації зразка 8 мм.

Релаксаційне відпалювання проводили за таким режимом: нагрівання зі швидкістю 25 "С/год до 60025 "С, витримка 1 год, охолодження зі швидкістю 25 "С/год до 20 "С. Вимір деформацій до та після відпалювання проводили за допомогою індикатора часового типу з ціною поділки 0,01

ММ. зо З даних таблиці видно, що поставлена мета була досягнута, здатність до зняття напружень при релаксаційному відпалюванні матеріалу робочого шару прокатного валка у порівнянні з найближчим аналогом підвищилася на 17,1-19,995. Структура дослідних чавунів після відпалювання практично не змінювалася у порівнянні з литим станом.

Винахід, що заявляється, засновано на теоретичних та промислових розробках, підтверджених експериментальними даними та може бути багаторазово відтворений у виробництві.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне модифікування та вторинне модифікування чавуну, яке проводять шляхом додавання феросиліцію ФС 75 при його витраті 0,2-0,4 мас. 95, який відрізняється тим, що первинне модифікування здійснюють механічною сумішшю з комплексного модифікатора на основі рідкісноземельних елементів та оксиду ітрію у співвідношенні 10:11 у розливальному ковші, при витраті суміші у кількості 0,55-0,77 мас. 95.