SU1744141A1

SU1744141A1 - Cast iron

Info

Publication number: SU1744141A1
Application number: SU904861200A
Authority: SU
Inventors: Василий Андреевич Самойленко; Виктор Николаевич Цуканов; Соломон Волькович Янкелевич; Виктор Иванович Загоровский; Дмитрий Васильевич Новиков; Виктор Григорьевич Хромов
Original assignee: Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Изобретение используетс при эксплуатации узлов и деталей в услови х интенсивного абразивного и гидроабразивного изнашивани , например мелющие тела и бронефутеровочные плиты трубных мельниц . Сущность изобретени : чугун содержит , мас.%: углерод 2,5 - 3,5; кремний 1.5 2 ,5; марганец 0,8-4,4; никель 0,4-2,2; хром 5 - 10; алюминий 0,05 - 0,15; титан 0,05 - 0,15; ванадий 0,2 - 0.6; бор 0.005 - 0,05, барий 0,02 - 0,12; азот 0,02 - 0,12; железо остальное, причем соотношение карбидооб- разующих элементов (хром, марганец, ванадий ) к графитообразующим (кремний, никель, титан, алюминий) 3:1. Внедрение в производство предлагаемого сплава обеспечивает получение отливок с повышенным уровнем пластичности и ударно-абразивной износостойкости, что способствует повышению эксплуатационной стойкости при работе в мощных агрегатах. Срок службы быстроизнашивающихс узлов и деталей дробильно-размол ьногооборудовани (бро- неплит, перегородок, мелющих тел и др.) из предлагаемого сплава увеличиваетс на 40 - 50% по сравнению с известным. 3 табл. (Л СThe invention is used in the operation of components and parts under conditions of intense abrasive and hydroabrasive wear, for example, grinding bodies and armor plates of pipe mills. The essence of the invention: cast iron contains, wt%: carbon 2.5 - 3.5; silicon 1.5 2, 5; manganese 0.8-4.4; nickel 0.4-2.2; chromium 5 to 10; aluminum 0.05 - 0.15; titanium 0.05 - 0.15; vanadium 0.2 - 0.6; boron 0.005 - 0.05, barium 0.02 - 0.12; nitrogen 0.02 - 0.12; iron is the rest, and the ratio of carbide-forming elements (chromium, manganese, vanadium) to graphite-forming (silicon, nickel, titanium, aluminum) is 3: 1. The introduction of the proposed alloy into production ensures the production of castings with a high level of plasticity and impact-abrasive wear resistance, which contributes to an increase in operational durability when working in powerful units. The service life of the wearing parts and parts of the crushing and grinding equipment (brick, partitions, grinding media, etc.) from the proposed alloy is increased by 40-50% compared with the known. 3 tab. (Ls

Description

Изобретение относитс к металлургии сплавов на основе железа, в частности к изысканию материалов дл производства узлов и деталей, подвергающихс при эксплуатации ударно-абразивному и гидроабразивному изнашиванию, например мелющие тела и бронефутеровочные плиты шаровых мельниц.The invention relates to the metallurgy of iron-based alloys, in particular to the search for materials for the production of components and parts subjected to impact-abrasive and hydro-abrasive wear during operation, for example, grinding bodies and armor-lining plates of ball mills.

В промышленности широко известны сплавы и чугуны примен емые по указанному назначению.In industry, alloys and cast iron are widely known for their intended purpose.

Однако эти сплавы в промышленности не нашли широкого использовани в силу низких технологических характеристик и невысокой эксплуатационной надежности в услови х динамических нагрузок при гидроабразивном и абразивном изнашивании.However, these alloys were not widely used in industry due to their low technological characteristics and low operational reliability under the conditions of dynamic loads under hydroabrasive and abrasive wear.

Наиболее близким к предлагаемому по составу ингредиентов, технической сущности и достигаемому эффекту вл етс изно- состойкий сплав на основе железа, содержащий в своем составе, мас.%: углерод 2,8-3,8; кремний 1,5-2,5; марганец 1,0 -5,0; никель 0,5 -2,5; хром 8- 12; алюминий 0,05 - 0,15; титан 0,05 - 0.15; ванадий 0,1 - 0,5; бор 0,005 - 0,05; кальций 0,03 - 0,15; сурьма 0,005 - 0,5; железо остальное.The closest to the proposed composition of the ingredients, the technical essence and the achieved effect is a wear-resistant alloy based on iron, containing in its composition, wt.%: Carbon 2.8-3.8; silicon 1.5-2.5; manganese 1.0 -5.0; Nickel 0.5 -2.5; chromium 8-12; aluminum 0.05 - 0.15; titanium 0.05 - 0.15; vanadium 0.1 - 0.5; boron 0.005 - 0.05; calcium 0.03 - 0.15; antimony 0.005 - 0.5; iron else.

Указанные сплавы и чугуны по своим пластическим и ударным свойствам удовлетвор ют требовани м к материалам такого класса при средних динамических нагрузках. Вместе с тем такие материалы не удовлетвор ют услови м эксплуатации в мощных агрегатах при высоких ударных наыThese plastic and impact properties of alloys and cast irons satisfy the requirements for materials of this class under medium dynamic loads. At the same time, such materials do not satisfy the conditions of operation in high-power units with high impact forces.

ЈJ

грузках, особенно в услови х гидроабразивного износа. Объ сн етс это тем, что при сухом помоле происходит взаимодействие шаров на более м гкой основе, а при гидроабразивном износе мелющие тела под воздействием ударных нагрузок наход тс в более жестких услови х взаимодействи , что приводит к интенсивному изнашиванию , а при наличии микротрещин - к ускоренному разрушению.loads, especially under hydroabrasive wear conditions. This is explained by the fact that during dry grinding, balls interact on a softer basis, and under hydroabrasive wear, the grinding bodies under impact loads are in more severe interaction conditions, which leads to intensive wear, and in the presence of microcracks - to accelerated destruction.

Поэтому дл работы в услови х жестких динамических нагрузок большое значение приобретает стабилизаци пластичных и ударных свойств сплава дл повышени эксплуатационной стойкости при работе, особенно в мощных машинах и агрегатах.Therefore, for operation under conditions of rigid dynamic loads, stabilization of the ductile and impact properties of the alloy is of great importance in order to increase operational durability during operation, especially in high-powered machines and units.

Цель изобретени - повышение пластических свойств и их стабилизаци , снижение ударно-абразивного износа и повышение эксплуатационных свойств.The purpose of the invention is to increase the plastic properties and their stabilization, decrease impact-abrasive wear and increase performance properties.

Поставленна цель достигаетс тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец , никель, хром, алюминий, титан, ванадий , бор и железо, дополнительно содержит барий и азот при следующем соотношении компонентов, мае.%: углерод2,5-3.5; кремний 1,5 - 2,5; марганец 0,8 - 4,4; никель 0,4 -2,2; хром 5,0- 10,0; алюминий 0,05-0,15; титан 0,05-0,15; ванадий 0,2-0,6: борО,005 - 0,05: барий 0,02 - 0,12; азот 0,02 - 0,12; железо остальное, причем соотношение карбидообразующих элементов (хром, марганец , ванадий) к графитообразующим (кремний, никель, титан и алюминий) 3:1.The goal is achieved by the fact that cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, aluminum, titanium, vanadium, boron and iron additionally contains barium and nitrogen in the following ratio of components, in%: carbon2.5-3.5; silicon 1.5 - 2.5; manganese 0.8 - 4.4; Nickel 0.4 -2.2; chromium 5.0-10.0; aluminum 0.05-0.15; titanium 0.05-0.15; vanadium 0.2-0.6: boron, 005 - 0.05: barium 0.02 - 0.12; nitrogen 0.02 - 0.12; iron is the rest, and the ratio of carbide-forming elements (chromium, manganese, vanadium) to graphite-forming (silicon, nickel, titanium and aluminum) is 3: 1.

Дл получени предлагаемого химического состава сплава выплавл ют плавки в индукционной печи ИЧТ-6 на граничные и средние пределы легировани по всем составл ющим и отливают образцы дл их испытаний . Аналогичным образом получают известные образцы.To obtain the proposed chemical composition of the alloy, melts are melted in an ICT-6 induction furnace at the boundary and average doping limits for all components and cast samples for testing. Similarly, get well-known samples.

В табл, 1 и 2 приведены химические составы, пластические и ударные свойства.Tables 1 and 2 show the chemical compositions, plastic and impact properties.

Как видно из табл. 1 и 2, пластические и ударные свойства предлагаемого сплава имеют стабильные величины по сравнению с аналогичными свойствами известного сплава.As can be seen from the table. 1 and 2, the plastic and impact properties of the proposed alloy have stable values compared with similar properties of the known alloy.

Высокостабильные пластические и ударные свойства объ сн ютс следующим образом.The highly stable plastic and impact properties are explained as follows.

Присадка бари 0,02 - 0,12% обеспечивает стабилизацию карбидной фазы, перераспределение включений с очищением от них границ зерен модифицированного металла , а также способствует ликвидации вредных интергранул рных включений, что существенным образом приводит к равномерному распределению карбидных составл ющих , уменьшению их размеров и, какA barium additive of 0.02–0.12% provides stabilization of the carbide phase, redistribution of inclusions with cleansing the grain boundaries of the modified metal, and also helps to eliminate harmful intergranular inclusions, which significantly results in a uniform distribution of the carbide components, reducing their size and , as

следствие, стабилизирует высокие пластические и ударные свойства чугуна.consequence, stabilizes the high plastic and impact properties of cast iron.

Ввод 0,02 - 0,12% азота увеличиваетEnter 0.02 - 0.12% nitrogen increases

прокаливаемость чугуна, снижает его чувствительность к перегреву, а с алюминием, св зыва сь в специальные нитриды, оказывает такое же действие на величину зерна и твердость, какое характерно дл карбидообразующих элементов: происходит дисперсионное твердение (измельчение зерна), а также способствует снижению модул упругости .the hardenability of cast iron, reduces its sensitivity to overheating, and with aluminum, bound to special nitrides, has the same effect on the grain size and hardness, which is characteristic of carbide-forming elements: dispersion hardening occurs (grinding of the grain), and also contributes to a decrease in the elastic modulus .

Поименение азота дл легировани чугуна в таком сочетании с барием определен- ным образом резко стабилизирует пластические и в зкостные свойства, так необходимые дл повышени ударной прочности сплава в услови х ударно-абразивного иNaming of nitrogen for alloying cast iron in such a combination with barium in a certain way sharply stabilizes the plastic and viscous properties that are so necessary to increase the impact strength of the alloy under conditions of impact and abrasive

гидроабразивного износа.hydroabrasive wear.

Комплексное легирование чугуна такими сильными карбидообразующими элементами , как хром, ванадий, марганец, в сочетании с графитообразующими (кремний , никель, алюминий и титан) в указанных пределах оказывает рациональное воздействие на формирование отливок и благопри- тно сказываетс на служебных характеристиках чугуна.The complex alloying of cast iron with such strong carbide-forming elements as chromium, vanadium, manganese, in combination with graphite-forming (silicon, nickel, aluminum and titanium) within the specified limits has a rational influence on the formation of castings and has a favorable effect on the iron.

Так, установлено, что присутствие в чугуне в указанных пределах оптимального суммарного соотношени карбидообразующих элементов (хром, марганец, ванадий) к графитообразующим (кремний, никель, титан и алюминий) 3:1 способствует более равномерному образованию карбидных составл ющих и уменьшению их размеров; рациональному распределению ферритной составл ющей чугуна, повышающей егоThus, it was found that the presence in the iron within the specified limits of the optimum total ratio of carbide forming elements (chromium, manganese, vanadium) to graphite forming materials (silicon, nickel, titanium and aluminum) 3: 1 contributes to a more uniform formation of carbide components and a reduction in their size; rational distribution of the ferrite component of cast iron, increasing its

пластические, а следовательно, и ударные свойства; модифицированию структуры, т.е. измельчению кристаллов основы чугуна; обеспечению повышенной эксплуатационной стойкости за счет стабильно высокихplastic and, therefore, impact properties; structure modification, i.e. grinding the base crystals of iron; ensuring increased operational durability due to consistently high

пластических и ударных свойств чугуна.plastic and impact properties of cast iron.

Применение кальци и сурьмы в качестве добавок после введени новых (барий и азот) не оказывают существенного вли ни на достижение поставленной цели, а наоборот приводит к загр знению металла, что отрицательно сказываетс на прочностных свойствах отливок.The use of calcium and antimony as additives after the introduction of new (barium and nitrogen) does not have a significant impact on the achievement of the goal, but on the contrary leads to the contamination of the metal, which adversely affects the strength properties of the castings.

Внедрение в производство предлагаемого чугуна обеспечивает получение отливок со стабильно высокими пластическими и ударными свойствами, при этом эксплуатационна стойкость мелющих тел из предлагаемого сплава увеличиваетс на 40 -50% по сравнению с известным, а годовой экономический эффект от внедрени мелющихThe introduction into production of the proposed iron ensures the production of castings with consistently high plastic and impact properties, while the operational durability of the grinding bodies of the proposed alloy increases by 40-50% compared with the known, and the annual economic effect from the introduction of grinding

тел в мощной трубной мельнице#4 х 13 м составл ет около 60 тыс. руб.bodies in a powerful tube mill # 4 x 13 m is about 60 thousand rubles.

В табл. 3 приведены показатели, необходимые дл расчета экономического эффекта .In tab. 3 shows the indicators needed to calculate the economic effect.

Claims

Invention Formula

Cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, aluminum, titanium, vanadium, boron and iron, characterized in that, in order to improve plastic properties and stabilize them, reduce impact abrasive wear and improve performance properties, it additionally contains barium and nitrogen in the following ratio, wt.%:

Carbon2.5-3.5

0

Silicon

Manganese

Chromium

Nickel

Aluminum

Titanium

Vanadium

Boron

Barium

Nitrogen

Iron

1 5-2,5

0.8-4.4 5.0-10.0

0.4-2.2 0.05-0.15 0.05-0.15

0.2 - 0.6

0.005 - 0.05

0.02-0.12

Rest

moreover, the ratio of carbide-forming elements: chromium, manganese, vanadium, to the graphite-forming: nickel, titanium and aluminum - 5 and 3: 1.

Ta bl and c e 1

table 2