CC BY
159
Хренов Иван Борисович - студент кафедры литейного производства и металловедения, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
THE STUDY OF THE PROPERTIES OF REFRACTORY FILLER COLD-MIXES
Vdovin Konstantin Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Head of the department of Materials Science and foundry, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. E-mail: [email protected].
Feoktistov Nikolai Aleksandrovich - Ph.D. (Eng.), Assistent Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. E-mail: [email protected].
Deryabin Daniil Andreevich - student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.
Hrenov Ivan Borisovich - student Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.
Abstract. The properties of molds and cores obtained by cold-hardening mixtures (XTC) AlpHaset (alpha set) process. The factors affecting the strength and quality of the forms. While Zana the need for regeneration of the used mixtures and its influence on the quality of the castings. Given the recommendation of two foundries for the application of mold material for making molds and cores.
Keywords: sand, resin, hardener. a core mixture, molding the mixture, regeneration, cold notogawa mixture.
♦ ♦ ♦
УДК 669
Давыдов Н.Г., Лямзин В.А.
СТАЛЬ 75Г13Л ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ГОРНОГО И ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Аннотация. Основным видом брака отливок из стали 110Г13Лявляются горячие и холодные трещины, на долю которых приходится от 40 до 70% общего количества брака. Предложено для деталей горного оборудования отливать детали из стали 75Г13Л вместо 110Г13Л. Установлено, что стойкость деталей, отлитых из стали 75Г13Л, выше по сравнению с аналогичными деталями, изготовленными из обычной высокомарганцевой стали 110Г13Л. Ключевые слова: отливка, сталь, брак отливок.
Высокомарганцевая сталь 75Г13Л, разработанная в Норильском индустриальном институте совместно с Норильским горно-металлургическим комбинатом (НГМК), имеет следующий химический состав, %: 0,70-0,80 С; 12,5-14,5 Мп; < 0,5 Si; <0,085 Р, при соотношении Мп:С >15 и Mn:(C+Si) > 9,5. Соблюдение соотношений Мп:С > 15 и Mn:(C+Si) > 9,5 является обязательным. При несоблюдении этих соотношений в структуре стали появляются (образуются) карбиды, и в этом случае детали из такой стали надо будет подвергать термической обработке (закалке) для растворения образовавшихся карбидов. В литом состоянии, т.е. без термической обработки, эта сталь имеет чисто аустенитную структуру и, следовательно, отливки из неё не требуют закалки. Прочность этой стали составляет 500-580 МПа, а твёрдость 180-200 НВ. Склонность стали 75Г13Л к поверхност-
© Давыдов Н.Г., Лямзин В.А., 2016
ному упрочнению (наклёпу) в «сыром» состоянии практически такая же, как и у закаленной стали 110Г13Л. Обладая высокой ударной вязкостью как при положительной, так и при отрицательных температурах (1,8-2,8 МДж/м2 при +20°С и 0,8-1,36 МДж/м2 при
-40°С) и чисто аустенитной структурой, эта сталь характеризуется практически полным отсутствием склонности к трещинообразованию. Условная температура хладноломкости этой стали (т.е. температура, при которой её ударная вязкость составляет примерно 50% от её величины при +20°С) находится в пределах от -35 до -45°С.
Как известно из практики литейного производства, основным видом брака отливок из стали 110Г13Л являются горячие и холодные трещины, на долю которых приходится от 40 до 70% от общего количества брака [1-4].
Механическим заводом НГМК было отлито из
Раздел 5
стали 75Г13Л более 700 т больших по массе и сложных по конфигурации отливок для горнорудного и обогатительного оборудования, термическая обработка которых связана с целым рядом затруднений организационного и технологического характера будь они отлиты из обычной высокомарганцевой стали 110Г13Л (некоторые типы грохотных решёток, элементы рудоспусков, футеровочные брони дробилок и мельниц, днища ковшей карьерных экскаваторов др.). И ни в одном случае на этих деталях не было обнаружено горячих трещин. Эти же детали, отливаемые из стали 110Г13Л, нередко поражаются трещинами в процессе кристаллизации и охлаждения металла в литейной форме и при последующей их термической обработке (закалке). Опытные днища ковшей карьерных экскаваторов из стали 75Г13Л проработали на НГМК (на руднике «Медвежий ручей») без замены свыше 15 месяцев, при этом трещин, участков интенсивного износа, вырывов и других дефектов на этих днищах обнаружено не было. Эти днища могли бы проработать ещё столько же времени, но были сняты с эксплуатации в связи с капитальным ремонтом экскаваторов. Такие же днища из стали 110Г13Л, прошедшие термическую обработку (закалку), выходили из строя после 4-6 мес. их эксплуатации.
В цехах бывшего ПО «Уралмаш» из стали 75Г13Л было отлито 74 детали (днища, козырьки, петли, стенки, брони, футеровки, барабаны и др.). При испытании деталей было установлено, что их стойкость была заметно выше по сравнению с аналогичными деталями, изготовленными из обычной высокомарганцевой стали 110Г13Л.
Выплавку стали 75Г13Л осуществляли в дуговых печах с основной футеровкой двумя методами: методом переплава с разбавлением и методом с окислением примесей [5-7].
При выплавке стали методом переплава с разбавлением шихта состояла примерно на 50% из отходов и лома стали 110Г13Л и на 50% из отходов малоуглеродистой стали, содержащей не более 0,10-0,20% С. Расплавленная шихта такого состава обычно содержит примерно 0,50-0,65% С и 4,5-6,5% Мп. Корректировку концентрации марганца в полученном расплаве вели только малоуглеродистым ферромарганцем. После выдержки расплава под шлаком в печь вводили порциями в 3-4 приёма требуемое количество легирующего малоуглеродистого ферромарганца. После введения последней порции легирующего ферромарганца шлак интенсивно обрабатывали рас-кислительной смесью, состоящей из извести, плавикового шпата, молотого кокса и молотого 45%-ного ферросилиция или силикокальция; полученную жидкую сталь нагревали до оптимальной температуры её выпуска из печи в ковш (1500-1530°С).
При выплавке стали методом окисления примесей плавление шихты и окисление примесей осуществляют в соответствии с общей технологической инструкцией по выплавке стали в основных дуговых
печах. Окислительный период заканчивают при содержании в металле углерода не более 0,20-0,25% и фосфора не более 0,025%. После удаления (скачивания) из печи окислительного шлака в ванну присаживают (подают) малофосфористый и доменный ферромарганец в соответствующем соотношении в зависимости от содержания в расплавленном металле углерода (25-30 кг на 1 т жидкой стали), а также кусковой алюминий на штанге из расчёта 0,20-0,25 кг на 1 т жидкого металла. После наведения шлака из извести и плавикового шпата образовавшийся шлак раскисляют молотым (дроблёным) коксом и молотым 45%-ным ферросилицием. Затем металл тщательно перемешивают и отбирают пробу для определения в нём содержания углерода, марганца, серы и фосфора. Концентрация углерода при этом должна составлять 0,25-0,30%, а марганца - 1-1,25%. После прогрева расплавленного металла в ванну загружают (присаживают) в 3-4 приёма легирующую дозу ферромарганца. Сначала в печь подают (вводят) малофосфористый или доменный ферромарганец (~ 45 кг на 1 т жидкого металла), а затем малоуглеродистый ферромарганец в количестве 85-100 кг на 1 т. Металл выдерживают в печи не менее 40 мин, после чего берут пробу на содержание в нём углерода и марганца. После получения результатов анализа в случае низкого содержания в стали марганца в ванну добавляют расчётное количество малоуглеродистого или малофосфористого ферромарганеца. В предвыпускном шлаке концентрация закиси железа ^еО) должна быть не более 1,5%, а закиси марганца (МпО) - не более 4,5%. Окончательное раскисление стали проводят в ковше кусковым алюминием (0,75 кг на 1 т жидкого металла) или же кусковым ферротитаном в таком же количестве.
Выплавленную тем или иным методом сталь выпускают из печи в ковш при температуре 1500-1530°С; разливку стали по литейным формам начинают при температуре 1445-1455°С, а заканчивают при 1425-1440°С.
Сталь 75Г13Л, выплавленная в литейном цехе НГМК методом переплава, по качеству во всех случаях практически не отличалась от стали, выплавленной методом с окислением примесей.
Нами проводились исследования по легированию этой стали (75Г13Л) карбидообразующими элементами (титаном, хромом, ванадием, бором и др.) с целью повышения её прочности и износостойкости (без существенного снижения её вязкости и трещино-устойчивости). При этом были получены обнадёживающие результаты, свидетельствующие о том, что такое легирование может привести в дальнейшем к значительному расширению номенклатуры получаемых отливок и деталей из этой стали для горнорудного и горно-обогатительного оборудования, повышению их надёжности и долговечности.
Сталь 75Г13Л заметно дороже обычной высокомарганцевой стали 110Г13Л из-за повышенного рас-
52
Теория и технология металлургического производства
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
хода более дорогих малоуглеродистого и малофосфо- рячим и холодным трещинам и исключения такой ристого ферромарганца, однако дополнительные за- дорогостоящей операции, какой является термическая траты на них относительно быстро окупятся за счёт обработка (закалка) получаемых отливок. практически полного исключения брака литья по гоСведения об авторах
Давыдов Николай Григорьевич - канд. техн. наук, проф. кафедры механики и инженерной графики, Норильский индустриальный институт, Норильск, Россия. Тел. 8 (3919) 23-88-59
Лямзин Вячеслав Александрович - гл. инженер Механического завода Норильского горно-металлургического комбината, Норильск, Россия. Тел. 8 (3919) 22-28-99
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
STEEL FOR DETAILS 75G13L MINING AND ORE DRESSING EQUIPMENT
Davydov Nikolay Grigorievich - Ph.D. (Eng.), Professor, Department of Mechanics and Engineering Graphics, Norilsk Industrial Institute, Norilsk, Russia. Phone: 8 (3919) 23-88-59
Lyamzin Vyacheslav Alexandrovich - Chief Engineer Mechanical plant Norilsk Mining and Metallurgical Combine, Norilsk, Russia. Phone: 8 (3919) 22-28-99
Abstract. The main type of steel castings marriage 110G13L are hot and cold cracks, which accounts for 40 to 70% of the total number of marriages. It is proposed to cast parts made of steel instead of 75G13L 110G13L parts for mining equipment. It is found that the resistance ofparts molded from steel 75G13L higher than similar parts made from manganese steel 110G13L usual.
Keywords: casting, steel castings marriage.
♦ ♦ ♦
