Способ производства прокатного валка

 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления цилиндрических валков. Цель изобретения - увеличение срока службы валка путем повыгаения прочности сцепления износостойкого слоя. На цилиндрическую заготовку наплавляют износостойкий и пластичный слои, затем ее нагревают и подвергают винтовой прокатке, закалке с отпуском и механической обработке. При этом винтовую прокатку ведут с обжатием -по диаметру аа первый проход на 1-2 суммарной толщины наплавленных слозв, а наплавку слоев производят на срединную часть заготовки, расположенную от концов на расстоянии 0,15-0,20 ее диаметра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 14005

nI 4 В 21 В 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4118531/31"02 (22) 07.07.86 (46) 07.06.88. Бюл. II 21 (71) Московский институт стали и сплавов (72) И.Н. Потапов, Н.С,Самигуллин, В.П. Следнев, IO.Д.Харченко, С.Н.Белобородов, С.М.Толпеев и Л.И.Остапенко (53) 621.77 1.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 995930, кл, В 21 В 27/00, 1981, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОКАТНОГО

ВАЛКА (57) Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления цилиндрических валков. Цель изобретения — увеличение срока службы валка путем повышения прочности сцепления износостойкого слоя, На цилиндрическую заготовку наплавляют иэносостойкий и пластичный слои, затем ее нагревают и подвергают винтовой прокатке, закалке с отпуском и механической обработке, При этом винтовую прокатку ведут с обжатием.по диаметру эа первый проход на

1-2 суммарной толщины наплавленных сло"в, а наплавку слоев производят на срединную часть заготовки, расположенную от концов на расстоянии

0,15-0,20 ее диаметра.! 400683

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления цилиндрических валков.

Цель изобретения — увеличение срока службы валка путем повышения прочности сцепления износостойкого слоя с цилиндрической заготовкой.

На цилиндрическую заготовку с зачищенной поверхностью наносят иэносостойкий слой автоматической элек-,ðoäóãoIIой наплавкой под флюсом. Затем этим же методом поверх иэносо-.тойкого слоя наносят пластический лой. При этом слои наносят на срединную часть заготовки на расстоянии от ее концов 0 15-0,20 ее диаметра. С целью снижения наплавочных напряжений перед наплавкой заготовку о подогревают до 300-400 С с помощью индуктора, Подготовленную таким образом заготовку нагревают в печи до температур прока-,кн, а затем осуществляют винтовую прокатку в калибре, образованном тремя рабочими валками, развернутыми на угол подачи, имеющими захватный, обжимный и калибрующий участки, Прокатку ведут в несколько проходов, при этом в первом проходе заготовку обжимают на 1-2 толщины наплавленных слоев, что позволяет раздробить и уплотнить структуру

i аплавленных слоев, а также усилить сцепление износостойкого слоя с ос"овой. В последующих проходах получапруток требуемого диаметра. Гоов и пруток подвергают термической и механической обработкам с целью получения готового валка.

Укаэанный технологический режим определен исследованиями на контактную и иэгибную усталость стандартных образцов, полученных винтовой прокаткой заготовок с износостойкими и пластичными слоями. Варьируемыми параметрами при прокатке являются количество проходов, обжатие эа проход, величина наплавленного концевого участка. Фиксируемые параметры: нагрузка, количество циклов Ыц до появления первых усталостных трещин на наружной поверхности и на границе износостойкий слой — основа, Максимальная величина Nö соответствует образцам, изготовленным иэ заготовок, полученных в пределах указанного технологического режима. NI„ сущест5

45 венно зависит от величины обжатия за первый проход и мало зависит от величины обжатий последующих проходов ° У образцов, изготовленных по предлагаемому способу, зарождение и развитие усталостных трещин происходит не на границе иэносостойкий материал — основа. Это и показывает оптимальность предлагаемого способа изготовления валков с точки зрения повышения прочности сцепления иэносостойкого слоя с основой, позволяющего в конечном итоге увеличить срок службы прокатного инструмента.

Прокатка наплавленной заготовки на несколько проходов дает воэможность уменьшить частные обжатия деформируемого металла, следовательно, позволяет значительно снизить уровень деформационных растягивающих напряжений, действующих на поверхности заготовки и в подповерхностных слоях °

Обжатие заготовки по диаметру за первый проход на 1-2 толщины наплавленных слоев позволяет исключить условие возникновения деформационных растягивающих напряжений на границе основа — износостойкий слой. При таких обжатиях радиальные напряжения по всей этой границе раздела становятся сжимающими, что и благоприятствует повышению прочности сцепления износостойкого слоя с основой заготовки. Снижение обжатия меньше одной толщины слоев уменьшает величину радиальных сжимающих напряжений, прочность сцепления иэносостойкого слоя уже не повышает,, а приводит лишь к снижению производительность прокатки. При повышении обжатия больше двух толщин слоев на определенных участках границы раздела начинает происходить смена знака радиальных напряжений, т,е. сильно сжимающие напряжения становятся растягивающими, что по-видимому является причиной снижения прочности сцеплеизносостойкогo cJIoII c ocHoBHoA заготовки. !

Нанесение наплавки на срединно часть заготовки, распо.поженную от концов на расстоянии О,!5-0,20 ее диаметра D, позволяет вести процесс винтовой прокатки в периоды заполнения и освобождения очага деформации металлом, как при прокатке сплошных заготовок. В этом с.пучае деформирование заготовки с износостойким сло1,00683 ем начинается только после <1<ор.»< р<»вания очага деформации и -»ака »чи» ается в момент начала его освобождения.

Это и исключает влияние болы»»их рас5 тягивающих напряжений, возникающих как обычно в неустановивп»емся периоде прокатки, на прочность сцепления износостойкого слоя. Более того, при такой наплавке экономится д<>рогостоящий материал износостойкого слоя, так как концы раската, соответствующие ненаплавленным участкам заг<.товки, обрезаются как технологический отход. Нанесение плавки на заготовку !5 на расстоянии от ее концов менее

0,15 D приводит к тому,,что наплавленная часть подвергается дефор.<и!»ованию при незаполненном очаге дефор- . мации, т.е. во время неустановивп»ейся стадии процесса наблюдастся значительная неравномерность истечения металла по сечению заготовки и возникают большие растягивающие напряжения, сникающие прочность с UP»1»» .»»è 25 износостойкого слоя с основои, Нанесение наплавки на заготовку на расстоянии от ее концов более

0,20 D вызывает увеличение обрезки на готовых прутках, что снижает коэф- 30 фициент выхода годного металла.

Применение изобретения наиболее эффективно при производстве цилиндрических рабочих валков диаметром

45-150 мм любой длины для листопро35 катных станов с многовалковыми клетями, а также при производстве других цилиндрических деталей, работающих в условиях повышенного износа, например валков листоправильных машин, пальцев траков гусеничных машич и др °

Пример 1, Изготавливают листопрокатный валок диаметром 55 мм и длиной 1520 мм. Заготовкой для получения валка служит прокат из стали диаметром 160 мм и длиной 1 590:.»м, имеющий зачищенную до металлического блеска поверхность. Слои наносят автоматической электродуговой наплавкой под слоем флюса на вальценаплавочном станке, снабженном индук-.ором для подогрева заготовки. В качестве материала износостойкого слоя используют порошковую проволоку диаметром

5 мм иэ быстрорежущей стали. Наплавку иэносостойкого слоя производят »после

<» . подогрева заготовки до 300-400 С.

Наплавляют срединную часть за» <»T<».<ки, расп<»ложенну»<» от кон»»ов»»а Г:. .—

< r< янин 28 мм, »»а толщины 10 мм. Непосредственно после этого наплавляют еще один слой толщиной 4 мм, используя наплавочную проволоку диаметром

4 мм, и охлаждают наплавленную заготовку в коробе.

Винтовую прокатку заготовки провоо дят при 1150 С на трехвалковом стане за два прохода в валках, развернутых на угол подачи 20 град., с обжатием ло диаметру за псряый проход на 20 мм.

За второй проход деформируют заготовку до диаметра 58 мм. При этом длина раската 1667<3 мм, а толщина износостойк< го ь пластичного слоев

3,1 и 1,2 .<" соответственно. После этого отрезают дефектные концевые участки и раскраивают раскат на мерные заготовки длиной по 1540 мм. Точнос»ь и качество поверхности соответствуют стандартным требованиям. Под-,<»òoâëåHHûe заготовки подвергают закалке с отпуском токарной и шлифовальной обработкам до диаметра 55 мм.

Пример 2, Изготавливают рабочии валок диаметром 128 и длиной ! 700 мм. Исходная заготовка валка прокат из стали диаметром 160 мм и длиной 1880 мм. Слои наносят автоматической электродуго<зой наплавкой под флюсом на вальценаплавочном станке, снабженном индуктором для подогрева заготовки. Температура подогрео ва 300-400 С. Наплавку износостойкого слоя производят используя порошковую проволоку диаметром 5 мм из быстро режущей стали. Наплавляют срединную часть заготовки на расстоянии от концов 30 мм на толщину 10 мм. После этого наплавляют пластичный слой толшиной 3 мм и охлаждают полученную заготовку в коробе.

Винтовую прокатку производят после нагрева заготовки до 1200 С на стане, применяя двухочаговые валки, т.е. валки с двумя последовательно расположенными на общем приводном валу бочками, развернутые на угол подачи 25 град, На первой бочке наплавленную заготовку диаметром 186 мм обжимают (первый проход) до диаметра 160 мм (на две толщины наплавленных слоев), на второй бочке — до диаметра 134 мм. Полученный раскат имеет длину 3600 мм. Толщина износостойкого и пластичного слоев после прокатки 7 и 2 мм соответственно, Раскат режут на две части по 1300 мм

14006Н 1 и подвергают закалке с отпуском и механической обработке. валка.

Составитель M. Козина

Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор M„ Демчик

Тиоаж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2696/9

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 3. Изготавливают валок диаметром 56 и длиной 500 мм °

Режимы нанесения наплавки и винтовой прокатки такие же, как в примере 1.

Заготовки после снятия пластичного наружного слоя и шлифования предварительно подвергаются барированию порошковым контактным методом при

1150 С в течение 2 ч. Охлаждают в солевой ванне (KNO> или NANO>), имеющей температуру 200-300 С, и выдерживают 45 мин, затем охлаждают на воздухе (закалка). После этого при

550-570 С с выдержкой 60 мин проводят двукратный отпуск с последующим полированием. Затем при этой же температуре в течение 1,5 ч заготовку подвергают насыщению карбидами титана в тлеющем разряде в вакуумной камере установки. Такой способ термообработки по сравнению с известными

o" беспечивает повышение твердости на

4-5 ед. ?1RC. Повышаются прочностные, иэносостойкие характеристики инструмента, увеличивается прочность сцепления наплавленного слоя с основой

Срок службы этих валков в 2,0-2,2 раза больше, чем у валков, изготовленных по известному способу, Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить прокатный инструмент с более износостойким слоем повышенной прочности сцепления с увеличенным сроком службы.

Формула изобретения

Способ изготовления прокатного валка, включающий получение цилин15 дрической заготовки, последовательное накапливание на нее износостойкого и пластичного слоев, нагрев, винтовую прокатку, закалку с отпуском ч механическую обработку, о т л и ч а

20 ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы валка путем повышения прочности сцепления износостойкого слоя с цилиндрической заготовкой, наплавку слоев осуществляют

25 на срединной части заготовки, расположенной на расстоянии 0,15-0,20 ее диаметра, а винтовую прокатку производят за несколько проходов с обжатием ro диаметру эа первый проход на

З0 4-2 суммарной толщины наплавленных слоев.