Способ термической обработки чугунных двухслойных прокатных валков

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке двухслойных чугунных прокатных валков. Цель изобретения - повышение стойкости валков и уменьшение выкрашивания рабочего слоя. Чугунные двухслойные вап- . ки с глубиной отбела более 15 мм нагревают до температуры ниже Ас,, вьщерживают и охлаждают, при этом температуру; нагрева ниже Ас определяют по эави- .симости. Предложенный способ повышает стойкость валков на 29 - 41%. 2 табл. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (SD 4 С 21 9 9 38 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4082287/23-02 (22) 02.07.87 (46) 07.11,88. Бюл. Р 41 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР (72) С.И.Рудюк, Т.С.Скобло, В.Н.Гончаров, В.В,Коробейник, 10.N.Êàðàêèí, В.Я.Тишков, А.В.Суняев, В.В.Кузькин, В.А.Меденков, В.С,Смирнов,: Н.Н.Овчинников и В.И.Комляков (53) 621.785.7(088.8) (56) Сталь, 1983, В 9, с; 55-57.

Авторское свидетельство СССР

У. 1268627, кл. С 21 D 9/38, 1985. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЧУГУННЫХ ДВУХСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке двухслойных чугунных прокатных валков, Цель изобретения — повышение стойкости валков и уменьшение выкрашивания рабочего слоя. Чугунные двухслойные вал. ки с глубиной отбела более 15 мм нагревают до температуры нике Ас(, выдерживают и охлаждают, при этом температуру нагрева ниже Ас, определяют по зави,симости. Предложенный способ повышает стойкость валков на 29 — 41K.

2 табл. где Т„,,т— температура начала снижения твердости рабочего слоя двухслой ных валков, 320-330 С;

К вЂ” коэффициент, учитывающий интенсивность снижения отношения

143

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке двухслойных чугунных прокатных валков.

Цель изобретения — повьппение стойкости валков и уменьшение выкрашивания рабочего слоя.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в процессе отливки рабочего слоя двухслойных валков из чугуна одного и того же химического состава :можно в зависимости от скорости охлаждения в процессе кристаллизации получить различную твердость и глубину отбела (глубина отбела ра" бочего слоя должна составлять 12—

32 мм) и, следовательно„ различный уровень напряженности рабочего слоя, для определения температуры нагрева при термической обработке необходимо учитывать не только значение твердости, степени легирозания, но и глубину отбела рабочего слоя.

Основным элементом, влияющим на твердость валков, является никель, в то-же время никель придает вязкость рабочему слою и уменьшает его выкрашивание. Экспериментально установлено, что с повышением величины отношения твердости к содержанию никеля (--.-) более 20 ед/% и увеличением

HSD

Ni глубины отбела рабочего слоя (h) бо" лее 15 мм резко возрастает уровень остаточных напряжений, возникающих ! в рабочем слое залка после его ожчаждения. Это приводит к выкрашиванию рабочего слоя при эксплуатации его в стане и снижает стойкость валков.

Предлагаемый способ включает термическую .обработку чугунных двухслойных прокатных валков, преимущественно с глубиной отдела рабочего слоя более 15 мм, нагрев до температуры ниже Ас,, выдержку и охлаждение, вал" ки нагревают До температуры, опреде-" ляемой по зависимости т = т + к —.— — (к — =-)

HSD h ср hg„g н.п.т т 1 м К )

6 OT6

Се

5628

2

HSD/Ni при нагреве выше т п,,д-, 90-100 С

/ед/%;

HSD — значение твердости рабочего слоя валка в литом состоянии по

Шору, ед.;

Ni — содержание никеля в рабочем слое, %;

K — максимально допустимое значение отношения при средней глубине отбела рабочего слоя, равной

15 мм, 20 ед/%;

h „— среднее фак тич еское значение глубины отде" ла рабочего слоя, мм;

hм — минимально допустимое среднее значение глубины отбела рабочего слоя при отношении

HSD/Ni = 20 ед/%, 15 мм;

25. K — коэффициент, учитывающий величину допустимого изменения глубины отдела рабочего слоя при изменении значения

30 отношения HSD/Ni на единицу 2,9-3,1 мм/ед/%<

Нагрев двухслойных чугунных вал-. ков с глубиной отбела рабочего слоя более 15 мм до температуры, величина которой рассчитывается по предлага35 ймой зависимости, позволяет снизить твердость рабочего слоя и, следовас

HSD тельно отношение -т- до оптимальЭ ИГ ной величины, определяемой фактической глубиной его отбела. Это снижает величину остаточных линейных напряжений до безопасного уровня, уменьшает выкрашивание рабочего слоя и повьппает стойкость валков.

Проведенными лабораторными и промьппленными исследованиями установлено, что температура начала снижения твердости (Т z ) рабочего слоя двухслойных чугунных валков ЛПХНд-70

50 и ЛПХНд-71 равна 320-330 С и, следовательно, для того, чтобы снизить твердость рабочего слоя валков и

HSD уменьшить отношение †. вЂ, необходимо

Ni

$5 нагревать валки вьппе Т „

ЛПХНд-70 " листопрокатный валок с пластинчатым графитом из легированного хрома и никелем чугуна, двух3 14356 слойный, с пределом твердости по бочке не менее 70 ед. Шора (HSD);

ЛПХНд-71 — то же, с пределом тнердости по бочке не менее 71.HSD.

Коэффициент К . Значение Кт, учи5 тывающего интенсивность снижения величины HSD/Ni и корректирующего искомую температуру термообработки валков исполнений ЛПХНд-70 и ЛПХНд-7 1 определяют следующим образом.

Весь массив находящихся н эксплуатации валков на основе обработки

HSD/Ni на группы, отличающиеся по значению этого отношения на одну еди- 15 ницу. На практике оказывается, что все валки в основном разделяются на пять групп с величиной отношения

17 - 21, От каждой группировки отбирают восемь валков с одинаковыми зна- 20 чениями твердости и содержанием никеля.

Каждую партию из восьми равнозначных валков помещают в печь на термообработку. После достижения сад- 25 кой валков температуры 300 С через

О каждые 50 С в интервале их нагрева

О до 650 С включительно выгружают после соответствующей выдержки по одному валку. После охлаждения измеряют твердость,„определяют текущее значение отношения HSD/Ni и строят график зависимости величины данного отношения от температуры термообра ботки.

Используя полученные графики, определяют коэффициент К из соотношения Т ОС

КHSD: Ni (ед:Х 40 где g Т Т нагрева 320 С вЂ” величина темпео ратуры перегрева.

О валков вьппе 320 С, необходимого для снижения отношения

HSD/Ni на единицу, OC

Результаты определения значений коэффициента Кт приведены н табл. 1.

Из табл., l видно, что интервал значений коэффициента Кт для валков

ЛПХНд-70 составляет 90-98, а для

ЛПХНд-71 соответственно 93-100.

В общем случае для двухслойных

55 валков ЛПХНд значения К находятся в интервале 90-100. Однако для нахождения температуры обработки каж28 дого конкретного валка в предлагаемом способе необходимо использовать только конкретные значения К, определяемые по предлагаемой зависимости на основе характерных валку твердости и величины отношения HSD/Ni.

Коэффициент К . В связи с тем, что поньппение ..;аработки двухслойных валков ЛПХНд в реальных услониях зависит не столько от простого увеличения твердости, глубины отбела и содержания никеля, сколько .от оптимальности сочетания этих характеристик (напряженное состояние налка из- . меняется от различного сочетания этих параметров), температура термообработки прокатных валков в предлагаемом способе определяется с учетом проведения согласования (оптимизации) указанных характеристик за счет изменения на определенную величину твердости (и напряженного состояния) путем введения в расчет определяемой температуры обработки коэффициента

О Б

Осуществляя термообработку валков по предлагаемому способу, в одних ! случаях повьппают исходную твердость, в других - понижают ее. Но в обоих случаях обеспечивают валкам необходимое . сочетание твердости, глубины отбела, химсостава за счет присутстK ОТ 6

Экспериментально установлено, что

1 наилучшее сочетание твердости, глубины отдела, содержания никеля и максимальная наработка характерны валкам, температуру термообработки ко1 торых определяют при численном значении К в интервале 2,9-3,1 мм/ед./Ж или в среднем при К 3 мм/ед/X.

Уменьшение значения К ниже

2,9 или увеличение более 3 1 приводит к расчету температуры термообработки, при которой не обеспечивается оптимального сочетания твердости, глубины отбела и химсостава. Процент выкрошек таких валков повышается, наработка падает.

Коэффициент К . Предлагаемый спо» соб термообработки 2-слойных валков обеспечивает наибольшую эффективность валкам с глубиной отбеленного рабочего слоя 15 мм и более, Доля производства таких валкон в общем объеме выпуска составляет более 65Х.

В связи с тем, что более половины

\ рассматриваемого массива валков имеют

5 14 среднюю глубину отбела 15 мм, они наиболее чувствительны к назначаемой температуре обработки, поскольку находятся на нижнем пределе области эффективного применения предлагаемого способа.

Чтобы избежать назначения неэффективных температур термической обработки, обусловленных существенной колеблемостью учитываемых параметров твердости, химсостава и глубины отбела валков, вводится в ее расчет коэффициент К .

Численное значение K = 20 ед./% экспериментально установлено в результате анализа эксплуатационной стойкости более 300 термообработанных валков. его величина ограничивает . максимально допустимое значение отношения HSD/Ni которое для данной категории валков во всех случаях должно быть равным 20 ед./Z.

Для получения таких сведений по данным эксплуатации валков на стане строят график ° По оси ординат откладывают зиачение отношения HSD/Ni, а по оси абсцисс — величину отбела рабочего слоя. На пересечении перпендикуляров, восстановленных из точек на осях с конкретными значениями отбеда и отношения HSD/Ni по каждому валку, отмечают вид выхода валков из строя: по естественному износу или по выкрошкам рабочего слоя.

В результате использования такого метода устанавливают, что максимально допустимое значение HSD/Ni, при котором отсутствуют выкрошки и повышается наработка валков с глубиной отбела 15 мм, составляет 20 ед./X.

Из построенных графиков также видно, что валки с отношением HSD/Ni, равным 20, но с глубиной отбела более 10 мм, подвержены выкрошкам рабочего слоя. Для их предотвращения необходима термообработка, снижающая твердость, величину данного отношения и уровень внутренних напряжений.

Температура обработки таких валков также определяется присутствием Км.

Определение температур обработки валков данного вида без учета коэффициента Кд, не,обеспечивает валкам стабильного повышения качества и наработки.

По предлагаемому способу термической обработки чугунных двухслойных валков целесообразной представляется

35628 6 следующая последовательность действия: из имеющегося на предприятии парка новых валков, используя паспортные сведения о твердости, сред5 ней глубине отбела и содержании никеля в рабочем слое валков, а также предлагаемую зависимость, определяют температуру нагрева для каждого валка. Валки с одинаковой (+10 С) оптимальной температурой нагрева комплектуют в партии для последующей термообработки, Каждую партию валков нагревают до температуры

15 HSD Ьсо -Ьми т=т +К вЂ”.-- (К- — "- — ) С н.с,т т (111 м К ) е и вьдерживают при этой температуре

6-10 ч, в зависимости от размеров валков, а затем охлаждают с печью до

90-100 С. Дальнейшее охлаждение до температуры цеха проводят на воздухе.

Эффективность предлагаемого способа проводят на чугунных двухслойных валках ЛПХНд-71 с размерами бочки

800м2000 мм, отношением твердости рабочего слоя к содержанию никеля 2021 ед/7. и глубиной отбеленного слоя

12 - 21 мм.

Химический состав рабочего слоя, Я: углерод 2,65 — 2,80; кремний

0,38 — 0,50; марганец 0,60 - 0,70; фосфор 0,46 — 0,50; сера 0,09—

0,109 хром 0,65 — 0,72; никель

3,60 — 3,80, железо остальное °

Балки подвергают термической обработке по следующему. режиму: наго рев со скоростью 25 С/ч до температуры

HSD

Т +К вЂ”.-- (Кнст т м

h сР 1 мин 1 — — — — — — -)

В г °

Кот6

45 вьдержка при этой температуре в течение 8 ч, охлаждение в печи со скоростью 15 С/ч до 100 С, после чего валки охлаждают на воздухе до температуры цеха.

Для определения оптимального значения коэффициента КОЛБ, учитывающего допустимые изменения значения глубины отбела рабочего слоя h при изменении величины отношения HSD/Ni валки до термообработки выбирают с одинаковым значением отношения

HSD/Ni = 20 ед/Х и глубиной отбела

11 = 21 мм, а величину К ото изменя35628 8 тельно (примеры 11,12 и 14) . Учитывая, что болыпинство двухслойных валков изготавливается с глубиной отбела более 15 мм, предлагаемь|й способ

5 может найти более широкое применение °

В результате использования предлагаемого способа стойкость валков, имеющих глубину отбела рабочего слоя более 15 мм, повышается на 29 - 41X (250 — 290 тыс. т прокатного металла против 194 — 205 тыс. т) и устраняются выкрошки рабочего слоя, Согласно данным проведенных эксплуатационных испытаний предлагаемый способ в сравнении с известным обладает следующими преимуществами: стойкость валков возрастает на 29—

41X., устраняются выкрошки рабочего слоя при глубине его отбела более

15 мм.

Формула изобретения

Способ термической обработки чугунных двухслойных прокатных валков, включающий нагрев до температуры ниже Ас, выдержку и охлаждение, ЗО.о т л и а- а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости валков с глубиной отбела рабочего слоя более

l5 мм и уменьшения их выкрашивания, нагрев ведут до температуры

i т - т + к --, — — (к — - — — ) с

HSD 11 — Ь мин а н.с.т т (1 м К

У

ОТ 6 где т í.cr температура начала снижения твердости рабочего слоя двухслойных 40 валков, 320.- 330"С; коэффициент, учитывающий интенсивность сни- .. жения отношения HSD/Ni при нагреве вьппе Т„, 45

90 - 100 С/ед(Ж; значение твердости рабочего слоя валка в . литом состоянии по ШоРУ» еду 50 — содержание никеля в рабочем слое, Х; максимально допустимое значение отношения

HSD/Ni при средней глу- 55 бине отбела рабочего

К T

1 мин

HSDК отв

Км

7 ют в инте рвал е ?, 7 — 3, 2 мм/ ед/ X.

Для определения влияния глубины отбела иа напряженность рабочего слоя валки с примерно одинаковым соотношением HSD/Ni и HSD/0,5 Nn + Ni выбирают с глубиной отбела Ь = 12, 15, 18 и 21 мм, На основании выбора данных параметров, определяют температуру нагрева каждого из валков и после термообработки сравнивают их эксплуатационную стойкость при работе в стане.

Одну партию валков испытывают после обработки по известному способу.

Характеристика свойств чугунных двухслойных валков в зависимости от режимов термообработки приведена в табл. 2. . Как видно из табл. 2, наибольшая стойкость валков при обработке по предлагаемому способу достигается при величине К, = 3,0 (пример 4), Поэтому при определении температуры нагрева валков в зависимости от глубины отбела по предлагаемому выражению (примеры 7 — 10) значение К Б при» нимают равным 3,0.

Из табл. 2 также видно, что термообработка валков по предлагаемому способу более эффективна при глубине отбела рабочего слоя больше 15 мм (йримеры 9 и 10), а по известному— при глубине отбела.до 15 мм включислоя, равной 15 мм, 20 ед./X; среднее фактическое значение глубины отбела рабочего слоя, мм; минимально допустимое среднее значение глубины отбела рабочего слоя при отношении

HSD/Ni — 20 ед/7, 15 мм; коэффициент, учитывающий величину допусти-. мого изменечия глубины отбела рабочего слоя при изменении значения отношения HSD/Ni на единицу, 2,9-3.1 мм/ ед. (7..

Валок

Таблица 2 алуа та

2,7

533 274 . 2о ае

525 285

2,9

))раднагеамЫ)3

3,0

3э).

3,0

3,0

420 227

520 290

Естест» . ванный износ

3,0.

То ве

620 252

420 285

3,0

»в

495 252

Иэвест» нъй

49$ 258 Естест» венный износ

Снос терм обр нрнм.1435б28

Таблица 1

Значение коэффициента Кт, С/ед./% при отношении

HSD/Ni, ед./%

T T

17 18 19 20 21

ЛПХНд-70 90 92 94 96 98

ЛПХНд"71 93 95 97 98 100

73/64 20/17,5 38,5/16 2 21

74/65 20/37,5 )8,5/16 2 .21

72/63 20/37,7 18,4/)6,1 2) 74/бб 20/11,8 38 5/ 16,5 21

73!65 20/)Ув8 18е5/)6 4 . 2) 72/64 20/17 7 ) 8,4/16,4 21 16/16 23/23 1934/)914 . 12

76/72 .21/20 39 э4/18ь 3. 15

16/68 21/) 8,8 19,4/17, 3 ) 8

76/64 23/16,8 19 4/16 3 2)

74! 70 20/18,9 18,5/) 7,5 12

74/67 21/39, 39,4/17 ° 5 12

75/73 20/18,9 18 у 5/17., 5 . 3 5

75/68 23/) 9 39,4/17,5 15 то)3ос,тв елков, ыс т

540 262 Естествен .

l54t износ

$20 . 298 515 280

5Р 256

320 .2)5 Викри!на

420 235 В их ровна

1435628

Продолжение табл.2

1776/72 .20/33)p9, 18 ° 5/37y5 23

495 )94

76/69. 21/39:: 39,4/37 5 . 23. Й р н м а à 4t:.М е Ciesa.от косой меам - зкечеянк керактеристик до термячаскай обработки, слрака - после терммческо«3 обработки..

Составитель Т. Бердышевская

Техред И.Дидык. Корректор В. Романенко

Редактор Н; Яцола,Заказ 5612/24

Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государстве))ного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д, 4/5

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

76/» 233/36,9 )8,5/)7,5 38 ., 76/69 23/1Ф 39,4/)7,5 «8

420 )95 Выкрсаке

495 205

42О )ЕЗ