Способ термической обработки двухслойных чугунных валков
Сущность изобретения: двухслойный чугунный валок многократно нагревают до температуры AcHiB + (10-15)°С - ACKIH, где АснчВ - критическая точка начала фазового превращения чугуна внутреннего слоя при нагреве, °С, ACKIH - критическая точка конца фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, °С; промежуточное охлаждение ведут до Ачк-|н - 15-20°С, где -критическая точка конца фазового превращения чугуна наружного слоя при охлаждении , °С. Количество нагревов с выдержками и охлаждениями определяют по математической зависимости: п Асн-|В- Ачк1Н/Асн1н -Ачк1Н, где ACHIH - критическая точка начала фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, °С. 2 табл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s С 21 D 9/38, 5/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
АСН1 В,— А4Н и
Асн1 Н вЂ” Ач 1 Н (21) 4804321/02 (22) 20,03,90 (46) 23.10.92. Бюл, ¹ 39 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Кушвинский завод прокатных валков (72) В.И.Вакула, В,Н.Гончаров и Р,Х.Гималетдинов (56) Авторское свидетельство СССР
N 1435628, кл, С 21 D 9/38, 1988, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДВУХСЛОЙНЫХ ЧУГУННЫХ ВАЛКОВ (57) Сущность изобретения: двухслойный чугунный валок многократно нагревают до
Изобретение относится к металлургии, и в частности к разработке способов термической обработки чугунных прокатных двухслойных валков.
Цель изобретения — повышение контактной выносливости, пластичности, ударной вязкости при сохранении уровня прочностных характеристик.
Сущность изобретения заключается в применении в процессе термической обработки двухслойных чугунных валков термоциклирования относительно критической точки фазового превращения А1, при этом нагрев будет до температуры Ас"1В + (1015) С вЂ” А, 1Н, охлаждение до температуры
Аг 1Н вЂ” 15-20 С, а количество нагревов с выдержками и охлаждениями определяют по математической зависимости:
„. Ы ÄÄ 1770405 Al температуры Ac" 1В + (10-15)ОС вЂ” Ас"1н, где
Ac" > B — критическая точка начала фазового превращения чугуна внутреннего слоя при нагреве, С, Ac"1н — критическая точка конца фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, С; промежуточное охлаждение ведут до Ач"1н — 15-20 С, где Ar 1н — критическая точка конца фазового превращения чугуна наружного слоя при охлаждении, С. Количество нагревов с выдержками и охлаждениями определяют по математической зависимости: n = Ас" 1 — Ач 1н/Ас" 1н — Ач"1н, где Ас" 1н — критическая точка начала фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, С. 2 табл. где Асн1 — критическая точка нагрева начала фазового превращения чугуна внутреннего слоя при нагреве, С;
Ac"1Н вЂ” критическая точка конца фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, С;
Ач" Ac H — критическая точка начала фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, С, При нагреве в процессе термической обработки двухслойных валков, наружный и внутренний слой которых выполнен из чугунов с различным химическим составом (табл, 1), для обеспечения начала фазового превращения во всем объеме валка, его необходимо нагревать до критической температуры не ниже Ас"1В + 10-15 С, а при охлаждении для завершения фазового превращения охлаждать до критической температуры не выше Ач 1Н вЂ” 15-20 С. Нагрев до (/) (: ) 4 О IC) )(Л )> ) а 1770405 температуры ниже Ас" В + 10-15 С не приведет к началу фазового превращения у чугуна с более высокой критической точкой Ac В (внутренний слой), в то же время нагрев до температуры выше критической точки конца фазового превращения, Ас <Н (наружный слой) при последующем быстром охлаждении на воздухе может привести к закалке поверхностного. слоя, увеличить хрупкость, снизить пластичность и контактную выносливость, что приведет к ухудшению эксплуатационных характеристик прокатных валков. Охлаждение двухслойных валковдотемпературы Ач" Исходя из значений критических точек, определяют максимальную из двух применяемых чугунов при нагреве Ас 1В и минимальную при охлаждении Ач <Н. Определяют оптимальное количество термоциклов по зависимости и = (Ас1В Ач тН)/(Ac 1Н вЂ” Ач Н). После чего проводят термическую обработку валков, используя полученные выше параметры, Проверку эффективности заявляемого способа проводили на двухслойных чугунных отливках размеров d 120 х500 мм. Химический состав чугунов, применяемых для наружного и внутреннего слоев отливок и значения критических точек приведен в табл. 1, Отливки подвергали термоциклической обработке по следующему режиму: нагрев в печи со скоростью 50 С/ч до температуры Ac" В + 5-20 (755-770 С), выдержка при этой температуре 1 ч, указанное охлаждение на воздухе до температуры Ач" Н вЂ” 10-25 С (580-565 С) и выдержка при этой температуре в течение 1 ч. Количество термоциклов (и) 10 для используемых чугунов (табл. 1) составляет три — и = (Ac"
590 С)/(720 С вЂ” 670 С) а 3. После термоциклирования отливку при температуре 575-570 С помещали в печь и медленно ох15 лаждали для получения минимального уровня остаточных напряжений до температуры 100 С, а далее на спокойном воздухе, Для сравнительного анализа свойств материала одну партию отливок исследовали после об20 работки по заявляемому способу, а вторую по прототипу. Примеры на граничные и оптимальные значения заявляемых режимных параметров и характеристики материалов, обработанных по предлагаемому и извест25 ному (а,с, N 1435628) способам, приведены в табл, 2. В таблице приведены средние значения испытания 4-6 образцов, Определение характеристик механических свойств чугунов проводили, используя стандартные 30 методики. Как видно из таблицы 2, обработка отливок по режимам вне граничных параметров формулы изобретения (варианты 1,2) не приводят к улучшению пластичности, ударной вязкости и контактной выносливо35 сти в сравнении с прототипом, При термической обработке отливок по режимам в пределах граничных параметров по температуре термоциклирования (варианты 3,4,5) лучшие результаты достигнуты при количе40 стве термоциклов равном 3 (варианты 3,5). Так, в сравнении с прототипом (вариант 7) после обработки по варианту 5 контактная выносливость возросла в 1.16 раза(с 1620 до 1880 Н/мм ), относительное удлинение в 45 2,15-3,3 раза (0,6 и 0,9 до 1,3 и 3,37, ), а ударная вязкость повысилась в 2-2,5 раза (с 6 и 8 до 12 и 20 Дж/см ). При двукратном термоциклировании (вариант 4) химическая и структурная неоднородность материала 50 отливки еще недостаточна и свойства несколько ниже, чем при оптимальном трехкратном термоциклировании (варианты 3,5). Проведение четырехкратного термоциклирования (вариант 6) уже, по-видимому, не 55 вызывает существенного улучшения хими ческой и структурной однородности и, кан следствие, не приводит к дальнейшему по вышению уровня пластичности и контактной выносливости и кроме этогс увеличивает время термообработки, чтс 1770405 Таблица1 Хинический состав и значение критических точек валковых чугунов е Критические точки, С Чугун г Ст Ni Cu a 1 6 118 Лс, . ЛВ Лт, 1 . 1 с )si СШХННД 3,3 1,6 (наруыный,рабочий слой валка) 1,14 0,15 0,02 720 770 635 590 0,2 0 05 036 25 15 0,7 0,08 0,15 0,02 750 800 710 670 0,54 0,72 0,85 СШХН 2,97 (внутренний слой валка сердцевина) 0,47 0,01 690 765 630 500 0,65 0,70 3,75 2,70 0,40 Лпхнд (наружный,рсбочий слой валка) 3,6 1,2 0,5 - 1,0 - - - 0,25 0,1 710 790 685 640 ддп (внутренний слой, сердцевина валка) 55 требует дополнительных затрат энергии, и приводит к снижению производительности печного оборудования, По сравнению с прототипом и известными аналогичными решениями заявленное изобретение обладает следующими преимуществами: имея более высокий уровень качества, прокатные валки, изготовленные по предлагаемому способу, обеспечат более высокую производительность прокатных станов, повысится выход годного более высоких сортов проката. При этом будет снижен удельный расход валков, так как при сохранении прочностных характеристик, контактная выносливость материала рабочего слоя валков, изготовленных по заявляемому способу í «16% выше, чем у валков текущего и роизводства, Формула изобретения Способ термической обработки двухслойных чугунных валков, включающий нагрев до заданной температуры, выдержку и охлаждение, отл и ча ю щийся тем, что, с целью повышения контактной выносливости, пластичности, ударной вязкости при сохранении уровня прочности, нагрев, выдержку и охлаждение осуществляют мно5 гократно, при этом нагрев ведут до температуры Ас")В+(10-15) С вЂ” Ac )Н, где Ас") — критическая точка начала фазового превращения чугуна внутреннего слоя при нагреве, С; Ас") Н вЂ” критическая точка конца 10 фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, ОС; промежуточное охлаждение ведут по Ач"1Н вЂ” 15-20 С, где Ач )Н вЂ” критическая точка конца фазового и ревращения чугуна наружного слоя при ох15 лаждении, С, а количество нагревов с выдержками и охлаждениями определяют по математической зависимости Ас)  — Ач1Н A 7 Ас) Н вЂ” Ач Н н где Ас 1Н вЂ” критическая точка начала фазового превращения чугуна наружного слоя при нагреве, С. 1770405 Таблицас Характеристика свойств двухслойных чугунных валков ° эависмностн от режимов термообработки г. Режимы термической обработки Число Неханмческие свойства Пределы термоциклов и 6", Т,б„ н/ Нагрев до Ас< В + 20 С(770 С) выдержка I v охлаждение до Ач, Н -25 С (565 С); 2в8 653 1И8 985 1.3 0,8 6 и It Нагрев до дс„В + 5 С (755 С), выдержка, 1 ч, охлаждение до Лч,Н-10 C (580 C)! 0 8 ь 0,4 Г 1660 93, 2 Нагрев до Ac., В + 10 С (760 C), выдержка ч, охлаждение до Ач,Н-15 С (575 C)! 1850 18 940 Нагрев до Ac,В + 15 С (765 С), выдержка 1 ч, охлаждение до дч,Н -20 С (570 C)I 1820! 1200 т9 0 2 1 ь 0,9 Нагрев Ао Дс,0 + !5 (765 С), выдеРжка 1 ч, охлаждение до дч,Н -20 С(570 .0) 2 4 1, 4 )87О 955 1 560 760 Г! 180 955 1620 a i t! (ttpoтотип) ив - в числителе свойства чугуна наружного слоя; в энамеиателе - внутреннего слоя. Составитель В.Гончаров Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла Редактор Заказ 371$ Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101,/ г/ ) Номера вариантов термэобработки Нагрев до температуры ниже Ас! (Тн / 690 С), выдержка 8 ч, охлаждение спокойном воздухе 60 15 - 1" 330 С + 90/- — - (20 - - — — / 2,5 3,0 до 100 С с печью, далее на Р20 30 в1,2 КС, ь )(ж/ э контактной выносливоети Ох, Н/мм
