Способ термической обработки (улучшения) бандажа составного ролика

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при изготовлении бандажей составных роликов машины непрерывного литья заготовок. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости бандажа против термического износа и качества поверхности литых заготовок. Для этого бандаж нагревают на первом этапе до температуры 580-620°С, при которой выдерживают в течение 0,8-1,2 ч, и затем на втором этапе до температуры закалки 930-980°С, при которой выдерживают в течение 2,4-2,6 ч, а отпуск ведут путем нагрева до температуры 660-720°С и выдержки при этой температуре в течение 4-6 ч. 1 табл.

 

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при изготовлении бандажей составных роликов машин непрерывного литья заготовок.

Бандажированные ролики машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) работают в постоянном контакте с отливаемым металлом, вследствие чего подвержены термоциклическим нагрузкам, вызывающим интенсивный термический износ бандажей. Для повышения прочности и износостойкости бандажи роликов МНЛЗ заготовок изготавливают из хромомолибденованадиевой стали.

Известен способ изготовления валка из хромомолибденованадиевой стали, по которому после механической обработки изделие подвергают термической обработке, включающей нагрев до температуры аустенитизации, закалку водой и низкотемпературный отпуск [Заявка №2205656 (Япония), МПК С 22 С 38/00, В 21 В 27/00 1990 г.].

Недостаток известного способа состоит в том, что он не пригоден для термической обработки бандажа ролика МНЛЗ, т.к. после закалки и низкотемпературного отпуска в изделии сохраняются высокие остаточные напряжения, провоцирующие его термический износ.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ термической обработки валка, включающий его нагрев до температуры закалки за два этапа: вначале до температуры 600-650°С, а затем до температуры закалки 840-850°С. После закалки изделие подвергают отпуску при температуре 170-190°С, причем продолжительность выдержки при температуре отпуска назначают из расчета: 2 мин на 1 мм диаметра бочки [В.П. Полухин и др. Надежность и долговечность валков холодной прокатки. М.: Металлургия, 1976 г., с.184-186, 196-197] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что после такой термической обработки изделия из хромомолибденованадиевой стали имеют низкую стойкость против термического износа, что отрицательно сказывается на долговечности бандажированных роликов МНЛЗ и качестве поверхности литых заготовок.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе термической обработки бандажа составного ролика, включающем его нагрев до температуры закалки за два этапа, закалку и последующий отпуск, на первом этапе бандаж нагревают до температуры 580-620°С, при которой выдерживают в течение 0,8-1,2 ч, на втором этапе - до температуры закалки 930-980°С, при которой выдерживают в течение 2,4-2,6 ч, а отпуск ведут путем нагрева до температуры 660-720°С и выдержки при этой температуре в течение 4-6 ч.

Сущность изобретения состоит в следующем. Термическая обработка (улучшение - закалка + отпуск) бандажа должна обеспечить одновременно высокую его прочность, стойкость к термическому износу, а также исключить образование трещин в процессах нагрева под закалку и закалки.

Нагрев на первом этапе до температуры 580-620°С с выдержкой 0,8-1,2 ч обеспечивает снятие фазовых напряжений в хромомолибденованадиевой стали и сокращает необходимое время выдержки при более высоких температурах на втором этапе для выравнивания температурного поля бандажа. Дальнейший нагрев до температуры закалки 930-980°С с выдержкой 2,4-2,6 ч обеспечивает полную аустенитизацию стали, формирование мелкозернистой микроструктуры, необходимой для последующей закалки. Кроме того, за время выдержки 2,4-2,6 ч при температуре повторного нагрева в металлической матрице стали не успевают развиваться процессы окисления и ослабления границ зерен.

В закаленном состоянии хромомолибденованадиевая сталь характеризуется высокими термическими и фазовыми напряжениями и неустойчивым фазовым составом. Высокотемпературный отпуск при 660-720°С с выдержкой в течение 4-6 ч приводит к распаду мартенсита, образовавшегося при закалке с температуры 930-980°С, формированию ячеистой микроструктуры матрицы. В отпущенном состоянии сталь имеет стабильную мелкозернистую микроструктуру, которая характеризуется высокой термической стойкостью и не претерпевает изменений при термических циклах в процессе работы бандажированного ролика. За счет этого достигается повышение стойкости бандажа против термического износа, а также качества поверхности литых заготовок.

Экспериментально установлено, что при уменьшении температуры нагрева на первом этапе ниже 580°С или сокращении времени выдержки менее 0,8 ч не достигается снижение фазовых напряжений стали, и для выравнивания температурного поля бандажа требуется более длительная его выдержка при повышенных температурах на втором этапе нагрева. Это отрицательно сказывается на стойкости бандажа. Увеличение температуры нагрева выше 620°С или времени выдержки более 1,2 ч увеличивает разнозернистость микроструктуры и снижает стойкость бандажа.

При температуре нагрева под закалку ниже 930°С и времени выдержки менее 2,4 ч хромомолибденованадиевая сталь сохраняет двухфазную структуру, поэтому после закалки имеет низкую прочность и износостойкость. Увеличение температуры повторного нагрева выше 980°С и времени выдержки при этой температуре более 2,6 ч способствует чрезмерному росту аустенитных зерен, ослаблению и окислению их границ. В результате снижается эксплуатационная стойкость бандажа и качество поверхности литых заготовок.

Также экспериментально установлено, что при уменьшении температуры отпуска ниже 660°С или сокращении времени отпуска менее 4 ч не достигается полного снятия структурных и фазовых напряжений закалки. Бандаж приобретает неравномерные механические и трибологические свойства, что приводит к его повышенному термическому износу. Увеличение температуры отпуска более 720°С и времени выдержки более 6 ч приводит к падению твердости, прочности и износостойкости бандажа, ухудшению качества поверхности литых заготовок, что недопустимо.

Примеры реализации способа

Бандаж составного ролика из хромомолибденованадиевой стали марки 25Х1M1Ф в виде отрезка трубы с внешним диаметром 600 мм и толщиной стенки 30 мм нагревают на первом этапе до промежуточной температуры Тп=600°С, при которой выдерживают в течение времени τп=1,0 ч. Затем бандаж нагревают до температуры закалки Тз=950°С и, после выдержки в течение времени τз=2,5 ч, подвергают закалке в масляной ванне.

Закаленный бандаж отпускают путем выдержки при температуре То=690°С в течение τо=5 ч, после чего охлаждают на воздухе.

Термически обработанные (улучшенные) бандажи напрессовывают на ось и устанавливают на горизонтальном участке радиальной слябовой МНЛЗ. При работе МНЛЗ бандаж составного ролика, по которому перемещается отлитый сляб, подвержен циклическим термическим и механическим нагрузкам. Благодаря тому что в процессе термического улучшения была сформирована мелкозернистая ячеистая микроструктура бандажа и сняты фазовые, структурные и термические напряжения, бандаж имеет высокую прочность и стойкость против термического износа. За счет этого наработка бандажированного ролика на слябовой МНЛЗ составила: Q=2,5 тыс. штук разлитых плавок при высоком качестве поверхности слябов.

Варианты реализации способа термической обработки бандажа составного ролика представлены в таблице.

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2-4) достигается повышение стойкости бандажа против термического износа. В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты 1 и 5) и при реализации способа-прототипа (вариант 6) стойкость бандажа против термического износа снижается, вследствие чего ухудшается качество поверхности литых слябов.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что предложенные режимы термической обработки (улучшения) обеспечивают формирование микроструктуры бандажа составного ролика из хромомолибденованадиевой стали, имеющей высокую прочность и наиболее хорошо противостоящей термическому износу. Это позволяет повысить количество плавок металла, разливаемого на МНЛЗ без замены бандажированных роликов при высоком качестве поверхности слябов.

В качестве базового объекта при определении эффективности предложенного способа принят способ-прототип. Использование предложенного способа позволит повысить рентабельность производства непрерывно литых слябов на МНЛЗ на 2,5-4,4%.

Таблица

Режимы термической обработки и стойкость бандажа
№ п/пТп, °Сτп, чТз, °Сτз, чТо, °Сτо, чQ, тыс. плавок
1.5700,79252,36553,90,97
2.5800,89302,46604,02,20
3.6001,09502,56905,02,50
4.6201,29802,67206,02,27
5.6251,39902,77306,21,32
6.630не регл.850не регл.19030,00,99

Способ термической обработки бандажа составного ролика, включающий его нагрев до температуры закалки за два этапа, закалку и последующий отпуск, отличающийся тем, что на первом этапе бандаж нагревают до температуры 580-620°С, при которой выдерживают в течение 0,8-1,2 ч, на втором этапе - до температуры закалки 930-980°С, при которой выдерживают в течение 2,4-2,6 ч, а отпуск ведут путем нагрева до температуры 660-720°С и выдержки при этой температуре в течение 4-6 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к термообработке кованых валков из заэвтектоидной стали для станов горячей прокатки. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для упрочения рабочих калибров стальных валков сортопрокатного стана.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве валков профилегибочных и трубоформовочных станов. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии производства валков сортовых станов горячей прокатки. .

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано для термического упрочнения литых трубоформовочных и профилегибочных валков (роликов) из заэвтектоидной хромистой стали.
Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано при окончательной термической обработке прокатных валков листовых станов. .

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при восстановлении прокатных валков станов холодной и горячей прокатки. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано на станах горячей и холодной прокатки для повышения долговечности прокатных валков. .

Изобретение относится к термической обработке, в частности к агрегатам, предназначенным для термической обработки валков прокатных станов, и элементам конструкции таких агрегатов, и может использоваться в машиностроении.

Изобретение относится к термической обработке, а именно к технологическим процессам поверхностного упрочнения прокатных валков

Изобретение относится к термической обработке, а именно к технологическим процессам поверхностного упрочнения железоуглеродистых сплавов высокоэнергетическими плазменными потоками, и может быть использовано при обработке валков чистовых клетей для прокатки периодических арматурных профилей
Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатному производству, и может использоваться при ремонтах прокатных валков
Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, в частности к производству бандажированных валков холодной и горячей прокатки

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к термообработке кованых бандажей и валков из заэвтектоидной стали типа 150ХНМ для станов горячей прокатки

Изобретение относится к составным валкам, используемым при прокатке. Центробежнолитой составной валок содержит внешний слой, полученный из чугуна, содержащего, мас.%: 2,7-3,5 C, 1,5-2,5 Si, 0,4-1,0 Mn, 3,7-5,1 Ni, 0,8-2,2 Cr, 1,5-4,5 Mo, 2,0-4,5 V и 0,5-2,0 Nb, остальное Fe и неизбежные примеси, причем массовое отношение Nb/V составляет 0,18-0,65, а массовое отношение Mo/V составляет 0,7-2,5, при этом структура чугуна включает в расчете на площадь 15-45% фазы цементита и 1-10% фазы графита, и внутренний слой, полученный из ковкого чугуна, металлургически связанного с внешним слоем; при этом подходящая для использования при прокатке область внешнего слоя глубиной, составляющей 10 мм и более, от поверхности не содержит сегрегированных дендритов бейнита и/или мартенсита, имеющих диаметры, составляющие 1,5 мм и более. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 табл., 7 ил.

Изобретение относится к термической обработке. Агрегат для термической обработки рабочих валков стана холодной прокатки содержит футерованную нагревательную камеру (1), выполненную продольно разъемной по вертикальной плоскости, высокоскоростные горелки (2), спрейерное устройство (3), механизм подъема и опускания (4), каркас (5), механизм (6) поперечного перемещения разъемных частей нагревательной камеры (1). Агрегат снабжен приямком (7), расположенным под основанием нагревательной камеры (1), и защитными поворотными экранами (8) для перекрытия приямка (7) и изоляции его и расположенного в нем спрейерного устройства (3) от нагревательной камеры (1). Нагревательная камера (1) снабжена рекуператором (10). Спрейерное устройство (3) содержит расположенные в два ряда вдоль валка (13) водо-воздушные форсунки (14) и защитные шторки (15). Нагревательная камера (1) снабжена торцовыми уплотнительными вставками (16). Способ термической обработки рабочих валков стана холодной прокатки включает автоматическое разъединение и соединение разъемных частей нагревательной камеры в горизонтальном направлении поперечно относительно оси валка, расположение спрейерного устройства в приямке нагревательной камеры с изоляцией его от последней. При этом после нагрева валков автоматически поднимают вверх в рабочее положение охлаждения валка. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и экономичности путем повышения производительности и качества термообработки валков. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке прокатных валков, и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих двухслойные прокатные валки. Способ термической обработки чугунных двухслойных прокатных валков включает проведение отпуска путем нагрева до температуры ниже Ас1, выдержки и охлаждения, при этом предварительно в чугуне рабочего слоя валка определяют минимальную температуру, при которой протекает бейнитное превращение, и температуру начала выделения графита, после чего вычисляют температуру отпуска по следующей зависимости: Тотп=Твг-(10…20), °С, при выполнении следующего условия: Тотп<Тбп мин; где Тотп - температура отпуска, °C; Твг - температура начала выделения графита, °C; Тбп мин - минимальная температура, при которой протекает бейнитное превращение, °C; при этом цикл отпуска повторяют 3-4 раза. Изобретение направлено на повышение эксплуатационной стойкости прокатных валков за счет создания условий, обеспечивающих формирование оптимальной микроструктуры чугуна рабочего слоя прокатного валка. 1 пр., 2 табл.
Наверх