Способ упрочнения стального валка рельсобалочного стана



Владельцы патента RU 2339469:

Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") (RU)

Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатному производству, и может использоваться при ремонтах прокатных валков. Для повышения стойкости и работоспособности валка способ включает механическую обточку валка, нагрев под наплавку со скоростью 50-100°С/ч до температуры от 250°С до 300°С, электродуговую наплавку при плотности электрического тока 40-45 А/мм2 со скоростью наплавки от 25 м/ч до 30 м/ч и проводят отпуск при температуре 300-400°С с выдержкой при этой температуре в течение 1,5-2 ч. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при восстановлении и упрочнении рабочих калибров валков рельсобалочных станов для увеличения работоспособности и срока их службы.

Известен способ наплавки прокатных валков, включающий механическое удаление дефектов бочки, предварительный и сопутствующий подогрев валка, электродуговую наплавку с последующим отпуском и механической обточкой бочки [1].

Валки, восстановленные по этому способу, имеют недостаточную стойкость из-за пониженных механических свойств наплавленного металла.

Известен также способ упрочнения калибров прокатных валков для прокатки обсадных труб, включающий предварительный подогрев до 200°С, электродуговую наплавку по режиму: сила тока 400 А, напряжение 35 В, скорость перемещения дуги 0,007 м/с [2].

Недостаток известного способа состоит в том, что температура предварительного подогрева 200°С недостаточна для осуществления бездефектной наплавки. Это снижает стойкость валка.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ восстановления стального валка сортопрокатного стана, включающий механическую обточку валка, нагрев под наплавку до температуры 300-370°С со скоростью 50-100°С/ч, электродуговую наплавку со скоростью 30-40 м/ч при плотности электрического тока 40-45 А/мм2, отпуск при температуре 450-500°С с выдержкой в течение 1,5-2,0 ч [3].

Недостатки известного способа состоят в том, что валок рельсобалочного стана после восстановления имеет низкую стойкость и работоспособность.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стойкости и работоспособности валка.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном способе восстановления стального валка рельсобалочного стана, включающем механическую обточку валка, нагрев под наплавку со скоростью 50-100°С/ч, электродуговую наплавку при плотности электрического тока 40-45 А/мм2 и отпуск с выдержкой, согласно предложению нагрев под наплавку ведут до температуры от 250°С до 300°С, наплавку осуществляют со скоростью от 25 м/ч до 30 м/ч, а отпуск - при температуре 300-400°С с выдержкой 1,5-2,0 ч.

Экспериментально установлено, что нагрев под наплавку до температуры ниже 250°С приводит к появлению горячих трещин. Наплавка при температуре нагрева 250-300°С исключает появление горячих трещин. Повышение температуры нагрева более 300°С разупрочняет наплавленный слой, способствует его отслоению.

Снижение скорости нагрева менее 50°С/ч удлиняет процесс, увеличивает прогрев тела валка, что недопустимо. Увеличение скорости нагрева более 100°С/ч приводит к возрастанию термических напряжений и появлению трещин.

Наплавка при скорости ниже 25 м/ч способствует удлинению процесса и перегреву валка выше допустимого уровня. Увеличение скорости наплавки выше 30 м/ч приводит к снижению работоспособности валка рельсобалочного стана.

При плотности электрического тока менее 40 А/мм2 из-за недостаточного проплавления металла качество наплавки ухудшается. Увеличение плотности электрического тока более 45 А/мм2 приводит к росту температуры наплавляемых калибров, что недопустимо.

Для снятия сварочных напряжений восстановленный валок подвергают отпуску путем нагрева до температуры 300-400°С с выдержкой 1,5-2,0 ч. При температуре ниже 300°С и выдержке менее 1,5 ч в валке сохраняются остаточные напряжения, которые приводят к образованию трещин в процессе эксплуатации валка. При температуре выше 400°С и выдержке более 2,0 ч происходит разупрочнение наплавленного слоя, что увеличивает износ валка, снижает его стойкость и работоспособность.

Пример реализации способа

Прокатный валок из стали марки 55Х рельсобалочного стана устанавливают на вальцетокарный станок. С помощью резца ручьи валка обтачивают.

Нагрев валка под наплавку осуществляют на наплавочном станке, оборудованном газовой горелкой, со скоростью Vн=70°С/ч до температуры Тн=270°С. Наплавку производят цельнотянутой высокохромистой проволокой. Плотность тока наплавки поддерживают равной J=42 А/мм2, а скорость наплавки Vсв=27 м/ч.

Наплавленный валок нагревают до температуры отпуска Tt=350°C и выдерживают при этой температуре в течение времени t=1,6 ч.

Восстановленный таким образом валок подвергают механической обработке и эксплуатируют на рельсобалочном стане горячей прокатки. При этом валок имеет высокую работоспособность (свойства наплавленного слоя сохраняются в течение всего срока эксплуатации, т.е. до полной выработки), а удельный расход валков минимальный и составляет Q=1,15 кг на тонну проката.

Варианты реализации способа восстановления стального валка рельсобалочного стана и показатель их эффективности Q представлены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается наибольшая стойкость валков, удельный расход валков минимален. Этому способствует повышение работоспособности восстановленных наплавкой валков. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) снижается работоспособность и, как следствие, возрастает удельный расход Q валков. Также из-за пониженной работоспособности и стойкости высокий удельный расход валков имеет место при реализации способа-прототипа (вариант №6).

Таблица
Режимы восстановления валков наплавкой и их эффективность
№ п/пVн, °С/чТн, °СVсв, м/чJ, А/мм2Tt, °СТ, чQ, кг/т
14824020302801,01,40
25025025403001,51,20
37027027423501,61,15
410030030454002,01,20
511031032494202,21,30
67536035434902,01,50

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что регламентированные параметры нагрева под наплавку, электродуговой наплавки и отпуска при восстановлении валков обеспечивают одновременное получение высокого качества наплавки и исключение понижения твердости наплавленного слоя. В результате повышаются стойкость и работоспособность валков.

Таким образом, заявляемый способ полностью выполняет поставленную техническую задачу - позволяет повысить стойкость и работоспособность прокатных валков.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №1579679, МПК В23К 9/04, 1990.

2. В.Б.Уманский и др. Упрочнение деталей металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1991, с.164.

3. Патент RU 2228958 C2, C21D 9/38, 20.05.2004.

Способ восстановления стального валка рельсобалочного стана, включающий механическую обточку валка, нагрев под наплавку со скоростью 50-100°С/ч, электродуговую наплавку при плотности электрического тока 40-45 А/мм2 и отпуск с выдержкой, отличающийся тем, что нагрев под наплавку ведут до температуры от 250 до 300°С, наплавку осуществляют со скоростью от 25 до 30 м/ч, а отпуск - при температуре 300-400°С с выдержкой 1,5-2,0 ч.



 

Похожие патенты:

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 термической обработке, а именно к технологическим процессам поверхностного упрочнения прокатных валков. .
Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при изготовлении бандажей составных роликов машины непрерывного литья заготовок. .

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 сварочному производству и может быть использовано при восстановлении валов. .
Изобретение относится к восстановлению взрывных ям для разделки металлического лома, имеющих боковые, угловые и донные плиты. .
Изобретение относится к электрошлаковой наплавке (ЭШН) зернистым присадочным материалом и может быть использовано для получения литых, биметаллических и восстановления изношенных деталей.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков. .
Изобретение относится к восстановлению деталей с большим износом и может быть использовано для восстановления бил молотковых мельниц. .

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и ремонта машин, а именно к способам изготовления, восстановления и упрочнения лемехов плугов сельскохозяйственных машин.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к ремонту деталей. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам восстановления рабочих стенок кристаллизатора, и может быть использовано для восстановления рабочих стенок кристаллизатора из меди или ее сплавов.

Изобретение относится к восстановлению распыляемой мишени из тантала и может быть использовано в производстве интегральных схем и других электрических, магнитных и оптических продуктов.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков. .
Наверх