Прокатный валок

(51) В 21 В 27 1ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Я( (57) ПР в о для м о лича с целью пов качества пр монокристал лографическ ориентирова ка. ов,.В.Суровиассолов,очков 3(088 П.И. говалк 198 свиде 21 В.Папков621.771.061. Полухинтка на мноаллургияАвторское769, кл. В КАТНИ ВАЛОК; преимущестоговалкового стана,ю щ и й с я тем, что,ышения срока службы иката, он выполнен иза лейкосапфира, кристаля ось (0001) которогоа вдоль оси вращения валИзобретение относится.к прокатному производству и может быть использовано при изготовлениии листов и лент, преимущественно на многовалковых станах.Известен прокатный валок, бочка которого выполнена иэ хромованадиевой стаЛи 1( .Однако при прокатке в данных валках довольно быстро достигается предел по уменьшению толщины полосы, 10 так как материал валков не имеет достаточного модуля упругости, иэ-за чего наступает сплкщивание по катающему диаметру бочки.Наиболее близким к предложенному 15 изобретению является валок, изготовленный иэ твердых сплавов на основе карбида вольфрама Я .Однако твердому сплаву присущ принципиальный недостаток всех керамических материалов - их неоднородность, поскольку твердый сплав состоит из сверхтвердых зерен (микро- кристаллов карбида вольфрама) и более мягкой матрицы (кобальта, связывающего зерна). Поэтому не представляется возможным получить чистоту поверхности твердосплавного.валка выше 12-го класса чистоты, тем более, сохранить ее в процессе эксплуа З( тации, поскольку кобальт вдавливается между зернами карбида вольфрама под действием сил реакции со стороны ленты. Поэтому при прокатке лента получается не выше 11-го класса чистоты. Неоднородность твердого сплава приводит также к появлению в валке микротрещин, обраэукщихся во время изготовлениякерамики, которые увеличиваются и возникают в процессе эксплуатации валка. это происхо дит из-за того, что зерна и матрица имеют различные свойства, в том чис" ле различные значения температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР)и модулей упругос ти. Все микрокристаллы кристаллографически ориентированы хаотично, поэтому при изготовлении валка путем прессования и спекания между зернами и матрицей в микро объемах возникают контактные напряжения (образование пор за счет выгорания пластификаторов не учитывыется) . При охлаждении валка размв ры зерен и матрицы между ними в55 различных направлениях изменяются не одинаково, в результате чего иа предыдущие контактные напряжения накладываются новые. При деформациях во время прокатки зерна и матрица 60 стремятся деформироваться в различной мере, поэтому накладывается 3-я система контактных напряжений (одновременно происходит и нагрев поверхности валка), причем циклично. 65 В результате в отдельных местах контактные напряжения превосходят предельные значения и там образуются микротрещины, С каждым циклом появляются новые микротрещины, а старые растут, поверхность .валка выкрашива ется, он выходит из строя.Цель изобретения - повышение сро ка службы валков и улучшение качества проката.Поставленная цель достигается тем, что прокатный валок, преимущественно для многовалкового стана, выполнен иэ монокристалла, кристаллографическая ось (0001) которого ориентирована вдоль оси вращения валка.Монокристалл - наиболее однородный материал, деформации в нем являются изменениями расстояния между узлами единой кристаллической решетки, которые восстанавливаются после снятия нагрузки полностью за счет электрических сил, поэтому монокристалл - идеально (почти) упругое тело и в нем не возникают контактные напряжения и микротрещины., не происходит выкрашивание поверхности при эксплуатации валков, а тем более, во время изготовления и во время изменений температуры. Поэтому монокристаллический валок может быть отполирован до 14-го класса чисготы и сохраняет этот класс в эксплуата.ции. Следовательно, такой валок позволит получить прокат 13-го класса чистоты, т.е. обеспечивает повышение качества проката. Отсутствие микротрещин обеспечивает отсутствие выкрашивания при штатной эксплуатации, т.е. повышение срока службы валка.Однако монокристаллы анизотропны, поэтому их деформация зависит от направления приложенной силы. При неудачной кристаллографической ориентации своей оси валок иэ монокристалла при нагружении деформируется непредвиденным (с точки зрения сопротивления иэотропных материалов) образом, например изгибается при сжатии, что можег привести к браку проката, например к разнотолщинности. Такая воэможность исключается только в том случае, если в поперечной плоскости валка указанные свойства иэотропны. Для этого необходимо, чтобы валок. был выполнен при такой кристаллографической ориентации, при которой его ось перпендикулярна плоскости, в которой упомянутые свойства иэотропны, т.е. чтобы кристаллографическая ось (0001) была совмещена с осью вращения валка.Свойства материалов зависят и оттемпературы, поэтому достижениецели обеспечивается только в томслучае, если монокрйсталл превосхо1065047 Составитель Ю.ЛямовРедактор Н,Воловик ТехредМ,Гергель Корректор И,Муска Заказ 10926/9 Тираж 801 . Подписное ВНИИПИ ГЬсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 дит материал проката при температу-ре прокатки.Лейкосапфир обладает следунщим сочетанием свойств: твердость по шкале Мооса - 9, модуль упругости примерно в 2 раза выше, чем у стали, предел упругости приблизительно в 4 раза выше, чем у стали (допустимые деформации достигают 1), температура плавления 2030 фС, химически стоек. Механические свой ства и ТКЛР изотропны в плоскости (0001), которая перпендикулярна направлению (0001) .Преимуществами использования при прокатке валков из лейкосапфира в сравнении с твердосплавными валками являются: большие модуль и предел упругости, так как в материале нет металлической матрицы (например кобальта), имеющей меньшие значения этих свойств, чем монокристаллические зерна. Благодаря этому предложенным валком можно изготовить ленту несколько меньшей толщины, чем известным, а также изготовить ленту иэ более твердого материала, что дает экономию металла.Большая твердость при одном и том же материале, поэтому на валке будет меньше надавов, которые получаются при попадании между валками особо твердых включений. Эти надавы отпечатываются на ленте, вызывая ее бракФЛучшее сохранение высоких значений механических свойств, так как вмонокристаллах нет слабого местаметаллической матрицысИэотропия темпЕратурных и механических свойств в поперечном сечении валка, поэтому валок ведетсебя в работе, как обычный валок иэ 10 изотропного материала.Высокая чистота поверхности,так как валки можно отполироватьдо 14-го класса чистоты, поэтомуможно получить ленту 13-го класса, 15 простота изготовления, Валок изготавливае 1 ся непосредственно выращиванием иэ расплава по методу Степанова, после чего требуется лишьшлифовка и полировка, тле. отпадает 20 большинство операций, необходимыхдля изготовления твердосплавноговалка. Эа базовый объект при расчете технико-экономического эффекта принят валок, изготовленный иэ хромованадиевой стали. Разность между стоимостью годового расхода валков, используемых при прокатке листов и лент на хромованадиевых валках и согласно предложению, составляет 6000 руб.