Способ изготовления прокатного валка

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Сфа(иалистических Республик(51) М. Кл.2 с присоединением заявки М В 21 В 27/02 Государственный комнтет СССР во делам нзобретеннй н от крытнйУфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОКАТНОГО ВАЛКАИзобретение относится к прокатному оборудованию, в частности к производству прокатных валков и справок для дефсрмирсвания металла, и может найти широкое применение на металлу ргических предприятиях, особенно при производстве тонких лент и Фольги из цветных металлов и сплавсз.Известны способы получения прокатного валка путем нанесения на рабочую поверхность (ось валка) кзносостойкого наружного слоя наплазксй твердых сплавов и легированных сталей или осаждением из газовой Фазы тугоплавких металлов и их карбидов (1 . 15Эти способы не позволяю",. получать валки с высокой изнссостсйксстью рабочей поверхности, избежать явленияналипания металла на бочку валка особенно при прокатке цветных, благсрод ных металлов и сплавов,.Известен также способ получения тугоплавких покрытий из стали, заключающийся в том, что тугоплавкие покрытия с улучшенными свойствами по лучают химическим осаждением тугоплавкого покрытия из газовой фазы на основу (ось валка), предварительно покрытую сплошным слоем достаточно чистого элементарнсгс металла. напркаер, 30 на основу из нержавеющей стали сначала осаждают сплошной слой чистогоникеля, а на никель - слой карбонитрида титана из газовой Фазы, содержащей титан, углерод и азот. Послеэтого производят окончательное охлаждение стального валка с покрытием докомнатной температуры (2),Валки, полученные этим способом,не обладают высокой надежностью приэксплуатации, так как полученный слойотличается повышенной хрупкостью инизкой стойкостью при циклическомконтактном нагружении инструмента.Кроме того, этот способ не позволяетполучить высокую прочность сцеплениянаносимого слоя с основой и избежатьотслоения покрытия при циклическомконтактном нагружении валка. Цель изобретения - повышение надежности валка и прочности сцепления наносимого слоя с осью валка.Поставленная цель достигается тем, что ось после нанесения на нее промежуточного слоя тугоплавких металлов дополнительно нагревают до 950-1000 С с последующей иэотермической выдержкой в течение 45-50 мин, охлаждают до 500-550 С и наносят наружный слой карбидов, а затем производят окончательное охлаждение валка.Дополнительный нагрев валка с предварительно осажденным на него промежуточным слоем тугопланких металловдо 950-1000 С и последующая иэотермическая выдержка н течение 45-50 минпроводятся для увеличения прочностисцепления покрытия с основой, так какв зоне соединения происходит взаимная диффузия элементов материала оси Овалка и тугоплавких металлон покрытия, наприлер вольфрама, Возникаетпереходная эона большой протяженности(15-20 мкм) с плавным подъемом твердости от основы к наружному слою,Кроме того, при укаэанной температуре и иэотермической ныдержке внутренние напряжения н предварительно нанесенном слое почти полностью релаксируются, что повышает работоспособность покрытия.при циклическом воздействии внешней нагрузки,Последующее охлаждение валка500-550"С (температуры устойчивогопротекания реакции осаждения тугоплавких металлов и их карбидов) рекомендуется для сталей с содержаниемхрома 12-13, т.е. имеющих стабильный аустенит при указанной температуре и продолжительности осаждениянаружного слоя покрытия, равной 3-4 30час.При окончательном охлаждении валка с покрытиемиэ-за разницы в коэффициентах линейного расширения сталь- З 5 ной оси и,осажденного слоя возникают остаточные внутренние напряжения: радиальные растягивающие н переходной зоне и тангенциальные сжимающие н покрытии. За счет выделения мартен сита при 300-320 С объем стальной оси увеличинается и значение растягивающих напряжений снижается н 2-2,5 раза и не превышает предела прочности на растяжение переходного слоя.Покрытие имеет мелкозернистую структуру с незначительным уровнем внутренних напряжений, высокую прочность сцепления с основой, не отслаивается, а прокатный валок имеет повышенную надежность и износостойкость при эксплуатации.П р и м е р. Прокатный валок дляднадцативалкового стана 160 холодной 55 прокатки изготовляют из стали мартен - ситного класса марки 2 Х 13; бочку валка шлифуют до диаметра 15,4 ьж,С целью повышения прочности сцепления основы с покрытием рабочую поверхность валка обдувают сухим песком и покрывают химическим способом в щелочном растворе слоем никеля толщиной 5-6 микрон с содержанием ФосФора в осадке 4,5-4,8. Подготовленный валок помещают н реакционную камеру и нагревают в потоке аргона до 700 С, после чего в камеру подают смесь гексафторида вольфрама и водорода н соотношении 1;1 5 в течение 18-20 с.После получения на нагретой основе слоя нольфрама толщиной 12-15 мкм подачу смеси гексафторида вольфрама и водорода прекращают.Валок с промежуточньи слоем вольфрама затем дополнительно нагревают и потоке аргона до 960 С в течение 8 мин и выдерживают при этой температуре 50 мин, а охлаждают до 510 С. Время охлаждения 150-160 с,При достижении температуры валка 510 С в реакционную камеру вновь подают смесь гексафторида вольфрама и водорода в соотношении 1:15 с унеличением отнощения до 1:20.После получения на валке слоя вольфрама толщиной 25-30 мкм газовую фазу постепенно обогащают пропаном, при этом содержание пропана и нодоропа доводят до соотношения 1:1,При толщине покрытия 500-550 мкмгодачу проката, гексафторида вольфрама и водорода прекращают.Валок с покрытием подвергают далее окончательному охлаждению в потоке аргона до комнатной температуры, а затем шлифуют до диаметра 16мм, Толщина слоя составляет 290-300мкм, При этом на поверхности прокатного валка получают наружный слойкарбидов вольфрама толщиной 8-10 мкм,а под ним промежуточный слой вольфрама с углеродом толщиной 280-290 мкми переходную зону вольфрама с никелем шириной 18-20 мкм,Формула изобретенияСпособ изготовления прокатного валка, включающий предварительное покрытие стальной оси слоем металла, преимущественно никелем, последующий нагрев, нанесение на ось осаждением промежуточного слоя тугоплавких металлов и наружного слоя иэ их карбидон и окончательное охлаждение валка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности валка.и прочности сцепления наносимого слоя с осью валка, ось после нанесения на нее промежуточного слоя дополнительно нагревают до 950-1000 С с .последующей изотермической выдержкой в течение 45-50 мин, охлаждают до 500-550 С и наносят наружный слой710693 Составитель М.Блатова Редактор Л.Алексеенко Техред Н,Ковалева Коррек тор В.С иницкая Заказ 8572/4 Тираж 936 ЦнИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Подписное филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4 нэ карбидов, а затем производят окончательное охлаждение валка.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии У 41090,кл. 12 В 15, 1970.2. Патент СВЖ Р 377 2058,кл, 117-62, 1973.