Способ обработки оси прокатного валка

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик 1 н 749917(51) М. Кл.С 21 О 9/38 С 23 С 17/00 Гесударотееиный каиитет по делан изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСИ ПРОКАТНОГО ВАЛКА Однако этот способ не позволяет получать валки с выСокой износостойкостью рабочей поверхности и прочностью соединения наплавленного слоя с основой.Известен также способ производства валков из твердых сплавов, заключаюшийся в том,15 что на рабочую поверхность валков наносят осаждением из газовой фазы защитный слой карбидов тугоплавких металлов толщиной 5- 15 мк и оптимальное покрытие, которое включает соединение титана с углеродом и азотом.20В процессе нанесения покрытия по данному способу, вначале в реакционную камеру подают водород, нагревают изделие в потоке водорода до 950 в 11 С и подают четыреххлористый Изобретение относится к прокатному производству, в частности к оборудованию прокатных станов, и может быть использовано в различ. ных областях техники.Известен способ получения прокатного валка путем наплавки на рабочую поверхность различных сплавов для повышения износостойкости поверхностного слоя 11. 2титан Т 1014 в соотношении к водороду 1;2 и азот в сооп 1 ошении к водороду 1:0,5.При образовании на поверхности инструмента небольшого слоя ингрида титана в газовую фазу вводят пропан в соотношении к Н, 1:1 На поверхности нитрида титана образуется слой карбонитрида титана. С уменьшением содержания азота в газовой смеси до нуля слой кар. бонитрида титана постепенно сменяется слоем карбида титана 21 .Однако валки, полученные по данному спо. собу, дороги в изготовлении, так как покрытие иэ титана и его карбидов наносят на ось, выполненную из твердых сплавов, стоимость которых в 10 - 30 раз выше стоимости стали, а ось по объему составляет до 98% от объема всего валка, Кроме того, валки используют только для проволочных станов, т.е.,с корот. кой бочкой.Применение сушествующего способа для изготовления валков с" длинной бочкой при.водит к тому, что валки в эксплуатации не. надежны. За счет больших изгибающих и крутящих моментов при прокатке происходит отслоение3 74991покрытия, а сама ось, выполненная из хрупких твердых сплавов, разрушается.Непосредственное осаждение тугоплавкихметаллов и их карбидов из газовой фазына стальную основу (ось) не позволяетполучить прочное сцепление покрытия со5сталью, что приводит к быстрому износу и от.слоению покрытия, снижению надежности и срокаслужбы инструмента. Это связано с тем, что после осаждения покрытия на валок в процессе1 Оего охлаждения происходит отслоение и разру.шение нанесенного слоя. Плохое сцепление по.крытия со сталью без промежуточного слояобъясняется взаимодействием компонентов сталй с галогенидами газовой фазы и присутствием15в металлической основе примесей (чаще всегоокислов),Цель изобретения - повышение надежностивалка,Для достижения указанной цели предлагаетсяоспособ обработки оси прокатного валка, на.пример, из высокохромистой или быстрорежущейстали, включаюший осаждение из газовой фазытугоплавких металлов и их карбидов и последу.ющее охлаждение, в котором ось предварительнозакаливают и наносят промежуточный слой изметалла, выбранного из группы М 1, Сц, Мо, Со,Сг, а осаждение из газовой фазы проводят при490-560 С.При этом закалку оси из высокохромистойстали с содержанием хрома 12 - 13% производят30с 1170 - 1180 С, а закалку оси из быстрорежушей сталисодержанием вольфрама более9% - с 1260 - 1280 С.При осаждении из газовой фазы вначале вкамеруподают гексафторид вольфрама и водорода в соотношении от 1:(15 - 17) для получения слоя вольфрама, а затем пропан при со.отношении пропана и водорода 1:1 для получения карбида вольфрама.Использование высоколегированных сталей,в частности высокохромпстых или быстрорежущих, и указанные для них температурызакалки позволяют получить в структуре большое количество остаточного аустенита (60 -80%) и подготовить ось валка перед осаждением покрытия, с целью исключения разру.шения и отслоения наносимого слоя от осиао время охлаждения и эксплуатации валка.Нанесение промежуточного слоя таких металлов, как Н 1, Сц, Со, Мо, Сг обеспечиваетхорошую адгезию покрытия со стальной осью.Последуюший нагрев подготовленного валкадо температуры 490 - 560 С позволяет совме,стить процесс осаждения покрытия с высоким5отпуском материала основы.При указанных температурах реакция осажде ния" тугоплавких металлов и их карбидов протекает устойчиво, так как изобарно-изотерми/ 7 4ческий потенциал отрицателен, а осадки имеютмелкозернистую столбчатую структуру стехио-,метрического состава с высокими механическими свойствами,Во время дополнительной изотермическойвыдержки в течение 1 - 2 ч при 490 - 560 Спроисходит значительная релаксация внутреннихнапряжений в покрытиии, а в остальной основе получают обедненный остаточный аустенит,который при последующем охлаждении превращается в мартенсит отпуска. Кроме того,дололнительная изотермическая выдержка втечение 1 - 2 ч увеличивает общее время выдержки стальной основы при 490 - 560 С до 3 - 4 ч,так как продолжительность осаждения покрытиясоставляет 2 - 3 ч. Это позволяет повысить температуру начала мартенситного превращенияостаточного аустенита закаленной стали до 350 -360 С.При охлаждении валка из-за разницы в коэффициентах линейного расширения стальной осии осаждаемого слоя возникают. остаточные напряжения: радиально растягивающие в зонесоединения и тангенциальные сжимаюшие впокрытии, За счет выделения мартенсита отпуска при 350 - 360 С объем стальной оси увеличивается и значения растягивающих напряжений снижаются до безопасного уровня(не превышают пределов прочности соединенияи промежуточного слоя металла), Покрытиене отслаивается, а прокатный валок имеетвысокую надежность и износостойкость.П р и м е р, Прокатный валок для двад.цативалкового стана 160 изготовляют из сталимарки Х 12 Ф 1, а затем подвергают предваритель.ной термической обработке ло следующемурежиму: подогрев в соляной ванне при 860 Св течение 8 - 10 мин, нагрев в бариевой ваннепод закалку при 1175 С, выдержка 4 мини закалка в масле,После закалки бочку валка шлифуют додиаметра 18 мм и обдувают сухим пескомС целью повышения прочности сцепления основы с покрытием рабочую час 1 ь вал.ка покрывают химическим способом в щелочном растворе слоем никеля толщиной10 мк с содержанием фосфора в осадке4,8 - 5%.Подготовленный валок помещают в реакционную камеру и нагревают в потоке водо.орода до 510 С, после чего в камеру подаютгексафторид вольфрама в соотношении к во.дороду 1:15 с увеличением соотношения до1:17, и на поверхности стальной оси обра.зуется промежуточный слой металлическоговольфрама с высокой прочностью сцепленияс основой и микротвердостью 480 - 520 кг/л 1 м.После получения на нагретой основе слоявольфрама толшиной 20 - 25 мк газовую фазу176а надежность при эксплуатации повышаетсяв 2 - 3 раза.Предлагаемый способ изготовления прокат.ного валка дает воэможность получения дешевого прокатного валка как с короткой, таки с длинной бочкой, имеющего повышенную надежность при эксплуатации благодаря исполь.зованию оси иэ вязкой, высокопрочной с 1 али, хорошо работающей на изгиб и кручение,а также высокой прочности соединения оси спокрытием, наличию промежуточного слоя ипоследующей термической обработке валка;при этом появляется возможность многократного использования стальной оси, что значи. тельно увеличивает долговечность валка. 57499 постепенно обогащают пропаном, при этом со. держание пропана и водорода доводят до соотношения 1:1 В результате этого на предварительно осажденный слой вольфрама осаждают плотный слой вольфрама с углеродом. Углерод внедряется в кристаллическую решетку воль-. фрама, частично искажая ее,но не образуя карбидов вольфрама, что достигается постепенным вводом в газовую фазу углеводорода - , пропана. 10При достижении молярного соотношения пропана и водорода 1;1 осаждают слой карбида вольфрама с микротвердостью до 2400 кг/мм, При толщине покрытия 550 - 600 мк подачу пропана и гексафторида вольфрама прекраща ют. Процесс осаждения длится 3 ч.Дополнительно валок выдерживают при 510+5 С в потоке водорода 1 ч, Общее вре. мя иэотермической выдержки при. 510+5 С составляет 4 ч, 20Затем валок с покрытием подвергают медленному охлаждению в водородной среде до комнатной температуры, после чего шлифуют до диаметра 13,6 мм. Толщина слоя состав. ляет 290 - 300 мк. При этом на поверхности э 5 прокатного валка получают слой карбидов вольфрама толщиной 10 - 15 мк, который по глубине постепенно сменяется соединениями вольфрама с углеродом и чистым металличес. ким вольфрамом. 30Полученный валок имеет следувпцие технические характеристики.Микротвердость по глубине слоя плавно возрастает от 480 до 2400 кг/мм. Прочность сцепления покрытия с основой достигаетг35 30 кг/мм . Прочность на сжатие осадков воль. фрама составляет 160 кг/мм, а карбидов вольфрама - 260 кг/мм; прочность на растя. жение равна 18 - 20 кг/мм . Уровень остаточ. ных тангенциальных сжимающих напряжений в покрытии составляет 45 - 50 кг/мм, а радиальных растягивающих напряжений в зоне соединения покрытия с основой не превы. шает 1,5 - 2,0 кг/ммг. Износостойкость и контактная прочность валка с покрытием по срав 45 . нению со стальными валками из 9 Х, 9 Х 2 возрастает в 3-4 раза.Себестоимость валка с покрытием на сталь. ную ось по сравнению с валком, изготовлен.ным из сплава ВК - 10, снижается в 25 раз,СоставителТехред А. Формула изобретения 1. Способ обработки оси прокатного валка,например, из высокохромистой или быстро.режущей стали, включающий осаждение изгазовой фазы тутоплавких металлов и их карбидов и последующее охлаждение, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности валка, ось предварительно закаливаюти наносят промежуточный слой металла, выбран .ного иэ группы К, Си, Мо, Со, Сг, а осаждение из газовой фазы проводят при 490-560 С.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что закалку оси из высокохромистойстали с содержанием хрома 12 - 13% производятс 1170-1180 С.3; Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что закалку оси из быстрорежущей сталис содержанием вольфрама более 9% производятс 1260-1280 С,4, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что при осаждении из газовой фазывначале в камеру подают гексафторид вольфрама и водород в соотношении 1:(15 - 17)для получения слоя вольфрама, а затем пропанпри соотношении пропана и водорода 1:1 дляполучениякарбида вольфрама.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии И 41090, кл. 12 В 15,1970.2. Патент Австрии Ио 327140, кл. 7,38/03,1976.ь Р. КлыковаКуликовская Корректор В. Синицкая Редактор А. Маковская Тираж 608 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 4430/8 Филиал ППП "Патент", г, Ужгорд, ул. Проектная, 4