Способ регулирования усталостной прочности прокатных валков

(9) (1 8/02 ВСЕСОЮЗЙЗЕНТКО- ТЕХНВ%БИБЛЧО ТЕ( ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИ й в результате на ов, а через коли 1,5 И,) измеря- полученным данны е количество циксть упрочненно бочки валк иклов Н (Н сть Н . По чество ц ют тверд вычисляю лов нагр дельно ния,ИНъде Нн Н +дельна тепень дчнения,аничным орая явчением го уется озникновения ус тных миктери усвалков. о кротрещин,ти материал оичи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Липецкий политехнический институти Новолипецкий металлургический комбинат им. Ю.В. Андропова(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНОИПРОЧНОСТИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ Изобретение относится к металлургии и может быть использовано на листовых станах для увеличения долговечности прокатных валков.Целью изобретения является повышение срока службы валков и качества проката за счет снижения поврехдаемости валковСпособ регулирования усталостной прочности прокатных валков осуществляют следующим образом.Перед установкой прокатных валков в клеть производят измерение их начальной твердости Н на поверхности бочек, Затем осуществляют закалку валков для эксплуатации, Через выбираемое3 4из интервала 10 -10 количество циклов нагружения 0измеряют твер(51)4 С 21 Р 8/00, В 2 С О Н 3/00(57) зобретение относится к металлургии и может быть использовано на листовых станах, а также бумагоделательных машинах. Цель - повышение сро ка службы валков,и качества проката за счет снижения повреждаемости валков. Опорные валки из стали 9 ХФ подвергают низкотемпературным отпускам через каждые 1 10+0,ЗХ циклов нагру жения валков, что позволяет существен но повысить усталостную прочность боч ки валков. Величину циклической упругомикропластической деформации после по меньшей мере одного низкотемпературного отпуска уменьшают на 5-253. Использование предложенного способа увеличивает ресурс работы валков более,чем в 2 раза. 1 табл, 52528циц зерен и кристаллито ется критическим с позиости упрочцяемого сло т.е. являи повреждбочек валПо величине И производят назначенцце первого циэкотемпературцого отпуска прокатных валков.11, = (0,425-0,55)И5Затем вновь осуществляют упругомикроцластическую деформацию поверхности бочек валков. Каждый последующий цпзкотемпературный отпуск осуществляют через каждые 1 10О,ЗЕ циклов цагружения. После по меньшей мере одного низкотемпературцого отпускапроизводят уменьшение упругомикропластической деформации бочек валков на5-252, Чередование ниэкотемпературного отпуска и циклической упругомикроцластической деформации осуществляют многократно до появления выкрошхибочек валков,Ицогократцое чередование операцийцизкотсмпературного отпуска и циклической упругомикропластической деформации через каждые 1О фО,ЗХ цикловнагружепця позволяет в 4-20 раэ увеличит Физический предел выносливости поверхностного слоя рабочей частибочек валков, т,е. с 1 1 О доь.-4 0 циклов цагружецця при межвалконом давлении Р= 3,5 ГПа и дог 1 О циклов цагружсция прп Р=2,0 ГПа. Регламентирование цикличности нагружения оказывает существенное влиял ц.". выносливость поверхности ,:чо 1; ., следовательно, долгогечцо.:г; валков за счет регулирования, прежде всего, усталостцой ихпрочности. Проведение каждого последующсго циэкотемпературпого отпускапосле первого, назначаемого в зависимости от предельного количества циклон цагружецпя (без учета ого повыще 1 Оцця з результате регулировацця усталостцой прочности), мсцее, чем черезкаждые 9,97 0 циклов це позволяетвырабатывать безопасный ресурс работывалков по повреждаемости границ зеренв поверхностном слое бочек и приводитк излишним затратам средств на производство прокатной продукции в частирасхода прокатных валков и энергетических затрат ца их отпуск, Превышение количеством циклов нагружеция величины 0,03 10" до каждого последующего цизкотемпературного отпуска вызывает необратимые нарушения целостности кристаллической решетки, граков, вследствие чего прекращается по-,вышение срока службы валков в целом.Структурная и химическая неоднородность материала валков по мере ихэксплуатации неизбежно приводит кнеобратимым микроповреждениям поверхностного слоя бочки ввиду неравномерности его упругомикропластической реформации. Эмпирически установлено,что уменьшение величины циклическойупругомикропластической деформациипосле ниэкотемпературного отпуска способствует повышению физического предела выносливости и усталостной прочности поверхностного слоя бочек валков и, следовательно, их долговечности. Значимым для повышения долговечности валков является уменьшениеупругомикропластической деформации неменьше, чем на 5 Х, которое гарантирует предупреждение развития и даже катализирует торможение необратимых микроповреждений поверхностного слоя бочек валков. Большее, чем ца 233 умень.шение циклической упругомикропластнческой деформации экономически нецелесообразно по условию излишнего приэтом запаса прочности,П р и м е р. Для 15 пар опорныхвалков цз стали 9 ХФ с начальной твердостью рабочей поверхности Н 575 ед.по Виккерсу производили циклическоечередование нагрузки в процессе их эксплуатации и циэкотемпературцого отпуска,Данные испытаний сведены в таблицуЧерез Б = 2 04 и ьЕ = 4, 10" циклов цагружецил валков осуществляли измерение промежуточных значений твердости Н и Нрабочей поверхности валков. По результатам измерения ЕЕ ЕТ Е 1, Н; ,и Н определяли предельное количество циклов цагружения согласно эмпирической зависимостин-н,11 н,-н, Н 2 и,1 1где Н = Н,+ (,Ед-Е ) фг-Н). По величине Ея определяли момент назначения первого низкотемпературногоо отпуска ЕЕ, для наблюдаемых режимов цагружеция; Р = 3,5; 2,5 и 2,0 ГПа(0,425-0,55) ЕЕ н.После первого ниэкотемпературного отпуска для каждой пары валков осущес твляли варьирование количества циклов5 15252нагружения И до каждого последующего ниэкотемпературного отпуска в интервале (0,995 . О )- (1)005 1 О )(см.таблицу)Эффективность и экономичность повышения усталостной прочности прокатных валков оценивали с помощью коэффициента К ) = М /Ю., (М и И, - суммарное количество циклов нагружения10валков до разрушения, а именно выкрошки и износа бочки валков, и К= Кэ/0) (Я - относительные затратына повышение долговечности валков дляиспытуемых вариантов и способа-прототипа соответственно),15Наилучшие показатели (Кэ и Кз),)имеют варианты чередования упругомикропластической деформации рабочейповерхности бочек валков и каждого последующего низкотемпературного отпуска после первого: 2,4-9 и 11-15 (см,таблицу). Наибольшую эффективностьповышения долговечности валков обнаруживают варианты циклирования при пониженной нагрузке в процессе эксп натации. Эффективным фактором повышения долговечности валков, дополняющими неразрывно связанным с циклированием, является уменьшение величины упругомикропластической деформации послепо меньшей мере одного ниэкотемпературного отпуска. Повышение долговечности валков по вариантам 14 и 15 (см.таблицу) беэ и.с уменьшением упругомикропластической деформации (нагрузки) валков составляет 1,24 раза.Большее снижение нагрузки валковувеличивает долговечность валков, подвергаемых чередованию упругомикропластической деформации и ниэкотемпературного отпуска согласно предложенному техническому решению, в 1,08 разапри увеличении снижения нагрузки на27 (см. таблицу, варианты 9 и 11).Меньшее чем на 53 снижение нагрузкинеэкономично (см. таблицу, вариант10), как и варианты 1 и 3, для которых К э С 1) т.е. в этих случаях недостигается повышение экономичностиувеличения долговечности валков поотношению к способу-прототипу, а наблюдается даже ее снижение до Е эк = 18 60,98 и 0,83 при меньшем чем 1 . О)0)ЗЖ и большем, чем 1 1 О + 0)37 количестве циклов нагружения до каждого псследующего после первого ниэкотемпературного отпуска. Оптимальнымявляется количество циклов нагружения1 1 О + 0)ЗЕ до каждого последующего6низкотемпературного отпуска, что соответствует предельной повреждаемостиграниц зерен, после чего наступает необратимое их разрушение,Наилучшее повышение усталостнойпрочности валков (в 5,11 раз по отношению к способу-прототипу) достигается при совместном использовании операций циклирования и уменьшения нагрузки после ниэкотемпературногоотпуска (см. вариант 15),Предложенный способ регулированияусталостной прочности прокатных валков по сравнению со способом-прототипом обеспечивает повышение долговечности прокатных валков более, чемв 2 раза (вместо 1)28-1)79 раз поспособу-прототипу).Формула изобретенияСпособ регулирования усталостной прочности прокатных валков, включающий многократное чередование ниэкотемпературного отпуска после циклической упругсмнкропластической деформации поверхностного слоя рабочей части валков и определение предельной степени его деформационного упрочнения на основе периодического измерения твердости с проведением первого ниэкотемпературного отпуска по мере достижения количества циклов нагружения, равного 42)5-55)ОХ от предельного, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы валков и качества проката эа счет снижения повреждаемости валков, каждый последующий ниэкотемпературный отпуск осуществляют через каждые 1 О фС +0)ЗБ циклов нагружения, а величину циклической упругомикропластической деформации после по меньшей мере одного ниэкотемпературного отпуска уменьшают на 5-252.1525218 Уменьшение на. -ЕежвалкоКоличество циклов до разрушения при циклировании1 Оф Количество циклов нагружения до отпуска10 о Вариантчередования В ЭФ Я(циклирования) 7,0 3,0 5,0 25,0 Микротрещины поверхности бочек валков после кампании. Составитель А. ПешковРедактор Л. Веселовская Техред Л,Олийнык Корректор Э. Лончакова Заказ 7189/21 Тираа 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 О 1 12 13 14 5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 2,5 2,5 2,5 2,5 25 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 0,9951,01,0051,0030,9971,01,0030,9971,001,01,00,9971,01,0031,О 4,2 3,9 2,0 3,8 4,3 8,5 8,3 9,1 10,5 8,5 9,7 21,0 20,0 18,5 23,0 2,27 2,10 1,08 2,05 2,32 2,74 2,67 2,94 3,39 2,74 3,13 4,67 4,44 4,11 5,11 0,98 1,15 0,83 1,13 1,17 1,15 ,13 1,7 1,14 0,95 1,14 1 ф 17 1,15 1,13 1,14