Способ изготовления прокатного валка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 312 19) (1 21 В 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2%17 одственное объшиностроения ин, С.Н.Белоб не ов и 88.8)идетельство СССР21 В 27/02, 1986. П ТНОТОВЛЕ бретение отнаситс дству и касается т я цилиндрических Целью изобрете ние качества валка и му го- аля к прокатн ехнологии и прокатных ния являе утем улучше произвтовленков.повыше я е относится к прокатному касается технологии изгодрических валков прокатИзобретенипроизводству итовления цилинных станов.Известны способы изготовления прокатных валков, включающие наплавку бочки валка с образованием износостойкого слоя с последующей обкаткой роликами на вальцетокарном станке и нанесение на заготовку износостойкого слоя, последующую ее пластическую деформацию, термическую и механическую обработки, причем пластическую деформацию осуществляют винтовой прокаткой с обжатием 30-50% за проход. Пластическая деформация при поверхстной обкатке роликами незначительна, если ее достаточно для того, чтобы раз(21) 4726934/27(54) СПОСОБ ИЗГГО ВАЛКА сцепления слоев с основой и интенсификация процесса прокатки. При изготовлении прокатного валка, включающем получение цилиндрической заготовки, последовательное нанесение на срединную ее часть слоев износостойкого и эластичного материалов, ее нагрев, винтовую прокатку в несколько проходов, термическую и механическую обработки, согласно изобретению, при получении заготовки на ее поверхности выполняют углубление на величину, равную толщине слоев износостойкого и пластичного материалов, на расстоянии от торцов заготовки, составляющем 0,2-0,4 от ее диаметра, в которое наносят упомянутые слои, а при прокатке обжатие в первом проходе осуществляют на величину 3 - 5 толщины нанесенных слоев. 1 ил. дробить и уплотнить литую структуру наплавленного слоя, то мало для проработки Д материалов на глубину больше толщины на-; а плавленного слоя, а значит, мало для обеспечения достаточной прочности его сцепления с основой. Это приводит к преждевременному выходу валков из строя из-за отслаивания и скола наплавленного слоя.Боаешие РО%) пожатие аа проход по а зволяют в некоторой степени повысить- й прочность сцепления наплавленного слоя с основой. Однако из-за разницы в пластичности слоев на поверхности и внутри заготовки при указанных обжатиях за проход возникают значительные растягивающие напряжения на границе раздела слоев, что приводит к нарушению их сцепления между собой, а также сдерживает использование10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 более износостойких наплавочных материалов, имеющих малую пластичность.Известен также способ изготовленияпрокатных валков, включающий последовательное нанесение на заготовку слоев износостойкого и пластичного материалов,последующую ее горячую пластическую деформацию винтовой прокаткой, термическую и механическую обработки. В этомспособе нанесение пластичного слоя на износостойкий позволяет использовать малопластичные износостойкие наплавочныематериалы.Однако наплавку слоев осуществляютпо всей длине основы-заготовки. Это не позволяет получить достаточно прочногосцепления износостойкого слоя с основойна концевых участках заготовки из-за возникновения значительных растягивающихнапряжений между слоями в неустановившихся режимах прокатки (т,е. в периодызаполнения и освобождения очага деформации металлом), таккак эти периоды характеризуются большой неравномерностьюистечения поверхностных и центральныхслоев заготовки (в данном способе имеющих еще и различную пластичность). Это жеприводит к образованию утяжки. В итогеповышается расход дорогостоящих износостойких материалов из-за увеличения обрези концов заготовки.Наиболее близким к предлагаемому яв. ляется способ изготовления прокатноговалка, включающий получение цилиндрической заготовки, последовательное нанесение на срединную ее часть слоевизносостойкого и пластичного материалов,ее нагрев, винтовую прокатку в неколькопроходов, термическую и механическую обработки,Износостойкий слой наносят на срединную часть заготовки, расположенную отконцов на расстоянии 0,15 - 0,20 ее диаметра, а прокатку осуществляют за несколькопроходов с обжатием по диаметру за первый проход на 1 - 2 толщины наплавленныхслоев.Недостатком известного способа является низкое качество изделия из-за плохогосцепления износостойкого слоя с основойна концевых участках заготовки от того, чтозаготовка, полученная по известному способу, имеет переменный диаметр по длине,изменение которого в процессе винтовойпрокатки вызывает перераспределение частных обжатий по длине очага деформации,Соответственно, перераспределяются деформируемые в каждый момент времениобъемы, что характеризует неустановившийся процесс прокатки, Наличие в этот период в очаге деформации сечения заготовки, имеющего несколько слоев с разной пластичностью, приводит к возникновению значительных растягивающих напряжений на границе их раздела, что способствует отслоению износостойкого малопластичного слоя от основы. Поэтому необходимо после прокатки обрезать и часть заготовки с износостойким слоем, что приводит к увеличению расхода износостойких материалов. Обжатие такой заготовки по диаметру за первый проход на 1 - 2 толщины наплав ленных слоев приводит к тому, что в этом проходе участки, свободные от наплавки, практически не деформируются, При таком обжатии в первом проходе осуществляют деформацию только наплавленного участка заготовки для выравнивания ее диаметра по длине. Но при этом наблюдается раскатка наплавленных слоев на жестком сердечнике (в качестве которого выступает основа заготовки), которая при винтовой прокатке вызывает образование радиальных растягивающих напряжений. Это также снижает качество сцепления износостойкого слоя с основой заготовки.Кроме того, расположение слоев на расстоянии от концов заготовки 0,15 - 0,20 ее диаметра не позволяет исключить расход износостойких материалов при обрези изза образования при винтовой прокатке утяжки на концах заготовки, которая обычно превышает по длине указанное расстояние, Расход износостойких материалов значительно увеличивается,Цель изобретения - повышение качества валка путем улучшения сцепления нанесенных слоев с основой и интенсификация процесса прокатки.Изобретение позволяет также экономить изностойкие материалы,Согласно способу изготовления прокатного валка, включающему получение цилиндрической заготовки, нанесение на ее среднюю часть пластичного и износостойкого материалов, нагрев и последующую винтовую прокатку, при получении заготовки на расстоянии 0,2 - 0,4 диаметра от торцов на ее поверхности выполняют углубление на величину толщины наносимых материалов, в которое наносят материалы, а прокатку осуществляют с абсолютным обжатием в первом проходе, равным 3 - 5 толщины нанесенных материалов.Заготовка под винтовую прокатку должна иметь постоянный диаметр по длине, что позволяет уменьшить неравномерность деформации при прокатке, В связи с этим выполнение в средней части заготовки10 15 30 45 жестком сердечнике - основе. Превышение обжатия более пяти толщин слоев вызывает рост растягивающих напряжений, 50 55 углубления на величину, равную толщине слоев износостойкого и пластичного материалов, позволяет получить многослойную заготовку с постоянным по длине диаметром и уменьшить неравномерность течения слоев во время неустановившихся режимов прокатки, а значит, и снизить величину растягивающих напряжений на границе слоев и основы.Углубление выполняют на расстоянии от торцов заготовки, составляющем 0,2 - 0,4 от ее диаметра. В процессе винтовой прокатки на концах заготовки образуется воронкообразное углубление - утяжка,которую после прокатки отрезают, Длина утяжки зависит от исходного диаметра заготовки, при этом чем больше диаметр заготовки по сравнению с диаметром получаемого валка, тем больше длина утяжки. Углубление выполняют на указанном расстоянии, чтобы в технологическую обрезь уходил только материал основы. Тем самым экономится дорогостоящий износостойкий материал, Выполнение углубления на расстоянии менее 0,2 диаметра заготовки приводит к тому, что при обрези утяжки отрезается и часть заготовки с износостойким материалом, так как в этом случае данное расстояние не компенсирует величину образуемой утяжки, Выполнение углубления на расстоянии более 0,4 диаметра заготовки приводит к увеличению общего расхода металла в обрезь, так как в этом случае необходимо обрезать, кроме утяжки, и часть заготовки без износостойкого слоя.Обжатие заготовки в первом проходе на величину 3 - 5 толщины нанесенных слоев позволяет уже в этом проходе достаточно хорошо проработать структуру нанесенных слоев, обеспечить их качественное сцепление с основой благодаря уменьшению растягивающих напряжений на границе износостойкий слой - основа, возникающих при малых (менее трех толщин слоев) обжатиях в результате того, что деформируются только нанесенные слои вблизи поверхности заготовки, раскатываясь на возникающих от неравномерности деформирования материалов с различными пластическими свойствами, из-за чего более пластичный материал основы течет более интенсивно, чем материал износостойкого слоя, что приводит к отрыву слоев и ухудшает качество изделия. Использование указанного режима обжатий позволяет интенсифицировать процесс прокатки по сравнению с известным способом, более 20 25 35 40 равномерно распределить вытяжки по проходам, сократить количество проходов и увеличить производительность стана,На чертеже приведена схема осуществления способа,На цилиндрической заготовке 1 выполняют углубление на величину, равную толщине слоев износостойкого и пластичного материалов, на расстоянии от.торцов заготовки, составляющем 0,2-0,4 от ее диаметра позиция (2). В углубление наносят слои износостойкого и пластичного материалов и получают заготовку с постоянным по длине диаметром позиция (3). Затем ее подвергают винтовой прокатке с указанными режимами позиция (4). После отрезки утяжек получают готовый валок 5, который подвергают термической и механической обработке.Применение изобретения наиболее эффективно при производстве цилиндрических рабочих валков диаметром 45 - 100 мм любой длины для многовалковых листопрокатных станов холодной прокатки, а также при производстве других цилиндрических деталей, работающих в условиях повышенного износа, например пальцев траков гусеничных машин.П р и м е р 1. Изготавливают валок стана холодной прокатки полосы, диаметр валка 55 мм, длина 1520 мм. Получают заготовку диаметром 180 мм из стали ШХ. На расстоянии от торцов заготовки, равном 72 мм, выполняют на токарном станке углубление величиной 15 мм. В полученное углубление наносят слои автоматической электродуговой наплавкой под слоем флюса на вальценаплавочном станке КЖА, снабженном индуктором для подогрева заготовки. Температура подогрева 300-400 С, Наплавку износостойкого слоя производят, используя порошковую проволоку из быстрорежущей стали РбМ 5.Износостойкий слой наплавляют толщиной 10 мм, после чего наносят пластичный слой стали ЗОХГСА толщиной 5 мм и охлаждают полученную заготовку в коробе для снятия термических напряжений. Затем заготовку нагревают до 1200 С и прокатывают на стане СВПв три прохода, Обжатие в первом проходе составляет 45 мм. После обрези с двух концов утяжек глубиной 70 мм получают готовый валок, который подвергают закалке с отпуском, обдирке пластичного слоя и шлифовке поверхности,П р и м е р 2, Изготавливают валок диаметром 75 мм. В заготовке диаметром 140 мм из стали ШХ 15 на расстоянии от торцов 28 мм выполняют углубление величиной 8 мм, В полученное углубление нано/ ( 4 Составитель М. Блатоватор И, Шулла Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши аказ 1532 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул.Гагарина,сят электродуговой наплавкой под слоем флюса износостойкий и пластичный материалы, в качестве износостойкого - порошковая и роволока Р 6 М 5, пластичного -ЗОХГСА. Толщина износостойкого слоя 5 мм, пластичного 3 мм, Подготовленную таким образом заготовку подвергают винтовой прокатке в два прохода с обжатием в первом 40 мм, После обрези утяжек глубиной 26 мм получают готовый валок, который подвергают закалке с отпуском и механической обработке. Как показали испытания, срок службы валков, изготовленных предлагаемым способом в 1,2 - 1,5 раза больше, чем у валков, изготовленных по известному, Кроме того, экономия износостойкого материала по предлагаемому способу составляет 10-15 от общего расхода его по известному способу.Формула изобретения Способ изготовления прокатного валка, 5 включающий получение цилиндрической заготовки, нанесение на ее среднюю часть пластичного и износостойкого материалов, нагрев и последующую винтовую прокатку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 10 повышения качества валка путем улучшениясцепления нанесенных слоев с основой и интенсификации процесса прокатки, при получении заготовки на расстоянии 0,2-0,4 диаметра от торцов на ее поверхности вы полняют углубление на величину толщинынаносимых материалов, в которое наносят материалы, а прокатку осуществляют с абсолютным обжатием в первом проходе, равным 3 - 5 толщины нанесенных материалов.20