Способ термической обработки чугунных прокатных валков

К ПАТЕНТУ Й Я О О О СдЬ ЬЭ О Комитет Российской Федерации ио патентам и товарным знакам(71) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР(73) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИЧУГУННЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ(57) Сущность изобретения: в предлагаемомспособе, включающем нагрев. выдержку и Изобретение относится к металлургии и может быть использовано на прокатных станах, эксплуатирующих двухслойные валки, а также в машиностроительной промышленности.Известен способ термической обработки составного валка иэ высоколегированного чугуна (см, заявку М 59-33169, кл, С 21 Ь 9/38, Япония, опубл. 14.08.84), включающий нагрев до темПературы 300400 С, При этом остаточный аустенит превращается в бейнит и мартенсит, что стабилизирует структуру рабочего слоя валка.Недостатком описанного аналога является то, что известный способ можно применять только для валков иэ высоколегированного чугуна, в структуре которого имеется остаточный аустенит.Известен также способ получения литых композитных валков (см . заявку М 55- 158808, кл. В 21 В 27/00, Япония, опубл, 20,12,80) включающий отливку и изотермиЯО. 2000342 С охлаждение, температуру нагрева определяютпоэависимостиТн=Тм+КтКи НЗД С, где Тн - температура начала выделения медистой Е-фазы, 250-260 С; Кт - коэффициент, учитывающий интенсивность повышения теплопроаодности и твердости материала за счет выделения медистой Е- фазы при нагреве, 1,11,3 С/ ед; Км - концентрация меди в чугуне, ; НЯД - твердость чугуна в литом состоянии, ед.Шора, 1 табл. ческую обработку нагруженного слоя при200450 С, При этом остаточный аустенит превращается в бейнит, что приводит к повышению твердости и прочности чугуна при сжатии,Однако известный способ можно применять только для высоколегированных чугунов, имеющих в структуре остаточный аустенит, и кроме этого, так как превращение остаточного аустенита в бейнит связано с увеличением обьема и ростом внутренних напряжений, это может вызывать выкрашивание рабочего слоя и поломки валков.Наиболее близким по технической сущности является выбранный в качестве прототипа способ термической обработки чугунных двуслойных прокатных валков (см, авт. св. Ф 1268627, кл. С 21 О 9/38, 1986, БИ йа 41); включающий нагрев до температуры ниже Ас 1, конкретное значение которой определяется исходя иэ твердости рабочего5055 слоя и содержания в нем марганца и никеля. Этот способ обеспечивает снижение выкрашивания и повышение стойкости валков,К недостаткам прототипа относится то. что термической обработке по известному способу целесообразно подвергать только листопрокатные двухслойные чугунные валки исполнения ЛПХН 9 с отношением твердости (НЯД) к степени легирования рабочего слоя (0.5 Мп + й) более 18, В то же время имеется довольно значительное число различных исполнений чугунных прокатных валков, к которым нецелесообразно применять известный способ термообработки вследствие существенных различий в их химическом составе.Кроме этого, обработка по способу-прототипу приводит к некоторому снижению твердости рабочего слоя, что недопустимо при эксплуатации изделий, например, прокатных валков о чистовых клетях сортовых станов, т.к. в этом случае наблюдаются повышенный износ калибров валков и ухудшение точности профиля проката.Целью изобретения является повышение твердости и иэносостойкости чугунных валков.Поставленная цель достигается тем, что в способе термической обработки чугунных прокатных валков, преимущественно легированных медью, включающем нагрев до заданной температуры, выдержек и охлаждение, валки нагревают до температуры, опрЕделяемой по зависимости Тн=Тм+ КтКмНД где Тм - температура начала выделения медистой е-фазы, 250-260 С;Кт - коэффициент, учитывающий интенсивность повышения теплопроводности итвердости материала эа счет выделения медистой г -фазы при нагреве,1,11,3 С/% ед.Км - концентрация меди в чугуне, %;НЯД - твердость чугуна в литом состоянии, ед,Шора,Нагрев валков иэ медистого чугуна до температуры, определяемой по предложенной зависимости, позволяет повысить его твердость и износостойкость зэ счет выделения иэ пересыщенного твердого раствора меди в а -железе медистой г -фазы, которая также увеличивает и теплопроводность материала. что способствует улучшению отвода тепла в тело валка и снижает температуру поверхности рабочего слоя в процегсе прокатки 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Проведенными эксперимен 1 альными исследованиями для чугунов, легированных медью в диапазоне 12,5, установлены значения температуры начала выделения медистой к -фазы Тм = 250 260 С и коэффициента, учитывающего интенсивность повышения теплопроводности и твердости материала, К 1 = 1,11,3 С/0 ед,Пои нагреве валков до температуры Тн250 + 1,1 Км НЯД, твердость и износостойкость рабочего слоя не увеличивается иэ-за недостаточно интенсивного выделения медистой г -фазы и пониженной теплопроводности материала.При нагреве ва 1 ков до температуры Тн250 + 1,3 Км НЯД твердость и износостойкость материала рабочего слоя снижаются вследствие начинающегося прОцесса сфероидизгции структуры металлической матрицы,Способ осуществляют следующим образом.На основе паспортных данных иэ валков, имеющихся на складе, выбирают партию с идентичным содержанием меди и твердости рабочего слоя. Испол ьэуя и редложенную зависимость, определяют оптимальную температуру нагрева партии валков в процессе их термической обработки,Проводят термическую обработку партии валков при температуре нагрева Тн = "250 + 1,11,3 Км НЗД, выдерживают при этой температуре в течение 4,6 ч и охлаждают с печью до 80100" С. Дальнейшее охлаждение до температуры цеха проводят на спокойном воздухе.П р и м е р. Чугунные отливки Я 120 х 500 мм, имели следующий химический состав. мас.%: углерод 3,34, кремний 1,27; марганец 0,49; хром 0,25: никель 2,75; молибден 0,37; медь 1,70; фосфор 0,19; сера 0,01; железо остальное.Твердость отливок в литом состоянии 55 Н ЯД. Отливки подвергали термообработке по следующему режиму: нагревали со скоростью 50 С/ч до температуры Тн = 250 + +1,01,4 Км Н 5 Д, выдерживали при этой температуре в течение 6 ч, охлаждали с печью со скоростью 15 С/ч до 100 С, после чего отливки охлаждали до температуры цеха на спокойном воздухе.Одну партию отливок испытывали после обработки по предлагаемому способу, вторую - после обработки по способу-прототипу, а третью - в литом состоянии,Результаты приведены в таблице2000342 В таблице приведены средние значения испытаний 46 образцов.Определение твердости и теплопроводности проводили с использованием стандартных методик.Испытание на износостойкость проводили на установке, развивающей удельное давление 500 Н/мм, проскальзывание 0,27 м/с. продолжительность испытания 2,5 ч, охлаждение дисков-образцов проводилось эмульсией. Относительный износ рассчитывался как отношение разности начального и конечного веса дисков к начальному весу дисков. Износостойкость образцов, вырезанных из отливок без термической обработки (литое состояние), была принята за эталон (1.0).Как видно иэ таблицы, термическая обработка отливок по режимам вне граничных параметров (варианты 1 и 5) не обеспечивает повышения твердости и измосостайкости относительно прототипа (вариант 6).В результате использования заявляемого способа термической обработки чугунных прокатных валков твердость по сравнению с прототипом возросла примерно на 13 ед. НЯД (57.59 НЯД против 56 НЯД), а износостойкость повысилась на 1030 (1,2.1.4 ед. против 1,1 ед,),Кроме этого, у отливок прошедших термическую обработку в сравнении с литыми, на 4044 ф (41,4,42,6 Вт/(М К,) против 29,6 Вт/(М К) возросла теплопроводность, что снижает температуру поверхности рабочего слоя в процессе прокатки и увеличивает долговечность валков.Согласно данным проведенных испытаний заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами; твердость отливок увеличилась на 13 ед. НЯД; износостойкость повысилась на 10.30)ь.Заявляемый способ термической обра ботки чугунных прокатных вдлков представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволяет . овысить производительность труда на металлургических предприятиях не менее чем в 1,2 раза за счет сокращения времени простоев ста-нов при перевалках валков, вышедших из строя по преждевременному износу, сократить расход топливо-энергетических ресур сов при нагреве заготовок, так как болееритмичная работа станов позволит уменьшить передержки металла в нагревательных печах, а также снизить расход валков за счет увеличения срока их службы не менее чем в 20 1,2 раза,Формула изобретенияСпособ термической обработки чугунных прокатных валков, преимущественно легированных медью, включающий нагрев 25 до заданной температуры, выдержку и охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нагрев ведут до температуры, определяемой по зависимой 30 Тл=Тм+КтКм НЮ, С,где Тм - температура начала выделения медистой я -фазы, 250-260 С:Кт - коэффициент, учитывающий интен 40 сивность повышения теплопроводности итвердости материала эа счет выделения медистой е -фазы при нагреве, 1,1-1,3 С/,ед.,Кн - концентрация меди в чугуне, ;45 НБО - твердость чугуна в литом состоянии, ед,Шора,2000342 Продолжение таблицы Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 РедакторЗаказ 3066 Составитель А.АгарышевТехред М.Моргентал Корректор М, Керецман Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, РаушСкая наб 4/5