Валок для косого горячего профилирования плоского проката и способ его изготовления

дв делам изобретений и открытий(54) ВАЛОК ДЛЯ КОСОГО ГОРЯЧЕГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ ПЛОСКОГО ПРОКАТА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Изобретение относится к прокатному производству, а именно к проектированию и изготовлению капрокатных валков, и может быть использовано в прокатных станах, производящих горячекатаныйплоский прокат с профилированной поверхностью,Известен валок для косого горяче.го профилирования плоского проката, содержащий шейки для подшипников и бочку с ребордами с криволинейной вершитОной и прямой боковой поверхностью, а . также с упрочненным поверхностным слоем 1.Недостатком данной конструкции вал 15 ка для косого горячего профилированияплоского проката является недостаточная стойкость реборд, что обусловленосвойственными этому процессу высокими силовыми и температурными параметрами. В процессе профилирования поверхность реборд валка подвергается интенсивному и неравномерному износу, возрастающему от основания к вершине реборпы.Нерав 2номерность износа реборд приводит к искажению профиля прокатываемых заготовок и снижению срока службы. валка. Действие значительных по величине изгибающих усилий также уменьшает срок службы валка.Известен способ изготовления валков путем механической, объемно-термической .и химико-термической обработки 2.Известный способ при изготовлении валков предлагаемой конструкции нв позволяет получить качественный упрочненный слой всей профилирующей поверхности и создать упрочненньЯ слой переменной толщины по высоте реборды. Это обусловлено тем, что подготовка поверхности перед насыщением, например обезжириванием, не обеспечивает полного удаления окисной пленки с поверхности реборд и тем самым снижает активность поверхности в процессе ее насыщения,Известным способом невозможно получить переменную глубину упрочненноЗО го сло 5 По высоте реборды в связи с отсутствием необходимых для этого техцолргическцх приемов.Целт изобретения - разработка конструкции и способа изготовления валка, позволяющих повысить стбкосто реборд валка при косом горячем профилировании.Указанная цель лостигаетсч тем, что у валке лля косого горячего профилировация плоского проката, содержащего О шейки для подшипников и бочку с реборлами с криволинейной вершиной и прямой боковой поверхностью, а также с упрочненным поверхностным слоем, боковая поверхность реборд выполнена из двух цаклоненньх под разнымугломк. ее оси гра- ней, при этом соотношение высот криволинейной поверхности вершины ц прямых граней боковой поверхности реборды равно 1;2;2: 1, а упрочпенный спой выполнен с переменной глубиной, увеличивающейся от основания к вершине реборды, прнчем угод наклона при основании превышает в 2,0-25 разя угол наклоне грани при вершине реборды, тогда как толщина 21 упрочценного слоя у основания реборды составляет 5-10% и у вершины 15-25% ее высоты. Кроме того в известном способе изготовления валке путем механической, обьемцо- термической и химико-термической обработки профиль реборд образуют инструментом например червячной фрезой, с переменной высотой микронеровцостей поверхности профилируюших канавок, а после объемной термообработки реборды обрабатывают с увеличением высоты микронеровцостей их поверхности, например, металлическими щетками, затем производят длительное травление поверхности, например в 40 15-20%-ном растворе соляной кислоты в течение 1,5-2,0 ч, выполняют горячее покрытие поверхности реборд фосфатными солями, например 3-4% ным раствором соли уажеф", и насьццеют поверхность 45 реборд элементом с малым атомным ве-. сом, например азотом.Обь динецные в предлагаемом изобретении две разнородных обьектя (конструкция валка и способ его тдзготовления) Ю служат одной цеди и могут быть использованы только в неразрывной связи друг с другом.На чертеже изображено нормальное сечение реборды валка и график и;злецения твердости по глубине упротецого слоя ре бора.В конст у кии валка рофи ц, реборл выполнен с: криволинейным утя" ом на вершине, например в виде луги окружцос - ти радиуса Я (участок АБ), и с прямолинейными участками АВ, БВ и ВГ, ВГрезними углами наклона к оси профиля реборлы Ы и С( причем соотношениелувысот криволинейного и прямолинейных участков 1, : ) : ) у равно 1;2, 2:1. Угол наклонаОо унаоткоа кн и ВГ, превышает угол наклона ( ф ) участков АВ и БВ,т в 2,0-2,5 раза.При указанных соотношениях высот участков профиля реборды и углах наклоне прямолинейных участков реборлы обеспечивается достижение высоких степеней обжатия (Я=40-60%) при профилировании плоского проката без признаков их разрушения и требуемой формы канавок на прокате. Другое соотношение приводит к нерациональному сочетанию высот участков профиля, вследствие чего при профилировании изменяется в сторону ужесточения .характер напряженного состояния в реборде, приводящий к ее разрушению.Приведенная выше разность углов наклона прямолинейных участков профиля реборды обусловлена кинематическими условиями зацепления реборды валка и профилируемого материала, при коорых .возможны наименьшие значения усилий накатки канавок, исключается возможность появления разрушающих напряжений в точках Е) и Ву и обеспечивается треЬуемая геометрия канавок на прокате, Указанная разность углов наклона граней реборды необходима также для применения прогрессивных видов технологий изготовления реборд.Процесс горячего косого профилирования херактеризуется высокими скоростными, температурными и силовыми параметрами (скорость прокатки П 7-8 м/с, температура 850-950 С, усилие профилирования Р = 120 т. В очаге деформации реборды валка подвергаются интенсивному износу, при этом вершины реборд нагреваются до более высокой температуры и изнашиваются быстрее других участков реборд. Выполнение реборд валка с толщиной упрочненного слоя (1), возрастающей от основания к вернице, повышает ресурс работы валка, Наиболее оптимальным значением толцицы слоя у основания реборды является толщина, составдяюшая 5-10% вьк;оты реборлы ( 11= = 0,05-0,1 Н), у в рицы - 15-25 тМ ( 1 о =0,15-0,2,"., 5 72При увелцчепци глубины слоя у основвация реборды более 10% ее высоты( 10,05-0,1 Н) снижается сопротцвляелость слоя изгибаю 1 цим нагрузкам,что приводит к появлению трещин и разрушению слоя. Увеличение глубины слояна вершине реборды более 25% ее высоты ( С) 0,25 Н) ухудшает сцеплениеупрочцецного слоя с основным металлом,а также уменьшает упругие свойства реборд, В результате возникают сколы иотслоения упрочнецного слоя. Уменьшениеглубины слоя у основания реборды менее5/о ее высоты ( 1,(0,05 Н), и у вершиньменее 15% ее высоты приводит к болеебыстрому износу поверхности реборд,ДЛЯ ПОВЬШ 1 ЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ С ОСНОВНЫМметаллом упрочненный слой выполнен ствердостью, плавно уменьшающейся поглубине, например, по закону нормального распределения Гаусса.Построение профиля реборд осуществляется в следующей последовательности.Вначале строят криволинейный участокАБ вершины профиля заданной кривизны,например в виде дуги окружности радиусом Я, с высотой. Затем от точексопряжения А и Б строят прямолинейныеучастки АВ и БВ 4 под углом б к осипрофиля с высотой 8 и от точек В иВ, - участки ВГ и В Г под угломД с высотой Я .Предлагаемый валок для косого горячего профилирования выполняется, например, со следу 1 ощими размерами профиляреборд. Привысотепрофиля Н=- 2,1 ммвысоты криволинейного и прямолинейных участков равны= 0,5 и .И =21,1 мм, Й = 0,5 мм соответственно.Криволинейный участок, вершины выполненв виде дуги окружности с радиусомЧ = 0,9 мм. Углы наклона граней привершине и основании реборд равцы соответственно с( =30 , с(. =60, Глубина упрочненного слоя выполнена равной 0,1-0,2 мм у основания реборд ивозрастающей до 0,3-0,5 мм нв вершине.Упрочнецный слой выполнен с твердостью реборд, например цля стали5 ХНМ, уменьшаюцейся с глубиной позакону нормального распределения Гауссаот твердости Н Ч 550-700 ца поверхности до Н Ч 390-460 в переходнойзоне,и;Готовение валка по предлагаемому сособу Осуществляется следующимОба;1 Ол.26 20 15 высоты микронеровцостей способствует лучшему сцеплению фосфатцой пленки споверхностью реборд..затем поверхность Валка повор Юттравлению в ванне с 1,-20:; - 1.л растВОДЭОМ СОЛЯНОЙ КИСТОТ 111 тПП Ц6Ня заготовке валка Образуют 11 рО 11 иы 11:реборд червячной фрезой, имеющей новременную высоту микронеровностей црофцлируюцНх канавок 4 моць 11 аОНуюся Очвеличиесы 2,5 на прямолццс Ином участкепри основании профиля до 0,63 криволинейного участка вершины. Профцлцру 1 ощие канавки фрез обрабатывают ца резь -бошлифовальном станы, например модс; -О ли 5822. На криволинейном участке про-филя поверхность шлифуют кругол с раз.Мером зерна 50 - 80 мкм, на прялоИцойном участке при вершине - кругом сразмером зерна 80-120 мкл 1, а ца прямолинейном участке прц Основании - кругом с размером зерна 120-150 мкм.Профилирование реборд валка производятца зубофреМрном станке л 1 одели 3257с число оборотов фрезы= 64 об/мцн,20 скорости резания Ч =15 м/мин и подаче 500 = 0,63 мм/об. Высота мцкроцеровностей поверхности реборд после зубофрезерной обработки составляет 1,25 накриволинейном участке вершины, 2,5 цв25прямолинейном участке при вершине и)7. 20 на прямолинейном участке прцосновании,Затем производят объемную закалкуи высокий отпуск валков. Нагрев валков30под закалку, например из стели 5 ХНМ,производят в электрической шахтной печи Ц 105 А в защитной среде природногогаза до 880-900 С, После закалки неомасло производят высокий отпуск вЗ 5, электрической камерной печи Нпри530-550 С. Валок после объемной заокалки и отпуска имеет твердость реборды НВ,С 35-45 ( НЧ 390-460),40После термообработки поверхность реборд обрабатывают вращающимися Н 1 етками с диаметром проволоки 0,6-0,8 ммпневмоилифовальной машинкой с числомоборотов щетки 320 об/миц, скоростью4обработки 15,0 м/с и подачей 0,5 м/миц,при этом происходит взрыхлецие поверхности реборд с увеличением высоты мцкро -неровностей и частичным удалением окцсной пленки. После обработки получают поверхность с высотой мцкронеровпостей50нв криволинейном участке вершины 2,5на прямолинейном участке при ворИц"Я 20 ц у основания %- 0. Увелцчг. ице2620 8шейки для подшипников и бочку с ребордами с криволинейной вершиной и прямойбоковой поверхностью, упрочненным поверхностным слоем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения стойкости реборд, их боковая поверхностьвыполнена из двух различных наклоненных к ее оси граней, при этом соотношение высот криволинейной поверхности10 вершины и прямых граней боковой поверхностиребордыравно 1:2, 2:1, а упрочненный слой выполнен переменной толщины с увеличением от основания к вершине реборды.15 20 25 30 7 72 1,5-2,0 ч. При этом происходит окончательное удаление окисной пленки и лег кое растравливание поверхности валка.Повышение концентрации кислоты более 20% и увеличение времени травления более 2 ч приводит к появлению микротрещин на поверхности реборд.После травления выполняют горячее покрытие поверхности реборд фосфатными солями в ванне с 3-4%-ным раствором соли "Мажеф" при 85-95 ОС, в результате чего на поверхности реборд образуется фосфатная пленка с большой пористостью, повышающая активность поверхности при насыщении и ускоряющая абсорбцию насыщающего элемента.В заключение производят насьпцение поверхности валка азотом в электрической шахтной печи ЦА в две ступеони - при температуре 500-510 С в течение 25-30 ч и при температуре 520-530 С в течение 30-35 ч. При этом атомы азота образуютсо сталью твердые растворы замещения, имеющие высокую твердость. В процессе насыщения скорость перемещения азота у поверхности реборды различна в силу различного характера чистоты поверхности, в результате чего различна и степень диффузии атомов азота, что определяет разную толщину упрочненного споя по высоте реборды (наибольшая глубина упрочненного слоя характерна ддя вершины реборды, где более высокий класс чистоты поверхности, и наименьшая - для основания реборды, где поверхность более грубая,чем при вершине). Увеличению глубины проникновения атомов диффундирующего элемента при вершине реборды способствует и кривизна этого участка, После насыщения азотом поверхности реборд получается упрочненпый слой толщиной 0,1-0,2 мм у основания и 0,3-0,5 мм при вершине реборды, при этом твердость по толщине слоя плавно уменьшается от Н Ч 550-700 на поверхности до Н 390-460 в зонеФперехода в основной металл.формула изобретения1. Валок для косого горячего профилирования плоского проката, содержащий 2. Валок по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что угол наклона грани при основаниипревышает в 2,0-2,5 раза угол наклона грани при вершине реборды,3. Валок по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что толщина упрочненного слоя у основания реборпы составляет 5-10/о и у вершины 15-25% ее высоты.4. Способ изготовления валка поп. 1, включающий механическую, объемно-термическую и .химико-термическую .обработку, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что профиль реборд образуют инструментом, например червячной фрезой, с переменной высотой микронеровностей поверхности профилирующих канавок, а после объемной термообработки реборды обрабатывают с увеличением высоты микронеровностей их поверхности, например, металлическими щетками, затем производят длительное травление поверхности, например в 15-20%-ном растворе соляной кислоты в течение 1,5-2,0 ч, выполняют горячее покрытие поверхности реборд фосфатными солями, например 3-4%-ным раствором соли "Мажеф" и насыщают поверхность реборд элементом с малым атомным весом, например азотомИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЪ 438479, кл. В 21 Н 7/14, 1972.2. Лахтин Ю, Н., Коган Й. Д. Азотирование стали, М., Машиностроение",1976, с. 73 ю 110./5 а иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 09/3 ТиЗИИПИ Государст по делам изобр 113035, Моск енного кетений ива, ЖПодписитета СССкрытийРаушская н