Способ термической обработки чугунных двухслойных прокатных валков

где Тт- температура началаснижения твердости рабочего слоя двухслойных валков, 320-330 С; К - коэффициент, учитывающий интенсивность снижения отношения 143Изобретение относится к черной ме.таллургии, в частности ктермической обработке двухслойных чугунных прокатных валков.Цель изобретения - повьппение стойкости валков и уменьшение выкрашива- .ния рабочего слоя.Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в процессе отливки рабочего слоя двухслойных валков из чугуна одного и того же химического состава можно в зависимости от скорости охлаждения в процессе кристаллизации получить различную твердостьи глубину отбела (глубина отбела ра"бочего слоя должна составлять 12 -32 мм) и, следовательно различныйуровень напряженности рабочего слоя,для определения температуры нагревапри термической обработке необходимоучитывать не только значение твердости, степени легирования, но и глубину отбела рабочего слоя,Основным элементом, влияющим натвердость валков, является никель,в то же время никель придает вязкостьрабочему слою и уменьшает его выкрашивание. Экспериментально установлено, что с повышением величины отношения твердости к содержанию никеля(-т-) более 20 ед/% и увеличениемНБОНхглубины отбела рабочего слоя (Ь) бо"лее 15 мм резко возрастает уровеньостаточных напряжений, возникающихв рабочем слое валка после его ожчаждения. Это приводит к выкрашиваниюрабочего слоя при эксплуатации его встане и снижает стойкость валков.Предлагаемый способ включает термическую .обработку чугунных двухслойных прокатных валков, преимущественно с глубиной отдела рабочего слояболее 15 мм, нагрев до температурыниже Ас выдержку и охлаждение, вал"ки нагревают до температуры, опреде-ляемой по зависимостиТ=Т +К - . (К -- )НЯЭЬ ср - Ьуин 1нет т 1 м6ОтпСе5628 20 2НЮ/М 1 при нагреве выше Тц,с.т 90-100 С/ед/%;НБР - значение твердости рабочего слоя валка влитом состоянии поШору, ед,;М - содержание никеля врабочем слое, %;К - максимально допустимоезначение отношения присредней глубине отбеларабочего слоя, равной1515 мм, 20 ед/%;Ь - среднее Фактическоезначение глубины отде"ла рабочего слоя, мм;Ьм- минимально допустимоесреднее значение глубины отбела рабочегослоя при отношенииНЮ/М = 20 ед/%,15 мм;25 К - коэффициент, учитывающий величину допустимого изменения глубиныотдела рабочего слояпри изменении значения30отношения НБР/Б 1 наединицу 2,9-3,1 мм/ед/%Нагрев двухслойных чугунных вал-.ков с глубиной отбела рабочего слояболее 15 мм до температуры, величинакоторой рассчитывается по предлага 35 смой зависимости, позволяет снизитьтвердость рабочего слоя и, следоватНЯЭтельно отношение -т- до оптимальЭ Идной величины, определяемой фактической глубиной его отбела. Это снижает величину остаточных линейныхнапряжений до безопасного уровня,уменьшает выкрашивание рабочего слояи повышает стойкость валков.Проведенными лабораторными и промьппленными исследованиями установлено, что температура начала снижениятвердости (Т и ) рабочего слоядвухслойных чугунных валков ЛПХНд 50 и ЛПХНдравна 320-330 С и, следовательно, для того, чтобы снизитьтвердость рабочего слоя валков иНЯуменьшить отношение в . в , необходимоЙГ5 нагревать валки вьппе ТЛПХНд" листопрокатный валок спластинчатым графитом из легированного хрома и никелем чугуна, двух 3 14356слойный, с пределом твердости по бочке не менее 70 ед. Вора (НЯР);ЛПХНд- то же, с пределом тнердости по бочке не менее 71.НЯР,Коэффициент К . Значение Кт, учи 5тывающего интенсивность снижениявеличины НЯР/Н 1 и корректирующего искомую температуру термообработки валков исполнений ЛПХНди ЛПХНд определяют следующим образом.Весь массив находящихся н эксплуатации валков на основе обработкиНЯР/М 1 на группы, отличающиеся позначению этого отношения на одну единицу. На практике оказывается, чтовсе валки в основном разделяются напять групп с величиной отношения17 - 21, От каждой группировки отбирают восемь валков с одинаковыми значениями твердости и содержанием никеля.Каждую партию из восьми равнозначных валков помещают в печь натермообработку. После достижения садкой валков температуры 300 С черезокаждые 50 С в интервале их нагреваодо 650 С включительно выгружают после соответствующей выдержки по одному валку, После охлаждения измеряют твердость,определяют текущеезначение отношения НЯР/Яд и строятграфик зависимости величины данногоотношения от температуры термообра ботки.Используя полученные графики,определяют коэффициент Кт из соотношенияДТОСК" щтт НЯР: Ндф ед:Я ф40где дТТ нагрева 320 С - величина темпеоратуры перегрева.овалков вьппе 320 С,необходимого дляснижения отношенияНЯР/М на единицу,фСРезультаты определения значенийкоэффициента Кт приведены н табл. 1.Из табл.,1 видно, что интервал значений коэффициента Кт для валков ЛПХНдсоставляет 90-98, а для ЛПХНдсоответственно 93-100.В общем случае для двухслойных55 валков ЛПХНд значения Кт находятся в интервале 90-100. Однако для нахождения температуры обработки каж 28дого конкретного валка в предлагаемом способе необходимо использоватьтолько конкретные значения К , определяемые по предлагаемой зависимости на основе характерных валку твердости и величины отношения НЯР/Ч.Коэффициент К . В связи с тем,что поньппениеаработки двухслойныхвалков ЛПХНд в реальных услониях зависит не столько от простого увеличения твердости, глубины отбела исодержания никеля, сколько от оптимальности сочетания этих характеристик (напряженное состояние налка из- .меняется от различного сочетания этихпараметров), температура термообработки прокатных валков в предлагаемом способе определяется с учетомпроведения согласования (оптимизации)указанных характеристик за счет изменения на определенную величинутвердости (и напряженного состояния)путем введения в расчет определяемойтемпературы обработки коэффициентаоБОсуществляя термообработку валковпо предлагаемому способу, в однихслучаях повьппают исходную твердость,в других - понижают ее. Но в обоихслучаях обеспечивают валкам необходимое . сочетание твердости, глубиныотбела, химсостава за счет присутстВия В расчетах Ко, Б,Экспериментально установлено, чтонаилучшее сочетание твердости, глубины отдела, содержания никеля имаксимальная наработка характернывалкам, температуру термообработки ко 1торых определяют при численном значении К Б в интервале 2,9-3,1 мм/ед,/Хили в среднем при К3 мм/ед/Х.Уменьшение значения К ниже2,9 или увеличение более 3,1 приводитк расчету температуры термообработки,при которой не обеспечивается оптимального сочетания твердости, глубины отбела и химсостава. Процент выкрошек таких валков повышается, наработка падает.Коэффициент К . Предлагаемый способ термообработки 2-слойных валковобеспечивает наибольшую эффективность валкам с глубиной отбеленногорабочего слоя 15 мм и более, Доля производства таких валкон в общем объемевыпуска составляет более 65%.В связи с тем, что более половинырассматриваемого массива валков имеют40 5 14среднюю глубину отбела 15 мм, онинаиболее чувствительны к назначаемойтемпературе обработки, поскольку находятся на нижнем пределе областиэффективного применения предлагаемогоспособа,Чтобы избежать назначения не"эффективных температур термическойобработки, обусловленных существеннойколеблемостью учитываемых параметровтвердости, химсостава и глубины отбелавалков, вводится в ее расчет коэффициент К,Численное значение К= 20 ед./%экспериментально установлено в результате анализа эксплуатационнойстойкости более 300 термообработанныхвалков. Его величина ограничивает .максимально допустимое значение отношения НБЭ/М, которое для данной категории валков во всех случаях должно быть равным 20 ед./%.Для получения таких сведений поданным эксплуатации валков на станестроят графикПо оси ординат откладывают зиачение отношения НБЭ/Нх, апо оси абсцисс - величину отбела рабочего слоя. На пересечении перпендикуляров, восстановленных из точекна осях с конкретными значениями отбеда и отношения НБ 0/Я 1 по каждомувалку, отмечают вид выхода валков изстроя: по естественному износу илипо выкрошкам рабочего слоя,В результате использования такогометода устанавливают, что максимально допустимое значение НБ 0/М, прикотором отсутствуют выкрошки и повышается наработка валков с глубинойотбела 15 мм, составляет 20 ед./%.Из построенных графиков также видно, что валки с отношением НБП/Н,равным 20, но с глубиной отбела более 10 мм, подвержены выкрошкам рабочего слоя. Для их предотвращения необходима термообработка, снижающаятвердость, величину данного отношения и уровень внутренних напряжений.Температура обработки таких валковтакже определяется присутствием Км.Определение температур обработкивалков данного вида без учета коэффициента Км не,обеспечивает валкам стабильного повышения качества и наработки.По предлагаемому способу термической обработки чугунных двухслойныхвалков целесообразной представляется 35628 6следующая последовательность действия: из имеющегося на предприятиипарка новых валков, используя паспортные сведения о твердости, средней глубине отбела и содержании никеля в рабочем слое валков, а такжепредлагаемую зависимость, определяюттемпературу нагрева для каждого валка, Валки с одинаковой (+10 С) оптимальной температурой нагрева комплектуют в партии для последующей термообработки, Каждую партию валков нагревают до температуры 15 НБВ Ь,. -Ьин 1 о Т=т +К - . (К- - "- - ) С н.с,т т 11 м Кв и выдерживают при этой температуре6-10 ч, в зависимости от размероввалков, а затем охлаждают с печью до90-100 С, Дальнейшее охлаждение дотемпературы цеха проводят на воздухе.Эффективность предлагаемого способа проводят на чугунных двухслойныхвалках ЛПХНдс размерами бочки800 а 2000 мм, отношением твердости рабочего слоя к содержанию никеля 2021 ед/% и глубиной отбеленного слоя12 - 21 мм,Химический состав рабочего слоя,%: углерод 2,65 - 2,80; кремний0,38 - 0,50; марганец 0,60 - 0,70;Фосфор 0,46 - 0,50; сера 0,09 -0,10 р хром 0,65 - 0,72; никель3,60 - 3,80, железо остальноеВалки подвергают термической обработке по следующему. режиму: нагорев со скоростью 25 С/ч до температуры НБЭ Т +К - . (Кнст т м Ь сР - Вмиг )еще)ф Котб45выдержка при этой температуре в течение 8 ч, охлаждение в печи со скоростью 15 С/ч до 100 С, после чеговалки охлаждают на воздухе до температуры цеха.Для определения оптимального значения коэффициен КотБ , учитывающе"го допустимые изменения значения глубины отбела рабочего слоя Ь при изменении величины отношения НБЭ/Кд,валки до термообработки выбирают содинаковым значением отношенияНБР/Ы 1 = 20 ед/% и глубиной отбелаЬ = 21 ммю а величину Котв именя35628 8тельно (примеры 11,12 и 14), Учитывая, что болыпинство двухслойных валков изготавливается с глубиной отбела более 15 мм, предлагаемьй способ5может найти более широкое применениеВ результате использования предлагаемого способа стойкость валков,имеющих глубину отбела рабочего слояболее 15 мм, повышается на 29 - 41 Х(250 - 290 тыс. т прокатного металлапротив 194 - 205 тыс. т) и устраняются выкрошки рабочего слоя,Согласно данным проведенных эксплуатационных испытаний предлагаемый способ в сравнении с известнымобладает следующими преимуществами:стойкость валков возрастает на 29 -417., устраняются выкрошки рабочегослоя при глубине его отбела более15 мм. 14 Формула изобретения25 т - т + К , -- (К - --- ) СГНЯВ Ьсе - Ьмин, он.с.т т 1м КУта где т н.с,т температура начала снижения твердости рабочего слоя двухслойных 40валков, 320.- 330"С коэффициент, учитывающий интенсивность снижения отношения НЯЭ/Х при нагреве вьппе Т т, 4590 - 100 С/ед(Х;значение твердости рабочего слоя валка в . литом состоянии по Шору, ед,; 50 - содержание никеля врабочем слое, Х;максимально допустимоезначение отношенияНЯЭ/М при средней глубине отбела рабочего К 1 мин НБП -К отб Км 7ют в инте рвал е , 7 - 3, 2 мм/ ед/ Е.Для определения влияния глубины отбела иа напряженность рабочего слоявалки с примерно одинаковым соотношением НЯ 0/М 1 и НЮ/0,5 Ип + Н 1 выбирают с глубиной отбела Ь = 12, 5,18 и 21 мм,На основании выбора данных параметров, определяют температуру нагрева каждого из валков и после термообработки сравнивают их эксплуатационную стойкость при работе в стане.Одну партию валков испытывают послеобработки по известному способу.Характеристика свойств чугунныхдвухслойных валков в зависимости отрежимов термообработки приведена втабл. 2.. Как видно из табл. 2, наибольшаястойкость валков при обработке попредлагаемому способу достигается привеличине К, = 3,0 (пример 4), Поэтому при определении температуры нагрева валков в зависимости от глубиныотбела по предлагаемому выражению(примеры 1 - 10) значение К Б принимают равным 3,0.Из табл. 2 также видно, что термообработка валков по предлагаемомуспособу более эффективна при глубинеотбела рабочего слоя больше 15 мм(йримеры 9 и 10), а по известному "при глубине отбела.до 15 мм включиСпособ термической обработки чугунных двухслойных прокатных валков, включающий нагрев до температуры ниже Ас, выдержку и охлаждение, .о т л и ч. а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости валков с глубиной отбела рабочего слоя более 15 мм и уменьшения их выкрашивания, нагрев ведут до температуры слоя, равной 15 мм,20 ед./Х;среднее фактическоезначение глубины отбела рабочего слоя, мм;минимально допустимоесреднее значение глубины отбела рабочегослоя при отношенииНЯВ/И 1 - 20 ед/7,15 мм;коэффициент, учитывающий величину допусти-.мого изменечия глубиныотбела рабочего слояпри изменении значенияотношения НЯР/Ю 1 наединицу, 2,9-3.1 мм/.ед. (710 Валок Значение коэффициента Кт,С/ед./%, при отношенииНБ 0/Н 3., ед./% 17 18 19 20 21 ЛПХНд90 92 94 96 98ЛПХНд"71 93 95 97 98 100 1 аб,ница 2 с атаос,твелков,ысет 540 262 Естественны 3 нввос. Й р а м е 3 а 33:м е, баева.от косой меам - зкачеюи керактеристик до термяческай обработки, слрава - после термической обработки, .Составитель Т, БердышевскаяТехред И.Дидык. Корректор В. Романенко Редактор Н; Яцола,Заказ 5612/24 Тираж 545 Подписное ВНИИПИ Государстве 33 ного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,.Раушская наб., д 45