На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Анализ опыта разработки эффективности использования твердосплавных прокатных валков дискового типа

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 09.07.2012. Сдан: 2010. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


1
Так, прокатные  валки являются ответственной сменной  быстроизнашивающейся деталью прокатных  станов. От стойкости валков напрямую зависят технико-экономические показатели работы прокатных станов, стоимость  и качество проката.
Валки могут изготавливаться коваными из стали либо литыми из чугуна. Стальные прокатные валки в процессе изготовления должны подвергаться термической обработке для получения более приемлемых эксплуатационных характеристик, что делает их производство более дорогим. Предлагается более экономичная технология изготовления литых чугунных валков.
Чугунные  валки термической обработке  не подвергают, поэтому заданные прочностные  параметры получают литьем. Структура  литого валка - биметаллическая: твердый  рабочий слой - из отбеленного чугуна, вязкая сердцевина - из серого или высокопрочного чугуна. Для литья используют нелегированный чугун следующего химического состава (мас. %): углерод 2,7...2,8, кремний 0,3...0,8, марганец 0,3.. .0,8, фосфор не более 0,5, сера не более 0,1. Также применяют низколегированные (<1,3 %ni,=""><1,2 %="" сг,=""><1,5 %="" мп),="" средне-="" и="" высоколегированные="" (2...4,5%ni,="" 0,5...1,5%сг)="">
Углерод в составе чугуна увеличивает  количество ледебурита в его структуре, тем самым повышая способность  чугуна к истиранию. Кремний в чугуне предназначен для компенсации влияния окисленности отдельных составляющих расплава и неметаллических центров графитизации. Марганец позволяет произвести обессеривание и раскисление чугуна. Присадка в ковш 0,01... 0,05 % серы за 3...10 мин до заливки приводит к заметному увеличению переходной зоны в валках. Фосфор повышает износостойкость рабочего слоя валков вследствие образования фосфидной эвтектики. Легирующие элементы позволяют изменять металлическую матрицу, тем самым улучшая те или иные рабочие свойства валков. Кроме того, они также могут влиять на графитизацию валков.
Изготавливать валки можно 3-мя способами: обычным, методом «полупромывки» и методом  «промывки». Первый заключается в  заливке серым чугуном формы  для отливки валков, состоящей из трех частей: верхняя и нижняя трефы расположены в песчано-глинистых полуформах, средняя рабочая часть формируется в кокиле. Второй состоит в модифицировании при заливке внутреннего слоя валка для получения серого чугуна. Третий метод включает заливку внутренней части валка серым нелегированным чугуном.
Повышение износостойкости прокатных валков позволяет увеличить время работы прокатных станов, тем самым улучшая  показатели производства и снижая стоимость  выпускаемой продукции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2
Прокатные валки – основной технологический инструмент в прокатном переделе металлургических заводов, выполняющий основную операцию прокатки, а именно деформацию металла для придания ему требуемых размеров, формы и свойств. От надежности прокатных валков, износостойкости рабочей поверхности, межремонтного срока службы в основном зависят технико-экономические показатели работы прокатных цехов и в первую очередь производительность прокатных станов, качество готового проката и затраты на его производство.
Рабочие валки изготавливаются из особо высококачественных легированных марок сталей со сквозной прокаливаемостью, твердостью 58?62 HRC. Твердость бочки рабочих валков обычно находится в пределах 90-102 HSD.
ЗАО «РЗ СИТО»  производит калиброванные валки  любой сложности и конфигурации.
При сортовой прокатке калибровка валков включает определение  формы и размеров калибров, расчеты  режима обжатий по проходам, определение  переходных сечений от заготовки  до конечного профиля, расположение калибров на валках.
Так же мы комплектуем многовалковые рабочие клети трубопрокатных и листопрокатных станов с любым количеством прокатных валков, рабочих валков и опорных. Изготавливаем прокатные валки для импортного оборудования.
         
              
   
 
 

3

Анализ  опыта разработки, эксплуатации и повышения  эффективности использования  твердосплавных прокатных  валков дискового  типа

 
Проанализирован опыт совместной работы НПО "Доникс" и ОАО КГМК "Криворожсталь" по освоению производства твердосплавных прокатных  валков дискового типа, научно-технического сопровождения их эксплуатации, отыскания путей повышения эффективности использования валков. Показано, что их эксплуатационная стойкость определяется как технологическими факторами производства, так и рациональным выбором структурных характеристик и состава валков в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Использование дифференцированных норм перешлифовки валков при перевалках, уменьшение разброса характеристик материала валков за счет стабилизации параметров процесса их изготовления позволяют снизить удельный расход валков на 1 т проката, а научно обоснованная система классификации дефектов и определения причин их возникновения позволяет оперативно выявлять и устранять отклонения как в технологии производства, так и в режиме эксплуатации валков. Выбранные оптимальные составы валковых материалов и технологии изготовления валков обеспечивают их эксплуатационную стойкость на уровне лучших зарубежных аналогов.  
 
 
Современные непрерывные мелкосортные прокатные станы имеют блочную конструкцию промежуточной и чистовой группы клетей, оснащенных валками дискового типа, изготавливаемыми из твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Их применение позволяет увеличить скорость прокатки до 80 - 120 м/с, обеспечить повышение точности прокатываемого профиля, увеличить производительность оборудования. Однако, твердосплавные валки резко отличаются от ранее использовавшихся в прокатном производстве по техническим характеристикам, особенностям использования и технологии изготовления. До 1997 г. потребность предприятий Украины в таких валках полностью удовлетворялась за счет импорта. В связи с вводом в эксплуатацию двух современных прокатных станов, использующих твердосплавные валки, возникла задача организации производства в стране твердосплавных прокатных валков дискового типа, с тем, чтобы сократить закупки изделий за рубежом, а в перспективе полностью отказаться от импорта и прейти к экспорту подобных изделий. Впервые в Украине эта задача была решена НПО "Доникс" в сотрудничестве с комбинатом "Криворожсталь". Отдельные аспекты решаемых задач рассмотрены в работах [1-4]. Целью данной работы явился анализ новых данных и обобщение ранее полученных результатов.  
 
Освоение производства в Украине твердосплавных изделий такого типа осложнялось отсутствием систематических данных о поведении твердых сплавов в сложных условиях нагружения, сочетающего циклические механические и термические нагрузки, абразивный износ, коррозионное воздействие среды и адгезию обрабатываемого материала. Оптимальные составы, структуры и способы их получения составляли "know-how" зарубежных фирм-производителей. В Украине отсутствует собственная сырьевая база для производства твердых сплавов. Поэтому при организации производства необходимо было решить следующие задачи:

    выбор оптимальных структурных характеристик твердых сплавов и их химического состава в зависимости от условий эксплуатации;
    разработка эффективной технологии производства крупногабаритных твердосплавных изделий с низкой пористостью и повышенными механическими характеристиками;
    обеспечение сырьевыми материалами;
    разработка системы контроля качества изделий в процессе производства.
Для оптимизации состава и структуры  изделия необходимо определить количественные параметры оптимизации. Технические  требования к твердым сплавам обычно регламентируют твердость и временное сопротивление изгибу, причем твердость во многом определяется содержанием связки. Твердость возрастает с уменьшением ее содержания. Изменение гранулометрического состава карбидной фазы приводит к изменению значений твердости на 1-2 единицы HRA при среднем значении твердости для сплава с содержанием связки на уровне 15%, составляющем 85 HRA. Статистический анализ взаимосвязи значений твердости и стойкости валков не выявил значимой корреляции между этими двумя параметрами. Поэтому значение твердости следует рассматривать как пороговый фактор, для которого выход за допустимые значения предела изменения является признаком отклонения от технологии изготовления.  
 
Временное сопротивление изгибу бизг является более чувствительной характеристикой и может меняться в достаточно широких пределах (+/- 10-15% от номинального значения). Ведущие производители валков уделяют этому параметру большое значение и используют технологии, обеспечивающие получение прочностных характеристик на 35 - 45% выше, чем при обычном спекании твердых сплавов. Наиболее распространенным процессом является горячее изостатическое прессование (ГИП), обеспечивающее получение практически безпористых изделий. Однако анализ результатов эксплуатации экспериментальных валков с различным уровнем временного сопротивления изгибу при условии, что это значение не менее определенного уровня (например, для сплава с 15% связки - не менее 2400 Н/мм2) показал, что корреляция между прочностными характеристиками и эксплуатационной стойкостью отсутствует. Более того, с возрастанием значений бизг выше 3000 Н/мм2 повышается вероятность разрушения валка вследствие ускоренного формирования магистральных трещин при появлении сетки разгара.  
 
Выполненный комплекс исследований особенностей износа и разрушения валков, эксплуатирующихся в условиях комбината "Криворожсталь" [4], показал, что решающее значение для повышения стойкости имеет формирование структуры металла валка с оптимальным размером карбидной фазы, равномерным распределением связки, отсутствием конгломератов карбидных частиц, отсутствием выделений n-фазы и пористостью не более 0,1%(об.). Формирование такой структуры приводит к повышению прочностных характеристик, поэтому высокие прочностные характеристики являются индикатором соблюдения технологии производства валка. Однако появление в структуре 1-3% (об.) n-фазы практически не приводит к изменению твердости и бизг, в то время как величина слоя, удаляемого при перешлифовке, возрастает на 20-25% вследствие увеличения глубины распространения сетки разгара. Поэтому для обеспечения повышения стойкости валков специалистами НПО "Доникс" были разработаны требования к структуре валковых материалов и разработаны методики их определения и контроля.  
 
На основании проведенных исследований были разработаны технологии производства твердосплавных валков - горячее вакуумное прессование, вакуумное спекание, активированное внешним давлением, спекание смесей с регламентированным гранулометрическим составом [3], обеспечивающие получение требуемых структур с заданным уровнем механических характеристик. Технологически эти процессы проще, чем ГИП и позволяют получить меньшую себестоимость изделий.  
 
Важной проблемой является также рациональный выбор характеристик материала в зависимости от условий эксплуатации. Линейная скорость прокатки в клетях, оснащенных твердосплавными валками, меняется в широких пределах. Соответственно меняется соотношение факторов, определяющих износ валка. Для стана 150 ОАО КГМК в чистовых клетях основным механизмом повреждения поверхности калибра является износ по механизму микровыкрашивания карбидных частиц, в то время как на поверхности калибров валков мини-блока формируется сетка разгара с глубиной проникновения в пределах 0,25 - 1 мм. Известно, что увеличение содержания связки позволяет повысить устойчивость к формированию сетки разгара, но облегчает выкрашивание карбидных частиц. Поэтому для валков каждой клети существует определенное оптимальное содержание связки. Однако по организационным причинам валки одного типоразмера должны иметь одинаковый состав. Поэтому НПО "Доникс" в сотрудничестве с ОАО КГМК были выполнены исследования по оптимизации содержания связки в валках каждого типоразмера с целью минимизации удельного расхода валков по комплекту в целом. Установлено, что оптимальные содержания не соответствуют стандартным составам твердых сплавов и должны поддерживаться в более узких пределах, чем это допускается для твердосплавных изделий других применений. Для производства валков из смесей требуемого состава в НПО "Доникс" созданы собственные производственные мощности по изготовлению смесей с требуемым составом и гранулометрическими характеристиками из первичных компонентов: карбида вольфрама и металлических порошков, формирующих связку, и разработана технология получения смеси с содержанием связки, изменяющимся в узких пределах.  
 
Для производства собственных смесей требуется определение источников приобретения сырьевых материалов. В связи с этим был выполнен цикл исследований по использованию вторичных твердосплавных смесей для производства валков. Проблема утилизации отработанных крупногабаритных валков и лома разрушившихся валков является чрезвычайно актуальной. Карбидная фаза вторичных смесей в процессе спекания проходит повторную перекристаллизацию, что улучшает форму частиц, их гранулометрическую однородность, равномерность их распределения в связке. Однако все используемые в Украине в настоящее время технологии переработки твердых сплавов (кроме технологий перевода в оксидную фазу и повторного синтеза) приводят к повышенному окислению получаемого порошка или его загрязнению примесями. Учитывая высокие требования к материалам для валков, наличие окислов и примесей не позволяет при существующем уровне технологии получить изделия с требуемыми параметрами. Повторный синтез, очистка и рафинирование повышают себестоимость вторичных смесей и делают изделия из них неконкурентоспособными. Поэтому в настоящее время валки НПО "Доникс" производят только из первичных компонентов, а вторичные смеси из отходов валков могут быть использованы для производства менее ответственных изделий.  
 
Следует учитывать, что блоки современных проволочных прокатных станов, оснащенные валками дискового типа, имеют групповой привод клетей, поэтому перешлифовке на следующий размер подвергается весь комплект валков, то есть стойкость комплекта определяется показателями валков с максимальным износом. В случае разрушения валка, новое изделие, заменяющее его должно быть перешлифовано на диаметр, соответствующий текущему диаметру комплекта, что может быть связано со значительными непроизводительными потерями материала валка. Поэтому для обеспечения эффективного использования парка валков и снижения их удельного расхода следует добиваться не только повышения средних значений характеристик валков, но и минимального их разброса в различных партиях, а также исключения дефектов материала, ведущих к катастрофическому разрушению.  
 
Наблюдения в течение длительного времени показали, что в реальных условиях эксплуатации по разным причинам разрушается 2-7% валков, первоначально входивших в комплект. При этом более 70% случаев поломок связано с нарушениями в работе оборудования и систем охлаждения, остальные случаи связаны с пониженными характеристиками материала отдельных валков, приводящими к ускоренному росту усталостных трещин. В свою очередь, своевременная диагностика причин разрушения или ускоренного износа позволяет оперативно устранять причины их возникновения. Поэтому специалистами НПО "Доникс" и ОАО КГМК был проведен цикл исследований по изучению причин ускоренного износа и разрушения валков и разработана система классификации дефектов, облегчающая определение причин.  
 
Важным элементом системы управления качеством изделий является внедрение в производственную практику НПО "Доникс" процедур статистического контроля качества продукции (СКК) и статистического контроля производства (СКП). Постоянный мониторинг большого числа количественных параметров производственного процесса и характеристик изделий позволяет определять тенденции изменения и дрейфа параметров и осуществлять корректирующие воздействия до возникновения значительных отклонений, ведущих к выходу за допустимые пределы. В результате внедрения системы контроля качества удается поддерживать характеристики валков в узких пределах (табл. 1).

Таблица 1. Характеристики твердосплавных валков из смеси ТС-15
Характеристика Номинальное значение Допустимое отклонение
Прочность на изгиб, Н/мм2 2850 +/-100
Твердость, HRA 86 +/-1
Плотность, г/см3 14,05 +/-0,05
Скорость  распространения ультразвуковых волн, м/с 6580 +/-20
Отработка технологии привела к повышению  фактической стойкости валков. Исследования показали, что при первоначально  установленном нормативе уменьшения диаметра валков чистовых клетей на 0,65 мм при прокатке 900 т проката, фактический средний съем на 20-25% ниже. Из полученных в результате исследований данных следует, что повышение эффективности использования дисковых валков возможно за счет технически обоснованного уменьшения нормативов съема при переточке на основании статистического анализа показателей работы валков в условиях конкретного стана. Другим вариантом может быть увеличение нормативов наработки при сохранении прежних нормативов съема при переточке. Потенциально это более эффективный путь, так как увеличение массы прокатываемого металла за одну установку позволяет сократить время простоев стана для перевалки и тем самым увеличить производительность стана.  
 
Еще одним организационным ресурсом является применение дифференцированных норм съема материала при перешлифовках валков. Организация производства изделий с оптимизированными параметрами и стабильными значениями свойств позволили отказаться от жестко установленных норм съема материала и перейти к съему по фактическому износу, что позволяет более полно использовать ресурс изделий. Фактические показатели по результатам эксплуатации твердосплавных валков производства НПО "Доникс" в 2003 г. представлены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели стойкости  твердосплавных валков производства НПО "Доникс" при эксплуатации на проволочном стане ОАО КГМК "Криворожсталь"
Группа  клетей Средняя фактическая  наработка за 1 установку на калибр, т Среднее фактическое  уменьшение диаметра при перешлифовке валков Количество прокатываемого металла на 1 мм уменьшения диаметра валка, т/мм для валков НПО "Доникс" Рекомендуемое количество прокатываемого металла на 1 мм уменьшения диаметра валка, т/мм для импортных  аналогов
NoNo 27, 28 782 0,51 1533 1200
NoNo 24-26 1500 0,55 2727 2400
NoNo 19-23 1512 0,65 2326 2250
NoNo 17-18 3985 0,92 4332 3000
NoNo 15-16 3990 1,4 2850 3000
Таким образом, проведенные работы позволили:
    разработать эффективные технологии производства твердосплавных валков, превосходящие по эффективности и экономическим показателям процесс горячего вакуумного прессования;
    установить оптимальные составы сплавов с учетом особенностей эксплуатации различных валков;
    разработать методы контроля качества изделий на всех этапах производства, обеспечивающие производство изделий с более стабильными свойствами;
    внедрить технически обоснованные нормы съема материала при перешлифовках валков;
    внедрить дифференцированные нормы перешлифовки валков по их фактическому износу.
Комплекс  НИР и ОКР, а также организационных  мероприятий позволил получить фактические  показатели стойкости валков и их удельного расхода на уровне лучших мировых образцов при меньшей цене изделий. Это, в свою очередь позволило отказаться от закупок твердосплавных валков по импорту и обеспечить стабильную работу комбината "Криворожсталь" с использованием валков отечественного производства.  

ЛИТЕРАТУРА
    Отдельные аспекты организации производства твердосплавных прокатных валков дискового типа методом горячего вакуумного прессования / А.Г. Маншилин, В.В. Назаренко, С.В. Труханов и др. // Металл и литье Украины. -2000.- No5-6.-С.38-40.  
     
    2. Труханов С.В., Сидоренко Д.Г., Пашинский В.В. Прокатные валки дискового типа для чистовых прокатных блоков проволочных станов. Особенности технологии производства // Металл и литье Украины.- 2001. - No7-9.-С.64-67.  
     
    3. Разработка и внедрение прогрессивных технологий производства твердосплавных прокатных валков / А.Г. Маншилин, В.В. Пашинский, А.И.Кулик и др. // Сталь.- 2002.- No8.-С. 72-74.  
     
    4. Пашинский В.В. Взаимосвязь структуры и свойств материалов для твердосплавных прокатных валков дискового типа // Металл и литье Украины.- 2002.- No12.-С.33-36.

    
 

4
Технические возможности  оборудования позволяют изготавливать  листопрокатные валки диаметром  от 650 мм до 950 мм и длиной бочки валка  до 3000 мм., а сортопрокатные валки  диаметром от 300 мм до 600 мм и длиной бочки валка до 2000 мм, при этом возможно получение рабочего слоя валка до 120 мм с гарантированным спадом по твёрдости глубине рабочего слоя не более 3 -5 HRc.
При таком минимальном  спаде твёрдости рабочего слоя валка  по глубине уровень технологии позволяет в зависимости от фактического химического состава металла получать показатели твёрдости в зависимости от пожеланий заказчика от 45 до 86 HRc.
Наиболее востребованы прокатчиками, на сегодняшний день  валки двух исполнений:
- «индефинит», данные валки имеют износостойкость на уровне 250 тыс. тонн проката на валок;
- «высокий хром»  валки данного типа имеют износостойкость  до 500 тыс. тонн проката на валок.
Валки полностью  соответствуют импортным аналогам по своим показателям износостойкости и прочностным характеристикам и поставляются заказчику на взаимных условиях, с обеспечением гарантированной наработки на партию поставленных валков.
Освоено производство стальных валков исполнения 150ХНМ для  сортовых станов. 
 

5

1.ВАЛКИ  ОБЖИМНЫХ, ЗАГОТОВОЧНЫХ И СОРТОВЫХ СТАНОВ

    Валки  отличаются высоким качеством  металла, повышенным уровнем физико-механических  свойств и твердости, что обеспечивает  особую износостойкость при эксплуатации.

2.ОПОРНЫЕ  ВАЛКИ ЛИСТОВЫХ  СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ  И ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

    Цельнокованные опорные валки и бандажи составных опорных валков изготавливаются из особо высококачественных легированных вакуумированных сталей, обеспечивающих высокую поверхностную твердость, глубину закаленного слоя до 70 мм и, как следствие, их повышенные эксплуатационные характеристики.

3.РАБОЧИЕ  ВАЛКИ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ  ПРОКАТКИ

    Валки  изготавливаются из особо высококачественных  легированных марок сталей. Отличаются  высокой твердостью на глубину  до 45 мм, что обеспечивает повышенную  стойкость в жестких условиях высокоскоростной прокатки, сопровождающейся тепловыми ударами при эксплуатации.

4.КОМПОЗИТНЫЕ  РАБОЧИЕ ВАЛКИ  СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ  ПРОКАТКИ

5.ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ  НАПЛАВКА ЖИДКИМ  МЕТАЛЛОМ

  На НКМЗ совместно с ИЭС  им.Патона создано принципиально  новое оборудование. Здесь реализуется технология производства валков нового поколения - двухслойных с рабочим слоем из быстрорежущей стали или высокохромистого чугуна. Валки изготавливаются методом электрошлаковой наплавки жидким металлом (ЭШН ЖМ) рабочего поверхностного слоя. 
  По оценкам специалистов ведущих машиностроительных и металлургических фирм использование композитных валков является одним из главных направлений в области развития металлургического производства, так как они обладают значительно более высоким ресурсом и обеспечивают производство проката высокого качества.

ВЫПЛАВКА  И РАЗЛИВКА СТАЛИ

  Выплавка стали производится  в электропечах с последующим  рафинированием на комплексе  внепечной обработки жидкой стали.  При разливке производится глубокое  вакуумирование с использованием пароэжекторных насосов. В результате этого содержание водорода не превышает 1,5 ppm, кислорода и азота - 30 ppm и 80 ppm соответственно, количество неметаллических включений снижается на 50%, суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,02%. 
  Мощности металлургического производства позволяют отливать слитки массой до 170 т. 
  НКМЗ также обладает оборудованием для производства заготовок методом электрошлакового переплава.

КОВОЧНЫЙ  КОМПЛЕКС

  Нагрев слитков и заготовок  под ковку производится в нагревательных печах с выкатным подом. Параметры печей позволяют производить нагрев слитков и заготовок массой до 170 т и длиной до 10 метров. Ковка производится на автоматизированных ковочных комплексах, включающих в себя два гидравлических пресса усилием 24 МН и 100 МН, оснащенных ковочными манипуляторами грузоподъемностью 30 т и 120 т соответственно.

ТЕРМИЧЕСКОЕ УЛУЧШЕНИЕ ПРОКАТНЫХ  ВАЛКОВ

  Вторичная термическая обработка  осуществляется в автоматизированных  термических печах с выкатным  подом. С целью обеспечения высокого уровн физико-механических свойств охлаждение валков производится водой и водо-воздушной смесью на специальных установках регулируемого охлаждения. 
  Контроль температуры при выполнении режимов термической обработки осуществляется по печным термопарам и оптическим пирометром фирмы "Wahl", USA.

ДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ  ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

    На  НКМЗ создано оборудование и  реализована технология дифференцированной  термообработки (ДТО) бочек опорных  валков. В результате ДТО обеспечивается глубина закаленного слоя до 70 мм.

ИНДУКЦИОННАЯ  ТЕРМООБРАБОТКА

/tr>
  Закалка бочек прокатных валков  осуществляется на автоматизированной  установке индукционной закалки  с нагревом токами промышленной  частоты. В результате обеспечивается  повторяемость результатов закалки. Разброс значений твердости не превышает 2-3 ед. HSD. Рабочие валки имеют глубину активного закаленного слоя до 45 мм, опорные - до 60 мм по радиусу. 
  Для упрочнения шеек на твердость более 45 HSD на заводе внедрена технология закалки с нагревом токами высокой частоты.

УПРОЧНЯЮЩАЯ НАПЛАВКА РОЛИКОВ  МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

  В настоящее время на предприятии  освоено изготовление оборудовани  непрерывного литья заготовок.  Одной из самых ответственных  составляющих данного оборудования являются упрочненные наплавкой ролики. Изготовление роликов осуществляется на специализированном участке с использованием сварочных материалов фирм "WELD CLAD" (Англия), "ESAB" (Швеция), "Велдтек" (Украина). Оборудование участка включает в себя оригинальные механизмы и специальную технологическую оснастку, спроектированные и изготовленные специалистами завода.

МЕХАНИЧЕСКАЯ  ОБРАБОТКА 
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

  Механическая обработка валков  производится на современных  станках с числовым программным управлением в автоматическом режиме. Управляющие программы обеспечивают высокую точность геометрических размеров и чистоту поверхности обрабатываемых валков. 
  Внутренняя дефектоскопия обеспечивается ультразвуковыми дефектоскопами фирм "KRAUTKRAMER" (Германия) и "SONATEST" (Англия). Поверхностные дефекты выявляются при проведении краско-капиллярной и магнито-порошковой дефектоскопии. Контроль твердости производится твердомерами: склероскопом Шора модели D (США), "EQUOTIP" фирмы Процег (Швейцария).

МАГНИТОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 
МДУ-26-C-6,3-2

  Установка магнитодинамическая  для разливки стали МДУ-26-С-6,3-2 предназначена для индукционного  подогрева, хранения и периодической  выдачи, под действием электромагнитных  сил, порции стали с температурой  до 1600°C в кристаллизатор установки электрошлаковой наплавки прокатных валков.
    Структура условного обозначения  установки:
    МДУ - магнитодинамическая установка (аббревиатура и торговый знак МГД - оборудование магнитодинамического типа);
    26 - тип канала индукционной части установки;
    C - сталь (наименование разливаемого металла);
    6,3 - полезная масса загрузки тигля в тоннах;
    2 - количество сливных желобов.
    Климатическое исполнение установки УХЛ, категория  размещения 4.2 согласно ГОСТ 15150-69, при этом:
    температура воздуха, от 10°C до 35°C;
    относительная влажность воздуха при температуре плюс 25°C, от 65% до 80%;
    атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) - от 86,6 до 106,7 (от 650 до 800);
    окружающая среда - невзрывоопасная с допускаемым содержанием агрессивных газов, паров и пыли в концентрациях, не превышающих указанных в ГОСТ 12.1.005-88.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Наименование  параметров Значение
1. Полезная масса, кг, не менее 6300
2. Общая масса металла, кг, не  более 9000
3. Подача стали при разливке, кг/с:
- наибольшая 10
- наименьшая 1
4. Производительность по разливке, кг/ч 5000
5. Производительность при перегреве  расплава на 100°C, кг/ч, не более 6000
6. Температура разливки расплава, °C:
- наибольшая 1600
- наименьшая 1500
7. Номинальное напряжение питания,  В 380
8. Общая мощность индукторов, кВт,  не более 400
9. Мощность электромагнитов, кВт,  не более 2?60=120
10. Расход горючего газа (кратковременный)  м3/ч, не более 20
11. Расход сжатого воздуха м3, не более 10
12. Расход воды, м3/ч, не более 10
13. Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/ч·кг 0,08
14. Габаритные размеры*, мм:
- длина 4500
- ширина 3500
- высота 3500
* Допустимые отклонения на основные  параметры 3-5%.z
 
 
6
ВВЕДЕНИЕ  
Надежность и долговечность валков являются решающими факторами, определяющими качество продукции, производительность и экономическую эффективность станов горячей прокатки. Производство валков у изготовителя должно быть экономически эффективным.  
Для изготовления валков необходимо использовать материалы, имеющие невысокую стоимость, но при этом износостойкость материала валка должна удовлетворять требованиям заказчика. В 2003 году «ОРМЕТО - ЮУМЗ» при изготовлении валков горячей прокатки имел 215,5 тонны брака. Из них 67% получено на кованых валках из стали марки 60ХН и 17% - на литых бандажах из марки 150ХНМ. Поковки заготовок валков горячей прокатки из стали 60ХН в 7 случаях из 11 забракованы по неметаллическим включениям. Чугунные валки были забракованы по усадочным раковинам в бочке и продольным трещинам.  
Интенсивность износа, степень напряженности и повреждаемости валков во время работы зависят от исходных свойств материала, а также от типа стана и клети, марки стали подката и сортамента прокатываемой продукции, технологических режимов прокатки.  
Потери от разрушения валков у изготовителя и потребителя составили более 10 млн. рублей. Поломка рабочих валков на отдельных марках стали на стане 2000 ОАО «ММК» достигает 33%. Разрушение валков и у изготовителя и у потребителя связано с недостаточной пластичностью материала, низким сопротивлением хрупкому разрушению, неоптимальной формой и размерами неметаллических включений.  
Для тяжелонагруженных клетей, реверсивных станов валки изготавливают из легированных стали и чугуна. Для изготовления кованых валков используют  
4  
доэвтектоидную сталь марок 75ХМ, 60ХН и др. Литые валки и бандажи изготавливают из заэвтектоидной стали марок150ХНМ, 180СХНМ, а для изго-  
т  
товления чугунных валков используют чугун марок СПХН, СШХН и др. Высокое содержание углерода в валковых материалах обеспечивает их высокую прочность, однако валковые материалы должны иметь и определенную пластичность, В износостойких валковых материалах пластичность в существенной степени зависит от структуры металлической основы.  
При горячей прокатке на поверхности валков образуются трещины разга-'щ ра. Разгаростойкость валковых материалов в значительной мере связана с по-  
вышенным содержанием серы. Однако при весьма низком содержании серы согласно данным ряда исследований возможно появление камневидного излома I рода, обусловленного выделением по границам аустенитного зерна сульфида марганца. Хрупкие участки структуры и не удаленные трещины разгара могут приводить к разрушению валка при эксплуатации.  
В 1999/2000гг. машиностроительный концерн ОРМЕТО-ЮУМЗ понес значительные убытки, так как заказчик повысил требования по твердости ста-,0, ли марок 75ХМ, 90ХФ. С целью получение высокой твердости бочки была по-  
нижена температура отпуска. Брак составил почти 30% произведенной поставки.  
Учитывая это, в данной работе решалась задача, используя имеющиеся в концерне плавильные агрегаты, путем оптимизации технологии выплавки и внепечной обработки повысить качество валкового металла и на этой основе сократить издержки на изготовление валков.  
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ  
Ш  
1.1. Валки прокатных станов. Общие требования  
Валки являются важной сменяемой частью прокатного стана — их расход составляет приблизительно 0,5% от массы проката. В себестоимости 1т горячекатаного листа доля стоимости валков составляет $0,05...0,10 [1]. Валки горячей прокатки (ВГП) изготавливают из чугуна или стали, коваными или литыми. Кованые стальные опорные валки делают из стали марок 90ХФ, '• 75ХМФ, 8Х2СГФ. Сталь 150ХНМ (ранее использовалось название «адамит»)  
применяют для изготовления литых опорных валков. Опорные валки чистовых клетей изготавливают из легированного чугуна с отбелом.  
В качестве материала для изготовления кованых рабочих валков станов горячей прокатки используют сталь марок 60ХН, 75ХМ, 90ХФ. Рабочие валки сортовых станов изготавливают из нелегированного и легированного чугуна, а для изготовления рабочих валков чистовых клетей листопрокатных станов используют высокохромистый чугун.  
{# К материалам валков прокатных станов предъявляют следующие тре-  
бования [2-5]:  
1. Шейка и бочка валка должны обладать высокой прочностью, чтобы выдерживать большие давления и крутящие моменты при прокатке.  
2. Поверхность бочки должна иметь высокую твердость и износостойкость, чтобы заданный профиль валка сохранялся длительное время, и на поверхности не возникала сетка разгара.  
¦Ш 3. Поверхностный слой бочки валка должен выдерживать большие  
удельные давления при прокатке на станах с опорными валками, а также большие местные напряжения от холодных концов раската. Рабочие валки прокатных станов должны обеспечивать: хороший захват полосы, позволяющий достигать большого обжатия за проход без пробуксовок и, вследствие этого, увеличение производительности и уменьшение потерь тепла; высокую устойчивость бочки валка к износу, термической ус-  
6  
талости и окислению, что обеспечивает однородный износ, увеличивает длительность кампании прокатки и уменьшает простои; высокую жаростойкость и устойчивость к образованию трещин разгара, предотвращающих повреждение в результате приварки подката к валку; хорошее качество поверхности валка в течение длительного периода вследствие отсутствия шелушения поверхности, отслаивания и микросколов в ходе кампании; высокую надежность валков в эксплуатационных условиях, включая неполадки на стане, высокие тепловые и механические нагрузки [6, 7].  
Широко используемым для изготовления прокатных валков конструкционным материалом является чугун. Прокатные чугунные валки изготовляют с гладкой бочкой или с готовыми ручьями. Чугунные валки по составу чугуна и, следовательно, структуре классифицируют следующим образом [8]:  
а) валки сортопрокатные (СП) и листопрокатные (ЛП) с отбеленным рабочим слоем. Имеют рабочий отбеленный слой, переходный слой, состоящий из половинчатого чугуна, и сердцевину из серого чугуна. В половинчатом чугуне часть углерода находится в свободном состоянии в виде графито-вой фазы, а часть - в связанном в виде карбидов. Твердость таких валков со-ставляет 68...70 HSD (твердость по Шору);  
б) легированные хромом и никелем валки (СПХН) с карбидо-графито-перлитной структурой и пластинчатым графитом. Они имеют достаточно глубокий рабочий слой, обеспечивающий небольшое падение твердости на глубину ручья с учетом необходимости переточек по мере износа;  
в) отбеленные хромоникелевые двухслойные валки (ЛПХНд) с высоко- легированным отбеленным слоем, прочной сердцевиной, шейками и трефами из нелегированного чугуна. Они имеют отбеленный слой толщиной 12...32 мм, короткую (5... 15 мм) переходную зону и прочную сердцевину;  
г) отбеленные хромоникелевые валки из чугуна с шаровидным графитом (ЛШН и СШХН). Эти валки значительно прочнее валков типа ЛП и СП. Глубина отбеленного слоя может достигать 32 мм;  
д) высокохромистые валки (14...20% хрома). Имеют высокую износостойкость, так как матрица состоит из тонкодисперсного перлита с равно-  
т  
мерно распределенными карбидами хрома. Эти валки используют при прокатке проволоки.  
На сортовых станах используют валки с нарезкой калибров. Применение в этом случае валков с отбеленным слоем представляется проблематичным, поскольку при глубине отбеленного слоя более 25 мм довольно часто происходит разрушение валка у изготовителя или у потребителя. Из-за по-'0 вышенной твердости отбеленного слоя нарезка калибра связана, кроме того,  
с большими трудовыми и финансовыми затратами.  
В Европе, Японии, США в 90-х г.г. наряду с традиционными материалами (чугун, сталь типа адамит - 1,2... 1,7% С; 1,4... 1,7% Сг; 0,5... 1,5% Ni; 0,1...0,8% (W+2Mo)) для изготовления валков начали применять новые — инструментальную сталь типа HP (0,8% С, 3,00% Сг, 0,55% Мо, 0,50% V, 0,05% Nb), «полубыстрорежущую» сталь Semi-HSS [0,6... 1,0% С, 6,5...8,5% Сг, 4... 10% (W+2Mo), 0,1...3% (V, Ti, Nb, Та)], износостойкую быстрорежу-» щую сталь HSS [1,2...1,8% С, 4,0...6,0% Сг, 8...12% (W+2Mo), З...6% (V, Ti,  
Nb, Та)] и другие [6, 9-13]. Эти материалы наряду с некоторыми преимуществами имеют и недостатки. Например, сталь HSS имеет однородную литую структуру, но по сравнению с чугуном характеризуется весьма низкой теплопроводностью. Из-за малой теплопроводности рабочего слоя валков наблюдается значительное (до 100°С) повышение температуры поверхности в очаге деформации, в то время как в зоне охлаждения температура валка остается ,# практически неизменной. Это приводит к росту напряжений и образованию  
на рабочей поверхности валка сетки трещин разгара [13]. Кроме того, эти материалы содержат значительное количество дорогих легирующих элементов - хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана, ниобия и тантала, что делает не всегда оправданным их использование.  
8  
1.2. Износ и поломки валков при эксплуатации  
Одним из основных требований к прокатным валкам является высокая устойчивость бочки валка к износу [14,15]. Износ зависит от физических, химических и механических свойств трущихся поверхностей, сочетания материалов трущихся поверхностей (пары фрикционные и антифрикционные), взаимодействия трущихся поверхностей с разделяющей их средой, чистоты механической обработки, вида трения (сухое, граничное, полужидкостное или жидкостное), удельного давления между телами, скорости взаимного перемещения трущихся поверхностей относительно друг друга, продолжительности взаимодействия между телами.  
Различают [3, 16-29] следующие виды износа: износ схватыванием; окислительный; тепловой; абразивный; осповидный, характерный для трения качения. Износ схватыванием возникает при трении скольжения с малыми скоростями относительного перемещения трущихся поверхностей и небольшом удельном давлении при отсутствии смазки. Коэффициент трения может достигать 1...4. Интенсивность изнашивания при такой величине коэффициента трения является максимальной. По литературным данным коэффициент трения на стане в рабочих клетях составляет 0,5... 1,0.  
Окислительный износ характеризуется диффузией кислорода в металл деформируемых при трении поверхностных слоев и образованием твердого раствора кислорода и химических соединений в металле. В тяжело нагруженных деталях машин и при больших скоростях трения возникает тепловой износ, характеризующийся процессом рекристаллизации, схватывания и оплавления трущихся металлов. Темп изнашивания при этом является наибольшим. Абразивный износ - это процесс царапания трущихся поверхностей твердыми абразивными частицами (цементит в чугунных валках, карбиды в подкате) металла поверхностных слоев трущихся деталей, сопровождающийся протеканием микропластической деформации и упрочнением. При этом виде износа большое значение имеет твердость, предел прочности и вязкость металла.  
Прокатные валки подвержены всем указанным выше видам износа [30-32]. При прокатке абразивному износу валка способствует окалина, которая образуется на поверхности бочки валка и подката. Износ поверхности валков происходит также за счет образования трещин разгара, что связано с термо-циклированием, т.е. чередованием циклов «нагрев-охлаждение», при прокатке. В качестве охладителя поверхности валка используется подогретая вода, которая способствует коррозии поверхности валка, поскольку поверхность валка постоянно находится в напряженном состоянии. Коррозионная стойкость валка зависит от отношения концентраций Сг/С [6].  
На рабочих валках наибольший износ наблюдается в средней части бочки и уменьшается к краям бочки. На опорных валках наибольший износ наблюдается на участках «края полосы».  
Изучение поверхности разрушения образцов показало существенное влияние на процесс изнашивания цементитной фазы. Карбиды, особенно высокотвердые, затрудняют внедрение и продвижение абразивных частиц. Вначале разрушается металлическая основа, на которой находятся островки с карбидной фазой, а затем, после многократного взаимодействия с абразивом, сами карбиды (цементит). При большом количестве в структуре карбидов цементитного типа в рельефе поверхности разрушения обнаруживаются ямки, которые образуются в результате выламывания и вырыва карбидов из металлической основы. Под действием абразивных частиц ямки укрупняются, и процесс изнашивания интенсифицируется.  
Износ резко снижается, если металлическая основа имеет высокую твердость, прочно удерживает частицы карбидов и не деформируется при воздействии абразива.  
Износ прокатных валков происходит также за счет образования на поверхности бочки сколов. Сколы связаны с термическими напряжениями и усталостными явлениями в материале валка. Разрушение валка или сколы его поверхности от усталости происходят вследствие возникновения микротрещин, которые постепенно развиваются в глубь сечения детали или участка ее  
10  
поверхности. Поверхностный наклепанный слой валка более склонен к усталостным явлениям.  
Причиной выкрашивания может быть также проскальзывание подката относительно поверхности валка. При этом происходит резкое локальное повышение температуры до значений, намного превышающих температуру отпуска. Возникающий эффект отпуска приводит к локальному понижению твердости. В результате образуются структуры с разными значениями твердости и разным удельным объемом. Разница объемов является причиной образование трещин растяжения, которые приводят к усталостному трещино-образованию и выкрашиванию вследствие усталостных напряжений под воздействием изгибающих знакопеременных нагрузок при прокатке.  
Выкрашивание может происходить также из-за значительных остаточных напряжений, которые образуются в валке при длительных периодах прокатки. Причинами выкрашивания могут быть и подрезы или разогрев поверхности валка при перешлифовке. Выкрашивание чугунных валков может происходить по графитовым включениям. При уменьшении количества и размеров графитовых включений износостойкость валков увеличивается. В то же время графитовые включения уменьшают износ при трении.  
При эксплуатации и даже на стадии изготовления прокатные валки могут разрушаться под действием механических нагрузок, термоциклирования, действия коррозии и других причин [35-39].  
Трещины в материале образуются в результате упругой и пластической деформации. Всякая стесненная деформация, вызванная температурными, магнитными, механическими и другими полями сопровождается ростом внутренних напряжений, которые приводят к образованию трещин. Разрушение валков носит, как правило, хрупкий характер. В процессе эксплуатации-из-за низкого качества металла, длительного периода прокатки, неоптимального съема металла при перешлифовке в поверхностном слое могут образовываться усталостные трещины. Развитие их идет медленно, поэтому на станах должны использоваться мероприятия по залечиванию трещин усталости,  
11  
в частности, проводиться операции отдыха валка. Но это проводится не всегда и, как правило, валок эксплуатируется в клети вплоть до полного разрушения.  
Валки сортовых станов работают в менее жестких условиях эксплуатации, чем на листопрокатных станах. Но, тем не менее, валки сортовых станов работают в весьма сложных силовых, температурных и скоростных условиях, при воздействии коррозионной охлаждающей среды. Стойкость валков определяется величиной их износа, под которым понимают интенсивность контактной повреждаемости (износа) их поверхностных слоев. В связи с износом калибров становится необходимой периодическая переточка валков, включающая восстановление части поверхности и конфигурации калибров. После определенного количества переточек валки становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации вследствие существенного изменения размеров.  
Значительное количество валков при эксплуатации претерпевают аварийные разрушения вследствие развития в отдельных сечениях глубоких усталостных трещин. Первопричиной такого разрушения являются разгарные трещины на рабочих поверхностях калибров, обусловленные термической усталостью. Разгарные трещины образуют сравнительно регулярную сетку прямоугольных ячеек со сторонами, направленными поперек или вдоль оси валка. Трещины проникают на глубину до 5...6 мм, что превышает глубину съема металла при периодических переточках. При изгибающих нагрузках возникают более глубокие поперечные трещины усталости различной конфигурации. Концентратор разрушения, как правило, находится на поверхности валка. Это либо кольцевая трещина, либо остатки разгарных трещин при многоочаговом разрушении, вдавленная окалина, следы механической обработки (подрезы). Причиной многоочагового разрушения может являться неоднородная микроструктура, связанная с разной прочностью структурных составляющих, повышенной загрязненностью поверхностных слоев неметал-  
12  
лическими включениями. Причиной образования кольцевой трещины являются термические напряжения, образовавшиеся при прокатке.  
Усталостный излом располагается перпендикулярно к направлению действия нормальных растягивающих напряжений [37]. Разрушение при эксплуатации валков происходит по бочке или на участке перехода от бочки к шейке, во втором случае - под действием высоких касательных напряжений, обусловленных «перегрузом» и связанных с торможением полосы. В условиях циклического кручения поверхность излома от действия касательных напряжений расположена перпендикулярно или параллельно оси скручивания, а от действия нормальных напряжений - под углом 45°. При усталостном разрушении рост трещины идет замедленно, с образованием линий сброса [35, 36].  
Внутренние металлургические дефекты в литых изделиях: плены, рыхлоты, раковины, шлаковые включения могут не оказывать существенного влияния на термоусталостное разрушение, если место их расположения не совпадает с местами наибольших температурных перепадов и наибольшей концентрации деформации. В прокатных валках наибольшие сжимающие нагрузки концентрируются в поверхностном слое валка, а наибольшие растягивающие напряжения возникают на половине радиуса бочки валка.  
Разрушение усталостного характера проходит как по телу зерен, так и по их границам [38]. На характер разрушения оказывает влияние способ выплавки и внепечной обработки металла. От них зависит чистота границ зерен металла от неметаллических включений, структура пограничных выделений.  
Коррозийная усталость материала валка связана с действием воды — охладителя валков в процессе прокатки, а также пара. При этом повышение температуры воды, пара, а также давления способствуют развитию процессов коррозии. Металлургические способы повышения коррозийной стойкости материала заключаются, прежде всего, в повышении чистоты материала по вредным примесям, применении легирования материала валка хромом, никелем, молибденом.  
13  
При прокатке наряду с термической, коррозийной усталостью в материале валка может проявляться деформационное старение [39]. Поэтому на прокатных станах ограничивают длительность прокатки, проводят операции отдыха валка с вылеживанием при комнатной или при повышенных температурах. Перевалка валков и указанные выше операции являются вспомогательными и экономически невыгодными для прокатного производства.  
К деформационному старению склонны не только деформированные, но и литейные сплавы. Однако опыт эксплуатации валков горячей прокатки в Европе, Японии показал, что литой материал валка менее склонен к усталостным явлениям и показывает более высокую стойкость при эксплуатации [39-42].  
Чугунные валки сортовых станов работают в клетях с температурой подката ~ 700°С. Изменение структуры чугуна валков при многократных нагревах зависят от его состава, исходного состояния, скорости и температуры нагрева и охлаждения, характера среды [43-50].  
Таким образом, в процессе эксплуатации в валках происходит не только износ рабочей поверхности, но и изменение структуры за счет процессов нагрева-охлаждения и холодного наклепа. При этом перлититная металлическая основа является более прочной, феррит должен быть обязательно легирован кремнием (или кремний должен содержаться на верхнем допустимом по ТУ пределе).  
Кроме того, помимо изнашивания возможны поломки валков. Наиболее вероятны усталостные изломы в переходе от бочки к шейке, которые происходят вследствие ошибок в конструкции, коррозии, грубой шероховатости или слишком больших усилий прокатки. Как правило, это многоочаговое разрушение.  
1.3. Разрушение валков в процессе изготовления  
Помимо разрушений валков при эксплуатации они разрушаются и в процессе изготовления. Образование холодных трещин и разрушение валков в  
14  
процессе изготовления связаны с величиной остаточных температурных и структурных напряжений [50]. К образованию холодных трещин и разрушению склонны валки с развитой столбчатой структурой и сплошным отбе-лом. К росту и неравномерному распределению внутренних напряжений приводит неравномерное распределение структурных составляющих — ледебурита и перлита.  
В процессе изготовления валков поломки по бочке могут происходить вследствие образования поперечных трещин. Образование трещин обусловлено, как правило, низким содержанием в металле графитообразующих элементов (никеля и кремния) при повышенном содержании карбидообразую-щих - хрома, марганца, молибдена. Анализ структуры валков с поперечными трещинами показывает наличие большего количества цементита и ледебурита как в поверхностных, так и в глубинных слоях бочки валков. При этом количество вторичного цементита и ледебурита, как правило, не уменьшается по мере удаления от поверхности в глубинные слои валка. Цементитная составляющая в этом случае на глубине 200мм от поверхности валка примерно в два раза крупнее, чем на глубине 15мм. Твердость также возрастает от поверхности к глубинным слоям валка.  
В чугунных валках массой около 5т, имеющих поперечные трещины, наблюдаются включения графита, по виду напоминающие короткие и толстые пластинки. Количество графита по мере удаления от поверхности вглубь валков практически не изменяется, а иногда даже уменьшается. Таким образом, причиной образования поперечных трещин является повышенная хрупкость чугуна и значительные внутренние напряжения в валках. Иглообразный цементит или грубые остроконечные включения графита повышают хрупкость материала валка. Хрупкость повышают и грубые цементитно-ледебуритные включения, расположенные по границе дендритов. Такую структуру имеют, в частности, валки, залитые в холодный кокиль с большой толщиной теплоизолирующей намазки.  
15  
В чугунных валках с короткой бочкой столбчатые кристаллы располагается под углом 45° к оси валка. Такое направление столбчатых кристаллов в коротких бочках можно объяснить наличием в них во время затвердевания продольных составляющих тепловых стоков. По этой причине в коротких валках может происходить образование продольных трещин и долевое разрушение валка. Долевым разрушениям способствует повышенное (0,7...2,1%) содержание хрома; при более низком содержании хрома трещины появляются в шейках. Характер расположения трещин зависит от ориентации дендри-тов, обусловленной теплообменом между отливкой и формой.  
Для уменьшения хрупкости и увеличения вязкости легированного чугуна рекомендуют [42] увеличивать содержание в нем никеля. Следует, однако, учитывать, что никель является одним из самых дефицитных и дорогих легирующих элементов.  
1.4. Состав и структура валковых материалов  
Как уже отмечалось, литые прокатные валки в нашей стране изготавливают преимущественно из нелегированного и легированного чугуна, а также заэвтектоидной стали марки 150ХНМ (адамит). При изготовлении кованых валков используют нелегированную сталь марки 50 или легированные высокоуглеродистые марки.  
В нелегированном чугуне содержание углерода составляет 2,7...3,7%, кремния от 0,4 до 0,9%, марганца 0,2...0,8%, фосфора до 0,55%, серы до 0,14%. Распространенным материалом для изготовления прокатных валков является чугун с шаровидным графитом. И хотя у валков из чугуна с шаровидным графитом относительно плохой захват подката, зато достаточно высокие износостойкость, устойчивость к образованию тепловых трещин и надежность в эксплуатации, а также удовлетворительные качество поверхности и длительность кампании [12].  
Известно, что одновременное увеличение твердости поверхности и прочности сердцевины валка легче всего достигается легированием чугуна. С  
16  
этой целью применяется молибденовый, хромомолибденовый, никельхромо-вый и хромоникелевые чугуны [46, 47, 51].  
Валки из молибденового и хромомолибденового низколегированного чугуна характеризируются высокой прочностью при средней, но равномерной твердости. Такие валки применяют в производстве жести.  
Валки из среднелегированного (никельхромового) чугуна имеют структуру низкотемпературного распада (бейнит, троостит) и высокие значения твердости и прочности в зависимости от содержания углерода. Наилучшими химическими составами никельхромового чугуна являются составы, соответствующие заштрихованной площадке abed диаграммы «состав - свойства» (рис.1.1).  
Легированные валки такого состава показывают больший срок службы по сравнению с обычными валками, лучшее качество проката и меньшие потери на трение в цапфах. Однако при производстве этих валков следует иметь в виду их большую склонность к образованию трещин. Для предотвращения образования трещин в чугуне целесообразно иметь высокое (около 5...6) отношение Ni/Cr, что требует большого расхода дефицитного и дорогого никеля. Кроме того, необходима длительная выдержка этих валков в форме или специальный низкотемпературный весьма длительный отжиг для снятия напряжений [52]. При этом для  
г з  
ИиНелЬ, %  
Рис. 1.1. Влияние никеля и хрома на твердость по Шору (цифры у кривых) чугунных валков и глубину отбела [43,44]
 
 

7

и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.