+7 (343) 247-81-32

Инжиниринг Производство Строительство и монтаж

Публикации

25.06.2015

Выбор материала и оптимальных режимов термообработки шаропрокатных валков

Бердников, А.А. Выбор материала и оптимальных режимов термообработки шаропрокатных валков / А.А. Бердников, Р.Ф. Исхаков, М.А. Гервасьев // Вторая Всероссийская молодежная научно-техническая конференция с международным участием "ИННОВАЦИИ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ": сб. материалов / Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН – М.: ООО "Ваш полиграфический партнер", 2015. – 427 с.

Аннотация

Специалистами ЗАО НПП «Машпром» совместно с Уральским Федеральным Университетом ведутся исследование по теме: «Разработка технологии производства шаропрокатных валков». С 1 по 4 июня 2015 г. в г. Москве в Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН проводилась Вторая Всероссийская молодежная научно-техническая конференция с международным участием "ИННОВАЦИИ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ". На которой, был озвучен тезис по данному направлению «Выбор материала и оптимальных режимов термообработки шаропрокатных валков». В работе описывается актуальность данной темы, особенности работы и основные требования, предъявляемые к шаропрокатным валкам. В работе сравнивались применяемые стали с 2 % содержанием хрома с современными 5 %-хромистыми сталями. Даны рекомендации по дальнейшей работе.

Выбор материала и оптимальных режимов термообработки шаропрокатных валков

Развитие промышленности и техники ведет к увеличению объемов выпуска технологического оборудования, автомобилей и других машин, для производства которых в массовом количестве необходимы профильные изделия и заготовки. К ним следует отнести шары (мелющие, подшипниковые и под штамповку). Годовые потребности в них часто составляют сотни тысяч и даже миллионы штук.

Традиционное изготовление таких изделий механической обработкой круглого проката и горячекатаных труб очень трудоемко и дорого и требует больших капитальных затрат и производственных площадей.

Применение процессов штамповки из горячекатаного прутка позволяет сократить затраты. Но при массовом производстве текущие и капитальные затраты остаются достаточно большими, что во многом связано с недостаточно высокой производительностью штамповочного оборудования.

Технология прокатки в винтовых калибрах, зародившаяся как высокопроизводительный процесс получения шаров, позволяет в 2.5 раз повысить производительность формообразования заготовок, что является основой снижения удельных текущих и капитальных затрат при массовом производстве заготовок и изделий.

Прокатка изделий в винтовых калибрах - один из наиболее сложных процессов поперечно-винтовой прокатки, что обусловлено постоянным изменением при формовке металла радиальных и осевых обжатий под воздействием внедряющейся и расширяющейся реборды и связанных с ней изменений размеров винтового калибра. При этом металл течет в трех направлениях - осевом, радиальном и тангенциальном. [1]

Как видно из ранее сказанного: шаропрокатные валки предназначены для производства шаров из чугуна, стали и легированной стали, которые характеризуются высокой износоустойчивостью. Шары должны отвечать высокой ударной нагрузке. Соответственно к шаропрокатным валкам будут применены высокие требования по твёрдости, износостойкости рабочей поверхности. Вместе с тем: шаропрокатные валки работают в условиях больших термических нагрузок. Заготовка на выходе из печи перед прокаткой имеет температуру примерно 1000 оС. После гидросбива её температура примерно 700-900 оС. При этом валки при прокатке охлаждаются холодной водой. Происходит многократное чередование нагрева и охлаждения, т.е. валок подвергается термоциклической нагрузке.

В ходе работы валка возможны следующие виды износа: сетка разгара (представляет собой мелкие хаотически расположенные трещины, соединяющиеся между собой), навары и выкрашивание (когда под действием высокого локального давления и высокой температуры частицы прокатываемого металла наворачиваются на поверхность валков или внедряются в микротрещины и вырывают частицы валков), большие термические напряжения и местные контактные напряжения в поверхностном слое валков толщиной 3-6 мм могут приводить к образованию поперечных или продольных трещин на поверхности валков и т.п.

Исходя из вышеизложенного: необходимо рассмотреть материалы и термическую обработку шаропрокатных валков, вследствие чего, выбрать подходящие варианты для технологии производства валков.

В России для изготовления кованых рабочих валков и опорных валков, бандажей составных опорных валков используются марки сталей: 9Х, 9Х2МФ, 60Х2СМФ и 75ХСМФ. [2]

Зарубежные производители последнее время активно начали использовать для изготовления валков стали с 5% содержанием хрома: 4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС.

Выбор легирования определяется требованиями, предъявляемыми к валкам горячей прокатки.

Ванадий в количестве необходимом для образования специальных карбидов способствует измельчению зерна, уменьшает опасность перегрева, способствует измельчению и сфероидизации карбидной фазы, устраняет строчечность карбидов, что определяет повышенную прочность и износостойкость стали в закалённом и низко отпущенном состоянии.

Несмотря на то, что молибден является сильным карбидообразующим элементом, в перлитных сталях большая его часть находиться в твёрдом растворе. При содержании в стали в пределах 0,20-0,30 % молибден повышает прокаливаемость стали и подавляет отпускную хрупкость II рода.

Сопротивление валковой стали контактным напряжениям можно значительно повысить за счёт снижения содержания вредных примесей, неметаллических включений и газов. Эффективными методами дегазации и рафинирования стали являются: вакуумная обработка и электрошлаковый переплав. [2]

В работе сравнивались применяемые стали с 2 % содержанием хрома с современными 5 %-хромистыми сталями. Изучена структура и свойства сталей после различных режимов закалки и отжига. Механические свойства сталей с 5 % содержанием хрома существенно выше сталей с 2 % содержанием хрома. Особенно это касается прочностных характеристик. Показано, что высокохромистые стали обеспечивают повышенную прокаливаемость, глубину закалённого слоя и возможность более длительного использования валков.

Литература

1. Приходько В.П., Иващенко П. А. Прокатные валки: нормы, парк, потребность, надежность. Укр. НИИ металлов — Харьков: Прапор, 1990 . 141 с.

2. Гервасьев М.А. Влияние температуры закалки на фазовый состав и износостойкость валковых сталей с 5 % хрома / Гервасьев М.А. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2010 г. - №10. – С. 16 - 20.

Вернуться к списку публикаций