СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РОЛИКОВ Российский патент 1998 года по МПК B23K9/04 B23P6/04 

Изобретение относится к области ремонта сваркой и может быть использовано при ремонте роликов машин непрерывного литья заготовок, роликов рольгангов горячей прокатки и других деталей металлургического оборудования.

Ролики зоны вторичного охлаждения эксплуатируются в сложных условиях - в условиях циклического термомеханического воздействия со стороны слитка, окислительного воздействия охлаждающей жидкости, абразивного действия окалины слитка и др. В результате ролики быстро выходят из строя вследствие износа и образования трещин термической усталости.

Известен способ восстановления роликов преимущественно машин непрерывного литья заготовок, включающий наплавку роликов износостойким сплавом (Лещинский Л.К. Повышение ресурса работы наплавленных роликовых направляющих машин непрерывного литья заготовок // Сварочное производство. 1991. N 1. с. 9-11). Недостатком известного способа является низкая стойкость наплавленных роликов вследствие выкрашивания наплавленного слоя.

Наиболее близким к заявляемому является способ восстановления роликов, при котором в качестве наплавочных материалов используют проволоки типа Св-08, Св-08А, Нп-30ХГСА диаметром 3-4 мм, наплавляют на токе 300-400 А под флюсом АН-348А (Гребенник В.М., Гордиенко А.В., Цапко В.К. Повышение надежности металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1988. с. 478-479). Недостатком известного технического решения является низкая стойкость роликов из-за выкрашивания наплавленного слоя. Выкрашивание наблюдается из-за снижения механических свойств металла ролика в зоне сплавления. Техническая задача изобретения - обеспечение качественной наплавки поверхности бочки ролика, исключающей выкрашивание наплавленного слоя ролика в процессе его эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что после подогрева бочки ролика до температуры выше 150^oC производят наплавку износостойкого слоя на режимах, обеспечивающих отношение силы сварочного тока (А) к скорости наплавки (м/ч) не более 17,5 и при отношении силы сварочного тока (А) к температуре подогрева (^oC) не более 3,0. После полной наплавки ролика его подвергают термической обработке: нагревают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 470-500^oC, выдерживают в течение 7-8 ч и охлаждают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 120^oC, далее на воздухе.

Подогрев осуществляют не менее 150^oC для предотвращения образования закалочных структур и трещин в процессе наплавки. Дальнейшее повышение температуры предварительного подогрева зависит от уровня легированности материала ролика и особенно от содержания углерода. В процессе наплавки необходимо выбирать режимы наплавки таким образом, чтобы отношение силы сварочного тока (А) к скорости сварки (м/ч) было не больше чем 17,5. Исследованиями установлено, что при большем значении коэффициента наблюдается резкое увеличение погонной энергии, что приводит к перегреву наплавляемого металла бочки ролика, в результате наблюдается рост зерна в околошовной зоне, снижаются механические характеристики металла. В результате, в процессе эксплуатации, например, роликов машин непрерывного литья заготовок, которые подвергаются высокой нагрузке со стороны слитка происходит выкрашивание наплавленного слоя, причем трещины зарождаются в разупрочненной околошовной зоне со стороны основного металла (бочки ролика).

В процессе наплавки износостойкого слоя необходимо поддерживать отношение силы сварочного тока (А) к температуре подогрева (^oC) не более 3,0. При большем значении коэффициента наблюдается также перегрев основного металла (бочки ролика), что приводит к выкрашиванию наплавленного металла.

Для уменьшения уровня остаточных сварочных напряжений, которые также способствуют выкрашиванию наплавленного металла, сразу после наплавки ролик подвергают термической обработке: нагревают со скоростью не более 80^oC/ч - для уменьшения перепада температуры, а следовательно, и напряжений, между поверхностью и сердцевиной ролика. После нагрева выдержку производят при температуре 470-500^oC в течение 7-8 ч, что обеспечивает максимальное снижение остаточных напряжений без заметного разупрочнения наплавленного слоя. После выдержки для предотвращения деформации ролика и образования трещин производят замедленное охлаждение со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 120^oC, далее на воздухе.

Пример выполнения способа. Наплавке подвергают бочку ролика машины непрерывного литья заготовок с первоначальным диаметром 300 мм. Материал ролика - сталь 25Х1М1Ф. После износа бочки ролика до 285 мм его устанавливают на наплавочную установку, бочку нагревают газовыми горелками со скоростью 70^oC до температуры 190^oC. Наплавку производят проволокой Св-12Х13 под флюсом АН-20С. Режим наплавки: ток 400 А, напряжение на дуге 32 В, скорость наплавки 30 м/ч. Отношение силы сварочного тока к скорости наплавки составляет 13,3, а отношение силы сварочного тока к температуре подогрева составляет 2,0. Температуру контролируют оптическим пирометром "Кельвин". После полной наплавки бочки ролика его помещают в печь, нагревают со скоростью 70^oC до температуры 480^oC, выдерживают в течение 7 ч и охлаждают со скоростью 70^oC/ч до температуры 120^oC, затем охлаждение производят на воздухе.

Преимущество заявленного способа восстановления роликов состоит в том, что при применении этого способа отсутствует выкрашивание наплавленного слоя в процессе эксплуатации ролика.

Изобретение может быть использовано при ремонте сваркой роликов машин непрерывного литья заготовок, роликов рольгангов станов горячей прокатки и других деталей металлургического оборудования. После подогрева бочки ролика до температуры выше 150^oC производят наплавку износостойкого слоя. Режимы подогрева обеспечивают отношение силы сварочного тока (А) к скорости наплавки (м/ч) не более 17,5. Отношение силы сварочного тока (А) к температуре подогрева (^oС) не более 3,0. После полной наплавки ролика его подвергают термической обработке. Нагревают со скоростью не более 80^oС/ч до температуры 470-500^oС. Выдерживают в течение 7-8 ч. Охлаждают со скоростью не более 80^oС/ч до температуры 120^oС, далее на воздухе. Способ обеспечивает повышение качества наплавки поверхности роликов, исключает выкрашивание наплавленного слоя в процессе эксплуатации. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления роликов, включающий предварительный подогрев и наплавку износостойкого слоя, отличающийся тем, что наплавку ведут при отношении силы сварочного тока (А) к скорости наплавки (м/ч) не более 17,5 и при отношении силы сварочного тока (А) к температуре подогрева (^oC) не более 3,0. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный подогрев производят до температуры не ниже 150^oC. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после наплавки ролик подвергают термической обработке: нагревают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 470 - 500^oC, выдерживают в течение 7 - 8 ч и охлаждают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 120^oC, далее на воздухе.