СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАБОЧИХ ВАЛКОВ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 2001 года по МПК B21B28/02 

Способ относится к области прокатного производства и может быть использован при подготовке рабочих валков для прокатки тонколистовой холоднокатаной стали.

Известен способ подготовки валков (1), заключающийся в шлифовке рабочей поверхности до заданной шероховатости и последующей анодной и катодной обработке в водном растворе солей хрома. Известный способ не решает задачу качества шероховатости валков, ее стойкости и работоспособности валка.

Наиболее близким к решаемой задаче является способ подготовки рабочих валков для холодной прокатки, включающий предварительную шлифовку валков до заданной шероховатости, частичное погружение валка в рабочую жидкость, катодную обработку поверхности валка в хромсодержащем водном растворе следующего состава (г/дм): азотнокислый хром Cr (NO₃)₂ 300-350, углекислый калий K₂CO₈ 8-10, вода до 1 дм при его вращении (2).

Недостаток способа в том, что он не решает задачу повышения стойкости, шероховатости и работоспособности валка.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, - повышение стойкости шероховатости рабочей поверхности валков, упрочнение их поверхности путем электроразрядного легирования кремнием поверхности бочек валка и сокращение времени его обработки.

Поставленная задача решается тем, что после предварительной шлифовки валка до заданной шероховатости и частичного погружения его в рабочую жидкость катодную обработку поверхности валка ведут в водном хромосодержащем растворе следующего состава (г/дм³): азотнокислый хром (Cr(NO₃)₂) 250-290, жидкое стекло 40-50, моющее средство (Эмульсол, Ренол 1, Ренол ТТ) 8,0-10,0 при плотности 80-120 А/дм².

Способ осуществлен следующим образом. Комплект рабочих валков после шлифовки до требуемой шероховатости устанавливают на установку электроразрядной обработки валков, имеющую рабочую ванну с хромосодержащим водным раствором, выполняющим роль анода, следующего состава (г/дм): соль азотнокислого хрома (Cr(NO₃)₂) - 250-290, жидкое стекло - 40-50 и моющее средство (Эмульсол, Ренол 1, Ренол ТТ) - 8,0-10,0.

Валок служит катодом. После подачи напряжения от источника постоянного тока - отрицательного на валок, а положительного на рабочую ванну, вращающийся валок погружают в хромосодержащий раствор. Катодный процесс электроразрядной обработки при этом характеризуется образованием парогазового слоя между валком и рабочим раствором, при котором одновременно протекают три совмещенных процесса: очистка поверхности валка, создание микрорельефа и легирование поверхностного слоя бочки валка. При напряжении 250-300 В и плотности тока 80-120 А/дм² энергия электрических разрядов достигает величины, остаточной для интенсивного, устойчивого процесса расплавления в локальных участках валка и вовлечения в эти микрообъемы плавления катионов кремния рабочего раствора, что приводит к микролегированию металла кремния в микрованне. Нижний предел плотности тока обеспечивает наряду с процессом микроплавления металла поверхности валка (образованием микрорельефа) начало устойчивого проникновения в микрообъемы ванн плавления катионов кремния. При плотности тока выше 120 А/дм² процесс плавления и легирования настолько интенсивен, что равномерность микроплавления и микролегирования по длине бочки валка снижается и изотропность падает.

При концентрации рабочего раствора с содержанием Cr(NO₃)₂ менее 250 г/дм³ и жидкого стекла менее 40 г/дм³ процессы создания микрорельефа поверхности валка с одновременным легированием идут недостаточно интенсивно во времени и требуют увеличения длительности обработки, что снижает производительность процесса и повышает расход электроэнергии.

Увеличение концентрации рабочего раствора приводит к увеличению содержания вовлекаемых в микрованну ионов, т.е. к росту концентрации легирующего элемента в приповерхностном слое и усилению его диффузии в металл валка, а увеличение концентрации ионов хрома повышает интенсивность процесса микроплавления во времени. При концентрациях Cr(NO₃)₂ и жидкого стекла более 290 г/дм³ и 50 г/дм³ соответственно интенсивность процессов формирования микронеровностей и микролегирования приводит к снижению изотропности по длине бочки валка более 3-5%. Кроме того, при увеличении концентрации выше указанной, вследствие повышения концентрации ионов хрома и кремния в разряде приводит к росту температуры в микрованне, повышению склонности к окислению металла валка и эрозии, что снижает суммарное содержание легирующего элемента в поверхностном слое валка.

Присутствие в рабочем растворе моющего средства способствует повышению в несколько раз интенсивности очистки поверхности валка от загрязнений и повышению эффективности формирования требуемой микроповерхности с одновременным ее легированием при одинаковой длительности обработки без применения моющего средства. Сокращение времени обработки валка снижается при этом на 10-30%. При концентрациях моющего средства менее 80 г/дм³ процесс очистки недостаточно интенсивен во времени. Концентрация моющего средства более 10 г/дм³, связанная с увеличением расхода его, не приводит к интенсификации процесса обработки валка и повышению качества обработки.

Пример. Опробование способа проводилось на рабочих валках последней клети непрерывного 4-х клетевого стана 1400 в листопрокатном цехе N 5 ОАО "НЛМК".

Валки диаметром 440 мм из стали марки 9 х 2 МФШ после шлифовки на шлифовальном станке до шероховатости 0,45 мкм с выпуклой профилировкой на +0,05 мм, обрабатываемой на промышленной электроразрядной установке ЭРУ-1, созданной и используемой для промышленной подготовки прокатных валков на ОАО "НЛМК". Хромосодержащий раствор в рабочей ванне с содержанием азотнокислого хрома 260 г/дм³, жидкого стекла 44 г/дм³ и моющего средства (Ренол ТТ) 9,5 г/дм³. Температура рабочего раствора в ванне 22,5^oC. После подачи напряжения от источника постоянного тока на установку (плюс на подводящий электрод к ванне с рабочей жидкостью, минус на обрабатываемый валок).

Вращающийся валок со скоростью вращения 0,1 м/с погружали в рабочую жидкость для увеличения плотности тока, равного 95 А/дм², при величине напряжения 285B. Валок обрабатывали в течение 10 минут. Величина полученной шероховатости (R_a=3,0 мкм). Плотность пиков на бочке валка составила 180±2 пика. Методом измерения интенсивности рентгеновского излучения установлено, что глубина легированной кремнием зоны рабочей поверхности валка при электроразрядной обработке в рабочем растворе по данному способу составила от 5 до 20 мкм, а содержание кремния в легированном слое в пределах 1-5% . Твердость подготовленных валков по данному способу повысилась по сравнению с известным с 92 до 108 единиц по Шору. Под действием электрических разрядов происходит локальное расплавление металла валка и при этом ионы кремния имплантируются из рабочего раствора в матрицу металла валка. Наличие в рабочем растворе моющего средства уменьшает время обработки валка с 15 минут до 10 минут. На подготовленных по предлагаемому способу валках производили прокатку на 4-х клетевом стане 1400 ОАО "НЛМК", из стали 08Ю с толщины 2,5 мм на конечную толщину 0,6 мм. Всего за компанию одной пары без перевалки валков прокатано с величиной требуемой шероховатости, равной 1,3-1,5 мкм 163 км суммарной длины полос конечной толщины, что в 1,4-1,6 раза выше, чем по известному способу подготовки валков, и в 2,7-3,0 раза выше по сравнению со стойкостью шероховатости валков, подготовленных согласно технологический инструкции ТИП 06.ПХЛ5-06-94.

Данный способ подготовки валков одновременно совмещает три процесса: формирование микрорельефа поверхности валка (создание шероховатости), легирования и дополнительного упрочнения рабочей поверхности, повышение равномерности обработки по длине бочки и сокращение времени обработки.

Применение предлагаемого способа подготовки рабочих валков позволяет повысить стойкость их поверхностного слоя износу, повысить качество создаваемой шероховатости валка (повысить износостойкость и равномерность по длине бочки валка), сократить время обработки валка.

Изобретение относится к металлургии, к прокатному производству и может быть использовано при подготовке рабочих валков для прокатки тонколистовой холоднокатаной стали. Задача, на решение которой направлено техническое решение, - повышение стойкости шероховатости рабочей поверхности валков, упрочнение их поверхности. После предварительной шлифовки валка до заданной шероховатости валок погружают частично в рабочую жидкость и ведут катодную обработку поверхности валка в водном растворе соли хрома при его вращении при плотности тока 80-120 А/дм², причем хромсодержащий водный раствор имеет следующий состав, г/дм³: азотнокислый хром Cr(NO₃)₂ - 250-290; жидкое стекло - 40-50; моющее средство - 8-10 (Эмульсол, Ренол 1, Ренол ТТ). Изобретение обеспечивает увеличение твердости рабочих валков до 108 ед. по Шору при уменьшении времени обработки. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ подготовки рабочих валков станов холодной прокатки, включающий предварительную шлифовку валков до заданной шероховатости, частичное погружение валка в рабочую жидкость, катодную обработку поверхности валка в водном растворе соли хрома при ее вращении, отличающийся тем, хромосодеражщий водный раствор имеет следующий состав, г/дм³:
Азотнокислый хром Сr(NO₃)₂ - 250 - 290
Жидкое стекло - 40 - 50
Моющее средство (Эмульсол, Ренол 1, Ренол ТТ) - 8 - 10
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку производят при плотности тока 80 - 120 А/дм².