Способ производства прокатного валка Советский патент 1988 года по МПК B21B27/02 

о 00

00

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления цилиндрических валков.

Цель изобретения - увеличение срока службы валка путем повышения прочности сцепления износостойкого слоя с цилиндрической заготовкой.

На цилиндрическую заготовку с зачищенной поверхностью наносят износостойкий слой автоматической элек- тродуговой наплавкой под флюсом. Затем этим же методом поверх износо- i стойкого слоя наносят пластический слой. При этом слои наносят на срединную часть заготовки на расстоянии от ее концов 0,15-0,20 ее диаметра. С целью снижения наплавочных напряжений перед наплавкой заготовку подогревают до 300-400 С с помощью индуктора.

Подготовленную таким обраяом заготовку нагревают в печи до темпера- прокатки, а затем осуществляют яинтовую прокатку в калибре, образованном тремя рабочими валками, развернутыми на угол подачи, имеющими захватный, обжимный и калибрующий участки. Прокатку ведут в несколько проходов, при этом в первом проходе заготовку обжимают на 1-2 толщины наплавленных слоев, что позволяет раздробить и уплотнить структуру наплавленных слоев, а также усилить сцепление износостойкого слоя с ос- овой. В последующих проходах получает пруток требуемого диаметра. Го- пруток подвергают термической и механической обработкам с целью получения готового валка.

Указанный технологический режим определен исследованиями на контактную и изгибную усталость стандартных образцов, полученных винтовой прокат кой заготовок с износостойкими и пластичными слоями. Варьируемыми параметрами при прокатке являются количество проходов, обжатие за проход величина наплавленного концевого участка. Фиксируемые параметры: нагрузка, количество циклов N до появления первых усталостных трещин на наружной поверхности и на границе износостойкий слой - основа. Макси- мальная величина N соответствует образцам, изготовленйым из заготовок, получе)шых в пределах указанного технолог-ичсского режима. NU сущест5 0

5

0

5

0

5 д

венно зависит от величины обжатия за первый проход и мало зависит от величины обжатий последующих проходов. У образцов, изготовленных по предлагаемому способу, зарождение и развитие усталостных трещин происходит не на границе износостойкий материал - основа. Это и показывает оптимальность предлагаемого способа изготовления валков с точки зрения повышения прочности сцепления износостойкого слоя с основой, позволяющего в конечном итоге увеличить срок службы прокатного инструмента.

Прокатка наплавленной заготовки на несколько проходов дает возможность уменьшить частные обжатия деформируемого металла, следовательно, позволяет значительно снизить уровень деформационных растягивающих напряжений, действующих на поверхности заготовки и в подповерхностных слоях. Обжатие заготовки по диаметру за первый проход на 1-2 толщины наплавленных слоев позволяет исключить условие возникновения деформационных растягивающих напряжений на границе основа - износостойкий слой. При таких обжатиях радиальные напряжения по всей этой границе раздела становятся сжимающими, что и благоприятствует повышению прочности сцепления износостойкого слоя с основой заготовки. Снижение обжатия меньше одной толщины слоев уменьшает величину радиальных сжинающих напряжений, прочность сцепления износостойкого слоя уже не повышает, а приводит лишь к снижению производительность прокатки- При повышении обжатия больше двух толщин слоев на определенных участках границы раздела начинает происходить смена знака радиальных напряжений, т.е. сильно сжимающие напряжения становятся растяги- , что по-видимому является причиной снижения прочности сцепления износостойкого слоя с основной

заготовки.

I

Нанесение наплавки на срединную часть заготовки, расположенную от концов на расстоянии 0,15-0,20 ее диаметра D, позволяет вести процесс винтовой прокатки в периоды заполнения и освобождения очага деформации металлом, как при прокатке сплошных заготовок. В этом случае деформирование заготовки с износостойким елоем начинается только после форг- ро- вапия очага деформации и такалчинает ся в момент начала его освобождения. Это и исключает влияние больших растягивающих напряжений, возникающих как обычно в неустановившемся периоде прокатки, на прочность сцепления износостойкого слоя. Более того, при такой наплавке экономится дорогостоящий материал износостойкого слоя, так как концы раската, соответствующие ненаплавленным участкам заготовки, обрезаются как технологический отход. Нанесение плавки на заготовку на расстоянии от ее концов менее 0,15 D приводит к тому, что .п- ленная часть подвергается деформированию при незаполненном очаге деформации, т.е. во время неустановиглпей- ся стадии процесса наблюдается значительная неравномерность истечения металла по сечению заготовки и воч- никают большие растягивающие напряжения, снижающие прочность сиепле.ния износостойкого слоя с основой.

Нанесение наплавки на заготовку на расстоянии от ее концов более 0,20 D вызывает увеличение обрезки на готовых прутках, что снижает коэффициент выхода годного металла.

Применение изобретения наиболее эффективно при производстве цилиндрических рабочих валков диаметрам А5-150 мм любой длины для листопрокатных станов с многовалковыми клетями, а также при производстве других цилиндрических деталей, работающих в условиях повышенного износа, например валков листоправильных машин, пальцев траков гусеничных машин и др

Пример 1. Изготавливают листопрокатный валок диаметром 55 мм и длиной 1520 мм. Заготовкой для получения валка служит прокат из стали диаметром 160 мм и длиной 1590 мм, имеющий зачищенную до металлического блеска поверхность. Слои наносят автоматической злектродугоБой наплавкой под слоем флюса на вальценапла- вочном станке, снабженном индуктором для подогрева заготовки. В качестве материала износостойкого слоя используют порошковую проволоку диаметром 5 мм из быстрорежущей стали. Наплавк износостойкого слоя производят после подогрева заготовки до 300-400 С. Наплавляют срединную часть зяготор. - ки, расположеннукз от концов на

ст.. яиии 28 мм, на толщины 10 мм. Непосредственно после этого наплавляют еще один слой толщиной 4 мм, используя наплавочнуьэ проволоку диаметром 4 мм, и охлаждают наплавленную заготовку в коробе.

Винтовую прокатку заготовки проводят при на трехвалковом стане

10 за два прохода в валках, развернутых на угол подачи 20 град., с обжатием по диаметру за первый проход на 20мм. За второй проход деформируют заготовку до диаметра 58 мм. При этом

15 длина ргзската мм, а толщина износостойн(г(1 V, пластичного слоев 3, и 1,2 мь соответственно. После этого отрезают дефектные концевые участки и раскра1шают раскат на мер0 ные заготовки длиной по 1540 мм. Точность и качество поверхности соответствуют стандартным требованиям. Подготовленные заготовки подвергают закалке с отпуском токарной и шлифо25 вальной обработкам до диаметра 55 мм. Пример 2. Изготавливают рабочий валок диаметром 128 и длиной 1700 мм. Исходная заготовка валка - прокат из стали диаметром 160 мм и

30 длиной 1880 мм. Слои наносят автоматической электродуговой наплавкой под флюсом на вальценаплавочном станке, снабженном индуктором дпя подогрева заготовки. Температура подогрева 300-400 С. Наплавку износостойкого слоя производят используя порошковую проволоку диаметром 5 мм из быстрорежущей стали. Наплавляют срединную часть заготовки на расстоянии от

Q концов 30 мм на толщину 10 мм. После этого наплавляют пластичный слой тол- шиной 3 мм и охлаждают полученную заготовку в коробе.

Винтовую прокатку производят ле нагрева заготовки до 1200 С на стане, применяя двухочаговые валки, т.е. валки с двумя последовательно расположенными на общем приводном валу бочками, развернутые на угол подачи 25 град. На первой бочке наплавленную заготовку диаметром 186 мм обжимают (первый проход) до диаметра 160 мм (на две толщины наплавленных слоев), на второй бочке - до

gg диаметра 134 мм. Полученный раскат имеет длину 3600 мм. Толщина износостойкого и пластичного слоев после прокатки 7 и 2 мм соответственно. Раскат режут на две части по 1300 мм

50

и подвергают закалке с отпуском и механической обработке.

Пример 3. Изготавливают валок диаметром 56 и длиной 500 мм. Режимы нанесения наплавки и винтовой прокатки такие же, как в примере 1. Заготовки после снятия пластичного наружного слоя и шлифования предварительно подвергаются барированию порошковым контактным методом при 1150 С в течение 2 ч. Охлаждают в солевой ванне (KNO, или NaNOj), имеющей температуру ZOO-SOO C, и выдерживают 45 мин, затем охлаждают на зоздухе (эакалка). После этого при 550-570 С с вьщержкой 60 мин проводят двукратный отпуск с последующим полированием. Затем при этой же температуре в течение 1,5 ч заготовку подвергают насыщению карбидами титана в тлеющем разряде в вакуумной камере установки. Такой способ термообработки по сравнению с известными of 2спечивает повьппение твердости на 4-5 ед. HRC, Повышаются прочноет)1ые, износостойкие характеристики инструмента, увелич1гоается прочность сцепления наплавленного слоя с основой валка.

Срок службы этих валков в 2,0-2,2 раза больше, чем у валков, изготовленных по известному способу.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить прокатный инструмент с более износостойким слоем повышенной прочности сцепления с увеличенным сроком службы.

Формула изобретения

Способ изготовления прокатного валка, включающий получение цилин15 дрической заготовки, последовательно накапливание на нее износостойкого и пластичного слоев, нагрев, винтовую прокатку, закалку с отпуском и механическую обработку, о т л и ч а 20 ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения срока службы валка путем повышения прочности сцепления износостойкого слоя с цилиндрической заготовкой, наплавку слоев осуществляют

25 на срединной части заготовки, расположенной на расстоянии 0,15-0,20 ее диаметра, а винтовую прокатку производят за несколько проходов с обжатием по диаметру за первый проход на

30 4-2 суммарной толщины наплавленньк слоев.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления цилиндрических валков. Цель изобретения - увеличение срока службы валка путем повыгаения прочности сцепления износостойкого слоя. На цилиндрическую заготовку наплавляют износостойкий и пластичный слои, затем ее нагревают и подвергают винтовой прокатке, закалке с отпуском и механической обработке. При этом винтовую прокатку ведут с обжатием -по диаметру аа первый проход на 1-2 суммарной толщины наплавленных слозв, а наплавку слоев производят на срединную часть заготовки, расположенную от концов на расстоянии 0,15-0,20 ее диаметра.