Способ термической обработки чугунных двухслойных центробежно-литых прокатных валков Советский патент 1993 года по МПК C21D9/38 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано на прокатных станах, эксплуатирующих чугунные Двухслойные центробежно-литые валки, а также в машиностроении.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости чугунных двухслойных центробежно-литых прокатных валков.

Поставленная цель достигается тем, что f способе термической обработки чугунных Двухслойных центробежно-литых прокатных валков, включающем нагрев до температуры ниже АС1, выдержку и охлаждение, Нагрев ведут до температуры, определяемой по зависимости

Тн - 0,85-0,95 Та + ( Нра 2° ) АС1, °С

где Та - температура превращения остаточного аустенита рабочего слоя, °С;

Нраб. - фактическая глубина рабочего слоя валка, мм;

20 и 50 - соответственно минимальная и максимальная глубина рабочего слоя, мм;

Aci - значение критической точки материала рабочего слоя, °С,

Нагрев чугунных двухслойных центробежно-литых прокатных валков до температуры, определяемой по предложенной зависимости, позволяет повысить их твердость за счет превращения остаточного аустенита в бойнит и при этом существенно снизить уровень остаточных напряжений во всем объеме валка, особенно на границе рабочего слоя и сердцевины, где вследствие различных коэффициентов линейного расширения материалов могут возникать их максимальные значения и приводить к вы- крашиванию рабочего слоя, поломкам валков и существенному снижению их наработки.

Приведенными экспериментальными исследованиями установлено, что температура нагрева (Ти) для наиболее полного превращения остаточного аустенита в бейнит и эффективного снятия остаточных литейных напряжений при толщине рабочего слоя до

1Л

С

00

о

CJ

ю

50 мм должна составлять 0,85-0,95 от суммы значений температур

Та + (

Нраб 20 50

-)Acil

При нагреве валков до Тн 0,85 Та+()АС1 твердость рабоч

50

эчего

Ч

слоя и наработка не увеличивается из-за неполного превращения остаточного аусте- нита в бейнит и недостаточной степени релаксации остаточных напряжений из-за пониженной температуры нагрева.

При нагреве валков до Тн 0,95 Та +

Нраб-20

50

валков снижается вследствие распада и сфероидизации игольчатой структуры матрицы рабочего слоя,

По заявляемому способу термообработки чугунных двухслойных центробежно-ли- тых прокатных валков целесообразной представляется следующая последовательность действий:

используя паспортные данные по химическому составу и глубине отбела рабочего слоя, а также применяя магнитометрический и дилатометрический методы, определяют значения температур Та и АС1 для каждого валка, имеющегося на складе:

используя предложенную зависимость, определяют оптимальную температуру нагрева валка. Валки с одинаковой (±10°С) температурой нагрева Тн формируют в партии для термообработки. В зависимости от грузоподъемности подины печи и ее габаритов партию валков разбивают на части и подвергают термической обработке при температуре нагрева Тн 0,85-0,95 Та +

)Ас-| твердость и наработка

КНраб-20

50

- )ACi, выдерживают при этой 40

температуре в течение 8-10 ч и охлаждают с печью до 80-100°С. Дальнейшее охлаждение до температуры цеха проводят на спокойном воздухе.

Проверку эффективности заявляемого способа проводили на двухслойных чугунных центробежно-литых валках размером 800x2000 мм, рабочий слой которого имел следующий химический состав, %: углерод 3,40; кремний 0,66; марганец 0,51; хром 1,35; никель 4,24; железо остальное. Для чугуна данного химического состава температуры Та и AC-I составляют соответственно 300 и 660°С, глубина рабочего слоя Нраб 35 мм, а твердость 77 HSD.

Валки подвергали термообработке по следующему режиму: нагрев со скоростью 30°С/ч до Тн 0,8-1,0 Та +

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

, / Нраб - 20 д т

+(- -gQ---) AciJ, выдержка при этой температуре в течение 10ч, охлаждение с печью со скоростью 15°С/ч до 10°С, после чего валки охлаждали до температуры цеха на спокойном воздухе.

Одну партию валков испытывали после обработки по предлагаемому способу, а вторую после обработки по способу-прототипу.

Примеры на граничные, оптимальные и выходящие за граничные значения заявляемых режимных параметров и прототипа, а также характеристика свойств двухслойных чугунных центробежно-литых прокатных валков представлены в таблице.

Определение твердости и степени релаксации остаточных напряжений проводили с использованием стандартных методик. Наработки валков после различных режимов термообработки определяли при их эксплуатации на прокатном стане.

Как видно из таблицы, термическая обработка отливок по режимам вне граничных параметров вариант 1 (температура нагрева

менее 0,85 Та + () Ас-| и вариант 5 (температура нагрева более 0,95 Та + +( ) Act не обеспечивает существенного повышения твердости и наработки валков относительно прототипа.

В результате использования заявляемого способа термической обработки чугунных двухслойных центробежно-литых прокатных валков (варианты 2, 3 и 4) твердость рабочего слоя возросла примерно на 4-7% (77-79HSD против 74HSD), а наработка повысилась на 19-28% (310-334 тыс.т. против 262 тыс.т.). Кроме того, степень релаксации остаточных напряжений достигает 25-50%, что снизит выкрашивание рабочего слоя и поломки валков при эксплуатации на прокатных станах.

Согласно данным проведенных испытаний заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:

твердость валков возросла на 4-7%;

наработка валков повысилась на 19- 28%.

Заявляемый способ термообработки чугунных двухслойных центробежно-литых прокатных валков представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит повысить производительность труда на металлургических предприятиях не менее чем в 1,2 раза за счет сокращения времени простоев станов при перевалках валков, вышедших из строя по преждевремерному износу, выкрошкам и полокам, сократить расход топливно-энергетических ресурсов при нагреве заготовок, так как более ритмичная работа станов позволит уменьшить передержки металла в нагревательных печах, а также снизить не менее чем в 1,2 раза расход валков за счет увеличения срока их службы.

Формула изобретения

Способ термической обработки чугунных двухслойных центробежно-литых про- катных валков, включающий нагрев до температуры ниже , выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью

повышения эксплуатационной стойкости валков за счет повышения твердости и снижения уровня остаточных напряжений, нагрев ведут до температуры, определяемой по зависимости

Тн 0,85...0,95 Та + ( Нра 2° ) АС1,°С,

где Та - температура превращения остаточного аустенита рабочего слоя, °С; Нраб - фактическая глубина рабочего слоя валка, мм;

20 и 50 - соответственно минимальная и максимальная глубины рабочего слоя;

ACI - значение критической точки мате- риала рабочего слоя, °С.

Сущность изобретения: чугунный двухслойный прокатный валок нагревают до температуры, определяемой по зависимости Тн 0,85-0,95 Та + ( ) АС1, °С, где Та - температура превращения остаточного аустенита рабочего слоя; Нраб - фактическая глубина рабочего слоя валка; ACT - значение критической точки материала рабочего слоя, выдерживают при этой температуре в течение 8-10 ч до 100-80°С охлаждают с печью, далее - на воздухе. 1 табл.

Характеристика свойств двухслойных центробежно-литых валков в зависимости от режимов термообработки