Способ изготовления прокатного валка Советский патент 1980 года по МПК B21B27/02 

1

Изобретение относится к прохатному оборудованию, в частности к производству прокатных валков и оправок для деформирования металла, и может найти широкое применение на металлу,ргических предприятиях, особенно при производстве тонких лент и фольги из цветных металлов и сплавоз.

Известны способы получения прокатного валка путем нанесени.ч на рабочую поверхность (ось валка) износостойкого наружного слоя каплаекой твердых сплавов и легированных сталей или осаждением из газовой фазы тугоплавких металлов и их карбидов 1.

Эти. способы не позволяют получать эалки с высокой износостойкостью рабочей поверхности, избежать явления налипания металла на бочку валка особенно при прокатке цветных, благородных металлов и сплавов.

-Известен также способ получения тугоплавких покрытий из стали, заключаивдийся в том, что тугоплавкие покрытия с улучшенными свойствами получают хи лическю-1 осаждением тугоплавкого покрытия из газовой фазы на основу {ось валка) , предварительно покрытую спло;- ньги слоем достаточно чистого элементарного металла. danp}E ep

на основу из нержавеющей стали сначала осаждают сплошной слой чистого никеля, а на никель - слой карбонитрида титана из газовой фазы, содержащей титан, углерод и азот. После этого производят окончательно охлаждение стального валка с покрытием до комнатной температуры 2,

Валки, полученные этим способом, не обладают высокой надежностью при эксплуатации, так как по.пученный сло отличается повьдиенной хрупкостью и низкой стойкостью при циклическом контактном нагружении инструмента. Кроме того, этот способ не позволяет по.пучить высокую прочность сцепления наносимого слоя с основой и избежать отслоения покрытия при циклическом контактном нагружении валка.

Цель изобретения - повышение надежности валка и прочности сцепления наносимого слоя с осью валка.

Поставленная цель достигается тем что ось после нанесения на нее промежуточного слоя тугоплавких металлов дополнительно нагревают до 950-1000С с последующей изоте1 1ической выдержкой в течение 45-50 мин, охлаждают до 500-550°С и наносят наружный слой карбидов, а затем производят окончательное охлаждение валка Дополнительный нагрев валка с пре варительно осажденным на него промежуточным слоем тугоплавких металлов до 950-1ООО С и последующая изохерми ческая выдержка в течение 45-50 мин проводятся для увеличения прочности сцепления покрытия с основой, так ка в зон-е соединения происходит взаимная диффузия элементов материала оси валка и тугоплавких металлов покрытия, например вольфрама. Возникает переходная зона большой протяженност (15-20 мкм) с плавным подъемом твердости от основы к наружному слою. Кроме того, при указанной температуре и изотермической выдержке внутрен ние . напряжения в предварительно нанесенном слое почти .полностью релаксируются, что повышает работоспособность покрытия.при циклическом воздействии внешней нагрузки. Последующее охлаждение валка 500-550С (температуры устойчивого протекания реакции осаждения тугоплавких металлов и их карбидов) рекомендуется для сталей с содержанием хрома 12-13%, т.е. имеющих стабильный аустенит при указанной температуре и продолжительности осаждения наружного слоя покрытия, равной 3-4 час. При окончательном охлаждении валка с покрытием из-за разницы в коэффициентах линейного расширения сталь ной оси и. осажденного слоя возникают остаточные внутренние напряжения: ра диальные растягивающие в переходной зоне и тангенциальные сжимающие в покрытии. За счет вьщеления мартенсита при 300-320°С объем стальной оси увеличивается и значение растягивающих, напряжений снижается в 2-2/ раза и не превышает предела прочности на растяжение переходного слоя. Покрытие имеет мелкозернистую структуру с незначительным уровнем внутренних напряжений, высокую прочность сцепления с основой, не отслаивается, а прокатный валок имеет повышенную надежность и износостойкость при эксплуатации. П р и м е.р. Прокатный валок для двадцативалкового стана 160 холодной прокатки изготовляют из стали мартен ситного класса марки 2X13; бочку вал .ка шлифуют до диаметра 15,4 мм. С целью повыи)ения прочности сцепления основы с покрытием рабочую поверхность валка обдувают сухим песком и покрывают химическим способом в щелочном растворе слоем никеля тол щиной 5-6 микрон с содержанием фосфора в осадке 4,5-4,8%. Подготовленный валок помещают в реакционную камеру и нагревают в потоке аргона до 700°С, после чего в камеру подают смесь гексафторида вольфрама и водорода в соотношении 1:1-5 в течение 18-20 с. После получения на нагретой основе слоя вольфрама толщиной 12-15 мкм подачу смеси гексафторида вольфрама и водорода прекращают. Валок с промежуточнЕзм слоем вольфрама затем дополнительно нагревают в потоке аргона до 960-С в течение 8 мин и выдерживают при этой температуре 50 мин, а охлаждают до 510°С. Время охлаждения 150-160 с. При достижении температуры валка в реакционную камеру вновь подают смесь гексафторида вольфрама и водорода в соотношении 1:15 с увеличением отнои ения до 1:20. После получения на валке слоя вольфрама толщиной 25-30 мкм газовую фазу постепенно оббгащают пропаном, при этом содержание пропана и водорода доводят до соотношения 1:1. При толщине покрытия 500-550 мкм подачу проката, гексафторида вольфрама и водорода прекращают. Валок с покрытием подвергают далее окончательному охлаждению в потоке аргона до комнатной температуры, а затем шлифуют до диаметра 16 мм. Толщина слоя составляет 290-300 мкм. При этом на поверхности прокатного валка получают наружный слой карбидов вольфрама толщиной 8-10мкм, а под ним промежуточный слой вольфрама с углеродом толщиной 280-290 мкм и переходную зону вольфрама с никелем шириной мкм., Формула изобретения Способ изготовления прокатного валка, включающий предварительное покрытие стальной оси слоем металла, преимущественно никелем, последующий нагрев, нанесение на ось осаждением промежуточного слоя тугоплавких металлов и наружного слоя из их карбидов и окончательное охлаждение валка, отличающийс я тем, что, с целью повьлиения надежности, валка.и прочности сцепления наносимого слоя с осью валка, ось после нанесения на нее промежуточного слоя дополнительно нагревают до 950-1000 0 с-.последующей изотермической выдержкой в течение 45-50 мин, охлаждают до 500-550-С и наносят наружный слой из карбидов, а затем производят окончательное охлаждение валка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Патент Японии 41090, - Л 2 В 15, 1970. 2. Патент CLilA 3772058, кл. 117-62, 1973.