Технологія виробництва, якість і властивості відцентроволитих валків з високохромистим чавуном у робочому шарі

Істотний вплив на довговічність валків мають такі фази, як цементит і аустеніт. Статистичні дослідження 300 валків показали, що в залежності від їхньої маси, умов охолодження, вмісту хрому і вуглецю (коефіцієнт К) формується різне співвідношення фаз у матриці. При цьому кількість карбідної фази досить висока (25-32%), а рівень коливань її значень для кожного типу валків незначний та залежить від стабільно швидкої кристалізації робочого шару при відцентровому литті (8-10 хвилин).

Для кожного виконання валків (однаковий хімічний склад), але різної маси (діаметр від 705 до 900 мм) частка залишкового аустеніту з його зменшенням знижується в середньому в 1, 3 рази. Одночасно зростає кількість продуктів розпаду аустеніту, які при експлуатації валка не будуть викликати значних напруг у виливках однакової маси.

Продукти розпаду аустеніту (кожний окремо) у меншій мірі впливають на рівень властивостей, при цьому закономірності змін не виявлено. Зі збільшенням частки мартенситу та бейніту коерцитивна сила зростає з 26, 9 до 52, 0 А/см.

Вперше освоєна технологія термічного оброблення прокатних валків великої маси (8-16 т) на знов створеному устаткованні (печі з висувним подом). Для рішення питання по забезпеченню рівномірного нагрівання аналізували все садіння валків на подині, по-різному розташованих щодо пальників і заслону. Для цього зачеканювали термопари по довжині і перетину досліджуваних заготівель. Показано, що при використанні встановлених пальників повною мірою не забезпечується однорідність нагрівання валків, як по їхній довжині, периметру, так і по глибині робочого шару (рис. 6). Це призводить до одержання неоднорідної твердості, а також високого рівня напруг, що перевищує припустимий від 6, 1 до 15, 6%.

На підставі досліджень та рекомендацій проведена реконструкція термічних печей.

В залежності від призначення валків до них пред'являються різні вимоги за рівнем твердості. Тому при розробці режимів і параметрів оброблення проводили дослідження в декількох напрямках для забезпечення: підвищення твердості валків при припустимому рівні напруг; зниження рівня твердості і напруг; зменшення рівня напруг при збереженні твердості.

Лабораторними дослідженнями показано, що для забезпечення цих вимог варто проводити одне – і багатоступінчасті оброблення в інтервалі температур 450-7500С.

Для рівномірності прогріву виливка по перетину рекомендується здійснювати оброблення зі швидкістю нагрівання й охолодження, при яких досягається однорідність розподілу температур. Встановлено, що це може бути забезпечено додатковими витримками для вирівнювання температури. Такі витримки повинні бути не менше 6-8 годин.

Оцінено якість термооброблених виливків. Виявлено залежність між структурою, властивостями і рівнем їхнього напруженого стану. Режими термічного оброблення, що рекомендуються, забезпечують однорідність властивостей по довжині і периметру робочого шару валків. Вони не знижують характеристик міцності серцевини, а також не збільшують схильності до графітизації. На основі комплексних досліджень поведінки високохромистого та сірого чавунів в процесі термічного оброблення, оцінки якості і властивостей розроблена та затверджена технологічна інструкція на виготовлення масивних валків.

У шостому розділі розглянуте розроблення промислової технології впровадження у виробництво двошарових відцентроволитих валків, які мають робочий шар зі високохромистого чавуну.

Виробництво включає принципово новий процес лиття на відцентровій машині з вертикальною віссю обертання, а також використання спеціального оснащення та пристосувань для підготовки, кріплення форми й охолодження валків на розробленому стенді.

Для формування робочого шару запропоновано використовувати високохромисті сплави, що відрізняється стабільною твердістю протягом усього періоду експлуатації. Вивчено особливості кристалізації таких сплавів і параметри лиття, що забезпечують одночасно необхідні властивості серцевини і шийок, за рахунок запобігання переходу хрому в сірий чавун. Встановлено зв'язок хімічного складу і модифікування V, структури, умов кристалізації, твердості та коерцитивної сили з експлуатаційними властивостями валків.

Показано, що додаткове введення ванадію роздрібнює структуру робочого шару, забезпечує підвищення стійкості валків у 3, 2 рази (табл. 2).

Таблиця 2

Середній наробіток модифікованих і немодифікованих валків, відлитих відцентровим методом

Споживач валків Розмір

валків Тип валків Кількість проаналізованих валків, шт. Середній наробіток по групі (т/валок) 

немодифікованих модифікованих немодифікованих модифікованих

ВАТ “Меткомбінат ім. Ілліча” 880х1800 ЛПХ17НМдв-63 3 5 533006 1034155, 7

ВАТ “НЛМК” 815х2300 ЛПХ17НМдв-63 1 2 2750*) 208942

ЛПХ17НМдв-67 1 2 58213 167003

ЛПХ17НМдв-71 4 11 20623, 5 109925, 6

900х2000 ЛПХ17НМдв-58 не використовували 3 - 107088, 3

ЛПХ17НМдв-63 не використовували 4 - 239178, 8

ЛПХ17НМдв-71 2 4 73515 181124, 7

ВАТ “Северсталь” 815х2000 ЛПХ17НМдв-63 9 - 167471, 3 -

ЛПХ17НМдв-71 4 2 24086 130062

ЛПХ17НМдв-73 18 2 92746, 7 219768, 5

910х2000 ЛПХ17НМдв-63 23 10 180335, 2 336961, 7

Примітка: *) вийшов з ладу з причини руйнування

 

Визначено межі значень коерцитивної сили, що забезпечують стабільну роботу валків без руйнування та викришування. Така границя визначається рівнем.

Запропоновано наробіток валків оцінювати за коефіцієнтом  , що визначає відношення рівня твердості до коерцитивної сили. Найбільше знімання металу при переточуваннях характерний для N < 2, 2. Максимальний наробіток при мінімальному зніманні мають валки при  . Отримано залежності, що прогнозують зв`язок температури