Прокатный валок

Прокатный валок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРОКАТНЬТЙ ВАЛОК; преимущественно для многовалкового стана, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы и качества проката, он выполнен из монокристалла лейкосапфира, кристаллографическая ось 1) которого ориентирована вдоль оси вращения валка .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) В 21 В 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3489350/22-02 (22) 13.09.82 (46) 07 Ol 84. Бюл. Р 1 (72) И.И.Смыслов, М.В.Суровиков, М.Н.Сулханов, В.С.Рассолов, В.A.Íèêîëàåâ, Н.Г.Бочков и В.С.Папков (53) 621.771.063(088.8) (56) 1. Полухин П.И. и др.

Прокатка на многовалковых станах. Металлургия, 1981, с. 141-146.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 143769, кл. В 21 В 1/40, 1956. (54) (57) ПРОКАТН6% ВАЛОК; преимущественно для многовалкового стана, отличающий с ятем,что, с целью повышения срока службы и качества проката, он выполнен из монокристалла лейкосапфира, кристаллографическая ось (0001) которого ориентирована вдоль оси вращения валка.

1065047

Изобретение относится.к прокатному производству и может быть использовано при изготовлениии листов и лент, преимущественно на многовалковых станах.

Известен прокатный валок, бочка которого выполнена иэ хромованадиевой стали fl) .

Однако при прокатке в данных валках довольно быстро достигается предел по уменьшению толщины полосы, 10 так как материал валков не имеет достаточного модуля упругости, иэ-за чего наступает сплкщивание по катающему диаметру бочки.

Наиболее близким к предложенному (5 изобретению является валок, изготовленный иэ твердых сплавов на основе карбида вольфрама )2) .

Однако твердому сплаву присущ принципиальный недостаток всех керамических материалов - их неоднородность, поскольку твердый сплав состоит из сверхтвердых зерен (микрокристаллов карбида вольфрама) и более мягкой матрицы (кобальта, связывающего зерна) . Поэтому не представляется возможным получить чистоту поверхности твердосплавного-. валка выше 12-го класса чистоты, тем более, сохранить ее в процессе эксплуатации, поскольку кобальт вдавливается между зернами карбида вольфрама под действием сил реакции со стороны ленты. Поэтому при прокатке лента получается не выше ll-го класса чистоты. Неоднородность твердого сплава приводит также к появлению в валке микротрещин, обраэукщихся во время изготовления керамики, которые увеличиваются и возникают в процессе эксплуатации валка. это происхо- 40 дит из-за того, что зерна и матрица имеют различные свойства, в том числе различные значения температурных коэффициентов линейного расширения (TIGIP) и модулей упругос- 45 ти. Все микрокристаллы кристаллографически ориентированы хаотично, поэтому при изготовлении валка путем прессования и спекания между зернами и матрицей в микро- 50 объемах возникают контактные напряжения (образование пор за счет выгорания пластификаторов не учитывыется) . При охлаждении валка размв» ры зерен и матрицы между ними в 55 различных направлениях изменяются не одинаково, в результате чего иа предыдущие контактные напряжения накладываются новые. При деформациях во время прокатки зерна и матрица 60 стремятся деформироваться в различной мере, поэтому накладывается

3-я система контактных напряжений (одновременно происходит и нагрев поверхности валка), причем циклично. 65

В результате в отдельных местах контактные напряжения превосходят предельные значения и там образуются микротрещины. С каждым циклом появляются новые микротрещины, а старые растут, поверхность;валка выкрашива ется, он выходит из строя.

Цель изобретения — повышение сро ка службы валков и улучшение качества проката.

Поставленная цель достигается тем, что прокатный валок, преимущественно для многовалкового стана, выполнен иэ монокристалла, кристаллографическая ось (0001) которого ориентирована вдоль оси вращения валка.

Монокристалл — наиболее однородный материал, деформации в нем являются изменениями расстояния между узлами единой кристаллической решетки, которые восстанавливаются после снятия нагрузки полностью за счет электрических сил, поэтому монокристалл — идеально (почти) упругое тело и в нем не возникают контактные напряжения и микротрещины., не происходит выкрашивание поверхности при эксплуатации валков, а тем более, во время изготовления и во время изменений температуры. Поэтому монокристаллический валок может быть отполирован до 14-го класса чисготы и сохраняет этот класс в эксплуата-ции. Следовательно, такой валок позволит получить прокат 13-го класса чистоты, т.е. обеспечивает повышение качества проката. Отсутствие микротрещин обеспечивает отсутствие выкрашивания при штатной эксплуатации, т.е. повышение срока службы валка.

Однако монокристаллы анизотропны, поэтому их деформация зависит от направления приложенной силы. При неудачной кристаллографической ориентации своей оси валок иэ монокристалла при нагружении деформируется непредвиденным (с точки зрения сопротивления иэотропных материалов) образом, например изгибается при сжатии, что может привести к браку проката, например к разнотолщинности. Такая воэможность исключается только в том случае, если в поперечной плоскости валка указанные свойства иэотропны. Для этого необходимо, чтобы валок. был выполнен при такой кристаллографической ориентации, при которой его ось перпендикулярна п.лоскоати, в которой упомянутые свойства иэотропны, т.е. чтобы кристаллографическая ось (0001) была совмещена с осью вращения валка.

Свойства материалов зависят и от температуры, поэтому достижение цели обеспечивается только в том случае, если монокрйсталл превосхо

1065047

Состав ит ель Ю. Л ямов

Редактор Н,Воловик ТехредМ.Гергель Корректор H.Ìóñêà

Заказ 10926/9 Тираж 801 - Подписное

ВНИИПИ ГЬсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4 дит материал проката при температу- ре прокатки.

Лейкосапфир обладает следующим сочетанием свойств: твердость по шкале Mooca †. 9, модуль упругости примерно в 2 раза выше, чем у стали, предел упругости приблизительно в 4 раза выше, чем у стали (допустимые деформации достигают

1В), температура плавления 2030 С, химически стоек. Механические свой« ства и ТКЛР изотропны в плоскости (0001), которая перпендикулярна направлению (0001) .

Преимуществами использования при прокатке валков из лейкосапфира в сравнении с твердосплавными валками являются: большие модуль и предел упругости, так как в материале нет металлической матрицы (например кобальта), имеющей меньшие значения этих свойств, чем монокристаллические зерна. Благодаря этому предложенным валком можно изготовить ленту несколько меньшей толщины, -чем известным, а также изготовить ленту иэ более твердого материала, что дает экономию металла.

Большая твердость при одном и том же материале, поэтому на валке будет меньше надавов, которые получаются при попадании между валками особо твердых включений. Эти надавы отпечатываются на ленте, вызывая ее брак

Лучшее сохранение высоких значений механических свойств, так как в монокристаллах нет слабого местаметаллической матрицы

Иэотропия темпЕратурных и механических свойств в поперечном сечении валка, поэтому валок ведет себя в работе, как обычный валок иэ

10 изотропного материала.

Высокая чистота поверхности, так как валки можно отполировать до 14-го класса чистоты, поэтому можно получить ленту 13-го класса, 15 простота изготовления. Валок изготавливае1ся непосредственно выращиванием иэ расплава по методу Степанова, после чего требуется лишь шлифовка и полировка, тле. отпадает

2() большинство операций, необходимых для изготовления твердосплавного валка.

3а базовый объект при расчете технико-экономического эффекта принят валок, изготовленный иэ хромованадиевой стали. Разность между стоимостью годового расхода валков, используемых при прокатке листов и лент на хромованадиевых валках и согласно предложению, составляет

6000 руб.