Способ производства прокатных валков из белого чугуна

Способ производства прокатных валков из белого чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ИЗ БЕЛОГО ЧУГУНА, включающий получение литой заготовки электрошлаковым переплавом, горячую деформацию протяжкой и окончательную термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости валков, литую заготовку отжигают при 1050-1100°С и деформируют сжатием в осевом направлении на 30-45%, сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU» 19760

4() С 21 D 9/38; С 21 D 6/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 \ ь, ««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3588007/22-02 (22) 28.04.83 (46) 15.02.85. Бюл, P- 6 (72) И.F..Ôðåéäåíçîí, Б.Г.Ветров, Т.С.Ветрова, Л.И.Агапова, В.Б.Поль, Н.П.Фомичева, И.В.Запорожцев и В.И.Деменков (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и

Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тя-желого и транспортного машинострое. ния (53) 621.785.79 (088.8) (56) 1,Патент Японии Р 52-819, кл. 11 В 06, опублик, 1977 °

2.Патент Великобритании

Р 12925? 1, кл. С 7 А, опублик. 1972. (54) (57) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ИЗ БЕЛОГО ЧУГУНА, включающий получение литой заготовки электрошлаковым переплавом, горячую деформацию протяжкой и окончательную термическую обработку, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости валков, литую заготовку отжигают ,при 1050- 1100 С и деформируют сжатием в осевом направлении на 30-45Х.

113(37{)0!

Лзобре?Те}»1!е относится к черноil металлургии, в частности к технологии производства валков горячей прока.тки черновых и промежу Гочных клетей сортовых станов. Условия работы валков в укаэанных станах — зняч .-тельные:31»якопеременные нагрузки, интенсивкое истирапие по!»рхност}1 валков, термсц»лкли«лова J»He — требуют применения прочност ного) нз}»осостu}1-. кого и термо-.òoéêot<о инструмента.

»Лзвест}10, что ВысОкОй изнОссстой.костью обладают Валки из отбеленного чугуна с содержанием уг. Орода

3,3-3,6i.", отливаемь!е В комбинировав- 1( ную форму. Однако указакные валки,. как правило, не эксплуятitpyt0Tc>» В

ЧЕP»<ОВ!т!Х К IЕТЯХ ТЯК К»К C ПЛОШНЯЯ сетка леде"-. óðèò ÿ, характер няя п я структуры отбеленного !угуня, пр- пя- )ч» ет этим изделиям хрупк.)сть, }3 результате чего более половины валков, р»бота»ацих на промежуточных клетях, ВыХОДЯТ . -1:3 CTP 051 ПО ПОЛОМI(ам Ш(- eК > <"..Е О"" лам бу13тов калибров и т.д. Поэто.»у ня че-,) новь»х клетях э ксплуати!эу10тся валки из стал»1. Последние, обл;!Дя>-, I3PoBJioc ьют не обеспет(ПВ!1»от „,остато:—

lI <)rt0 ИЗ !10(ОС 1 Ойк СС ГЬ, - ТС IIPH }301 И Г

К т»ЯГТ . <1 ??????<. ??????????)??,, ?? ????????- .(???? .ЕК}Л»0 КЯЧССТВЯ ПОВЕРХЬОСТИ ПРОК-}ТЫВ с» Е 1"" <Î Г <М . . т ст.н Л Я, !

113вестс!! .-tloc 06 riзгстОВл "}»I!. Вя,.":

Ка Об.-тадяшщЕГО ВЬ "СКОЙ Г}!3Ос»НОСТЬ»0 т

1! Вяз К()C Ь";i 1 1 «J io .3 Т ОГ!ут CJIOÑ()(т ,,OiJООХ(1Я)КГ1;3ЕМ(т}Л КРИСтаЛЛИЗЯТСРЕ

ПРОИЗВ "i!,.i. Г Э eêòÐОГ!»>ЯКС}3ЫИ ПЕР ПЛЯН ( т

Э!»1 1 irpejt J) i«ii Г (. П ЬНО П1ЭИ I ОТ О ВЛ ЕI» НО> <

i rv,;. "! ы, rt!I, «o 31) о!1 не ; .тол учя сгь 5!н i с к ,< Г:

Р»ЛТсл ПО "..З:.< r" tlii!0 3 ñ .ГOTC 131(:.! И, ()Е,т;Г )а"

Te J! ь «10, б (.J:3 «ме нc Г 3 с Iг}(же! .. = 1»л:-

ТИ -!Но(Тсс 1 Е}» i i)».IÜ". И ..<0111 . С И(ТКЯ

Г»ЛЯГ (!11 p! i>r T 1» !!"<»,т(5!51 )! OC 1» с . (óOÎI IO .

Ч = ДeAOO Ьlа. i %!.i 5! }r !сп 0 TC>" ) а Диа. тт >1<)

ОСЕВав С:r РУК УРа ГРаНСК Иста П}-»З,.ПИ

Я 1 ах)(Е В! >С,3>(.! Я (т т»Г) «НОГ, Ь < ! l КЯ < том ч1-:(»ле с го с!севой чяс!1! < ! !РЕИ»,".r; JC С i }3OJ. СЛИТКОВ )1 »»! !}CP ejl

Мотял1>ОМ Обв ЧНОЙ ППЯВК«ВВП}!(-: Гота О с("эе. кнс! top(.л" и дру! "Н< !,с? <, J! < >io(36Г Т т <)<Г{, Г <с ЗО т.?

НИК> С eo I!HCTI»< .: 531(Г 1<) i НИ}т (эт; (И! <Э В<, !»<« (ПтЛДО В !)Е З I(o C It}I)J а>0! тлтк Р! »С (!KO÷ стi,!!Pi) «i -"з у)э llу lэ i >л с, c ти т }! Ость б сл ) "!т (, -:, т v . i !i . т .< т?,»»1 СЛ Н e>»1 — 3 т OГO я \;"(}т eй;:

3rt S С Г» ЕШНСЙ Г(ЕЛО» »УГУНЯ ПРИ

06Ь»Ч»11,0(;(ЕTO; ЯХ Гт! .ПЛЯЧ«.. : ТPP6 reò

;! 01«) 1!»i}Te„i ь}»с)1! Обработки расплава рафик.!рующими шлаками и вякуумирова. ния»,!Ic Гязяц}ли), I!o известному способу шихта имеет переменный сосT»J» для получения комбинированного валка со стальными шейками и !угунной бочкой. Полученную

В крис;";.ëëèçàòope заготовку подвергают ковке, причем для шеек и бочки имеются специальные режимы деформации.

Завершающая термообряботка валка также проводится дифференцированно для

ШсeK 13 áC тлКИ

П}-и использовании этого способа достигается сочетание высокой изноcoñToJIê0ñT}t чугуна бочки с вязкостью стати. шеек и с металлом промежуточОГО C-ОСТс}ВЯ В МЕСТЯХ ПЕРЕХОДОВ .

{)д»»(»кс сталь 11 чугун имеют различную температуру плавления, поэтому по хсдт процесса переплава необходимо

Дважды менять электрический режим.

Кроме того, для переплава разных по составу участков требуются различные .!)люсы, Указанное обстоятельство, а

-.якже рязлич}лые температурные режимы деформации и завершающей термообра6()- и бочки и шеек валка в значительстепени усложняют технологию. !!р — переплавке шихтьi перемекного

С ОС ГЯБ;3 CЛОЖ НО !10ЛУЧИТ Ь ПОСТОЯННУЮ твердсст! по всей длине бочки валка.

6 o jJ 5 1IIH е припуски по ее длине. 3 результате ня участке шейки имеет место значи-.Е:!!>Н()C ИЗМЕНЕНИЕ ГтпаСтИЧНОСтИ КаК пс длине. -.»K и по сечению, что ос-!

Г:;(няет деформацию, поскольку для у .Ястксв с ра.:- ым содержанием углерод» бунеT ряэ)»ичнь»гл оптимальный тЕГЛПЕРЯтУР<Н(»1 ИНтЕРВаЛ ДЕфОРМаЦИИ.

3 СЕ;-. TO 06>.CËO=»rJÈ»Ет Пр»КтИЧКСуЮ

J<::;c?;(ожно;тв стабильной срганизаЦи И . 3 Ь!, У (. К Я =<

Пяибслее бслиэким к предлагаемому

1-<с те;(нической сущности и дсстигаеглоггу результ»ту является способ изГстовления материалов с высоким соПРОтИВГЕ»!ИЕМ 13ЗНОСУ И ВЫСОКОЙ ВЯЗ. о Т; }0, .!о этому способу литые заотовки, по Jl»!;. нные путем электрошлакового переплава, подвергаются

1, 5-кратной про" яжке с одного нагре-,я. я ятем — протяжке до конечных размегсв после чего следует заверГ ающая -,ермосбработка, закс»ючаю»т!Яяс я Jr o T>t(}3- е при 800, R 50 }. 9 20! 0 и

Охчяждении и(-"ть>0 (2 1, 1139760

Данная схема деАормации — монотонная протяжка — не позволяет получить массивные заготовки, например диаметром 300 мм и более. Чтобы обеспечить степень укова равную или более 5 для изготовления валка даже с диаметром 300 мм по данному способу, требуется получить литую заготовку диаметром не менее 670-700 мм.

Увеличение диаметра литой заготовки помимо технической сложности органиэации выплавки приведет к значительному огрублению структуры чугуна, резкому снижению его горячей пластичности и в конечном итоге к невысокой эксплуатационной стойкости валков.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости валков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства прокатных валков иэ белого чугуна, включающему получение литой заготовки электрошлаковым переплавом, горячую деАормацию протяжкой и окон- 25 чательную термическую обработку, литую заготовку отжигают при 1050

1100 С и деАормируют сжатием в осевом направлении на 30-457,.

10 с

В структуре чугуна, содержащего

2,7% углерода, при 1050-1100 Г присутствует лишь 10-137, цементита в виде разорванной сетки по границам аустенитных зерен. В процессе длительной выдержки меняется Аорма эвтектического и вторичного цементита при сохранении количественного соотношения Ааз в чугуне, в частности наблюдается сАероидизация и деление на части пластин эвтектического цементита. В результате значительно увеличивается контакт между зернами аустенита, и пластичность возрастает. о

При температуре ниже 1050 С, например при 1000 Г в структуре чугуна сохраняется 167. и более цементита и для его сАероидизации требуется значительно увеличить высокотемпературную выдержку, что экономически нецелесообразно. При температурах о выше 1100 Г растворяется практически весь вторичный цементит, в результате чего происходит рост зерна.

Кроме того, на стыках зерен возможно разупрочнение, обусловленное оплавлением легкоплавкой эвтектики.

Все это неблагоприятно сказывается на последующей деАормации. Оптималь30

55 ная длительность выдержки при отжиге составляет 15-20 ч. Менее длительная выдержка не обеспечивает полноты сфероидизации, более длительная экономически нецелесообразна.

Пластичность чугуна после предварительного отжига увеличивается на

15-?57..

Увеличение пластичности чугуна обеспечивается также за счет смены направления деАормации, т.е. перед протяжкой литые заготовки должны быть подвергнуты осадке в осевом направлении на 30-457,, что дает возможность получить степень укова более 5 при ограниченных размерах слитка. Предложенный способ позволяет полностью проработать литую структуру слитков диаметром 500 мм и более с получением оптимальных свойств в поковках диаметром 300-500 мм, что приводит к повышению эксплуатационной стойкости валков.

При достижении степени деАормации

507. запас пластичности слитка используется полностью, т.е. разрушение заготовки неизбежно, поэтому предельная степень деАормации при осадке не должна превышать 457,.

Пример. Чугун, содержащий, 7,:

С 2,60; Si 0,84; Мп 0,55; Сг 1,42;

V 0,31; Мо 0,23; iVi 0,25; выплавляли в 5-тонной дуговой электропечи. Электроды диаметром 190 мм, полученные на установке полунепрерывной разливки, подвергали электрошлаковому переплаву в водоохлаждаемом кристаллизаторе диаметром 425 мм. Литые заготовки диаметром 425 мм были подвергнуты отжигу при 1100 С в течение

20 ч и последующей осадке на прессе о в интервале температур 950-1070 С, при этом величина деАормации состав- ляла 457.. После промежуточного подогрева заготовки протягивали за 6

7 выносов с получением валковой заготовки диаметром шеек 230 мм и диаметром бочки 330 мм.

При деАормации только протяжкой (по прототипу) заготовку диаметром

330 мм из литой заготовки диаметром

425 мм можно получить при степени укова 1,65, что не обеспечивает проработки литой структуры по всему сечению заготовки.

При деАормации слитков, прошедших предварительный высокотемпературный отжиг, осадка на 457 была

1l39V60

Величина Среднее ухова количест

, ВО прока

1танного металла, т г 1

Примечание

Относительное

Способ увеличе1ние стой1 кости, (g

If — - Прототип

15/0

Отжиг при 1000 С, осадка 25

Образование внутренних тр ешин

Предлагаемый способ

",90

2203 выполнена эа один вынос, для слитков, не подвергавшихся отжигу, осадка выполнялась за 2 выноса. При попытке

Выполнить осадку одноrо слитка на

507. наблюдалось образование значительной "бочки" и трещин на ее поверхности. В процессе дальнейшей деформации заготовка разрушилась.

Из поковок были изготовлены валки с диаметром бочки 330 1эч, которые подвергались эаверша.ощей термической обработке по режиму: нагрев до 900 C выдержка в течение 10 ч, охлаждение на воздухе до 600-650 С„ затем нагрев до бч0-660 С с после- 15 дующей выдержкой в печи В течение

6 ч, охлаждение с выключенной печью до 150 С, далее — на воздухе.

Иатериал ВалкОвр пОлученных IiG предлагаемому способу, обладает высо- 2:.1 ким комплексом свойств 6., =823 ИПА, — 933 ИПА, a = О, 1 ИДЖ/и

HRC = 41.

Результаты производства валков по предлагаемому способу и способупрототипу приведены в таблице (после механической обработку валки подвергались нормализации и отпуску).

Исследование микроструктуры образцов, вырезанных иэ Валков„ прошеды1х эксплуатацию, показывает, что

ПрОтЯжка до ф 330 мм отжиг при 850 "., „Охлаждение с пе-..ью

О жиг при 1050

Осадка 25K-, прОтяжка до ф 330;::м

Отжиг при 1050"С, осадка 307„ протяжка

fiO 4 330 MM разрушение литой структуры 11роисходит при величине ухова больше 3 н сопровождается значительным повышением характеристик прочности и пластичности 1угуна, что и обеспечивает увеличение эксплуатационной стойкосги Валков. По мере дальнейшего возрастания величины укова продолжается иэмельчение карбидной фазы. При величинах укова 4,5-5 и более структура деформированного чугуна представляет собой высокодисперсную перлитную матрицу с равномерно распределенными в ней мелкими удлиненныэ1 частипами эвтектического цементита. Такая структура по характеру подс:б1 а структуре композиционных материалов и обеспечивает максимальную стойкость валков.

При из-отовлении валков по предложенному способу их стойкость на

60-687. превышает стойкость валков, изготовленных по способу-прототипу.

Указанное повышение стойкое и объясняется достаточно полной проработкой

còpóKòópû литых заготовок, что достигается благоцаря их предварительному отжигу и высокой степени укова за счет смены направления деформации.

Ожидаемый годовой экономический эффект составит 326 18 руб.

Г—

3 1 .1 Я

1139760

Продожение таблицы

5 ь

4,74 2572

5,43 2638

Отжиг при 1100 С, осадка 50Х

2,01 товки

Отжиг при 1150 С, осадка

Заготовка разрушилась

Составитель И.Липгарт

Редактор Т.Веселова Техред С.йовжий Корректор В.Бутяга

Тираж 553 Подписное

RHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 228/20

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Отжиг при 1100 С, осадка 40Х, протяжка до

330 мм

Отжиг при 1100 С, осадка 45Х, протяжка до ф 330 мм

Образование трещин на поверхности заго