Прокатный валок

Прокатный валок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на валках станов горячей: или холодной прокатки. Цель изобретения - повышение ресурса прокатного валка за счет увеличения его износостойкости . Для этого на рабочую поверхность валка наносят слой материала с модулем упругости Е, определяемым из соотношения Е ( 1,03-1,16)хЕ,, где Е - модуль упругости материала внутреннего твердого слоя, и толщиной , меньшей толпщны смежного с ним слоя. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 В 21 В 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1154015 (21) 4080705/31-02 (22) 05.05.86 (46) 23.06.88. Бюл. N - 23 (71) Ждановский металлургический институт (72) Л.К.Лещинский, С.С.Самотугин, К.К.Степанов, И.И.Пирч, А.F..Руднев, В.И.Комар, Л.И.Данилов, В.А.Аверин, В. Г. Бендрик, А. Г.Толканев и В.П.Лямцев (53) 621. 771. 23 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1154015, кл. В 21 В 27/02, 1983. (54) ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК (57) Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на валках станов горячей. или холодной прокатки. Цель изобретения — повышение ресурса прокатного валка за счет увеличения его износостойкости. Для этого на рабочую поверхность валка наносят слой материала с модулем упругости Е, определяемым из соотношения Е =(1,03-1,16)хЕ где Š— модуль упругости материала внутреннего твердого слоя, и толщиной, меньшей толщины смежного с ним слоя. 1 табл.

1404 131

Изобретение относится к прокатному производству, может быть использовано на валках станов горячей или холодной прокатки и является усовер5 шенствованием изобретения по авт. Св.

Ф 1154015.

1\елью изобретения является повышение ресурса прокатного валка за счет увеличения его износостойкости ° 1Р

На рабочую поверхность прокатного валка наносят дополнительный слой, модуль упругости Е4 которого больше модуля упругости внутреннего твердого слоя Е и находится с последним в отношении Е„ =(1,03-1,16)Е, а толщина дополнительного (четвертого слоя) изменяется в пределах 3 > h >

>Н, где Π— толщина поверхностного йластического слоя по известному изобретению Н вЂ” глубина за мс кс легания максимальных скалывающих напряжений.

Долговечность (время до выхода из строя) прокатного валка определяется 25 способностью era рабочей поверхности сопротивляться износу, а также разрушающим термомеханическим усталостным и ударным нагрузкам, т.е. износостойкостью и трещиностойкостью. Валок с рабочим слоем известной конструкции обладает высокой трещиностойкостью благодаря многослойности и порядку ,чередования слоев с различными физическими свойствами, но он имеет в то же время невысокую стойкость против

35 абразивного износа поверхностного слоя с низким значением модуля упругости.

Повышение износостойкости достига- 4д ется нанесением на рабочую поверхность известного валка дополнительно-го четвертого слоя, более твердого, чем внутренний твердый слой, л тем более твердого, чем поверхностный 45 пластичный слой. Наличие такого твердого и, соответственно, хрупкого слоя на рабочей поверхности обуславливает болЕе интенсивное образованле поверхностных трещин, однако дальнейший рост трещин вглубь валка (образование магистральной макротрешины) останавливается на границе с мягким слоем, а также в самом мягком cJIoe, и суммарная трещиностойкость композиции сохраняется на достигнутом уровне.

В результате Обеспечиваются об» фактора, определяющие вь<сокук< работоспособностьь прокатного валка, — вьк Ок,<я и 3 ИОсостойко<. т ь и РысОк < я трещи нО стройкост ь.

Выбор указанных пределов изменения модуля упругости и толщины четвертого дополнительного слоя обусловлен следующим. Коэффициент интенсивности напряжений (характеризующий трещиностойкость композиции) для трещины, пересекающей под прямым углом границу раздела двух слоев с различными свой- ствами — нанесенного твердого (Е )

4 и мягкого (Е ), рассчитывается по формуле

Е4

К б р1 с з где (7 — напряжения, действующие в тр ет ьем (мягком) слое;

1 — полудлина трещины, равная половине толщины четвертого слоя, 1, =, /2;

Таким образом, с переходом трещины за гранлцу раздела коэффициент интенсивности напряжения при E4/Å 1, т. е. Е4 Е, возрастает. Выражение для

К,с записывается на основании выражеЪ ния -- = --. Это же соотношение спраЕ Евсдлино для тр.етьего и второго слоев б, G4 G, — Тогда можно приравнять — =—

Е F

4 и по аналогии записать

Е4

К =5 «1

Ec z 4.> Е где 14 — полудлина трещины к моменту подхода ее к границе третьего слоя с вторым +4

4+y

След о ват ел ьно, для обеспечения высокой трещиностойкости (повышения

К ) наряду с условием Е4>Е необхо?с димо и соблюдение условия Е Е . Выбор соотношения Е =(1,03-1,16)Е

Обусловлен применением в качестве четвертого дополнительного слоя высокоизносостойкого материала — мартенситностареющих сталей (например, 55Х5М2Ф), модуль упругости которых (Е =2,65 10 МПа) больше в пред 55X 5М1Ф лагаемо4. число раз модулей упругости сталей, принятых в известном изобретении в качестве материала внутреннегс слоя (Е, „=2, 28 10 MIIa, 5

Е<сл.<,<, -р =2,46 10 1 1па) .

Выбор трещины дополнительного слоя <е»Е-.шей, чем тол<Ш на предыдущего

140413 слоя о обусловлен тем, что это позволяет ограничить значения остаточных сварочных напряжений в дополнительном слое имеющем высокое значеЭ

В ние модуля упругости и отличающимся высокой прочностью, твердостью и низкой пластичностью. Это позволяет избежать замедленного разрушения дополнительного слоя в процессах изготовления валка и его эксплуатации, Достаточно высокая твердость и прочность этого слоя наряду с высоким значением показателя нормальной упругости обеспечивают хорошую сопротивляемость износу в процессе длительной эксплуатации при ограниченной толщине.

Вместе с тем толщина дополнительного слоя о должна быть больше глубины залегания максимальных скалывающих напряжений Н, так как в про макс тивном случае в процессе эксплуатации возможны отколы и отслоения нанесен30

Прокатный валок по авт. св.

Р 1154015, отличающийся ного дополнительного слоя.

Для оценки эффективности применения дополнительного износостойкого слоя применительно к прокатным валкам стана 1700 горячей прокатки осуществляется многослойная наплавка на валок из стали 9ХФ материалов с различными значениями модуля упругости °

Согласно известной конструкции валка отдельные слои наплавляются в соответствующем порядке (таблица). Соотношение модулей упругости E<. Е :Е =

=1:1,5:1; 1:1,23:1; 1:1,1:1.

Толщина каждого слоя 9, = о = 3 =

=10,0 мм. Наносится дополнительный 40 поверхностный слой из различных материалов по нескольким вариантам (таблица), толщина поверхностного слоя

t =5 мм, большая, чем глубина зале- . гания максимальных скалываюших напря- 4к жений для валков такого диаметра

Н =3,7 мм. Из наплавленных валков макс вырезаются образцы для HcIIbITBHHH на абразивную изнашиваемость толщиной

50 мм и рабочей площадью 60х80 мм.

Испытания проводятся на установке

Хауорта-Бринеля, в качестве абразивного материала используется сухой измельченный гранит. Износ определяется потерей веса образца по сравнению с эталоном-образцом аналогичных размеров из стали 4 5. Трещиностойкость сравниваемых вариантов оценивается по испытаниям на разгаростой1

4 кость (режим нагружения Т „=500 С;

Результаты испытаний, подтвержденные актом испытаний, приведены в таблице.

Из таблицы видно, что износостойкость предлагаемого валка с оптимальным соотношением параметров выше по сравнению с износостойкостью известного валка, а трещиностойость (разгаростойкость) практически сохраняется на достигнутом уровне.

Соотношение модулей упругости материалов глубинного слоя сталей типа

XH70BN0 и дополнительного поверхностного слоя стали типа 10Х7МВФБ равно

1,03:1 (валок 1), сплава типа XH70BNO и стали типа 15Х11МФ равно 1,11:i (валок 2), сталей типа 55Х5М2Ф и

10Х7МВФБР равно 1,08: 1 (валок 3), сталей типа 55Х5М2Ф и 15Х11МФ равно

1,16:1 (валок 4).

При выполнении дополнительного поверхностного слоя по валку 1 с соотношением модулей упругости материалов дополнительного и основного слоев т равным 1,03: 1, сопротивляемость рабочего слоя абразивному изнашиванию возрастает не существенно.

Если же соотношение равно 1,16:1, то возникает опасность замедленного разрушения рабочего слоя за счет образования подповерхностных трещин и отколов.

Оптимальным подбором материалов дополнительного поверхностного и глубинного основного слоев являются валки 2 и 3. Рабочий слой в этих случаях отличается высокой работоспособностью за счет высокой стойкости против абразивного изнашивания и усталостного термомеханического растрескивания.

Опыт эксплуатации валков из сталей 55Х, 50ХН, 9ХФ с наплавкой по известному и предлагаемому способам на станах горяч ей прокатки пока зал, что срок службы предлагаемых валков с оптимальным соотношением модулей упругости материалов второго и четвертого слоев выше в 1,5 раза по сравнению с типовыми валками и в 1,25 раза по сравнению с известными.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1404131 ним слоя

Валок Наплавка и типы

Ра згаростойкость, количество циклов

Коэффициент износ остойкости сплавов слоев теплосмен

Известный

1,35

1925

10Х11Н20ТЗР

10Х7ИВФБР

10Х11Н20ТЗР

Предлагаемыйй

1056

1,28

1731

1,93

1826

2,06

832

1,45

ВНИИП1! Заказ 3019/7 Тнр 3iK 467

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем, что, с целью повышения его ресурса за счет увеличения износостойкости, на его рабочей поверхности выполнен дополнительный наружный слой из материала с модулем упругости

Е =(1,03-1, 16) Е, где Š— модупь

10Xi 1È20TÇÐ

10Х7МВФБР

10Х11М20ТЗР

ХН 70BMI0

19Н9МВБТ

1 5X i 1МФ

31Х19Н9ИВБТ

ХН 70ВМО

3 5 ХМ)ОА

10Х7МВФБР

18Х2НЧВ

55Х5М2Ф

31Х19Н9МВБТ

15Х11МФ

31Х19Н9МВБТ

55Х5М2Ф упругости MRтериала д< и лнител l ног<. слоя, F. — модул ь упр у Гости материала ннутреннеГ О cерединного слОя, при этом толщина дополнительного наружного слоя меньше толщины смежного с