Валок для косого горячего профилирования плоского проката и способ его изготовления

Валок для косого горячего профилирования плоского проката и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социалистических

Ресттублин ii 722620 (6ll ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01.03.78 (21)2585759/22-02 с присоединением заявки И (23) Приоритет-Опубликовано 25.03.80. Бюллетень М, 11

Дата опубликования описания 28.03.80 (51)М. Кл.

В 21 В 27/02

Гасударственный комитет

СССР дв делам изобретений и открытий (53) УДК621.771..073.8-9 (088.8) В, A. Береговой, В. Т, Собкалов, В. Ф. Зимин .. Ю. С. Французов, П. И. Татаринов, В. A. Сацкий, Б. В. Ховрин, В. С, Плотников, В. И. Эскин, В. H. Тарасова и П. Я. Трупов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВАЛОК ДЛЯ КОСОГО ГОРЯЧЕГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

ПЛОСКОГО ПРОКАТА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к проектированию и изготовлению капрокатных валков, и может быть использовано в прокатных станах, производящих горячекатаный плоский прокат с профилированной поверхностью.

Известен валок для косого горячего профилирования плоского проката, содержащий шейки для подшипников и бочку с ребордами с криволинейной верши10ной и прямой боковой поверхностью, а . также с упрочненным поверхностным слоем (1).

Недостатком данной конструкции валт5 ка для косого горячего профилирования плоского проката является недостаточная стойкость реборд, что обусловлено свойственными этому процессу высокими силовыми и температурными параметрами. В процессе профилирования поверхность реборд валка подвергается интен сивному и неравномерному износу, возрастаюшему от основания к вершине реборпы.Нерав2 номерность износа реборд приводит к искажению профиля прокатываемых заготовок и снижению срока службы. валка. Действие значительных по величине изгибающих усилий также уменьшает срок службы валка.

Известен способ изготовления валков путем механической, объемно-термической .и химико-термической обработки (2).

Известный способ при изготовлении валков предлагаемой конструкции нв позволяет получить качественный упрочненный слой всей профилируюшей поверхности и создать упрочненньЯ слой переменной толщины по высоте реборды.

Это обусловлено тем, что подготовка поверхности перед насыщением, например обезжириванием, не обеспечивает полного удаления окисной пленки с поверхности реборд и тем самым снижает активность поверхности в процессе ее насыщения.

Известным способом невозможно получить переменную глубину упрочненно722620

30 го слоя по вь1соте реборды в связи с отсутствием необходимых для этого тех11ОЛРГИт1ЕСК11Х ПРИЕМОВ.

Цел1 изобретения — разработка коне 1 рукции и способа изготовления валка, позволяющих повысить стбйкость реборд валка при косом горячем профилировании.

Указанная цель достигаетсч тем, что у валке для косого горячего профилирования плоского проката, содержашего E0 шейки для подшипников и бочку с ребордеми с криволинейной вершиной и прямой боковой поверхностью, а также с упрочненным поверхностным слоем, боковая поверхность реборд выполнена из двух наклоненных под разнымугломк. ее оси гра ней, при этом соотношение высот криволинейной поверхности вершины и прямых граней боковой поверхности реборды равно 1;2;

2: 1, а упрочпенный слой выполнен с переменной глубиной, увеличивающейся от основания к вершине реборды, причем угол наклона при основан1ьи превышает в

2,0-2.,5 разя угол наклоне грани при вершине реборды, тогда как толщина 25 упрочненного слоя у основания реборды составляет 5 - 1 0% и f вершины

15-25% ее высоты. Кроме того в известном способе изготовления валке путем механической, обьемно- терллической и химико-термической обработки профиль реборд образуют инструментом„например червячной фрезой, с переменной высотой микронеровностей поверхности профилируюших канавок, а после объемной термообработки реборды обрабатывают с увеличением высоты микронеровностей их поверхности, например, металлическими щетками, затем производят длительное травление поверхности, например в 40

15-20%-ном растворе соляной кислоты в течение 1,5-2,0 ч, выполняют горячее покрытие поверхности реборд фосфатными солями, например 3-4 /-ным раствором соли Мажеф", и насьццеют поверхность 45 реборд элементом с малым атомным ве-. сом, например азотом.

Обь диненные в предлагаемом изобретении две разнородных обьектя (конструкция валка и способ его изготовления) Ю служат одной цели и могут быть использованы только в неразрывной связи друг с другом

На чертеже изображено нормальное сечение реборды валка и график и:зл1енения твердост11 по глубине упрочнен11ого слоя ре бора.

В конст1укпии валка 11рофи1)), реборд

ВЫПОЛНЕЕ1 (: К1)ИВОЛИНЕ)1НЬР4 У 1;)) "E ÊOM НЯ вершине, например в виде дуги окружности радиуса Я (участок АБ), и с прямолинейными учестками АВ, Ы31 и ВГ, В Г1

p EI:.3 пь1ми угл алли наклона к ос и профиля реборды с(< и d причем соотношение у высот криволинейного и прямолинейных участков,: 4: t)g равно 1 2, 2:1. Угол наклона 1 о) о) унаоткоа к)Г и В Г< превышает угол наклона (д()

1 участков AB и БН,1 в 2,0-2,5 раза.

При указанных соотношениях высот участков профиля реборды и углах наклоне прямолинейных участков реборды обеспечивается достижение высоких степеней обжатия (Я к =40-60%) при профилировании плоского проката без признаков их разрушения и требуемой формы канавок на прокате. Другое соотношение приводит к нерациональному сочетанию высот участков профиля, вследствие чего при профилировании изменяется в сторону ужесточения .характер напряженного состояния в реборде, приводящий к ее разрушению.

Приведенная выше разность углов на/ клона прямолинейных участков профиля реборды обусловлена кинематическими условиями зацепления реборды валка и профилируемого материала, при которых .возможны наименьшие) значения усилий накатки канавок, исключается возможность появления разрушающих напряжений в точках 9 и В1 и обеспечивается треЬуемая геометрия канавок на прокате. Указанная разность углов наклона граней реборды необходима также для применения прогрессивных видов технологий изготовления реборд.

Процесс горячего косого профилирования херактеризуется высокими скоростными, температурными и силовыми параметрами (скорость прокатки Vp 7-8 м/с, 0 температура 850-950 С, усилие профилирования Р = 120 т.

В очаге деформации реборды валка подвергаются интенсивному износу, при этом вершины реборд нагреваются до более высокой температуры и изнашиваются быстрее других участков реборд.

Выполнение реборд валка с толщиной упроч нен ного слоя (1), возрастающей от основания к вер)пине, повышает ресурс работы валка. Наиболее оптимальным значением толи1ины слоя у основания реборды является толшина, составляющая 5-10% вьк:оты реборды (л =

= 0,05-0,1 Н), у в1 р)нины — l 5-2 "!1 (4 д =0,15-0,2,".>t), 5 72

При увеличении глубины слоя у осНо влния реборды более 10% ее высоты (. 7 0,0 ">-0,1H) снижается сопротивляемость слоя изгибающим нлгрузклм, что приводит к появлению трещин и разрушению слоя. Увеличение глубины слоя на вершине реборды более 25% ее высс ты (C Z 7 0,25Н) ухудшает сцепление упрочнепного слоя с основным металлом, а также уменьшает упругие свойства реборд. В результате возникают сколы и отслоения упрочненного слоя. Уменьшение глубины слоя у основания реборды менее

5% ее высоты (1,„(0,05Н), и у вершинь менее 15% ее высоты приводит к более быстрому износу поверхности реборд.

ДЛЯ ПОВЬШ1ЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ С ОСНОВНЫМ металлом упрочненный слой выполнен с твердостью, плавно уменьшающейся по глубине, например, по закону нормального распределения Гаусса.

Построение профиля реборд осуществляется в следующей последовательности.

Вначале строят криволинейный участок

АБ вершины профиля заданной кривизны, например в виде дуги окружности радиусом Я, с высотой * . Затем от точек сопряжения А и Б строят прямолинейные участки АВ и БВ4 под углом б(к оси профиля с высотой Й и от точек В и

B4 — участки ВГ и В Г под углом

Д с высотои

Предлагаемый валок для косого горячего профилирования выполняется, например, со следующими размерами профиля реборд. Привысотепрофиля H=- 2,1 мм высоты криволинейного и прямолинейных участков равны = 0,5 и ) = 2

1,1 мм, Й = 0,5 мм соответственно.

Криволинейный участок . вершины выполнен в виде дуги окружности с радиусом = 0,9 мм. Углы наклона граней при вершине и основании реборд равны соответственно с(=30, <-,(. =60 . Глубина упрочненного слоя выполнена равной 0,1-0,2 мм у основания реборд и возрастающей до. 0,3-0,5 мм нл вершине.

Упрочненный слой выполнен с твердостью реборд, например для стали

5ХНМ, уменьшающейся с глубиной по закону нормального распределения Гаусса от твердости H Ч 550-700 на поверхности до Н Ч 390-460 в и",ðåxîïHoé зоне. и;<Готовление валка по предллгяемоMV С Г

26 20

1<5 высоты микронеровностей способству т лучшему сцеплению фосфлтной пленки с поверхностью реборд.

ЯТЕМ IIOBPPXlIOCTE BËËÅ;I ВО<1 В <Рl "<ЮТ 3 травлению в ванне с 1. -20< :;,— <п.ь: рл .тВОРОМ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ В т:1«1«1»

Нл заготовке вллкл Об(<я.<уеот tlj10<

10 ли 5822. На криволинейном участке про- филя поверхность шлифуют кругом с рлз.MepoM зерна 50 — 80 мкм, нл прямол1.н<.й1ном участке при вершине — кругом с размером зерна 80-120 мкм, л ня прямолинейном учлстке при Основлнии — кругом с размером зерна 120-150 мкм.

Профилирование реборд валка производят на зубофреМрном станке модели 3257 с число оборотов фрезы 11 = 64 об/мин, 20 скорости резания Ч = 1 5 м/мин и нодлче 5o> = 0,63 мм/об. Высота микронеровностей поверхности реборд после зубофрезерной обработки составляет 1,25 на криволинейном участке вершины, 2,5 на

25 прямолинейном участке при вершине и

Rz 20 на прямолинейном участке при основании.

Затем производят объемную закллку и высокий отпуск валков. Нагрев валков

30 под закалку, например из стали 5ХНМ, производят в электрической шахтной печи Ц105А в защитной среде природного газа до 880-900 С. После закалки на о масло производят высокий отпуск в

З5. электрической камерной печи Н-60 при

530-550 С. Валок после объемной зао калки и отпуска имеет твердость реборды Н С 35- 45 (НЧ390-460).

После термообработки поверхность реборд обрабатывают вращающимися щетками с диаметром проволоки 0,6-0,8 мм пневмошлифовальной машинкой с числом оборотов щетки 320 об/мин, скоростью

4 обработки 15,0 м/с и подачей 0,5м/мин, при этом происходит взрыхлепие поверхности реборд с увеличением высоты микро— неровностей и частичным удалением окисной пленки. После обработки получают поверхность с высотой микронеровцостей

50 на криволинейном участке вершины 2,5

У на прямолинейном учлстке при вершин"

Qz 20Et у основания % 40. Увелнчг litt <.

2620 8 шейки для подшипников и бочку с ребордами с криволинейной вершиной и прямой боковой поверхностью, упрочненным поверхностным слоем, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения стойкости реборд, их боковая поверхность выполнена из двух различных наклоненных к ее оси граней, при этом соотношение высот криволинейной поверхности вершины и прямых граней боковой поверхностиреборды равно 1:2, 2:1, а упрочненный слой выполнен переменной толшины с увеличением от основания к вершине реборды.

20

30

7 72

l,5-2,0ч. При этом происходит оконча тельное удаление окисной пленки и лег кое растравливание поверхности валка.

Повышение концентрации кислоты более

20 и увеличение времени травления более 2 ч приводит к появлению микротрешин на поверхности реборд.

После травления выполняют горячее покрытие поверхности реборд фосфатными солями в ванне с 3-4 -ным раствором соли "Мажеф" при 85-95ОС, в результате чего на поверхности реборд образуется фосфатная пленка с большой пористостью, повышающая активность поверхности при насыщении и ускоряющая абсорбцию насьпцаюшего элемента.

В заключение производят насышение поверхности валка азотом в электрической шахтной печи П-105А в две ступео ни — при температуре 500-510 С в течение 25-30 ч и при температуре

520-530 С в течение 30-35 ч. При этом атомы азота образуютсо сталью твердые растворы замешения, имеющие . высокую твердость. В процессе насышения скорость -перемешения азота у поверхности реборды различна в силу различного характера чистоты поверхности, в результате чего различна и степень диффузии атомов азота, что определяет разную толшину упрочненного слоя по высоте реборды (наибольшая глубина упрочненного слоя характерна для вершины реборды, где более высокий класс чистоты поверхности, и наименьшая — для основания реборды, где поверхность более грубая,чем при вершине). Увеличению глубины проникновения атомов диффундирующего элемента при вершине реборды способствует и кривизна этого участка. После насышения азотом поверхности реборд получается упрочненпый слой толшиной 0,1-0,2 мм у основания и 0,3-0,5 мм при вершине реборды, при этом твердость по толшине слоя плавно уменьшается от Н V 550-700 на поверхности до Н 390-460 в зоне

Ю перехода в основной металл. .Формула изобретения

1. Валок для косого горячего профи1 лирования плоского проката, содержаший

2. Валок по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что угол наклона грани при основании превышает в 2,0-2,5 раза угол наклона грани при вершине реборды, 3. Валок по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что толшина упрочненного слоя у основания реборпы составляет

5-10 и у вершины 15-25 ее высоты.

4. Способ изготовления валка по п. 1, включаю1ций механическую, объемно-термическую и .химико-термическую .обработку, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что профиль реборд образуют инструментом, например червячной фрезой, с переменной высотой микронеровностей поверхности профилируюших канавок, а после объемной термообработки реборды обрабатывают с увеличением высоты микронеровностей их поверхности, напри35 мер, металлическими щетками, затем производят длительное травление поверхности, например в 15-20 -ном растворе соляной кислоты в течение 1,5-2,0 ч, выполняют горячее покрытие поверхнос ти реборд фосфатными солями, например

3-4%-ным раствором соли Мажеф" и насышают поверхность реборд элементом с малым атомным весом, например азотом*

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ъ 438479, кл. В 21 Н 7/14, 1972.

2. Лахтин Ю. Н., Коган Й. Q. Азотирование стали, М., Машиностроение, 1976, с. 73, 110.

722620

Составитель Г. Ростов

Редактор А. Кравченко Техред Н. Ковалева Корректор Н. Ьутяга

Заказ 909/3 Тираж 986 Подписное

Ш4ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11З035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4