Способ обработки оси прокатного валка

Способ обработки оси прокатного валка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

749917

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заяялено 02.11.77 (21) 2544399/22-02 с при единением заявки J% (28) Приоритет (51)М. К .

С 21 D 9/38

С 23 С 17/00

Гесударотееиный комитет по делан изобретений и открытий

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25.07.80 (53) УДК

621.785.5 (088.8) А. А. Кузьминых, В. А. Полозовский и В. П. Полухин (72) Авторы изобретения 1. ?

? е?.

1

Уфимский авиационный институт им, Орджоникидзе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСИ ПРОКАТНОГО ВАЛКА

Однако этот способ не позволяет получать валки с высокой износостойкостью рабочей поверхности и прочностью соединения наплавленного слоя с основой.

Известен также способ производства валков из твердых сплавов, заключаюшийся в том, 15 что на рабочую поверхность валков наносят осаждением из газовой фазы защитный слой карбидов тугоплавких металлов толщиной 5—

15 мк и оптимальное покрытие, которое включает соединение титана с углеродом и азотом.

В процессе нанесения покрытия по данному способу, вначале в реакционную камеру подают водород, нагревают изделие в потоке водорода до 950 — 1100 С и подают четыреххлористый

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к оборудованию прокатных станов, и может быть использовано в различных областях техники.

Известен способ получения прокатного валка путем наплавки на рабочую поверхность различных сплавов для повышения износостойкости поверхностного слоя (1).

2 титан TiCI4 в соотношении к водороду 1;2 и азот в сооп1ошении к водороду 1:0,5.

При образовании на поверхности инструмента небольшого слоя нитрида титана в газовую фазу вводят пропал в соотношении к Н, 1:1

На поверхности нитрида титана образуется слой карбонитрида титана. С уменьшением содержания азота в газовой смеси до нуля слой карбонитрида титана постепенно сменяется слоем карбида титана (2) .

Однако валки, полученные по данному способу, дороги в изготовлении, так как покрытие иэ титана и его карбидов наносят на ось, выполненную из твердых сплавов, стоимость которых в 10 — 30 раз выше стоимости стали, а ось по объему составляет до 98% от объема всего валка. Кроме того, валки используют только для проволочных станов, т.е.,с короткой бочкой.

Применение сушествуюшего способа для изготовления валков с" длинной бочкой приводит к тому, что валки в эксплуатации ненадежны. За счет больших изгибающих и крутящих моментов при прокатке происходит отслоение

7499) 3 покрытия, а сама ось, выполненная из хрупких твердых сплавов, разрушается.

Непосредственное осаждение тугоплавких металлов и их карбидов из газовой фазы на стальную основу (ось) не позволяет получить прочное сцепление покрытия со

5 сталью, что приводит к быстрому износу и отслоению покрытия, снижению надежности и срока службы инструмента. Это связано с тем, что после осаждения покрытия на валок в процессе его охлаждения происходит отслоение и разрушение нанесенного слоя. Плохое сцепление покрытия со сталью без промежуточного слоя объясняется взаимодействием компонентов ста лй с галогенидами газовой фазы и присутствием

15 в металлической основе примесей (чаще всего окислов) .

Цель изобретения — повышение надежности валка.

Для достижения указанной цели предлагается способ обработки оси прокатного валка, например, из высокохромистой BIIH быстрорежущей стали, включающий осаждение из газовой фазы тугоплавких металлов и их карбидов и последу ющее охлаждение, в котором ось предварительно „ закаливают и наносят промежуточный слой из металла, выбранного из группы Ni, Cu, Мо, Со, Cr, а осаждение из газовой фазы проводят при

490-560 С.

При этом закалку оси из высокохромистой стали с содержанием хрома 12 — 13% производят

30 с 1170 — 1180 С, а закалку оси из быстрорежушей стали содержанием вольфрама более

9% — с 1260 — 1280 С.

При осаждении из газовой фазы вначале в камеру подают гексафторид вольфрама и водорода в соотношении от 1:(15 — 17) для получения слоя вольфрама, а затем пропан при соотношении пропана и водорода 1:1 для получения карбида вольфрама.

Использование высоколегированных сталей, в частности высокохромпстых или быстрорежущих, и указанные для них температуры закалки позволяют получить в структуре большое количество остаточного аустенита (60—

80%) и подготовить ось валка перед осаждением покрытия, с целью исключения разрушения и отслоения наносимого слоя от оси во время охлаждения и эксплуатации валка.

Нанесение промежуточного слоя таких металлов, как Ni, Cu, Co, Mo, Cr обеспечивает хорошую адгезию покрытия со стальной осью. Последуюший нагрев подготовленного валка до температуры 490 †5 С позволяет совме,стить процесс осаждения покрытия с высоким

55 отпуском материала основы.

При указанных температурах реакция осажде ния" тугоплавких металлов и их карбидов протекает устойчиво, так как изобарно-изотермиI

7 4 ческий потенциал отрицателен, а осадки имеют мелкозернистую столбчатую структуру стехио-, метрического состава с высокими механическими свойствами.

Во время дополнительной изотермической выдержки в течение 1 — 2 ч при 490 — 560 С происходит значительная релаксация внутренних напряжений в покрытиии, а в остальной основе получают обедненный остаточный аустенит, который при последующем охлаждении превращается в мартенсит отпуска. Кроме того, дололнительная изотермическая выдержка в течение 1 — 2 ч увеличивает общее время выдержки стальной основы при 490-560 Ñ до 3 — 4 ч, так как продолжительность осаждения покрытия составляет 2 — 3 ч. Это позволяет повысить температуру начала мартенситного превращения остаточного аустенита закаленной стали до 350—

360 С.

При охлаждении валка из-за разницы в коэффициентах линейного расширения стальной оси и осаждаемого слоя возникают. остаточные напряжения: радиально растягивающие в зоне соединения и тангенциальные сжиманнцие в покрытии. 3а счет выделения мартенсита отпуска при 350 — 360 С объем стальной оси увеличиваетсл и значения растягивающих напряжений снижаются до безопасного уровня (не превышают пределов прочности соединения и промежуточного слоя металла). Покрытие не отслаивается, а прокатный валок имеет высокую надежность и износостойкость.

Пример. Прокатный валок для двадцативалкового стана 160 изготовляют из стали марки Х12Ф1, а затем подвергают предварительной термической обработке по следующему режиму: подогрев в соляной ванне при 860 С в течение 8 — 10 мнн, нагрев в бариевой ванне под закалку при 1175 С, выдержка 4 мин и закалка в масле.

После закалки бочку валка шлифуют до диаметра 18 мм и обдувают сухим песком.

С целью повышения прочности сцепления основы с покрытием рабочую час ь валка покрывают химическим способом в щелочном растворе слоем никеля толщиной

10 мк с содержанием фосфора в осадке

4,8 — 5%.

Подготовленный валок помещают в реакционную камеру и нагревают в потоке водоо рода до 510 С, после чего в камеру подают гексафторид вольфрама в соотношении к водороду 1:15 с увеличением соотношения до

1:17, и на поверхности стальной оси образуется промежуточный слой металлического вольфрама с высокой прочностью сцепления с основой и микротвердостью 480 — 520 кг/мм2.

После получения на нагретой основе слоя

/ вольфрама толщиной 20 — 25 мк газовую фазу

17

6 а надежность при эксплуатации повышается в 2 — 3 раза.

Предлагаемый способ изготовления прокатного валка дает воэможность получения дешевого прокатного валка как с короткой, так и с длинной бочкой, имеющего повышенную надежность при эксплуатации благодаря исполь. зованию оси иэ вязкой, высокопрочной стали, хорошо работающей на изгиб и кручение, а также высокой прочности соединения оси с покрытием, наличию промежуточного слоя и последующей термической обработке валка; при этом появляется возможность многократного использования стальной оси, что значительно увеличивает долговечность валка.

7499

1. Способ обработки оси прокатного валка, например, из высокохромистой или быстрорежущей стали, включающий осаждение из газовой фазы тутоплавких металлов и их карбидов и последующее охлаждение, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности валка, ось предварительно закаливают и наносят промежуточный слой металла, выбран . ного иэ группы Ni, Cu, Mo, Со, Cr, а осаждение из газовой фазы проводят при 490 — 560 С.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что закалку оси из высокохромистой стали с содержанием хрома 12 — 13% производят с 1170-1180 С.

3; Способ по и. 1, отличающийся тем, что закалку оси из быстрорежущей стали с содержанием вольфрама более 9% производят с 1260-1280 С.

4, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при осаждении из газовой фазы вначале в камеру подают гексафторид вольфрама и водород в соотношении 1:(15 — 17) для получения слоя вольфрама, а затем пропан при соотношении пропана и водорода 1:1 для получения карбида вольфрама.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии И 41090, кл. 12 В 15, 1970.

2. Патент Австрии И 327140, кл. 7,38/03, 1976. ь P. Клыкова

Куликовская Корректор В. Синицкая

Редактор А. Маковская

Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4430/8

Филиал ППП "Патент", r, Ужгорд, ул. Проектная, 4

5 постепенно обогащают пропаном, при этом содержание пропана и водорода доводят до соотношения 1:1.,В результате этого на предварительно осажденный слой вольфрама осаждают плотный слой вольфрама с углеродом. Углерод внедряется в кристаллическую решетку воль-. фрама, частично искажая ee, но не образуя карбидов вольфрама, что достигается постепенным вводом в газовую фазу углеводорода —. пропана. 10

При достижении молярного соотношения пропана и водорода 1;1 осаждают слой карбида вольфрама с микротвердостью до 2400 кг/мм .

При толщине покрытия 550 — 600 мк подачу пропана и гексафторида вольфрама прекраща- 15 ют. Процесс осаждения длится 3 ч.

Дополнительно валок выдерживают при

510+5 С в потоке водорода i ч. Общее время иэотермической выдержки при. 510+5 С составляет 4 ч. 20

Затем валок с покрытием подвергают медленному охлаждению в водородной среде до комнатной температуры, после чего шлифуют до диаметра 13 6 мм. Толщина слоя составляет 290 — 300 мк. При этом на поверхности прокатного валка получают слой карбидов вольфрама толщиной 10 — 15 мк, который по глубине постепенно сменяется соединениями вольфрама с углеродом и чистым металлическим вольфрамом. 30

Полученный валок имеет следунпцие технические характеристики.

Микротвердость по глубине слоя плавно возрастает от 480 до 2400 кг/мм . Прочность сцепления покрытия с основой достигает г

30 кг/мм . Прочность на сжатие осадков вольфрама составляет 160 кг/мм, а карбидов вольфрама — 260 кг/мм; прочность на растяжение равна 18 — 20 кг/мм . Уровень остаточных тангенциальных сжимающих напряжений в покрытии составляет 45 — 50 кг/мм, а радиальных растягивающих напряжений в зоне соединения покрытия с основой не превышает 1,5 — 2,0 кг/ммг. Износостойкость и контактная прочность валка с покрытием по срав45 . нению со стальными валками из 9Х, 9Х2 возрастает в 3 — 4 раза.

Себестоимость валка с покрытием на стальную ось по сравнению с валком, изготовлен- ным из сплава ВК вЂ” 10, снижается в 25 раз, Состав ител

Техред А.

Формула изобретения