Винахід відноситься до галузі металургії, конкретніше до ремонту металургійного обладнання, і може бути використано для відновлення роликів рольганга стану гарячої прокатки.
Ролики рольганга стану гарячої прокатки працюють в умовах циклічного термомеханічного впливу з боку проходить листа, окисного впливу охолоджуючої рідини і абразивного дії окалини листа. В результаті ролики швидко виходять з ладу внаслідок зносу і утворення тріщин термічної втоми.
Відомий спосіб відновлення роликів, що включає підігрів і наплавку роликів електродом зі сталі 45 і 30ХГСА [1].
Недоліком відомого способу є низька зносостійкість наплавлених роликів відвідного рольганга стану гарячої прокатки.
Відомий також спосіб [2], при якому ролики нагрівають під наплавку до температури 300 ° С. Наплавлення здійснюють при силі електричного струму 300. 400 А і швидкості наплавлення 25. 30 м / ч.
Недоліком відомого технічного рішення є низька стійкість наплавлених роликів рольганга стану гарячої прокатки.
Найбільш близьким за своєю технічної сутності і досягається результатами до пропонованого винаходу є спосіб відновлення роликів [3] - прототип. Згідно з цим винаходом як наплавочного матеріалу використовують дріт зі сталі 12х13, а наплавку ведуть після попереднього підігріву ролика до температури не нижче 150 ° С при відношенні сили струму до швидкості наплавлення не більше 17,5. Наплавлення ведуть під флюсом АН-20С.
Недоліки відомого способу полягають у високому витраті роликів рольганга стану гарячої прокатки через недостатню зносостійкості наплавленого шару при взаємодії з гарячекатаної смугою.
Технічне завдання, яке вирішується винаходом, полягає в зниженні витрат роликів рольганга стану гарячої прокатки.
Зазначена задача вирішується тим, що у відомому способі відновлення роликів, що включає попередній підігрів, багатошарову наплавку сталевим електродом, згідно з пропозицією попередній підігрів ведуть до температури 200. 300 ° С, наплавку ведуть зі швидкістю 10. 40 м / ч при щільності електричного струму 20. 25 А / мм 2.
Можливий варіант реалізації способу, за яким багатошарову наплавку виробляють сталевим електродом наступного складу, мас.%: Вуглець 0,15. 0,23, марганець 1,20. 1,80, кремній 0,50. 0,90, хром 2,00. 3,20, ванадій 0,08. 0,20, молібден 0,30. 1,50, залізо - інше.
Верхня межа температури підігріву 200 ° С обраний експериментально. Температура підігріву вище 300 ° С призводить до перегріву бочки ролика в процесі наплавлення і зниження твердості наплавленого шару. При зниженні температури підігріву нижче 200 ° С в зоні термічного впливу (ЗТВ) наплавленого валика спостерігаються гартівні структури і тріщини. Це призводить до викрошкам наплавленого шару.
Експериментально встановлено, що зниження швидкості наплавлення менше 10 м / ч призводить до подовження процесу і перегріву бочок роликів. При збільшенні швидкості наплавлення більше 40 м / ч зростає кількість несплошностей в металі, що погіршує якість наплавлення і збільшує знос роликів.
При щільності електричного струму менше 20 А / мм 2 через недостатнє проплавления якість наплавлення погіршується. Збільшення щільності електричного струму більш 25 А / мм 2 призводить до перегріву бочок роликів і зниження твердості і зносостійкості наплавленого шару.
В процесі експлуатації ролики схильні фрикційному зносу від тертя з боку проходить листа, окисного впливу охолоджуючої рідини і термоциклічною впливу температури. Тому оптимальним варіантом є наплавка зносостійкого хромосодержащего сталлю, яка має поряд з високою твердістю ще і високу зносо- і термоциклічною стійкість. Тому для наплавлення рекомендовано в якості матеріалу застосовувати електрод зі сталі наступного хімічного складу, мас.%: Вуглець 0,15. 0,23, марганець 1,20. 1,80, кремній 0,50. 0,90, хром 2,00. 3,20, ванадій 0,08. 0,20, молібден 0,30. 0,50, залізо решту.
Вуглець забезпечує матричне зміцнення наплавленого металу і підсилює здатність утворювати твердий і міцний робочий шар роликів. При змісті вуглецю менше 0,15% наплавлений шар зміцнений недостатньо. При змісті вуглецю вище 0,23% наплавлений метал схильний до розтріскування при кристалізації.
Марганець зміцнює металеву матрицю і значно покращує пластичність металу при кристалізації. Мінімальна концентрація Мn, необхідна для досягнення необхідної міцності, дорівнює 1,20%. Подібно вуглецю Мn в надлишку погіршує в'язкість металу і також викликає поява тріщин при наплавленні, тому його верхня межа дорівнює 1,80%.
Кремній введений в наплавочні електрод як раскислителя в кількості 0,50. 0,90%. Зі зниженням кількості кремнію менше 0,50% можлива поява пір при наплавленні. Взятий в надлишку кремній негативно впливає на в'язкість наплавленого металу в ЗТВ, яка при його концентраціях більш 0,90% знижується, що збільшує витрату роликів.
Хром підвищує зносо і термоциклічною стійкість наплавленого металу. При вмісті хрому менш 2,00% не забезпечується зносо і термоциклічною стійкість наплавленого металу і збільшується витрата роликів. При утриманні в наплавленном шарі хрому понад 3,20% утворюються зварювальні тріщини, що призводить до викрошкам наплавленого металу і підвищення витрати роликів.
Ванадій підвищує міцність наплавленого металу з утворенням зміцненої матриці і додатково забезпечує дисперсійне зміцнення при відпустці внаслідок випадання частинок VC. Надлишок V сприяє появі тріщин при наплавленні і погіршує в'язкість наплавленого металу, тому верхня межа встановлений 0,20%. При утриманні ванадію менше 0,08% зносостійкість наплавленого бандажа знижується.
Молібден доданий для дисперсійного зміцнення і збільшення зносостійкості в наплавленого металу. Верхня межа 0,50% встановлено тому, що надлишок Мо призводить до погіршення в'язкості наплавленого металу і його ЗТВ. Зі зниженням змісту молібдену менше 0,30% зносостійкість наплавленого бандажа знижується, що є неприйнятним.
Приклади реалізації способу
Було виготовлено п'ять варіантів сталевих електродів різного хімічного складу (таблиця 1).
Наплавлений метал складу I має концентрацію хімічних елементів менше заявлених меж. У складах II-IV концентрація хімічних елементів відповідає заявленим меж. У складі V концентрація хімічних елементів перевищує заявлені межі.
Зазначені технологічні режими забезпечують отримання бездефектної наплавленої бочки відновленого ролика. Після завершення наплавлення ролик встановлюють на токарний верстат і обробляють наплавлену бочку до номінального діаметра.
Відновлений ролик збирають з підшипниками і встановлюють в проміжний рольганг стану гарячої прокатки.
Варіанти реалізації запропонованого способу і показник стійкості роликів (питома витрата роликів на тонну прокату) наведені в таблиці 2.
Як випливає з даних, наведених у таблиці 2, при реалізації запропонованого способу (варіанти 2-4) досягається зниження витрати відновлених роликів (питома витрата роликів мінімальний). У разі позамежних значень заявлених параметрів (варіанти 1 і 5) витрата відновлених роликів збільшується. Більший витрата мають ролики, відновлені за способом-прототипу (варіант 6).
Техніко-економічні переваги запропонованого способу полягають в тому, що регламентовані параметри відновлення роликів забезпечують отримання високої твердості, термоциклической стійкості і зносостійкості. Цим досягається зменшення витрат відновлених роликів рольганга безперервного широкосмугового стану гарячої прокатки.
В якості базового об'єкта прийнятий спосіб-прототип.
Застосування запропонованого способу дозволить підвищити рентабельність відновлення роликів на 20-30%.
1. Тилкін М.А. Підвищення довговічності деталей металургійного устаткування. М. Металургія, 1971. С.569-570.
2. Гребеник В.М, Гордієнко А.В. Цапко В.К. Підвищення надійності металургійного обладнання. М. Металургія, 1988. С.478-479.
1. Спосіб відновлення роликів, що включає попередній підігрів, багатошарову наплавку сталевим електродом, що відрізняється тим, що попередній підігрів ролика виробляють до температури 200 - 300 ° С, наплавку ведуть зі швидкістю 10 - 40 м / ч при щільності електричного струму 20 - 25 А / мм 2.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що багатошарову наплавку виробляють сталевим електродом наступного хімічного складу, мас.%:
Вуглець 0,15 - 0,23
Марганець 1,20 - 1,80
Кремній 0,50 - 0,90
Ванадій 0,08 - 0,20
Молібден 0,30 - 0,50