способ восстановления валков из заэвтектоидных сталей

Формула изобретения

Способ восстановления валков из заэвтектоидных сталей, преимущественно валков горячей прокатки, включающий предварительный подогрев до температуры М_н (150 200)^oС, наплавку электродом, термическую обработку путем термоциклирования с нагревом со скоростью 250 350^oС/с до 1000 - 500^oС и охлаждением со скоростью 50 100^oС/с до температуры подогрева в процессе наплавки вертикально установленного валка, отличающийся тем, что после наплавки и термической обработки проводят поверхностный нагрев сжатой пульсирующей дугой до 1150 1250^oС при перемещении источника нагрева со скоростью 100 180 м/ч, а последующее охлаждение осуществляют на воздухе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при восстановлении валков из заэвтектоидных сталей, работающих в условиях сложных циклических нагрузок и больших перепадов температур, а именно валков для станов горячей прокатки, и является усовершенствованием известного способа восстановления валков из заэвтектоидных сталей.

Целью изобретения является повышение механических свойств и улучшение качества поверхности валка.

После наплавки, термообработки и механообработки структура поверхностного слоя состоит из аустенита мартенсита и карбидов, причем размер зерен перед превращением велик и составляет 60 мкм, что не позволяет повысить твердость стали более 510.530 НВ. Использование пульсирующей дуги позволяет нагревать поверхностный слой со скоростью до 10000^oС/с. Это обеспечивает формирование мелкозернистой аустенитно-мартенситной структуры, а следовательно, и увеличение твердости до 540.570 НВ и эксплуатационной стойкости в 1,2.1,4 раза. Использование пульсирующей дуги приводит к более равномерному нагреву поверхностного слоя и позволяет уменьшить уровень термических напряжений между нагреваемыми объемами металла.

Нагрев ниже 1150^oС не позволяет измельчить аустенитно-мартенситную структуру вследствие эффекта структурной наследственности (восстановление зерна в неравновесных условиях при высоких скоростях нагрева). Ясно, что в этом случае твердость стали не меняется, и эксплуатационная стойкость остается на прежнем уровне.

Нагрев выше 1250^oС приводит к оплавлению границ аустенитных зерен, т.е. к появлению устойчивого пережога и, следовательно, к резкому снижению эксплуатационной стойкости вследствие появления трещин и отслаивания металла в ходе эксплуатации.

При перемещении источника со скоростью менее 100 м/ч наблюдается высокая концентрация энергии в зоне контакта пульсирующей дуги, происходят перегрев и оплавление поверхности валка. Это способствует формированию грубозернистых аустенитно-мартенситных структур, что, в свою очередь, снижает эксплуатационную стойкость и ухудшает качество поверхности восстановленного валка.

Наоборот, перемещение источника со скоростью более 180 м/ч не позволяет достичь температуры поверхностного слоя 1150^oС, а следовательно, осуществить формирование мелкозернистой аустенитно-мартенситной структуры, т.е. реализовать положительный эффект от предлагаемой разработки.

После нагрева со скоростями 100.180 м/ч до температур 1150.1250^oС в поверхностном слое валка формируется мелкозернистая аустенитно-мартенситная структура с твердостью 540.570 НВ, что позволяет обеспечить высокую эксплуатационную стойкость и хорошее качество поверхности восстановленного валка.

Пример. На Нижне-Тагильском металлургическом комбинате проведено восстановление валков диаметром 1420 мм из стали 150ХНМ, наплавленных проволокой ПП25Х5МФС по режиму прототипа (скорость нагрева 250^oC/с, скорость охлаждения 80^oС/с, время между циклами 150 с, температура подогрева валка 320^oC) с последующим поверхностным нагревом сжатой пульсирующей дугой до 1150.1250^oС при скорости перемещения источника нагрева 100.180 м/ч и последующим охлаждением на воздухе.

Испытания валков во второй и третьей универсальных клетях стана УБС дали следующие результаты (таблица): при обработке за пределами заявляемого интервала (режим 8) наблюдается оплавление поверхностного слоя и появление трещин. Нагрев при скорости перемещения источника выше 180 м/ч не позволяет провести перекристаллизацию структуры, и эксплуатационная стойкость валка практически не возрастает (режим 7).

Использование изобретения позволяет повысить эксплуатационную стойкость валков на 25.40% по сравнению с режимом прототипа при одновременном улучшении качества поверхности. Технология, описанная в способе-прототипе, рассмотрена в качестве базовой.