способ упрочнения стального валка рельсобалочного стана

Формула изобретения

Способ восстановления стального валка рельсобалочного стана, включающий механическую обточку валка, нагрев под наплавку со скоростью 50-100°С/ч, электродуговую наплавку при плотности электрического тока 40-45 А/мм² и отпуск с выдержкой, отличающийся тем, что нагрев под наплавку ведут до температуры от 250 до 300°С, наплавку осуществляют со скоростью от 25 до 30 м/ч, а отпуск - при температуре 300-400°С с выдержкой 1,5-2,0 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при восстановлении и упрочнении рабочих калибров валков рельсобалочных станов для увеличения работоспособности и срока их службы.

Известен способ наплавки прокатных валков, включающий механическое удаление дефектов бочки, предварительный и сопутствующий подогрев валка, электродуговую наплавку с последующим отпуском и механической обточкой бочки [1].

Валки, восстановленные по этому способу, имеют недостаточную стойкость из-за пониженных механических свойств наплавленного металла.

Известен также способ упрочнения калибров прокатных валков для прокатки обсадных труб, включающий предварительный подогрев до 200°С, электродуговую наплавку по режиму: сила тока 400 А, напряжение 35 В, скорость перемещения дуги 0,007 м/с [2].

Недостаток известного способа состоит в том, что температура предварительного подогрева 200°С недостаточна для осуществления бездефектной наплавки. Это снижает стойкость валка.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ восстановления стального валка сортопрокатного стана, включающий механическую обточку валка, нагрев под наплавку до температуры 300-370°С со скоростью 50-100°С/ч, электродуговую наплавку со скоростью 30-40 м/ч при плотности электрического тока 40-45 А/мм², отпуск при температуре 450-500°С с выдержкой в течение 1,5-2,0 ч [3].

Недостатки известного способа состоят в том, что валок рельсобалочного стана после восстановления имеет низкую стойкость и работоспособность.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стойкости и работоспособности валка.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном способе восстановления стального валка рельсобалочного стана, включающем механическую обточку валка, нагрев под наплавку со скоростью 50-100°С/ч, электродуговую наплавку при плотности электрического тока 40-45 А/мм² и отпуск с выдержкой, согласно предложению нагрев под наплавку ведут до температуры от 250°С до 300°С, наплавку осуществляют со скоростью от 25 м/ч до 30 м/ч, а отпуск - при температуре 300-400°С с выдержкой 1,5-2,0 ч.

Экспериментально установлено, что нагрев под наплавку до температуры ниже 250°С приводит к появлению горячих трещин. Наплавка при температуре нагрева 250-300°С исключает появление горячих трещин. Повышение температуры нагрева более 300°С разупрочняет наплавленный слой, способствует его отслоению.

Снижение скорости нагрева менее 50°С/ч удлиняет процесс, увеличивает прогрев тела валка, что недопустимо. Увеличение скорости нагрева более 100°С/ч приводит к возрастанию термических напряжений и появлению трещин.

Наплавка при скорости ниже 25 м/ч способствует удлинению процесса и перегреву валка выше допустимого уровня. Увеличение скорости наплавки выше 30 м/ч приводит к снижению работоспособности валка рельсобалочного стана.

При плотности электрического тока менее 40 А/мм² из-за недостаточного проплавления металла качество наплавки ухудшается. Увеличение плотности электрического тока более 45 А/мм ² приводит к росту температуры наплавляемых калибров, что недопустимо.

Для снятия сварочных напряжений восстановленный валок подвергают отпуску путем нагрева до температуры 300-400°С с выдержкой 1,5-2,0 ч. При температуре ниже 300°С и выдержке менее 1,5 ч в валке сохраняются остаточные напряжения, которые приводят к образованию трещин в процессе эксплуатации валка. При температуре выше 400°С и выдержке более 2,0 ч происходит разупрочнение наплавленного слоя, что увеличивает износ валка, снижает его стойкость и работоспособность.

Пример реализации способа

Прокатный валок из стали марки 55Х рельсобалочного стана устанавливают на вальцетокарный станок. С помощью резца ручьи валка обтачивают.

Нагрев валка под наплавку осуществляют на наплавочном станке, оборудованном газовой горелкой, со скоростью Vн=70°С/ч до температуры Тн=270°С. Наплавку производят цельнотянутой высокохромистой проволокой. Плотность тока наплавки поддерживают равной J=42 А/мм², а скорость наплавки Vсв=27 м/ч.

Наплавленный валок нагревают до температуры отпуска Tt=350°C и выдерживают при этой температуре в течение времени t=1,6 ч.

Восстановленный таким образом валок подвергают механической обработке и эксплуатируют на рельсобалочном стане горячей прокатки. При этом валок имеет высокую работоспособность (свойства наплавленного слоя сохраняются в течение всего срока эксплуатации, т.е. до полной выработки), а удельный расход валков минимальный и составляет Q=1,15 кг на тонну проката.

Варианты реализации способа восстановления стального валка рельсобалочного стана и показатель их эффективности Q представлены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается наибольшая стойкость валков, удельный расход валков минимален. Этому способствует повышение работоспособности восстановленных наплавкой валков. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) снижается работоспособность и, как следствие, возрастает удельный расход Q валков. Также из-за пониженной работоспособности и стойкости высокий удельный расход валков имеет место при реализации способа-прототипа (вариант №6).

Таблица
Режимы восстановления валков наплавкой и их эффективность
№ п/п	Vн, °С/ч	Тн, °С	Vсв, м/ч	J, А/мм2	Tt, °С	Т, ч	Q, кг/т
1	48	240	20	30	280	1,0	1,40
2	50	250	25	40	300	1,5	1,20
3	70	270	27	42	350	1,6	1,15
4	100	300	30	45	400	2,0	1,20
5	110	310	32	49	420	2,2	1,30
6	75	360	35	43	490	2,0	1,50

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что регламентированные параметры нагрева под наплавку, электродуговой наплавки и отпуска при восстановлении валков обеспечивают одновременное получение высокого качества наплавки и исключение понижения твердости наплавленного слоя. В результате повышаются стойкость и работоспособность валков.

Таким образом, заявляемый способ полностью выполняет поставленную техническую задачу - позволяет повысить стойкость и работоспособность прокатных валков.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №1579679, МПК В23К 9/04, 1990.

2. В.Б.Уманский и др. Упрочнение деталей металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1991, с.164.

3. Патент RU 2228958 C2, C21D 9/38, 20.05.2004.