Глава V нагрев заготовок перед обработкой давлением

§ 14. Основные требования,

Предъявляемые к нагреву слитков

Нагрев заготовок оказывает решающее влияние на протека­ние процесса горячего деформирования и, тем самым, на каче­ство бандажей и цельнокатаных колес. При выборе метода на­грева заготовок должны быть учтены химический состав стали, ее механические свойства при высоких температурах и характер деформации при обработке давлением.

Литая сталь с довольно высоким содержанием углерода, при­меняемая для изготовления цельнокатаных колес и бандажей, склонна к образованию пороков в процессе горячего деформиро­вания. Поэтому при осуществлении сложного последовательного деформирования на нескольких агрегатах неправильный нагрев может привести к образованию пороков и брака.

К основным параметрам нагрева, влияющим на качество готовых бандажей и цельнокатаных колес, следует отнести темпе­ратуру, скорость и равномерность нагрева, а также характер печной атмосферы.

Режим нагрева приобретает особое значение в производстве бандажей и цельнокатаных колес ввиду значительного содержа­ния углерода в колесной и бандажной стали. В последнее время намечается тенденция к применению легированной стали для изготовления колес и бандажей. Как стали со значительным со­держанием углерода, так и легированные стали обладают рядом особенностей, затрудняющих и затягивающих процесс нагрева вследствие того, что эти стали обладают:

1) более низкими коэффициентами температуропроводности и теплопроводности;

2) большей чувствительностью к факторам, вызывающим об­разование пороков металла: перегрева, пережога, трещин и рва­нин при деформировании и др.;

3) повышенным сопротивлением деформации, что уменьшает температурные пределы деформирования.

Специфика процесса горячей обработки давлением при про­изводстве бандажей и цельнокатаных колес заключается в том, что деформирование заготовки, осуществляемое последовательно на нескольких агрегатах, а зачастую и термическая обработка производятся либо с одного нагрева, либо с одного нагрева и одного или двух подогревов.

Эта особенность процесса деформирования определяет необ­ходимость тщательного и равномерного прогрева заготовки по сечению, обеспечивающего получение требуемой температуры на всех стадиях технологического процесса и исключающего воз­можность неравномерного течения металла при деформировании, а следовательно, и получения неправильного профиля бандажа или колеса.

В отличие от сортопрокатного, листопрокатного и трубопро­катного производств, в которых недостаточно тщательный и недо­статочно равномерный нагрев может привести лишь к местному искажению профиля и поражению дефектами отдельных участ­ков, легко удаляемых при отрезке, в колесо- и бандажепрокатном производстве искажение профиля и наличие дефектов, вы­водящих за пределы допусков, переводят изделия в брак.

Особенно важна равномерность прогрева заготовок при прокатке колес. Цельнокатаное колесо имеет большое число контролируемых размеров, которые настолько связаны между собой, что искажение какого-либо элемента профиля колеса приводит к нарушению размеров, связанных с другими, не искаженными элементами профиля. При этом искаженная часть профиля может быть, по существующим допускам, признана годной, но размер, связанный с другой частью профиля, выходит из пределов установленных допусков, и колесо бракуется.

Пример: из-за неравномерного нагрева заготовки по сечению получилось колесо с неполностью выполненной ступицей. При этом может получиться, что ступица по длине и диаметру укла­дывается в заданные допуски, но размер, связывающий ступицу с ободом, — расстояние от внутренней поверхности обода до на­ружного торца ступицы — не выдержан. Колесо в этом случае пойдет в брак, несмотря на то, что каждый в отдельности эле­мент профиля колеса находится в допустимых по размерам пределах.

Обеспечение высокой производительности прессо-прокатного оборудования требует регулярной подачи нагретых заготовок. Достаточно указать, что производительность современных отечественных бандаже- и колесопрокатных установок достигает 70— 80 шт. в горячий час, что требует от нагревательных устройств выдачи заготовок через каждые 45—50 сек. Естественно, что столь высокая производительность нагревательных устройств мо­жет быть обеспечена только при правильном выборе типа печей,

правильной планировке печного оборудования и максимальной механизации загрузки и выгрузки заготовок.

Различия в схемах технологического процесса производства бандажей и цельнокатаных колес на разных заводах, а также в химическом составе стали объясняют и значительное расхожде­ние в температурах нагрева металла. В табл. 10 приведены тем­пературы нагрева литых и катаных заготовок, установленные длительной практикой колесо- и бандажепрокатных заводов и многочисленными исследованиями, проведенными на печах. Ука­занные в таблице температуры соответствуют температурам заготовок при первом обжатии на прессе.

Таблица 10

Температуры нагрева заготовок

Химический состав стали и размеры изделий	Температуры нагрева заготовок, , на заводах
	Им.К.Либ- кнехта	Им.Андреева	Уральском	Карнеги Иллинойс Стил Корп. (США)	АРМКО (США)
Цельнокатаные колеса диам. 950мм Цельнокатаные колеса диам. 1050мм (0,66-0,70%С) Цельнокатаные колеса диам. 1050мм (0,55- 0,65%С) Цельнокатаные колеса из блумов (0,65- 0,85%С) Бандажи	1210-1230 1200-1220 1220-1240 -	- - - 1210-1260	- - - 1200-1250	- - - 1090-1150 -	- - - 1120 -

Производительность установки и качество колес и бандажей зависят также и от числа нагревов, принятых в данной техно­логической схеме производства. В ряде случаев находят приме­нение промежуточные подогревы. Так, на некоторых старых бан­дажепрокатных установках применяются два нагрева: нагрев слитка перед деформацией и подогрев разводки перед прокат­кой. На некоторых зарубежных заводах при изготовлении цель­нокатаных колес применяется двух- и трехкратный нагрев.

Применение повторных нагревов имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится то, что недочеты в нагреве исходной заготовки (слитка) могут быть исправлены подогре­вом колесных и бандажных заготовок, имеющих меньшее сечение, что обеспечивает более равномерный нагрев.

Однако применение двух- и трехкратного нагрева требует дополнительного печного оборудования и, следовательно, увели­чивает эксплуатационные затраты и отрицательно сказывается на производительности установки. Следует также отметить, что при дополнительном нагреве возникает опасность дополнительного образования пороков из-за пережога и перегрева.

Двух- и трехкратный нагрев применяется обычно там, где мощность прессо-прокатного оборудования недостаточна и где материалом для колес служат высокоуглеродистая или легиро­ванная стали, обладающие более высоким сопротивлением де­формированию в связи с пониженной температурой нагрева.

Практика работы на отечественных колесо- и бандажепрокатных установках доказала возможность получения качествен­ного и достаточно равномерного нагрева при проведении всех операций по деформированию слитка с одного нагрева. Поэтому в настоящее время отечественные заводы работают с общим нагревом для всех этапов деформирования. Верхний предел тем­пературы нагрева слитков в этом случае ограничивается воз­можностью возникновения перегрева и пережога, а в некоторых случаях — температурой термической обработки, производимой с прокатного нагрева. Значительное снижение температуры на­грева нежелательно, так как оно связано с увеличением сопро­тивления деформации при обработке давлением и, следователь­но, с напряженной работой прессо-прокатного оборудования. Эти обстоятельства определяют весьма узкие пределы температуры нагрева заготовок.

Если применяется промежуточный подогрев, первоначальная температура нагрева может быть, естественно, несколько ниже, что и имеет место на некоторых зарубежных заводах.