книги из ГПНТБ / Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением учеб. пособие для студентов металлург. спец. вузов

личина предела усталости при чистом сдвиге T«, = 260-f-460 (26-Т-46 кГ/мм2).

Оценивая прочность, необходимо учитывать и масштабный фактор, приняв в данном случае снижение предела усталости при

2. Далее определяют величину несоответствия напряжений k в упругом и упруго-пластическом контактах, равную отношению

3. С учетом коэффициента k определяют напряжения т_і, ха­ рактеризующие данный цикл.

4. Сравнение величин т_і и xw дает возможность решить вопрос о степени опасности того или иного напряженного состояния при­ контактных зон валка.

Для удобства использования номограммы по оси ординат на­ несены предельные значения т—і, определяющие эффект суммарных напряжений на глубине закаленного слоя or 0 л J д , при котором валок может работать базовое число циклов.

В качестве примера оценим циклическую прочность валка, за­ каленного ТПЧ, при наличии остаточных напряжений

•г = 2т4саТх = Ю0 Мн\.м2 (10 кГ/мм2)

350

Известно, что величина коэффициента неравномерности нагру­ жения в ряде случаев меньше сказывается на величине т_ь чем исходная величина m или у. Как было показано выше, наличие проскальзывания на границе контакта рабочего валка с опорным существенно влияет на напряженное состояние приконтактных зон обоих валков. В контактной выносливости материала это положе-

мех

ГЛАВА VIII

ТЕМПЕРАТУРНОЕ И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИВАЛКОВОЙ АРМАТУРЫ

1.УСЛОВИЯ СЛУЖБЫ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПРОВОДКОВОЙ АРМАТУРЫ

Вводные и выводные проводки являются одним из основных ви­ дов деталей привалковой арматуры. Они служат для подвода ка­ таемого металла к калибрам валков и отвода от калибров прока­ танных полос.

На ряде прокатных станов в настоящее время еще применяются проводки скольжения. Они эксплуатируются в сложных темпера­ турных условиях. Перемещающийся металл разогревает рабочую поверхность до значительных температур; последующее охлажде­ ние за счет массы проводок и окружающей среды (воздуха, водяно­ го душа) изменяет температурное поле по сечению проводок. При этом создаются термические и фазовые напряжения, которые, сум­ мируясь при многократных нагревах и охлаждениях, вызывают об­

ных истирающих нагрузок; их влияние осложнено высокими, цикли­ чески колеблющимися температурами; это вызывает интенсивный износ и смятие рабочей поверхности проводок. Размеры канавок ис­ кажаются и проводки подлежат замене.

Технология изготовления проводок скольжения неодинакова на разных металлургических заводах. Чаще всего их изготовляют из стали марок 20Х, Ст 3 и 15 с цементацией, закалкой и хромирова­ нием. Иногда применяют другие стали (Х18Н9Т, Х9С2 и т. д.) и чугуны. Однако срок службы проводок невелик и обычно не превыша­ ет 1—2 смены.

На металлургическом заводе им. Дзержинского чистовые про­ водки скольжения для станов 260 и 330 изготовляли из стали марок Ст 3 или 20Х. Заготовки нормализовали по следующему режиму:' нагрев до 880—900° С, выдержка при этой температуре в течение 1 — 3 ч (в зависимости от величины садки) и последующее охлаждение на воздухе.

Нормализованные заготовки подвергали фрезерованию и стро­ ганию на станках, а затем термической обработке, состоящей из цементации, нормализации, закалки и отпуска [209].

Нормализация.

Для исправления зерна сердцевины цементированные проводки нагревают в печи до 880—900° С, выдерживают при этой температу­ ре в течение 1 ч, а затем охлаждают на воздухе.

Закалка.

Для придания высокой твердости и прочности поверхностному слою проводок без изменения свойств сердцевины каждую провод­ ку нагревают в печи до 760—780° С, выдерживают при этой темпера­ туре 30 мин и охлаждают в холодной воде (проводку погружают в воду торцовой стороной). Твердость канавки после закалки должна составлять не менее 60—62 HRC.

Отпуск.

Для снятия напряжений, возникающих в изделии в результате закалки, проводки нагревают до 160—180° С, выдерживают при этой температуре 2 ч и охлаждают на воздухе. Твердость рабочей канав ки после отпуска должна быть не ниже 60 HRC.

После термической обработки проводки обдувают песком при по­ мощи пескоструйного аппарата и затем хромируют. Перед хромиро­ ванием рабочую канавку шлифуют на войлочном круге, обкатанном в наждачном порошке зернистостью 100, и обезжиривают 5%-ным раствором серной кислоты. Затем проводки зажимают в специаль­ ном приспособлении, изготовленном из текстолита, в котором оба паза вырезаны по профилю проводки, и подвешивают к штанге ван­

кость, достигающую 6 смен и более.

Проводки, изготовленные из стали марки Х18Н9Т, подвергают закалке с температуры 1050° С в воде; этим фиксируется устой­ чивая аустенитная структура. Стойкость таких проводок на стане 260 достигает 5—6 смен.

Практика показывает, что проводковая арматура трения сколь­ жения во многих случаях не удовлетворяет возросшим требовани­ ям к ее износостойкости и не обеспечивает хорошего качества по­ верхности проката. Особенно это относится к арматуре быстроход­ ных проволочных станов. До полного допустимого износа проводки на чистовых клетях этих станов при скорости прокатки проволоки примерно 28 м/сек работают обычно не более 6 ч. Это, естественно, приводит не только к вынужденным остановкам и снижению произ­ водительности стана, но и к выпуску проволоки низкого качества.

12*

Роликовая арматура в значительной мере лишена указанных не­ достатков. Применение роликовой вводной арматуры существенно облегчает задачу раската в валки. Межзаводские школы по проводковой арматуре и Всесоюзные" совещания прокатчиков считают ро­ ликовую арматуру наиболее прогрессивным видом современной проводковой арматуры. На ряде металлургических заводов, в част­ ности на Криворожском, добились существенного увеличения стой­ кости валковой арматуры, применив на чистовых клетях роликовую арматуру качения вместо арматуры скольжения. Стойкость арма­ туры при этом повысилась в среднем в 10 раз.

Ролики проводковой арматуры работают в сложных условиях. Между тем стойкость роликов, являющихся основными деталями арматуры качения, главным образом и определяет срок ее службы

ирентабельность использования.

Внастоящее время наблюдается большое разнообразие мате­ риалов, идущих на изготовление роликов проводковой арматуры. Иногда на одном заводе и даже на одном стане применяется арма­ тура, оснащенная роликами из различных материалов. Учет арма­ туры на большинстве заводов поставлен неудовлетворительно, что затрудняет определение ее стойкости и расхода.

При прокатке стали в настоящее время наиболее широко ис­ пользуются ролики из отбеленного и легированного чугунов, а так­ же из различных литых и кованых легированных сталей. Наиболее широко применяют шарикоподшипниковую сталь марки ШХ15 по­ сле закалки и низкого отпуска. Стойкость роликов из этой стали в зависимости от размеров удерживаемого сечения и условий эксплу­ атации колеблется в широких пределах {210]. Так, при прокатке катанки диаметром 5,25—7,0 мм ролики, удерживающие чистовые овалы, пропускают между переточками 200—250 т металла и допу­ скают 4 переточки. При прокатке крупных кругов стойкость роли­ ков из этой же стали оказывается в 25 раз больше и составляет 5000—6000 т прокатанного металла между переточками. В то же время некоторые заводы (Златоустовский, Электросталь) отказа­ лись от применения роликов из стали марки ШХ15 в связи с появ­ лением на их поверхности разгарных трещин при резких теплосменах.

На ряде заводов для изготовления роликов применяют сталь марки Х12Ф. Стойкость роликов из этой стали колеблется в значи­ тельных пределах. Так, ролики вводных проводок линейного стана 300, изготовленные из стали марки Х12Ф (закалка с температуры 1100—1150° С в масле с последующим отпуском при температуре 450—500° С на твердость 62—65 HRC), выдерживают 4 переточки и пропускают между переточками по 300—500 т круглой стали диаметром 8—23 мм. В то же время ролики из этой стали, исполь­ зуемые в арматуре мелкосортных линейных станов, прокатываю­ щих весьма разнообразный сортамент качественных сталей, рабо­ тают десятки и сотни часов без ремонта [210].

Иногда для изготовления роликов вводных проводок непрерыв­ ного сортового стана 350 применяют сталь марки 65Г с термообра-

336

боткой на твердость 350—380 HB. Эти ролики при прокатке кругов диаметром 10—25 мм проводят до ремонта 700—1200 т чистового овала.

При прокатке сталей, легированных хромом и никелем, возни­ кает опасность налипания (наваривания) частичек прокатываемого металла на поверхность роликов, что сразу же сказывается на ка­ честве поверхности проката и требует замены проводковой армату­ ры. Для устранения этого нежелательного явления ролики проводковых устройств рекомендуется изготовлять из стали марок Х10С2М, 36Г2С и 38ХМЮА (стойкость первой из названных марок стали значительно выше). Кроме того, для изготовления роликов рекомендуют стали марок Х12М и Х12В.

На некоторых отечественных заводах ролики изготовляют из углеродистой стали и подвергают термической обработке или изно­ состойкой наплавке., Наплавку производят сормайтом № 1, стелли­

А. П. Ч е к м а р е в и Ю. С. Ч е р н о б р и в е н к о [210] приводят результаты исследования ВНИИМЕТМАШа по определению стой­

стали марки 45 с закалкой в воде (стан 600), а также при дуговой наплавке твердых сплавов ВК2 и ВКЗ на вязкую заготовку из среднеуглеродистой стали марки 35.

различные виды наплавок. Срок службы стальных роликов пример­ но соответствует стойкости роликов на заводах СССР. По данным 3. В у с с а т о в с к о г о [210], стойкость роликов из легированной стали зависит от размеров прокатных изделий и колеблется в пре­ делах от 1500 т прокатанного металла для кругов диаметром 12,5 мм до 4000 г для кругов диаметром 25 мм.

Удачным материалом для наплавки роликов является стеллит. Помимо значительной твердости и износостойкости он характери­ зуется высокой термостойкостью. Стеллит остается достаточно твердым и износостойким вплоть до температуры 800° С. Его на­ плавляют на заготовку из среднеуглеродистой стали. По имеющим­ ся данным, опытная проводка для круга диаметром 9,5 мм, осна­ щенная наплавленными стеллитом роликами, проработала без переточки роликов около двух лет. За это время ролики пропустили более 10 000 т чистовых овалов, а величина выработки слоя стелли­ та оказалась равной всего 0,38 мм.

357

Имеющиеся данные о стойкости проводок на различных отече­ ственных и зарубежных станах сведены в табл. 8.2. Срок службы проводок представлен здесь в зависимости от типа стана и клети, диаметра прокатываемого профиля, применяемого материала [210].

Большой интерес представляют проведенные в ЦНИИТМАШе работы по изысканию новых износостойких материалов для роли­ ковой валковой арматуры быстроходных проволочных станов [2)2]. На специально оборудованном стенде, позволяющем при испыта­ нии на износ моделировать условия службы роликов проводковой арматуры, была испытана большая группа марок стали в литом состоянии после термической обработки. Исследуемые материалы содержали значительное количество хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, образующих в структуре большое количество карбидной фазы, обладающей высокой твердостью и износостойкостью. При­ сутствие вольфрама, молибдена и ванадия повышает красностой­ кость, оказывает положительное влияние на измельчение зерна и в связи с этим увеличивает сопротивление износу. Параллельно с указанными составами для сравнения испытывали графитизирующиеся стали и стали аустенитного класса.

358