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

1 Химический состав стали, %; 0,24 С; 1,2 Ми; 1,5 Si; 1,2 Cr; 0,15 Mo; 1,2 Ni; 0,03 S; 0,03 P,

Исследования показали, что наиболее износостойкими являют­ ся стали ледебуритного класса, особенно сплав 250Х24ВЗ, износо­

сколько снижает износостойкость вследствие появления в структу­ ре сплавов заэвтектических карбидов игольчатого строения, обла­ дающих повышенной хрупкостью.

Дальнейшие.испытания проводили на основе сплава 250Х24ВЗ с добавкой титана, измельчающего карбидную эвтектику, и элемен­ тов, способных обеспечить в структуре большое количество вязкой составляющей — аустенита, обладающего устойчивостью против мартенситного превращения в связи с высокой степенью легированности, или феррита. Положительное действие титана наиболее сильно проявляется после термической обработки, поэтому литые образцы исследуемых материалов после смягчающего отжига под­ вергали нормализации при 1100 и 1200° С и отпуску при 520° С.

Выполненные испытания на износ и металлографические иссле­ дования показали, что наилучшими свойствами 'характеризуются сплавы 250Х24ВЗ и 250Х16В16Ф7Т. Из этих сплавов изготовили три пары роликов (отлили в земляную форму). Окончательно обрабо­ танные ролики имели твердость 60—63HRC.

Ролики испытывали на чистовых клетях проволочных станов 250-1 и 250-2 Криворожского металлургического завода при про­ катке со скоростью 25 м/сек. Кроме того, испытанию в производст­ венных условиях подвергли ролики из металлокерамического твер­ дого сплава ВК25, ролики с наплавкой поверхности электродами ЦН-2, ролики из кованой быстрорежущей стали, ролики из высоко­ прочного и хромистого чугунов. Испытание опытной партии роли­ ков проводили при прокатке проволоки диаметром 6,5 мм из мало­ углеродистой стали, из стали Св-08Г2С, а также из канатной стали.

Полученные результаты позволяют считать, что максимальный

длительные промышленные испытания, после 200—400 ч непрерыв­ ной работы из-за появившихся поверхностных микротрещин роли­ ки из твердых сплавов ВК6, ВК15 и ВК25 необходимо подвергать перешлифовке. Высокую стойкость показали также ролики из эко­ номно-легированного модифицированного литого сплава 250Х24ВЗТ. По ожидаемому ресурсу работы после 226 ч испытания они приближаются к твердосплавным роликам. Литые ролики из сплава 250Х16В16Ф7Т имеют также большой ресурс работы. Ос­ тальные испытанные ролики обладают малым, явно недостаточным ресурсом работы.

Результаты лабораторных испытаний и промышленного опробо­ вания позволили авторам работы [212] рекомендовать для широко­ го внедрения на быстроходных проволочных станах со скоростью

363

прокатки 26 м/сек и выше изготовление роликовой валковой арма­ туры из сплава 250Х24ВЗТ следующего химического состава: 2,4— 2,6% С; до 0,4% Мп; до 0,4 %Si; 23-25% Cr; 2 - 4 % W; 0,05— 0,1% Ti.

Следует еще раз подчеркнуть, что материал, из которого изго­ товляют проводки, должен обладать высокой износостойкостью в широком диапазоне температур, теплопроводностью, обеспечиваю­ щей своевременный отвод тепла от рабочей поверхности, сопротив­ ляемостью термической усталости и др.

Для решения вопроса о выборе рационального материала и эф­ фективного метода и режима упрочнения проводок сортовых ста­ нов необходимо в первую очередь установить характер и величину температурных изменений на поверхности и по сечению проводок в процессе эксплуатации, а также возникающие здесь термические напряжения.

2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРОВОДОК СКОЛЬЖЕНИЯ

С достаточной для практических расчетов точностью при ана­ литическом решении задачи о температурном поле можно считать

ходимо иметь в виду следующее. Рабочая поверхность проводки в процессе работы циклически подвергается разогреву во время про­ катки (со стороны прокатываемого металла) и охлаждению во вре­ мя паузы (со стороны охлаждающей среды). Через нерабочую по­ верхность проводки все время происходит отдача тепла в окружаю­ щую среду. Считаем, что теплообмен на рабочей поверхности осу­ ществляется при граничных условиях I I рода (задана функция теп­ лового потока через поверхность). При этом принимаем, что тепло­ вой поток через рабочую поверхность проводки представляет собой кусочно-постоянную функцию времени q(t) (рис. 8.2) со средними значениями: в течение пропуска (период нагрева) q\, в течение пау­ зы (период охлаждения) q2. Значения q\ и q2 можно приближенно

364

где аі — коэффициент теплообмена между раскатом и рабочей по­ верхностью проводки (период нагрева); а2— коэффициент тепло­ обмена между рабочей поверхностью проводки и охлаждающей средой (период охлаждения); ЛГ'ср— средняя разность между тем­ пературами поверхности раската и рабочей поверхности проводки в период прокатки; Д7"с р — средняя разность температур между рабочей поверхностью проводки и охлаждающей средой в период паузы.

Изображенную на рис. 8.2 функцию разлагаем в ряд Фурье:

относительный коэффициент теплообмена между нерабочей поверх­ ностью и охлаждающей средой равен h. Кроме того, с целью упро­ щения задачи примем, что начальная температура проводки Го имеет одинаковые значения по ее объему и равна температуре ок­ ружающей среды Тв (это положение обычно имеет место на прак­ тике).

Таким образом, для получения функции температурного поля в проводке необходимо решить дифференциальное уравнение теп­

365

Применяя интегральное преобразование Лапласа — Карсона к системе уравнений (8.2.4) — (8.2.7), получим:

Для получения решения поставленной задачи в области изобра­ жений необходимо уравнение (8.2.8) удовлетворит^граничным ус­ ловиям (8.2.9) и (8.2.10), т. е. определить функции А(р) и В{р):

С0

2

B(p) =

оо

Сш />2 + Dm<*mp

(8.2.13)

После подстановки значений Ä(p) и В(р) в выражение (8.2.8) ааходим:

sh

36Б

. (8.2.14)

Произведя обратное преобразование выражения (8.2.14), оты­ щем функцию T(х, t):

Полученное решение в силу принятых ранее допущений явля­ ется приближенным описанием температурного поля проводок про­

зе?

стационарном процессе теплообмена по сечению проводки устанав­ ливается линейное распределение средних температур [первое сла­ гаемое правой части выражения (8.2.19)]. Вокруг них в каждой точ­ ке проводки происходят сложные гармонические колебания, определяемые вторым слагаемым правой части формулы (8.2.19). При этом амплитуду температурных колебаний характеризует вы­

Используя полученные решения, были произведены расчеты распределения температуры в проводке прокатного стана для ква­ зистационарного режима теплообмена. Для вычислений были при­ няты следующие числовые значения, соответствующие условиям работы проводок прокатного стана 280:

Тв = Т0 = 20°С; À = 20X 1,163 вт/лі-град [20 ккал/' (м • ч • град)]; Ві =

Полученные расчетные данные представлены ниже совместно с результатами эксперимента.

Пр и м е р

Проводка толщиной R=20 мм находится в квазистационарном режиме перио­ дического нагрева, причем

368

369