2. Технология термической обработки стали Технология термической обработки поковок для производства валков горячей прокатки

Условия работы валков прокатных станов, в зависимости от конструкции и назначения различны.

Общее в условиях работы валков горячей прокатки:

- возникновение больших напряжений: сжимающих - на поверхности и растягивающих - в глубинных слоях;

- образование сетки трещин разгара в результате многократно повторяющегося циклического быстрого нагрева до высоких температур поверхностных слоев валка при контакте с раскатываемой заготовкой.

Требования к прокатным валкам:

- высокая термостойкость;

- высокая устойчивость бочки валка к износу, под которым понимают интенсивность контактной повреждаемости (износа) их поверхностных слоев.

- усталостная прочность. Наиболее вероятны усталостные изломы в переходе от бочки к шейке, которые происходят вследствие ошибок в конструкции, коррозии, грубой шероховатости или слишком больших усилий прокатки;

- коррозионная стойкость, которая зависит от отношения концентраций Сг/С. В качестве охладителя поверхности валка используется подогретая вода, которая способствует коррозии поверхности валка, поскольку поверхность валка постоянно находится в напряженном состоянии.

Материал для изготовления валков горячей прокатки:

Кованые валки горячей прокатки изготавливают из сталей 50ХН, 55Х, 60ХГ, 60ХН, 75ХМ, 90ХФ, стали 50.

Литые валки изготавливают из заэвтектоидной стали марок 150ХНМ, 180СХНМ.

Химический состав стали не может однозначно определить качество валков горячей прокатки, т.к. повышению сопротивления стали износу и зарождению трещин способствуют другие факторы, в частности термообработка. При повышении дисперсности структуры стальных валков возрастает их износостойкость, но снижается стойкость против поломок. В случае зернистой структуры увеличивается стойкость против поломок, но снижается износостойкость.

Термическая обработка поковок валков горячей прокатки

После ковки термообработка поковок является их окончательной термической обработкой и состоит из нормализации и длительной выдержки при температуре высокого отпуска.

Цель нормализации: уменьшение остаточных напряжений, возникающих при ковке, измельчение зерна, повышение механических свойств поковок. Нагрев под нормализацию должен обеспечить температуру выше критических точек по всему сечению поковок.

На различных заводах применяются различные режимы термообработки поковок. В частности для поковок из стали 60ХН применяют режимы термообработки, приведенные на рисунке 2.1. Масса садки составляет 220-250.

Рисунок 2.1- Режимы термообработки поковок валков горячей прокатки.

Общими принципами термообработки являются:

- выдержка из расчета 2,5- 3ч. на 100 мм диаметра для обеспечения условий перекристаллизации, что приведет к измельчению зерна по сечению поковки, более полному устранению внутренних напряжений после ковки, улучшению механических свойств после термообработки;

- скорость охлаждения при нормализации садок массой 200-250 т в разных точках сечения должна составлять 25-60 ⁰С/ч. При охлаждении поковок из сталей 60ХН, 60ХГ и 55Х до температур 650-600 ⁰С в них полностью завершится перлитное превращение;

- охлаждение поковок проводится до тех пор, пока в центре не будет достигнута температура 600 ⁰С.

- поскольку диаметр шейки валков в 2-2,5 раза меньше диаметра бочки, охлаждение этой части происходит быстрее, что может привести к образованию флокенов, поэтому целесообразно проводить предварительный нагрев печи до 950 ⁰С с последующим снижением и выдержкой при температуре нормализации 860 ⁰С. Это обеспечивает создание дополнительного теплового импульса, позволяющего поднять температуру глубинных слоев поковки и обеспечить полную или частичную перекристаллизацию металла по всему сечению. Продолжительность режима термообработки при этом сокращается на 25-30 ч при общей продолжительности 150-200 ч.

Контроль качества

При сдаточных испытаниях крупные поковки подвергают контролю на механические свойства:

- предел текучести _0,2 (_0,2 должен быть выше 500 МПа);

- временное сопротивление _в (выше 800 МПа);

- относительное удлинение  (выше 8%);

- относительное сужение  (выше 33%);

- ударная вязкость KCV (0,3 МДж/м²);

а также макроконтролю на флокены и ликвационную неоднородность.

Контролю подвергают каждую двадцатую поковку указанного назначения. Для этого от поковки с прибыльной части слитка отрезается проба толщиной 0,5R. Пробу просверливают в соответствующем месте полым сверлом диаметром 60 мм. Из полученного стакана изготавливают продольные образцы для механических испытаний.