Введение к работе
Актуальность работы. , Производство экономичных видов металлоп-требует расширения сортамента проката за счет освоения новых горячекатанных и гнутых профилей, термоупрочненного проката, труб различного назначения и листового проката.
Успешное решение задач, поставленных перед черной металлургией в области прокатного производства, неразрывно связано с надежной работой основного технологического инструмента-прокатных валков.
В связи с интенсификацией режимов прокатки, а также ростом доли сортового проката из труднодеформируемых новых марок сталей, повышение качества чугунных валков является актуальной задачей.
Получение высококачественных валков может быть обеспечено различными способами. К ним относятся прогрессивные технологические процессы литья (центробежное и электрошлаковое ), создание новых износостойких материалов, упрочняющие виды поверхностной (радиаци-онно-термическая, лазерная, электронно-лучевая, электроискровая) обработки.
Однако, несмотря на то, что теоретические основы перечисленных способов повышения качества валков известны, внедрение их зачастую тормозится отсутствием технологических решений и должного оборудования. Кроме того, технологические процессы производства валков, в отличие от технологий поверхностной обработки, не позволяют восстанавливать рабочий слой, изнашивающийся в процессе эксплуатации.
Одним из эффективных и относительно дешевых способов повышения стойкости валков является электроискровая обработка (ЭИО).
При ЭИО валков станов горячей прокатки предусматривается упрочнение рабочей поверхности. Опробование этого метода на предприятиях черной металлургии показало положительные результаты, однако малая производительность процесса, отсутствие дешевых и технологичных в изготовлении электродных материалов с невысокой эрозионной
- 4 -стойкостью, надежно работающего оборудования и отсутствие надежной технологии обработки, не позволяет осуществлять широкое внедрение метода.
Цель работа Повышение износостойкости чугуна валков станов горячей прокатки путем выбора электродного материала и разработки технологии электроискровой обработки.
Исходя из этого, в работе ставились следующие задачи:
проведение комплексных исследований по выбору материала обрабатывающего электрода для ЭИО чугунных прокатных валков чистовых и предчистовых клетей сортовых станов;
отработка технологических параметров процесса ЭИО сортовых чугунных прокатных валков;
проведение промышленных испытаний валков после ЭИО исследовавшимися электродными материалами по разработанной технологии и оценка технико-экономической эффективности метода.
Для решения поставленных задач в работе были проведены комплексные исследования валкового хромоникелевого чугуна после ЭИО электродными материалами системы Fe-C-Cr с добавкой (-1%) молибдена, непосредственно после обработки и испытаний на износостойкость. Исследованы изменения фазового состава и строение зоны действия импульсных разрядов,сформировавшейся на катоде, морфологии образовавшихся фаз, а также микротвердость по глубине зоны. Изучены явления массопереноса при ЭИО с использованием различных электродных материалов. Мэтодом регрессионного анализа определена зависимость суммарного привеса катода от энергии импульса, числа проходов обрабатывающего электрода-инструмента и концентраций углерода и хрома в электродном материале. На основании полученных результатов была разработана технология ЭИО валков в промышленных условиях.
Научная новизна. На основании комплексных экспериментов иссле-
- 5 -дован фазовый состав слоя и построена его структурная схема при электроискровой ' обработке валкового хромонйкелевого чугуна электродными материалами системы Fe-C-Cr. Выявлены особенности структурного строения зон, формирующихся при образовании слоя под воздействием импульсных разрядов, характерных для исследовавшихся электродных материалов: гидродинамического перемешивания, диффузионного взаимопроникновения химических элементов анода и катода, термического* влияния и их величина. Показано, что основными фазами, формирующимися в слоях после ЭИО исследовавшимися электродными материалами являются высокоуглеродистый аустенит и мелкодисперсные карбиды цементитного типа Установлена взаимосвязь технологических параметров процесса ЭИО с суммарным привесом катода, который увеличивается с ростом энергии импульса, числа проходов электрода, концентрации углерода и уменьшением концентрации хрома в электродном материале. Установлено, что порог хрупкого разрушения нанесенного слоя возрастает с уменьшением энергии импульса и концентрации хрома в электродном материале. Установлен температурный интервал начала распада сформировавшегося под действием импульсных разрядов высокоуглеродистого аустенита, с образованием упрочняющей фаза Показан характер зависимости износостойкости слоев после ЭИО от содержания углерода и хрома в электродном материале.
Практическая ценность. Разработана технология электроискровой обработки сортовых чугунных прокатных валков и выбран электродный материал-хромистая сталь с содержанием 0,962 С и 17,85% Сг, которая обеспечивает повышение износостойкости в 4,2 раза, по сравнению с хромоникелевым валковым чугуном без обработки.
Реализация работы в промышленности. Выполненные разработки внедрены на металлургических комбинатах "Авовсталь" и "Криво-рожсталь" при упрочнении чугунных валков чистовой клети станов
- б -
"650" И предч2СТ02іік кдэтей мелкосортного и ьтрипсоЕОго станов.
Нз штіта&зяато "АзоЕсталь" получен фактический экономический зфОэгсг при 320 13 кокплектсз валков в суьие 15,6 тис. рублей в год.
На закату выносятся:
особенности структурного и фазового строения зон, характерных для исследовавЕжея элэстродных материалов и форьафуюездагя при образовании слоя на валкогэи чугуне под воздействием гослульенък разрядов;
зазисииость сумарного пріяюса катода от энергии импульса, числа проходов электрода, концентрации углерода и хроіа з злектрод-ком материале;
зависимость износостойкости слоя от содержания углерода я хрома в электродной иатериале;
особенности фазовых и структурных превращений в слое в процессе испытаний ка износостойкость;
разработанная технология злеетрокскрозой обработки чугункыг прокатных валков, сСгспечкзаесгл поеьезєнкє их износостойкости;
результаты вкедрсния разработок на сортовых прокатных стаказ шткокЗккзтоз "Азовстзль" и "Ериворохсталь".
Апробация работы. Результати работы доложены на XIX научно-технической конференции ьолодых учекік и специалистов УкрШШэта, Харьков, 1933 г.; Всесоюзной каучко-техкйчгской кокфзрекцги "0боб;зэ-ккэ спета работы молодых ученых, кнкзиеров и рабочих отрасли по экономии материальных и гиергетйчэскйх ресурсов", Донецк,1989 г.; Вззсокзном научно-технітеаском сешнаре "Прсбле.«ы использования еа-цэтных и упрочяякщх покритий в прсї,апдеікюстн", Кг:к:яіев,1969 г.
Цубхякацяи. їй теме диссертации опубликовано 5 работ и получено положительное рееэнкэ по заявке на предполагаемое изобретение (И
- 7 -4765556/02).
Объеи роботи. Диссертация состоит из 5 глав, выводов, 5 приложений, излоязка на «?3 отр. bsassoroioEoro текста, содержит 30 рисунков, 10 теблиц и список использованной літгєратурц, пклвчазхзій 123 наименования.
