Введение к работе
Актуальность работы. Валки - основной сменный рабочий инструмент прокатных станов. Рабочие валки холодной прокатки эксплуатируются в жестких условиях, что приводит к частым преждевременным выходам их из строя по различным причинам: наварам, выкрошкам, отслоениям, трещинам. Например, в листопрокатном производстве ОАО «НЛМК» потребляется в год до 450 рабочих валков, при этом около 90% валков выходит из строя, отработав в :реднем менее 50% активного слоя. После выхода из строя валки направляются в металлолом. Задача восстановления работоспособности преждевременно вышедших из строя валков, особенно крупных (диаметром более 200 мм), методом перезакалки актуальна.
Имеется опыт восстановления валков методом перезакалки. Для этого применяется оборудование, которое предназначено для производства валков и имеется оно в основном на заводах-изготовителях валков. В России разработана гдинственная модель установки для индукционной закалки крупных рабочих їалков токами промышленной частоты ТПЧ-700. Это специализированный до-эогостоящий комплекс, эксплуатация и внедрение которого экономически це-тесообразно при массовом производстве валков и поэтому широкого примене-їия на заводах-потребителях валков не получила. С другой стороны, как пока-іала практика, отправка валков заводов-потребителей на перезакалку на заводы-геготовители не рентабельна, поэтому валки, получившие дефект не восстанав-швались и отправлялись на переплавку.
В настоящее время не существует специализированной установки для пе-зезакалки валков, которая могла бы быть создана на имеющемся оборудовании тводов-потребителей, а это в основном вальцешлифовальные или вальцетокар-гые станки. Такая установка должна занимать минимальные производственные шощади и размещаться непосредственно в прокатных цехах. Решение вышеперечисленных задач может быть реализовано индукционной закалкой крупных 5алков в горизонтальном положении с использованием повышенной частоты :ока 500 Гц. Создание новой установки требует разработки технологии, учиты-»ающей особенности оборудования и обеспечивающей получение валков соот-іетсгвующих требованиям технических условий. Поэтому создание установки и технологии для перезакалки валков на заводах-потребителях является актуаль-юй задачей.
Цель работы: разработка технологии перезакалки рабочих валков холод-юй прокатки с диаметром более 200 мм с использованием индукционной уста-ювки горизонтального типа с частотой тока 500 Гц.
Основные задачи работы. Провести анализ условий эксплуатации рабочих їалков станов холодной прокатки ОАО «НЛМК» и установить причины выхода гз строя. Исследовать структуру и свойства валков после эксплуатации, направ-[яемьгх на перезакалку.
Исследовать влияние режимов высокого отпуска на структуру и свойства їалков после эксплуатации, направляемых на перезакалку.
На базе вальцешлифовального станка завода-потребителя валков разрабо-ать установку горизонтального типа для индукционной закалки валков с ис-
пользованием частоты тока 500 Гц. Исследовать влияние конструктивных ос< бенностей установки на свойства валков.
Исследовать структуру и свойства валков после перезакалки на разрабі тайной установке и отработать оптимальные режимы перезакалки, обеспеч) вающие требуемые свойства валка в соответствии с техническими условиями і стальные рабочие прокатные валки станов холодной прокатки.
Исследовать влияние режимов низкотемпературного отпуска на струкг ру и свойства перезакаленных валков и определить оптимальные режимы о' пуска.
Разработать и внедрить технологию восстановления валков методом пі резакалки в условиях заводов-потребителей валков.
Научная новизна. Впервые разработан и реализован способ термическо обработки крупногабаритных прокатных валков, включающий закалку бочк валка с индукционного нагрева токами частотой 500 Гц при горизонтально положении валка.
Установлена связь между структурой валка после эксплуатации и технс логией его последующей лерезакалки. Так высокий отпуск перед перезакалко не устраняет карбидной неоднородности по глубине валка, обусловленной сш собой первичной индукционной закалки на заводе-изготовителе. При перез; калке происходит усугубление этой неоднородности. Высокий отпуск пере следующей перезакалкой приводит к уменьшению дисперсности карбидной ф< зы, что требует корректировки режимов термообработки.
Показано, что мартенсит в активном слое валка из стали 9Х2МФ поел индукционной закалки состоит из двух морфологических типов: пакетного пластинчатого, причем их соотношение определяется температурой закалю Предложены рациональные режимы отпуска в зависимости от морфологи мартенсита.
Впервые экспериментально установлена зависимость глубины активног слоя валков после индукционной закалки с использованием тока частотой 50 Гц от температуры предварительного подогрева.
Разработана математическая модель распределения температуры по гщ бине валка в процессе охлаждения после индукционного нагрева при различно температуре предварительного подогрева, на основе которой можно определит глубину активного слоя и структурные составляющие, используя термокинет* ческие кривые стали.
Практическая ценность работы. Реализована технология восстановлени валков вышедших из строя методом перезакалки в условиях завода-потребител валков с использованием разработанной индукционной установки горизонталі ного типа с частотой тока 500 Гц, что позволило повысить ресурс работы рабе чих валков холодной прокатки в 1,7 - 2,0 раза и сократить их закупку.
Годовой экономический эффект от использования валков, восстановлен ных по данной технологии только в 1999 г. составил более 10,5 млн. рублей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док ладывались на 1 международном семинаре «Актуальные проблемы прочности)
НГУ, Новгород, 1997; на научно-технической конференции "Повышение эффективности металлургического производства", Липецк, 1997; на научно-технической конференции "Современные технологии в машиностроении", Пенза, 1998; на 4-м Собрании металловедов России, Пенза, 1998; на российской яаучно-технической конференции с международным участием «Славяновские тгения», Липецк, 1999.
Публикации. По результатам исследования опубликовано 12 работ, полу-їєно два патента на изобретения и положительное решение о выдаче патента на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы вставляет 155 страниц, включая 82 рисунка и 6 таблиц. Список литературы содержит 106 наименований.
