CZ138798A3

CZ138798A3 - Plátování povrchů odlévacích válců pro kontinuální lití nerezovou ocelí

Info

Publication number: CZ138798A3
Application number: CZ981387A
Authority: CZ
Inventors: Bruce D. Horn
Original assignee: Ag Industries, Inc.
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1999-05-12
Also published as: DE19681644T1; US5766378A; GB2322587B; KR19990067346A; CN1201419A; CA2236930C; GB2322587A; CA2236930A1; GB9809554D0; KR100433779B1; AU709229B2; AU7612096A; CN1086632C; JP2000500071A; JP4327907B2; BR9611711A; WO1997017197A1

Description

Plátování povrchů odlévacích válců pro kontinuální lití nerezovou ocelí

Oblast techniky

Předložený vynález se obecně týká odlévacích válců, zejména pak jejich plátovaných vnějších povrchů.

Dosavadní stav techniky

Válce, známé jako odlévací válce jsou užívány při lití roztaveného kovu. Odlévací válce vytváří řadu válců nebo válečků obklopujících tuhnoucí kov, které přijímají a nesou tuhnoucí kovovou desku a přepravují ji po licí dráze. Jakmile roztavený kov vyjde z kontinuální licí formy, je nesen odlévacími válci, které ohýbají roztavený pás do horizontální polohy a dopravují ho na válečkový dopravník, kde pás je již ve ztuhlém stavu.

Na odlévací válce jsou kladeny požadavky, aby pracovaly v náročném provozním prostředí, ve kterém jsou vystaveny cyklickým tepelným šokům, tepelným a mechanickým ohybovým napětím a otěru za zvýšené teploty. Teplota tuhnoucí desky může u prvního válce převýšit 1204° C. Při pohybu desky mezi odlévacími válci se tato rychle ochladí, přičemž vyvolá rychlý nárůst teploty ve válcích. Všechny tyto děje nastávají, když odlévací válec je ve vysoce korozivním prostředí chladící vody, která obsahuje kyseliny a/nebo zásadité látky z chemikálií obsažených ve struskotvomých přísadách či v technologické vodě. Vedle toho, když je odlévací válec v dotyku s tuhnoucí deskou, tak se prodlužuje, takže válce jsou neustále podrobovány tahovým a tlakovým cyklům.

Průměry odlévacích válců se obvykle pohybují od 15 cm do 48 cm, přičemž jejich délka je od 25 cm do 230 cm. Odlévací válce jsou obvykle duté se středovým vrtáním pro vodní chlazení svých ložisek.

Ve snaze zvýšit životnost odlévacího válce v agresivním provozním prostředí, pokrývají se pracovní povrchy těles odlévacích válců obvykle návarem nebo se plátují povlakem ze slitin, majících lepší odolnost vůči škodlivým vlivům agresivního prostředí oproti základnímu materiálu odlévacího válce ze slitin ocele. Jinými slovy, odlévací válce mají vnější ochranný povlak resp. souvislý pracovní povrch, který má přibližně tloušťku od 0,1 do 2,5 cm.

• · • ·

Znamená to, že válec má složenou nebo bimetalickou strukturu. V důsledku toho, že tloušťka desek a jejich tuhnutí jsou závislé na tolerancích, které tudíž musí být úzké, nesmí se průměr odlévacího válce měnit o více než asi 0,05 cm. Pokud opotřebení, tepelný šok nebo koroze způsobí dokonce jen malé změny na povrchu odlévacího válce, musí se lití zastavit.Uspořádání válců (obvykle 8 až 16 válců v jedné sekci) je poté demontováno a předmětné odlévací válce jsou opětně obrobeny a/nebo je povrch opatřen navařenou vrstvou.

Povlaky, kterými byly povrchy odlévacích válců opatřovány, byly ze slitin na bázi niklu, na bázi kobaltu, na bázi železa a slitin nerezových ocelí. Nej běžnějším povlakem je povlak z martenzitické nerezové oceli. Jak je známo zkušeným odborníkům z daného oboru, mikrostruktura nerezových ocelí a dalších materiálů je nepříznivě ovlivňována rychlostí přivádění tepla a rychlostí ochlazovaní v průběhu procesu vytváření povrchových vrstev na odlévacím válci. Tento proces má za následek změny v mikrostruktuře, segregaci a vytvoření nehomogenních oblastí, které ovlivňují provozní výkon, jak bude dále vysvětleno podrobněji.

Primární příčinou poškození povrchu odlévacího válce je, jak bylo zjištěno, tvoření prasklin, které postupují od míst tvoření krystalizačních zárodků (které se nazývají korozní důlky), které jsou především umístěny v opakovaně ohřívaných oblastech, přilehlých k vnitřním oblastem svarové housenky.

Povrchové povlaky jsou zejména obvykle vytvářeny buď navařováním nepřerušované svarové housenky, podél obvodu tělesa odlévacího válce nebo navařováním podélných svarových housenek na těleso odlévacího válce. Nejdříve je odlévací válec ohřát na teplotu asi 260 až 370° C. Při nanášení svarové housenky se tato ochlazuje a přichycuje k povrchu odlévacího válce (válce jsou obvykle z tepelně zpracované kované oceli). Jak je odborníkům z daného oboru zřejmé, po opásání obvodu válce první svarovou housenkou, je při následující otáčce svařovací hořák umístěn mírně k jedné straně první svarové housenky, takže tato nová svarová housenka trochu překrývá tuhnoucí housenku, vytvořenou při předchozí otáčce. Každá svarová housenka má obvykle šířku od asi 1,3 do 7,6 cm. Toto nanášení materiálu pokračuje při zachování stále stejné tloušťky nebo hloubky, dokud není pokryt celý válec.Běžně se nanášejí vícenásobné vrstvy. Například, aby se vytvořil povlak mající tloušťku asi 0,6 cm, je třeba nanést tři úplné návarové vrstvy.Je rovněž možné, aby se měnilo i složení každé návarové vrstvy.

• · • ·

Po nanesení svarových housenek se povlak ochlazuje na pokojovou teplotu, aby se usnadnila přeměna mikrostruktury, odlévací válec se temperuje, pro změkčení navařené vrstvy kovu a uvolnění pnutí. Potom je navařený povrch obroben aby se dosáhlo hladkého, jednolitého povrchu. Zkoušky potvrzují, že opakovaně ohřáté oblasti obsahují karbidy chrómu, které se vytvářejí nejdříve na hranicích austenitických zrn. Když tudíž roztavená svarová housenka přesahuje tuhnoucí spoj, tak uhlík a chrom, které jsou v tuhém roztoku, se vylučují z roztoku jako uhlíkové sraženiny, vytvářejíce chromové ochuzené vrstvy. Navíc ještě, když se nanáší druhá vrstva svarové housenky na první vrstvu, vytváří se další oblast vylučování/ochuzení. Důsledkem toho je, že se vytvářejí obvodové a paralelní roviny ochuzené o chróm, probíhající skrze celý povlak. Tento proces je někdy označován jako zcitlivění povrchu, resp. jako snížení odolnosti povrchu. O chrom ochuzené oblasti se přeměňují v anodické oblasti, které jsou náchylné ke korozi a ztrátě pasivace .

Tepelné zpracování nej různějších kovů za účelem zlepšení nej různějších vlastností je používáno po mnoho staletí. Toto zpracování je již po dlouhou dobu součástí zvláště metalurgie a tepelného zpracování kovů, kde je teplo využíváno řízeným způsobem (jako např. v pecích), stejně tak jako je využíváno řízení rychlosti ochlazování (jako např.rychlé ochlazování ve vodě).Takovéto postupy, pro změnu mikrostruktury kovů nebo slitin za účelem zlepšení užitných vlastností, jsou známy. Mikrostrukturu materiálu lze takovýmto tepelným zpracováním měnit a tím vytvořit vhodné struktury.

Obecně se tepelné zpracování využívá jako prostředek pro vytvrzování oblastí povrchu takových strojních součástí, které budou při použití v zamýšlené aplikaci vystaveny zvláště opotřebení.Při tepelném zpracování se oblast součásti vytvrdí proti očekávanému opotřebení, ale současně je zde rovněž tendence k vytvoření oblastí křehkosti za tepla.Tepelné zpracování rovněž způsobuje deformaci původního tvaru součásti, což vyvolává potřebu následného opracování, v důsledku čehož součást již nesplňuje požadavky na rozměrové tolerance.

Pracovní povrchy kovaných ocelových válců, nepokrytých povlakem, pro válcování za studená, se povrchově vytvrzují ( do hloubky přibližně 2,5 cm) indukčním tepelným zpracováním od jeho zavedení pro válce v roce 1927. Tento způsob je dnes široce využíván po celém světě. Lité a kované pracovní válce a opěrné válce se také povrchově vytvrzují do hloubky 7,5 cm pomocí jak indukčního ohřevu, tak v peci. Podle přihlašovatelových znalostí — 3 • · • ·

• · · · · · · • ···· · · ·· ·· ♦ · ·· ···· · • · · · · · · ·· · · · · · · však tyto postupy nebyly nikdy využity v souvislosti s plátovanými odlévacími válci, tak jak je to popsán v předloženém vynálezu.

Indukční tepelné zpracování, jak je známo, je univerzálním postupem ve strojírenství, široce využívané v mnoha oborech pro zvýšení odolnosti vůči opotřebení kritických komponent zařízení.Indukční tepelné zpracování je založeno na základní skutečnosti, že v čase se měnící magnetické pole indukuje elektrické pole (Faradayovy zákony). Je-li vodič, například zpracovávaná součástka, umístěn do elektrického pole, budou tímto vodičem protékat elektrické proudy ve směru elektrického pole a budou přímo úměrné napětí elektrického pole a nepřímo úměrné elektrickému odporu vodiče (Coulombovy a Ohmový zákony). Odpor materiálu součástky, který je kladen vůči průchodu elektrického proudu způsobí, že se součástka ohřeje, což vede k požadovanému účinku tepelného zpracování.

Předložený vynález se zaměřuje na ojedinělé využití indukčního ohřevu v řízeném čase, řízené teplotě a hloubce ohřevu za účelem rozpouštěcího žíhání povrchu válce plátovaného nerezovou ocelí a na řízení rychlosti chlazení, tak, že karbidové útvary a precipitáty jsou rovnoměrně rozptýleny v základní hmotě struktury, čímž se předejde vytváření karbidů chrómu na hranicích předchozích austenitických zrn.

Podstata vynálezu

Jedním z účelů vynálezu je vytvoření plátovaného odlévacího válce, jehož povlak je v podstatě bez oblastí náchylných ke korozi a opotřebení.

Dalším cílem předloženého vynálezu je poskytnout způsob vytvoření plátovaného odlévacího válce, přičemž tento způsob obsahuje kroky zahrnující vytvoření návarové vrstvy na válcovém povrchu odlévacího válce a to nanesením návarové vrstvy mající mnoho oblastí ochuzených o chrom; ohřev uvedené návarové vrstvy na teplotu dostatečnou k tomu, aby se rozpustily karbidové útvary v do austenitického roztoku a tím se odstranily, stejně tak jako o chrom ochuzené zóny; rychlé ochlazení a/nebo a nebo řízené chlazení vrstvy pro vytvoření mikrostruktury, která má významně redukován počet oblastí náchylných ke korozi a opotřebení.

Jiným cílem předloženého vynálezu je tepelné zpracování, které je prováděno postupným přejížděním indukční cívky napříč povrchu vrstvy, aby se selektivně ohřála pouze část vrstvy, • · • · • ·

přičemž poté následuje rychlé ochlazení a/ nebo řízené chlazení selektivně ohřátých částí vrstvy.

Podstatou vynálezu je eliminovat nebo minimalizovat citlivé struktury, tj. struktury náchylné ke korozi v opakovaně ohřívaných oblastech, přilehlých k oblastem vzájemného styku svarových housenek na povrchu plátovaného válce.

Dalším předmětem vynálezu je vytvoření plátování, v podstatě bez náchylnosti ke korozi podél celé délky tělesa válce, při použití indukčního ohřevu.

Jiným předmětem vynálezu je poskytnout plátování na povrchu válce, v podstatě bez nepříznivého ovlivnění rozměrové přesnosti načisto opracovaného válce.

Předmětem předloženého vynálezu je dále vytvořit plátování válce bez náchylnosti ke korozi do dostačující hloubky, takže zmenšení průměru válce je obvykle menší než 1,3 cm, bez potřeby opakovaného tepelného zpracování pracovního povrchu.

Předmětem vynálezu je rovněž vytvořit plátování válce v podstatě bez náchylnosti ke korozi, mající dostatečnou tloušťku, takže napětí a houževnatost teplem ovlivněné zóny (HAZ), která leží pod natavenou oblastí mezi povrchem plátování a základním materiálem válce, jsou optimalizovány pro zamýšlenou aplikaci, zahrnující nízkocykličkou únavu a vysoké napětí v ohybu.

Jiným předmětem předloženého vynálezu je způsob tepelného zpracování opotřebovaných povrchů odlévacích válců, založený na zjištění, že zvýšené teploty, přicházející v úvahu při provozu, způsobují mikrokrystalickou nestabilitu a náchylnost ke korozi.

Dále je předmětem vynálezu způsob tepelného zpracování opotřebovaných povrchů válců, založený na zjištění, že vystavení válce zvýšené teplotě při provozu způsobí změknutí pracovního povrchu válce, a proto je nutné opětné vy tvrzení povrchu, aby se zabránilo předčasnému opotřebení.

Dalším předmětem vynálezu je plátování na válci,v podstatě bez náchylnosti ke korozi, vyznačující se tím, že v této vrstvě převažuje tlak nad tahem, čímž se pracovní povrch válce stane odolnější vůči praskání vycházející z míst krystalizačních zárodků a postupu těchto prasklin při únavovém zatížení.

• » • · • · • ·

Předmětem předloženého vynálezu je i způsob vytvoření plátování na válci v podstatě bez náchylnosti ke korozi, při kterém je těleso válce tepelně zpracováno, čímž se vyloučí tepelné účinky na těleso a vyloučí se vytváření šupinek a oduhličení na čistě obrobených površích radiálních ložisek.

obrázkůnawkresech

Obrázek 1 představuje perspektivní pohled na válec podle předloženého vynálezu s částečně vytvořenou svarovou housenkou.

Na obrázku 2 je znázorněn perspektivní pohled na válec, opatřený na svém povrchu svarovou housenkou.

Obrázek 3 zobrazuje schematický pohled na obecné uspořádání zařízení používaného k tepelnému zpracování povrchového plátování odlévacího válce pomocí indukčního ohřevu podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení

Jak je znázorněno na obr.l, odlévací válec 20 má souvislý válcový povrch 22. Do střední polohy válce, jak je znázorněno, zasahuje svarová housenka 24, ulpívající na části povrchu 22. Třebaže předložený vynález je zvláště určen pro použití u odlévacích válců typů, které nesou tuhnoucí kov jako je ocel nebo podobné kovy vycházející plynule z odlévající formy,

pracujících za tepla nebo za studena.Odlévací válec 20 má obvykle průměr od 15 do 48 cm a délku od asi 25 do 230 cm. Jak bylo výše popsáno, odlévací válec 20 je obvykle dutý a je opatřen jedním nebo více chladícími kanály přednostně pro chlazení ložisek. Svarová housenkaý4 probíhá nepřerušovaně po obvodě odlévacího válce 20 a je nanášena postupným navařováním při využití takových postupů jako je obloukové svařování pod tavidlem , obloukovým svařováním v okolní atmosféře, elektrostruskovým svařováním nebo svařováním elektronovým paprskem nebo laserem. Jednotlivé boční povrchy 26 svarové housenky (tj. každé svarové housenky) mají šířku obvykle od asi 1,3 cm do 7,6 cm a tloušťku, resp. hloubku asi od i 0,13 cm do 0,32 cm, měřeno nahoru od válcového povrchu 22. Válcový povrch 22 je obvykle z tepelně zpracované kované oceli, přičemž stěna odlévacího válce 20, která tvoří válcový povrch 22 má obvykle tloušťku asi od 7,6 cm do 21,6 cm. Po opásání válce 20 první svarovou housenkou 28, se posuvný svářecí stroj posune tak, • · · · • ·

Λ* · · · · · · · · __ · · ·· ·· ·· ··· * ** · · · · · • ···· · · ·· ·· že druhý prstenec svarové housenky 30 mírně přečnívá housenkový svár 28, přičemž oblast překrytí je asi od 0,3 cm do 1,3 cm. Je samozřejmé, že svarová housenka 26 tuhne téměř okamžitě po svém styku s válcovým povrchem 22. Tento proces pokračuje stále stejnou rychlostí a se zachováním stále stejné tloušťky dokud není celý povrch 20 pokryt vrstvou 32 ze, svarové housenky, jak je nelépe zřejmé z obrázku 2. Vhodné mohou být i jiné techniky vytváření vrstev.

V řadě případů, pro vytvoření konečné povrchové vrstvy požadované tloušťky,se navářecí operace opakuje tak, že druhý a případně třetí z housenkových svárů vytvořený povrch se vždy nanese na povrch předchozí.Jako materiálu svarové housenky 26 může být použita řada slitin jako slitiny niklu, slitiny kobaltu, slitiny železa či slitiny typu nerezových ocelí. Pro použití u předmětného vynálezu se jeví jako nej výhodnější slitina nerezové oceli jako je 410 nebo 414 nebo 420 nebo 423SS. Pro některé aplikace je žádoucí měnit složení vícenásobných vrstev housenkových svárů, tj. použít různých slitin pro první, druhou a třetí vrstvu ze svarových housenek, aby se tak optimalizovalo využití materiálu a charakteristika vrstvy. U většiny aplikací bude vrstva ze svarových housenek nebo navařené plátování 32 vytvořeno na povrchu 22 do tloušťky přibližně od 0,25 cm do asi 1.30 cm. Jak bude dále popsáno podrobněji, některá část povrchu 32 se odstraní obrobením v následujícím kroku operace.

Bylo zjištěno, že když je roztavená svarová housenka v kontaktu s předchozí, tuhnoucí svarovou housenkou a opětně ji ohřívá, dochází k precipitaci chrómu, vytvářejí se karbidy,což vede k vytvoření zón ochuzených o chróm. Tyto o chróm ochuzené vrstvy jsou zde nazývány jako citlivé ” zóny nebo oblasti. Plátování 32 má řadu oblastí, zahrnujících obvodové oblasti, které mají zvýšenou citlivost, tj. jsou náchylné ke korozi a úbytkům materiálu. Pokud zde bude používáno v podstatě bez citlivých oblastí, či podobného charakterizování, bude toto znamenat mikrostrukturu u níž jsou karbidové útvary jak stabilizovány tak rovnoměrně rozděleny v základním materiálu bez přítomnosti o chróm ochuzených zón, majících původ v procesu vytváření povrchové vrstvy.

Na obrázku 3 je zobrazen válec 40 s povrchem 42, který je tvořen vnějším plátováním ze svarových housenek, jenž je u svého okraje označen pozicí 44. Plátováníj44 ze svarových housenek má tloušťku, jak bylo popsáno, asi od 0,13 cm do 1,3 cm. Předtím než se navařovaná plátovaná vrstva_44 tepelně zpracuje, obrobí se, aby se dosáhlo jednotné hladkosti povrchu s použitím běžných kovoobráběcích metod nebo, je-li průměr plátované vrstvy 44 v celém rozsahu v toleranci ± 0,32 cm, pak se tepelné zpracování plátované vrstvý44 může provést v takovém stavu v jakém byla nanesena.

• ·

Předtím než je plátovaná vrstva 44 tepelně zpracována, je výhodné válec 40 předehřát přibližně od 20°C až do 370°C, což usnadňuje řízení rychlosti ohřevu a chlazení plátované vrstvy 44, zabraňuje tepelným šokům a snižuje pnutí v plátované vrstvě 44. Válec 40 je nesen v ložisku 46, přičemž konec 48 je spojen s rotačním pohonem 50 s možností změny rychlosti otáčení. Konec 52 ložiska 51 je uložen v nepohyblivém koníku 54. Pro pracovníky z daného oboru je zřejmé, že existuje řada prostředků pro zajištění relativního pohybu válce JO. Je zřejmé, že k vytvoření relativního pohybu se může pohybovat tepelný zdroj nebo válec nebo společně jak válec tak tepelný zdroj.

Podle předloženého vynálezu se plátovaná vrstva J4 tepelně zpracovává, aby se odstranily citlivé oblasti, vytvořené při nanášení svarové housenky, tak jak již bylo popsáno.Pro tyto účely může být použita řada tepelných zdrojů, jako je kyslíko- plynový hořák nebo laser nebo plasmový nebo elektronový paprsek. Nej výhodnější je použití indukčního ohřevu pomocí indukční cívky 56, jak je znázorněno, která je napájena střídavým proudem, pro postupný indukční ohřev plátované vrstvy 44. Podle výhodného provedení předloženého vynálezu je po povrchu povrchové vrstvy přejížděno ve směru šipky A, přičemž válec rotuje ve směru šipky Β. K pohybu ve směru šipky A, po vedení 60, slouží saně 58. Při pohybu saní 58 se také posouvá cívka 56. Cívka 56 může být tvořena cívkou s jedním závitem nebo cívkou s více závity, přičemž její vinutí je s výhodou z mědi.Cívka56 je uložena v poloze symetrické se středovou osou válce 40. Saně_58 se mohou pohybovat s různou rychlostí podél délky válce JO, aby tak byla volena oblast a rychlost přejíždění, tj. řízeno tepelné zpracování.

Pro nastavení rychlosti přejíždění podél délky válce JO lze použít ovladač 61. Vzhledem k tomu, že u konce válce 40 se uplatňuje vliv konce tělesa válce, jehož výsledkem jsou různé vstupní tepelné charakteristiky a charakteristiky tepelných ztrát v těchto oblastech válce JO, je výhodné, když rychlost přejíždění může být měněna tak, aby se kompensovaly tyto změny.

Je nejvýhodnější, je-li použita chladící hlava 62, která přiléhá k cívce 56 nebo je přímo její součástí. Chladící hlava 62 dodává chladící medium na povrch 42 plátované vrstvy 44 okamžitě poté co byl povrch J2 ohřát cívkou 56, čímž je dosaženo výhodného chlazení. Jako chladícího media lze použít vody, vzduchu nebo kombinaci vody, vzduchu nebo ostatních chladiv a dosáhnout tak chladící rychlosti potřebné k vytvoření požadované mikrostruktury —8 • ·

• · základního materiálu a k řízení tvorby karbidových oblastí a tím k dosažení stabilizované mikrostruktury, která je v podstatě bez citlivých oblastí.

Těm pracovníkům z daného oboru, kteří znají přeměny vlastností, v závislosti na čase a teplotě u martenzitických nerezových ocelí je zřejmé, že vhodná chladící rychlost z teploty rozpouštěcího žíhání k dosažení přeměny austenitu na martensit je asi 1,000 vteřin pro ochlazení pod 704°C. Tyto typy matriálů jsou označovány jako slitiny kalitelné na vzduchu nebo samokalitelné a proto ochlazení, zmíněné výše, je zpravidla prováděno na vzduchu, (v klidném vzduchu nebo vzduchu s nuceným oběhem). Slitinové prvky mohou posunout transformační křivku, čímž buď zvýší nebo sníží čas potřebný k dosažení požadované přeměny. V případě odlévacích válců je hmota válce v příčném průřezu obvykle dostatečná k tomu, aby sama rychle ochladila na ní ležící povrch.

Popouštěcí cívka 64 je opatřena přiléhající chladící hlavou 62 a je opět vytvořena jako cívka s jedním nebo více závity, jejíž přejížděcí rychlost podél povrchu válce je řízena ovladačenHjl. Popouštěcí cívka 64 slouží k popouštění vrstvy 44 po tepelném zpracování pomocí indukční cívky 56 a chladící hlavy 62. Použití popouštěcí cívky 64 není nutné vzhledem k tomu, že jak pro počáteční tepelné zpracování vrstvy 44 tak pro následné popouštění může být použita pouze indukční cívka 56.

Cívka 56 (a tam, kde je použita i cívka 64) může být tvořena rozdělenými prstenci. Je výhodné, když cívka 56 (a tam, kde je použita i cívka 64) obsahuje jednu cívku, s válcem 40 umístěným ve středu cívky tak, že mezi nimi je předem stanovená vzdálenost.

Vzhledem k tomu, že prostor mezi povrchem 42 a cívkou je důležitý, jak bude dále podrobněji vysvětleno, je třeba pro každý průměr válce použít jednoúčelovou cívku, tj. indukční cívku mající dostatečný vnitřní průměr, aby v něm mohl být potřebným způsobem umístěn válec. Je nej výhodnější, když saně 68 cívky jsou uspořádány tak, že navzájem zaměnitelné indukční cívky, mající vhodný vnitřní průměr, mohou být rychle uchyceny na rámj58 saní.

Při provádění způsobu podle předloženého vynálezu je odlévací válec 40 opatřen navařeným plátováním z vhodného materiálu, jak je například znázorněno na obr. 2. Plátování je pak ohřáto na teplotu obvykle přesahující 870°C, s výhodou mez 870° C až 1260°C. Je « ·

-<0nejvýhodnější, když válec 40 s naneseným plátováním ze svarové housenky, tvořícím vrstvu 44 je umístěn tak, že lze dosáhnou relativního pohybu mezi tepelným zdrojem , zobrazeným na obrázku 3 jako indukční cívka 56 a povrchem 42 válce 40.

Jak bylo uvedeno, pro dosažení relativního pohybu může být použita řada zařízení. S výhodou nemusí být relativní pohyb představován jen pohybem spořívajícím v přejíždění rovnoběžných řádcích podél délky válce 40, ale také pohybem rotačním. V každém případě je však u vynálezu důležité, že všechny oblasti povrchu 42 jsou tepelně zpracovány za účelem snížení citlivých zón, tak jak je to poskytnuto předloženým vynálezem. Je výhodné segmentové zpracování, kdy jsou malé oblasti, například mající šířku přibližně od 1,3 cm do 7,6 cm a opisující obvod válce 40, současně ohřívány a potom rychle ochlazovány. Nejvýhodnější je však, jak to umožňuje předložený vynález, provádět ohřev postupně po oblastech o velikosti asi od 122 do asi 390 centimetrů čtverečních.

Tam, kde je jako tepelný zdroj použita indukční cívka, jak je to zobrazeno na obrázku 3,vrstva 44 se ohřeje na teplotu mezi asi 870°C až 1260°C přivedením střídavého proudu s frekvencí asi 300 Hz až asi 5 kHz do indukční cívky 56 při výkonu od asi 0,5 kW/cm² do asi 2,0 kW/cm². Za těchto podmínek bude celá tloušťka vrstvy 44 ve výhodném rozsahu teploty. Ohřev ve spodu ležícího válce, tj. pod vrstvou 44, je omezen na hloubku okolo 0,1 cm až 2,5 cm. Po přibližně 1 až asi 60 vteřinách chladící hlava 62 rychle ochladí oblast vrstvy 44, která byla indukčně ohřátá cívkou 56.Tam, kde je jako chladícího media použito vzduchu, bude obvykle toto použito při okolní teplotě po dobu od asi 5 do asi 360 sekund, což sníží teplotu vrstvy 44 na asi 315°C až asi 648°C za tuto dobu. Tímto způsobem je povrchové plátování válce 40 tepelně zpracováno prostřednictvím povrchových indukovaných toků proudů do řízené hloubky.Vrstva 44 je tak podrobena rozpouštěcímu žíhání po dostatečnou dobu při potřebné teplotě, takže po ochlazení při vhodné rychlosti je mikrostruktura vrstvy 44 v převážné míře zbavena citlivých oblastí, zejména v opakovaně ohřívaných oblastech, přilehlých k vnitřnímu vzájemnému povrchu svarových housenek nebo přečnívajících oblastí při značném snížení náchylnosti ke korozi a následnému šíření prasklin na povrchu 42. Ještě jednou je nutno zdůraznit, že je nej výhodnější, když tepelné zpracování povrchu válce je prováděno postupně indukční cívkou, přejíždějící postupně podél délky tělesa válce. Nej výhodnější mikrostrukturou u nerezových ocelí je martensitická mikrostruktura.

Λ1 4 « ··♦·· · f « · · · · · • 9 · · 9 9 9 9 «·

Výhodou způsobu podle předloženého vynálezu je, že neovlivňuje nepříznivě rozměrovou přesnost načisto obrobeného válce. Nejvýhodnější je plátování s dostatečnou tloušťkou, takže povrch opotřebeného válce může být obroben o menší velikost, obvykle nepřesahující zmenšení průměru o 1,3 cm, bez potřeby opětně ohřívat pracovní povrch. Plátování válce by mělo mít dostatečnou tloušťku, takže napětí a tažnost v tepelně ovlivněné oblasti (HAZ), která leží pod natavenou oblastí mezi povrchovým plátováním a základním materiálem válce jsou pro zamýšlenou aplikaci, zahrnující nízkocyklickou únavu a vysoká ohybová napětí, optimální.

Předložený vynález lze také využít pro úpravu opotřebovaných povrchů odlévacích válců, kdy je známo, že při jejich provozu dochází ke zvýšení teplot a tím na jejich površích ke vzniku mikrostruktumích nestabilit a citlivosti ke korozi a kdy je rovněž známo, že vystavení zvýšeným teplotám za provozu vede ke změknutí pracovních povrch válců. Tato úprava spočívá v opětném vytvrzení povrchu válce a tím zabránění předčasného opotřebení.

Je zřejmé, že v plátování, vytvořeném podle předloženého vynálezu, převládá tlakové napětí nad tahovým, což má za následek, že pracovní povrch válce je odolnější vůči praskání vycházející od krystalizačních zárodků a proti šíření těchto prasklin v důsledku únavového zatížení.

Je rovněž zřejmé, že postup podle předloženého vynálezu poskytuje tepelné zpracování, které zabraňuje působení tepelných účinků na těleso válce a tvorbě okují a oduhličení na načisto obrobených površích radiálních ložisek.

Je patrné, že podle vynálezu byl vytvořen postup a zařízení, které plně splňují záměr, cíl a výhody stanovené výše. Třebaže vynález byl popsán v souvislosti s jeho konkrétním provedením, je zcela zřejmé, že pro zkušené pracovníky z daného oboru nebude problémem vytvořit řadu alternativ, modifikací a variant v intencích výše uvedeného popisu. Rovněž je zřejmé, že jakákoliv provedení vynálezu mohou být použita s jakýmikoliv dalšími aplikacemi, v závislosti na požadavcích. Je samozřejmé, že všechny takovéto alternativy, modifikace a varianty využívají myšlenku vynálezu a že spadají do širokého rozsahu upravených nároků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Plátovaný povrch válce vytvořený nanesením svarové housenky na povrch válce a tepelným zpracováním navařeného plátování pro vytvoření plátování v podstatě bez oblastí náchylných ke korozi a ztrátě pasivace.
2. Plátovaný válec podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelné zpracování zahrnuje zvýšení teploty navařeného plátování na teplotu asi od 870°C do 1260°C po dobu okolo 1 až 60 vteřin a poté rychlé ochlazení ohřátého plátování.
3. Plátovaný válec podle nároku 1, vyznačující se tím, že válcem je odlévací válec pro kontinuální lití desek.
4. Plátovaný válec podle nároku 1, vyznačující se tím, že navařené plátování je ze svarové housenky vytvořené z kovu vybraného ze skupiny sestávající ze slitin nerezových ocelí, slitin niklu, slitin kobaltu, slitin železa a jejich kombinací.
5. Plátovaný válec podle nároku 2, vyznačující se tím, že navařené plátování je tepelně zpracováno po segmentech.
6. Plátovaný válec podle nároku 2, vyznačující se tím, že je ohřát indukčním ohřevem..
7. Plátovaný válec podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelné zpracování zahrnuje předehřívání, žíhání, rychlé ochlazení a temperování.
8. Plátovaný válec podle nároku 1, vyznačující se tím, že plátování je obrobeno, za účelem dosažení jednolitého, všude stejně hladkého nějšího povrchu.
9. Plátovaný válec podle nároku 1, vyznačující se tím, že plátování je v podstatě celistvé po celém obvodu válce.

12 —
10. Způsob výroby plátovaného válce, zahrnující vytvoření navařeného plátování na povrchu válce a tepelné zpracování navařeného plátování za účelem snížení počtu o chróm ochuzených oblastí v tomto plátování.
11. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že navařené plátování je tvořeno svarovou housenkou z kovu vybraného ze skupiny sestávající ze slitin nerezových ocelí, slitin na základě niklu, slitin na základě kobaltu, slitin na základě železa a kombinací těchto slitin.
12. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že plátování má tloušťku asi od 0,13 cm do 1,3 cm.
13. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že tepelným zpracováním je rozpouštěcí žíhání.
14. Způsob výroby podle nároku 12, vyznačující se tím, že tepelné zpracování se provede indukčním ohřívacím prostředkem.
15. Způsob výroby podle nároku 14, vyznačující se tím, že indukčním ohřívacím prostředkem je indukční cívka.
16. Způsob výroby podle nároku 13, vyznačující se tím, že plátování je zakaleno a po rozpouštěcím žíhání temperováno.
17. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že válcem je odlévací válec.
18. Způsob výroby podle nároku 15, vyznačující se tím, že indukční cívka postupně přejíždí po povrchu plátování za účelem ohřevu jeho úseků.
19. Způsob výroby podle nároku 15, vyznačující se tím, že tepelné zpracování zahrnuje kalící operaci, která se provedena chladící hlavou, přilehající k indukční cívce.
20. Způsob výroby podle nároku 19, vyznačující se tím, že indukční cívka a chladící hlava postupně přejíždějí podél povrchu povlaku.
21. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že tepelné zpracování zahrnuje zvýšení teploty části plátování asi od 20°C na 1090°C po dobu okolo 1 až 60 vteřin a poté okamžité zakalení této části plátování.
22. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že plátování se obrobí pro dosažení hladkého povrchu.