PL222831B1

PL222831B1 - Sposób regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego

Info

Publication number: PL222831B1
Application number: PL402318A
Authority: PL
Inventors: Aleksander Borek; Krzysztof Dudziński
Original assignee: Plasma System Spółka Akcyjna
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2016-09-30
Also published as: PL402318A1; WO2014104902A1; EP2938456A1; US20150336218A1; CA2896238A1

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego. Sposób charakteryzuje się tym, że pokrywa się korzystnie metodą napawania laserowego powierzchnie robocze boczne (2) o szerokości od 20 mm do 400 mm walca hutniczego (1) warstwą materiału metalicznego (3) o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm korzystnie od 1,5 mm do 2,0 mm.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego stosowany do obróbki plastycznej metali takich jak stal, miedź i jej stopy, aluminium i jego stopy.

Stosowane aktualnie walce hutnicze posiadają powierzchnie wykonane z litego metalu które ulegają w kontakcie z walcowanym metalem nierównomiernemu zużyciu co powoduje ich rozkalibrowanie.

Znane są opisy patentowe PL 116285 „Żeliwo przeznaczone na walce hutnicze jednorodne”, PL 115266 „Żeliwo przeznaczone na walce hutnicze jednolite”, PL 115270 „Staliwo nadeutektoidalne przeznaczone na walce hutnicze” te opisy patentowe podają stosowane do tej pory składy chemiczne materiału na walce hutnicze.

Sposób według wynalazku polega na tym, że pokrywa się korzystnie metodą napawania laserowego powierzchnie robocze boczne o szerokości od 20 mm do 400 mm walca hutniczego warstwą materiału metalicznego o grubości od 0,1 mm do 4,0, korzystnie od 1,5 mm do 2 mm i składzie chemicznym korzystnie; węgla od 0,05% do 3,90%, manganu od 0,10% do 2,90%, chromu od 0,50% do 30,00%, niklu od 0,50% do 51,00%, tytanu od 0,05% do 5,50%, krzemu od 0,1% do 2,40%, molibdenu od 0,04% do 4,50%, wolframu od 0,90% do 4,50%, kobaltu od 1,50%do 10,00%, wanadu od 0,20% do 4,00%, fosforu do 0,15%, siarki do 0,04%, miedzi od 0,1% do 1,20%, magnezu od 0,03% do 0,07%, itru od 0,001% do 0,005%, boru od 0,002% do 0,006%, telluru od 0,0005% do 0,002%, strontu 0,002% do 0,006%, ceru od 0,003% do 0,006% reszta składu żelazo. Taki skład napawanego materiału metalicznego jest jak wskazano korzystny - ze względu na szczególnie wysoką odporność walca na zużycie w trakcie eksploatacji. Jak jednak pokazano w przykładzie wykonania w składzie napawanego materiału metalicznego zapewniającego dobre efekty zastosowania wynalazku przy niższym koszcie wykonania i łatwiejszych do dobrania parametrach procesowych nie są konieczne pierwiastki takie jak tytan, molibden, wolfram, kobalt, wanad, miedź, magnez, itr, bor, tellur, stront, cer.

Usuwa się warstwę powierzchni roboczej bocznej (2) walca hutniczego o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm, korzystnie do 2 mm w stosunku do wymiaru nominalnego a następnie korzystnie na odsłoniętą powierzchnię roboczą boczną nakłada się korzystnie metodą napawania laserowego warstwę materiału metalicznego grubości od 0,1 mm do 4,0 mm, korzystnie do 2 mm, korzystnie warstwę materiału metalicznego wyrównuje się do wymiaru nominalnego.

Zaniża się wymiarowo przy produkcji powierzchnię roboczą boczną (2) walca hutniczego na głębokość od 0,1 mm do 4,0 mm korzystnie do 2 mm w stosunku do wymiaru nominalnego a następnie korzystnie na zaniżoną powierzchnię roboczą boczną nakłada się korzystnie metodą napawania laserowego warstwę materiału metalicznego grubości od 0,1 mm do 4,0 mm, korzystnie do 2 mm, korzystnie warstwę materiału metalicznego wyrównuje się do wymiaru nominalnego.

Hartuje się laserowo na głębokość od 0,1 mm do 3,0 mm, powierzchnie robocze boczne (2) i/lub powierzchnie robocze krańcowe (4) walca hutniczego.

W innym rozwiązaniu według wynalazku sposób polega na tym, że powierzchnie robocze boczne oraz powierzchnie robocze krańcowe walca hutniczego stopuje się laserowo na głębokość od 0,05 mm do 2,00 mm stosując następujące parametry: moc wyjściowa wiązki laserowej od 1000 W do 5000 W, długość ogniskowej wiązki laserowej 82 mm/32 mm, wymiary wiązki laserowej 1,8 mm na 6,8 mm, zakres gęstości mocy w płaszczyźnie ogniska wiązki laserowej od 2 kW/cm do 50 kW/cm , stosując co najmniej jeden z materiałów z grupy: węglik wolframu, węglik tytanu, węglik tantalu, węglik krzemu, węglik wanadu, węglik cyrkonu, borek tytanu, borek wolframu, kobalt, wolfram, nikiel, chrom, mangan, wanad, molibden, tytan, krzem, azotek tytanu, tlenek aluminium, tlenek hafnu, tlenek cyrkonu, tlenek tytanu, tlenek chromu, diament.

Zaletą sposobu regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego według wynalazku jest to że powierzchnie najbardziej narażone na zużycie pokrywa się lub wypełnia się materiałem o podwyższonej odporności na zużycie lub hartuje się laserowo te powierzchnie do twardości zabezpieczającej przykładowy walec hutniczy przed rozkalibrowaniem.

Istota wynalazku według zgłoszenia polega na tym, że w procesie regeneracji lub procesie produkcji walca hutniczego usuwa się warstwę powierzchni roboczej bocznej (2) walca hutniczego (1) o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm lub zaniża się wymiarowo przy produkcji powierzchnię roboczą boczną (2) walca hutniczego (1) na głębokość od 0,1 mm do 4,0 mm w stosunku do wymiaru nominalnego i następnie pokrywa się powierzchnie robocze boczne o szerokości od 20 mm do 400 mm walca hutniczego warstwą materiału metalicznego o określonej grubości, która jest bardziej odporna

PL 222 831 B1 na zużycie aniżeli materiał rodzimy walca, dodatkowo powierzchnie robocze krańcowe (4), które również podlegają silniejszemu wżyciu hartuje się laserowo. Wytworzenie w obszarach silnego zużywania się warstw o podwyższonej w stosunku materiału rodzimego walca odporności na zużycie powoduje wolniejsze i bardziej równomierne zużywanie się całego walca w procesie eksploatacji i w efekcie wydłużenie jego żywotności w stosunku do walcy wykonanych z jednolitego materiału. Zastosowanie niskoenergetycznej technologii napawania i hartowania laserowego pozwala prowadzić proces precyzyjnie, ograniczyć wpływ ciepła na element i zapobiec powstaniu niekorzystnych naprężeń, mogących spowodować uszkodzenie walca.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku na którym przedstawiony jest przekrój przez walec hutniczy.

Do walcowania na gorąco dwuteowników stosuje się walec (1), walec ten zużywa się najintensywniej na powierzchniach, roboczych bocznych (2). Powierzchnie te po wyrównaniu i usunięciu warstwy materiału rodzimego na głębokość około 1,50 mm napawano laserowo warstwą materiału metalicznego (3) o grubości około 2,0 mm i następującym składzie chemicznym: węgla 0,700%, manganu 0,90%, chromu 1,20%, niklu 2,00%, krzemu 1,5%, fosforu do 0,10% po czym walec (1) poddano obróbce mechanicznej na zadany wymiar zbierając nadmiar napoiny o grubości około 0,50 mm. Intensywnemu zużyciu podlegają również powierzchnie robocze krańcowe (4) walca (1), powierzchnie te zahartowano laserowo na głębokość około 1,50 mm przy użyciu lasera o mocy około 2000 W do twardości około 53-55 HRC.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego znamienny tym, że w procesie regeneracji walca hutniczego (1) usuwa się warstwę powierzchni roboczej bocznej (2) walca hutniczego (1) o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm lub procesie produkcji walca hutniczego (1) zaniża się wymiarowo przy produkcji powierzchnię roboczą boczną (2) walca hutniczego (1) na głębokość od 0,1 mm do 4,0 mm w stosunku do wymiaru nominalnego a następnie na odsłoniętą powierzchnię roboczą boczną (2) walca hutniczego (1) nakłada się metodą napawania na szerokości od 20 mm do 400 mm warstwę materiału metalicznego (3) o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm i składzie chemicznym; węgla od 0,05% do 3,90%, manganu od 0,10% do 2,90%, chromu od 0,50% do 30,00%, niklu od 0,50% do 51,00%, krzemu od 0,1% do 2,40%, fosforu do 0,15%, siarki do 0,04%, miedzi od 0,10% do 1,20%, magnezu od 0,03% do 0,07%, itru od 0,001% do 0,005%, boru od 0,002% do 0,006%, telluru od 0,0005% do 0,002%, strontu 0,002% do 0,006%, ceru od 0,003% do 0,006% reszta składu żelazo, następnie warstwę materiału metalicznego (3) wyrównuje się do wymiaru nominalnego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład warstwy metalicznej wchodzą także: tytan od 0,05 do 5,50%, molibden od 0,04% do 4,50%, wolfram od 0,90% do 4,50%, kobalt od 1,50% do 10,00%, wanad od 0,20% do 4,00%.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę materiału metalicznego (3) na odsłoniętej powierzchni roboczej bocznej (2) wykonuje się technologią napawania laserowego.

4. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że hartuje się laserowo na głębokość od 0,1 mm do 3,0 mm, powierzchnie robocie boczne (2) lub powierzchnie robocze krańcowe (4) walca hutn iczego (1).

5. Sposób regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego znamienny tym, że powierzchnie robocze boczne (2) oraz powierzchnie robocze krańcowe (4) walca hutniczego (1) stopuje się laserowo na głębokość od 0,05 mm do 2,00 mm stosując następujące parametry; moc wyjściowa wiązki laserowej od 1000 W do 5000 W, długość ogniskowa wiązki laserowej 82 mm/32 mm, wymiary wiązki laserowej 1,8 mm na 6,8 mm, zakres gęstości mocy w płaszczyźnie ogniska wiązki laserowej od 2 kW/cm do 50 kW/cm , stosując co najmniej jeden z materiałów z grupy: węglik wolframu, węglik tytanu, węglik tantalu, węglik krzemu, węglik wanadu, węglik cyrkonu, borek tytanu, borek wolframu, kobalt, wolfram, nikiel, chrom, mangan, wanad, molibden, tytan, krzem, azotek tytanu, tlenek aluminium, tlenek hafnu, tlenek cyrkonu, tlenek tytanu, tlenek chromu, diament.