PL224007B1 - Sposób wydłużenia żywotności walca hutniczego - Google Patents

Abstract

Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego polega na tym, że na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (b) walca (1), nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1), wykonuje się powłokę trudnościeralną (2) o grubości do 3 mm, korzystnie 0,6 mm do 1,2 mm, poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego, oraz na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (a) walca (1), nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1), wykonuje się powłokę trudnościeralną (4) o grubości do 6 mm, korzystnie 1,2 mm do 2,4 mm, poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego w taki sposób, że grubość co najmniej części powłoki trudnościeralnej (4) na co najmniej części powierzchni roboczej (a) jest większa co najmniej o 20%, korzystnie o 50% - 100%, od średniej grubości powłoki trudnościeralnej (2) na powierzchni roboczej (b) walca (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydłużenia żywotności walca hutniczego, stosowanego do obróbki plastycznej materiałów takich jak stal, miedź i jej stopy oraz aluminium i jego stopy.

Stosowane walce hutnicze posiadają powierzchnie, które w kontakcie z walcowanym materiałem ulegają zużyciu poprzez wycieranie oraz złuszczanie, co powoduje rozkalibrowanie walca i w konsekwencji prowadzi do niepożądanych zmian wymiarów produktów walcowanych. Zjawisko to jest szczególnie niekorzystne w przypadku walcowania wyrobów profilowych, wymagających zachowania stałości i dokładności wymiarów, takich jak na przykład stalowe grodzice profilowe, stosowane do budowy zabezpieczania terenu podczas prac ziemnych, kształtowniki budowlane i szyny. Niekorzystnym zjawiskiem jest, że stosunkowo niewielkie lokalne wytarcia powierzchni roboczych nachylonych pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu walca wymuszają przetoczenie/reprofilację walca na całej długości na nieproporcjonalnie dużą głębokość, co znacząco zmniejsza ilość możliwych do wykonania reprofilacji i skraca jego żywotność.

Ze zgłoszenia wynalazku P.402318 znany jest sposób regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego, który polega na tym, że boczne powierzchnie robocze walca hutniczego o szerokości od 20 mm do 400 mm pokrywa się, korzystnie metodą napawania laserowego, warstwą materiału metalicznego o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm korzystnie od 1,5 mm do 2,0 mm, zawierającego korzystnie: węgiel C od 0,05% do 3,90%, mangan Mn od 0,10% do 2,90%, chrom Cr od 0,50% do 30,00%, nikiel Ni od 0,50% do 51,00%, tytan Ti od 0,05% do 5,50%, krzem Si od 0,10% do 2,40%, molibden Mo od 0,04% do 4,50%, wolfram W od 0,90% do 4,50%, kobalt Co od 1,50% do 10,00%, wanad V od 0,20% do 4,00%, fosfor P do 0,15%, siarkę S do 0,04%, miedź Cu od 0,10% do 1,20%, magnez Mg od 0,03% do 0,07%, itr Y od 0,001% do 0,005%, bor B od 0,002% do 0,006%, tellur Te od 0,0005% do 0,002%, stront Sr od 0,002% do 0,006%, cer Ce od 0,003% do 0,006%, resztę stanowi żelazo Fe ((wszystkie zawartości w % wag.).

Z opisu patentowego PL 207496 znany jest sposób napawania laserowego warstwy gradientowej, który polega na tym, że układa się, w zależności od wymaganej grubości warstwy gradientowej, odpowiednie ilości ściegów, a w każdym ściegu reguluje się stężenie składnika stopującego oraz grubość ściegu. Gradient stężenia składników stopujących ceramicznych, metalicznych jak i cermetalowych, oraz wymaganą grubość warstwy gradientowej reguluje się w szerokim zakresie, sterując jednocześnie: mocą wiązki laserowej w zakresie od ok. 400 do 2500 W, w zależności od rodzaju materiału podłoża i rodzaju materiału stopującego, prędkością napawania w zakresie 0,05-0,30 m/min w zależności od wymaganej grubości ściegu i rodzaju materiału stopującego, natężeniem podawania proszku ceramicznego, metalicznego lub cermetalowego w zakresie 1,0-20 g/min, w zależności od rodzaju proszku i wymaganego jego stężenia w napawanym ściegu oraz prędkością podawania drutu litego lub proszkowego, tworzącego osnowę metaliczną warstwy gradientowej; w zakresie 0,2-1,5 m/min, w zależności od wymaganej grubości ściegu i stężenia składnika stopującego.

Z opisu patentowego PL 207497 znany jest sposób napawania laserowego z regulacją składu chemicznego napoiny, w którym do jeziorka napoiny podaje się jednocześnie materiał dodatkowy w postaci drutu litego lub proszkowego oraz materiał dodatkowy w postaci proszku metalicznego lub ceramicznego lub cermetalowego, natomiast skład chemiczny napoiny, a tym samym właściwości napoiny, reguluje się poprzez odpowiednią regulację energii liniowej wiązki lasera o mocy 0,8-2,2 kW, prędkości podawania drutu 0,2-1,2 m/min oraz natężenia podawania proszku 1,0-15,0 g/min.

Znane są sposoby regeneracji walców hutniczych, polegające na napawaniu na wstępnie przygotowaną metoda skrawania i obróbki cieplnej powierzchnie walca warstwy o zwiększonej twardości metodą łukową.

Znany jest także sposób naddźwiękowego natrysku cieplnego (określany również jako metoda HVOF - High Velocity Oxygen Fuel), który jest używany do poprawy lub odtworzenia właściwości lub wymiarów powierzchni elementów metalowych. W sposobie tym roztopione lub częściowo roztopione materiały są natryskiwane na powierzchnię za pomocą wysokotemperaturowego strumienia gazu o dużej szybkości (naddźwiękowej), dając gęstą powłokę, którą można następnie obrabiać mechanicznie. Wadą w zastosowaniu wg wynalazku jest, że natryskiwanie naddźwiękowe nie pozwala na uzyskanie powłok o grubości rzędu kilku milimetrów, a ponadto pod wpływem silnych nacisków, zwłaszcza punktowych lub liniowych, powłoki te ulegają odspojeniu od podłoża lub rozwarstwieniu.

Powyższe znane sposoby nie mogą być efektywnie stosowane do precyzyjnej regeneracji wymiarów i kształtu walców hutniczych zwłaszcza o wysokiej zawartości węgla C i zróżnicowanym stopniu

PL 224 007 B1 i charakterze zużycia. Powłoki uzyskane znanymi sposobami regeneracji wykazywały dużą tendencję do złuszczania się z powierzchni szczególnie narażonych na znaczne obciążenia mechaniczne i zmęczenie oraz do pękania w utwardzonej podczas napawania łukowego strefie przejściowej pomiędzy materiałem rodzimym walca a napoiną.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że na co najmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej walca, nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu walca, wykonuje się powłokę trudnościeralną o grubości do 5 mm, korzystnie 0,6 mm do 1,2 mm, poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego, oraz na co najmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej walca, nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu walca, wykonuje się powłokę trudnościeralną o grubości do 6 mm, korzystnie 1,2 mm do 2,4 mm, także poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, przy czym grubość nakładanej trudnościeralnej powłoki na co najmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej walca nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu walca jest większa co najmniej o 20%, korzystnie o 50%-100%, od średniej grubości trudnościeralnej powłoki na co najmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej walca nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu walca.

Korzystnie, gdy poprzez napawanie wykonuje się powłokę trudnościeralną o twardości większej co najmniej o 3 HRC, korzystnie o 10-20 HRC, od twardości materiału rodzimego walca.

W celu zachowania wymaganych wymiarów regenerowanego walca z nałożonymi powłokami trudnościeralnymi przed naniesieniem powłoki trudnościeralnej wykonuje się w jego powierzchni roboczej przeznaczonej pod powłoki trudnościeralne wybranie na głębokość 0,2-6 mm liczoną od wymiaru nominalnego walca, korzystnie na głębokość mniejszą o 0,2-0,4 mm od grubości napawanej w danym obszarze powłoki.

Dla polepszenia właściwości strefy wtopienia pomiędzy napawaną pierwszą warstwą powłoki a materiałem rodzimym walca przed procesem napawania walec podgrzewa się w całej objętości do temperatury od 50°C do 500°C, korzystnie od 150°C do 350°C.

Dodatkowo dla polepszenia właściwości obszaru wtopienia pomiędzy napawaną pierwszą warstwą powłoki a materiałem rodzimym walca przed procesem napawania obszary przeznaczone pod napawanie podgrzewa się lokalnie do temperatury od 200°C do 500°C, korzystnie od 250°C do 400°C.

Stwierdzono, że duży wpływ na jakość napawanej powłoki trudnościeralnej oraz uniknięcie niepożądanego pęknięcia powłok lub walca wskutek nadmiernych naprężeń cieplnych wywołanych nadmiernymi gradientami temperatury ma sposób prowadzenia ochładzania obrabianego walca. Szczególnie korzystnie, gdy po procesie napawania walec schładza się w sposób kontrolowany z prędkością od 5°C/h do 50°C/h, korzystnie od 10°C/h do 20°C/h, przy czym mierzy się średnią temperaturę na powierzchni walca.

W celu uzyskania zadanego wymiaru nominalnego walca hutniczego poddanego procesowi podniesienia trwałości sposobem według wynalazku napawaną warstwę powłoki trudnościeralnej obrabia się poprzez toczenie i/lub szlifowanie na zadany wymiar nominalny walca odpowiednio dobranymi narzędziami do obróbki twardych powierzchni.

W korzystnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku proces napawania laserowego walca przeprowadza się w taki sposób, aby twardość strefy przejściowej pomiędzy materiałem rodzimym walca a napawaną warstwą trudnościeralnej powłoki wyniosła od 350 HV do 500 HV korzystnie poniżej 400 HV.

W celu polepszenia efektu uzyskiwanego sposobem według wynalazku co najmniej jedną warstwę napawanej powłoki trudnościeralnej wykonuje się z materiału zawierającego przynajmniej trzy pierwiastki należące do grupy obejmującej: kobalt, chrom, nikiel, bor, żelazo, wolfram, niob, mangan, molibden, krzem, węgiel, wanad, tytan, tantal.

Korzystnie, gdy co najmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki wykonuje się na bazie węglika wolframu, w osnowie metalu, korzystnie sferoidalnego węglika wolframu WC o zawartości wagowej węglika WC co najmniej 60% w osnowie stopu chromu i/lub niklu.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku co najmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki wykonuje się z przynajmniej jednego węglika metalu należącego do grupy obejmującej: wolfram, tytan, niob, tantal, chrom w osnowie przynajmniej jednego metalu z grupy obejmującej nikiel, chrom, kobalt.

W kolejnym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku co najmniej dwie warstwy trudnościeralnej powłoki wykonuje się z różnego materiału i/lub przy różnych parametrach napawania, przy czym

PL 224 007 B1 co najmniej jedną warstwę wykonuje się na bazie sferoidalnego węglika wolframu w osnowie metalu wybranego z grupy obejmującej nikiel, chrom, kobalt.

Szczególnie korzystny efekt końcowy w sposobie według wynalazku uzyskuje się, gdy powłoki trudnościeralne na powierzchniach nachylonych pod kątem większym od 45° w stosunku do osi obrotu walca wykonuje się używając lasera o jakości wiązki nie gorszej niż 20 mm*mrad.

Sposób według wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania w zastosowaniu do regeneracji hutniczych walców stalowych służących do kształtowania profili stalowych, oraz pokazany na załączonych rysunkach, gdzie:

Fig. 1 ukazuje powiększony wycinek walca hutniczego do produkcji grodzic w przekroju osiowym, z zaznaczonymi powłokami trudnościeralnymi, uzyskanymi sposobem według wynalazku;

Fig. 2 ukazuje powiększony wycinek walca hutniczego do produkcji dwuteowników w przekroju osiowym, z zaznaczonymi powłokami trudnościeralnymi, uzyskanymi sposobem według wynalazku;

Fig. 3 ukazuje powiększony wycinek walca hutniczego do produkcji szyn w przekroju osiowym, z zaznaczonymi powłokami trudnościeralnymi, uzyskanymi sposobem według wynalazku.

W przykładach wykonania wykorzystano walce hutnicze (1), które wykonane były jako odkuwki ze stali.

P r z y k ł a d 1

Wykonano napawanie po reprofilacji w celu wydłużenia żywotności walca hutniczego o średnicy 870 mm i długości 2400 mm służącego do produkcji dwuteownika 220 mm. Walec wykonany był ze stali kutej o zawartości węgla ok 0,9% i składzie: do 1% manganu, do 1,8% krzemu, do 0,9% molibdenu, do 3,5% niklu i do 0,7% chromu, (wartości w % wagowych); twardość walca wynosiła od 320 HB do 360 HV (33-36 HRC).

W wyniku krótkotrwałej pracy doszło do nierównomiernego zużycia się walca 1 w pasie o szerokości około 185 mm na powierzchni roboczej b nachylonej pod kątem mniejszym niż 10° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1. Doszło tu do złuszczenia się powierzchni b walca 1 od wymiaru nominalnego walca 1 na głębokość około 0,7 mm. W walcu 1 doszło również do nadmiernego zużycia dwóch pasów o szerokości 45 mm na powierzchniach a walca 1, nachylonych pod kątem większym niż 50° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1. Doszło tu do nadmiernego wytarcia się obu powierzchni roboczych a na maksymalną głębokość 2,8 mm. Po reprofilacji walca na głębokość 35 mm, liczoną od średnicy nominalnej walca 1, wybrano fragment powierzchni b na głębokość 1,2 mm od nominalnego wymiaru roboczego uzyskanego po reprofilacji walca 1 oraz wybrano fragmenty powierzchni a na głębokość 2,1 mm, licząc w kierunku prostopadłym do powierzchni a. Następnie cały walec 1 podgrzano matami grzejnymi do średniej temperatury 280°C, po czym dodatkowo podgrzano przeznaczoną pod napawanie powierzchnię b matami grzejnymi do temperatury 320°C i wykonano napawanie powierzchni b laserem diodowym o mocy 2500W wyposażonym w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Do wykonania dwóch warstw trudnościeralnej powłoki 2 o łącznej grubości 1,5 mm zastosowano materiał na bazie sferoidalnego węglika wolframu w 8% osnowie kobaltu i niklu. Podawanie proszku wynosiło około 22 g na minutę, gazem nośnym oraz osłonowym był argon. Uzyskano twardość trudnościeralnej powłoki 2 od 1800 do 2400 HV. Następnie wykonano napawanie powierzchni a laserem włóknowym o mocy 2100W, wyposażonym w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Do wykonania trzech warstw trudnościeralnej powłoki 4 o łącznej grubości 2,4 mm zastosowano materiał o składzie: Cr 28.5%, W 4.6%, C 1.2%, Ni<2.0%, Mo<1.0%, Fe<2.0%, Si<2.0%, reszta Co, (wartości w % wagowych). Podawanie proszku wynosiło około 18 g na minutę, gazem nośnym oraz osłonowym był argon. Uzyskano twardość trudnościeralnej powłoki 4 na poziomie 45-48 HRC. Po zakończeniu napawania kontrolowane matami grzejnymi schładzanie walca 1 do temperatury otoczenia wynoszącej 15°C trwało 20 godzin. Nałożone powłoki obrobiono na wymiar roboczy uzyskany po reprofilacji walca 1 metodą toczenia i szlifowania przy użyciu narzędzi przeznaczonych do obróbki twardych powierzchni.

Reprofilacja i wykonane napawanie laserowe przywróciły kształt walca 1 wymagany do jego pracy, a trudnościeralne powłoki 2 oraz 4 czterokrotnie przedłużyły trwałość newralgicznych powierzchni a i b.

P r z y k ł a d 2

Wykonano regenerację połączoną z wydłużeniem żywotności walca hutniczego o średnicy 920 mm i długości roboczej beczki 2300 mm służącego do produkcji szyn kolejowych S-60 o wysokości 172 mm i o szerokości stopki 150 mm, ze stali St 90 PA. Walec wykonany był ze stali kutej o zawartości

PL 224 007 B1 węgla ok. 0,9% i składzie: 1,1% manganu, 1,5% krzemu, 0,8% molibdenu, 3,1% niklu i 0,6% chromu, (zawartości w % wagowych), twardość walca wynosiła od 320 HB do 380 HB (32-39 HRC).

W przypadku produkcji szyn kolejowych stosuje się ciasne tolerancje kształtu szyny wynikające z konieczności dostosowania się do rygorystycznych norm. Ponadto do produkcji szyn wchodzą nowe gatunki stali dające produkt finalny o wyższych parametrach użytkowych, lecz wywołujące podwyższone zużycie walców hutniczych. Wymusza to częste pracochłonne reprofilacje powodujące przestoje produkcji.

W wyniku krótkotrwałej pracy doszło do nierównomiernego zużycia się walca 1 w pasie o szerokości około 100 mm na powierzchni roboczej b nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1. Doszło tu do złuszczenia się powierzchni roboczej b walca 1 na głębokość 0,4 mm liczoną od wymiaru nominalnego walca 1. Doszło również do nadmiernego zużycia trzech pasów o szerokości około 40 mm na powierzchniach roboczych a walca 1 nachylonych pod kątem wyższym niż 45° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1. Doszło do nadmiernego wytarcia się powierzchni a na maksymalną głębokość około 1,0 mm. Po przetoczeniu powierzchni roboczej b na głębokość 1,0 mm liczoną od wymiaru nominalnego walca 1 oraz po przetoczeniu powierzchni roboczych a na głębokość 1,8 mm liczoną od wymiaru nominalnego walca 1 cały walec 1 podgrzano matami grzejnymi do średniej temperatury 320°C. Następnie wykonano napawanie powierzchni b laserem diodowym o mocy 2200W wyposażonym w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Do wykonania dwóch warstw trudnościeralnej powłoki 2 o łącznej grubości 1,4 mm zastosowano materiał o składzie: Cr 28.5%, W 4.6%, C 1.2%, Ni<2.0%, Mo<1.0%, Fe<2.0%, Si<2.0%, reszta Co (wartości w % wagowych). Podawanie proszku wynosiło około 20 g na minutę, gazem nośnym oraz osłonowym był argon. Uzyskano twardość trudnościeralnej powłoki 2 na poziomie 43-46 HRC. Następnie wykonano napawanie powierzchni a laserem włóknowym o mocy 2000W wyposażonym w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Do wykonania trzech warstw trudnościeralnej powłoki 4 o łącznej grubości 2,2 mm zastosowano materiał o składzie: Cr 28.5%, W 4.6%, C 1.2%, Ni<2.0%, Mo<1.0%, Fe<2.0%, Si<2.0%, reszta Co, (zawartości w % wagowych). Podawanie proszku wynosiło około 14 g na minutę, gazem nośnym oraz osłonowym był argon.

Uzyskano twardość powłoki trudnościeralnej 4 na poziomie 45-48 HRC. Kontrolowane matami grzejnymi schłodzenie walca 1 do temperatury otoczenia wynoszącej 14°C trwało 24 godziny. Nałożone powłoki obrobiono na wymiar zbliżony do wymiaru nominalnego walca 1 metodą a następnie szlifowano ściernicą przeznaczoną do obróbki twardych powierzchni.

Wykonane napawanie przywróciło nominalny kształt walca 1, a trudnościeralne powłoki 2 oraz 4 trzykrotnie przedłużyły trwałość newralgicznych powierzchni a i b.

P r z y k ł a d 3

Wykonano regenerację połączoną z podniesieniem trwałości walca hutniczego o średnicy 1100 mm i długości roboczej beczki 2400 mm służącego do produkcji grodzic. Walec wykonany był ze stali kutej o zawartości 0,8% węgla i składzie:, 0,9% manganu, 0,7% krzemu, 0,9% molibdenu, 0,8% niklu i 2,7% chromu (wartości w % wagowych), twardość walca wynosiła od 310 HB do 330 HB (31-33 HRC).

W opisanym walcu 1 doszło do nadmiernego zużycia dwóch pasów o szerokości 30 mm na powierzchniach roboczych a walca 1 nachylonych pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1. Doszło tu do nadmiernego wytarcia się obu powierzchni a na maksymalną głębokość 1,5 mm od wymiaru nominalnego walca 1. Doszło także do nierównomiernego zużycia się walca 1 w pasie o szerokości około 185 mm na powierzchni roboczej b nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1. Doszło tu do złuszczenia się powierzchni roboczej b walca 1 od wymiaru nominalnego walca 1 na głębokość około 0,7 mm. Po przetoczeniu powierzchni roboczych a na głębokość mm, liczoną od wymiaru nominalnego walca 1 oraz po przetoczeniu powierzchni roboczej b na głębokość 1,2 mm, liczoną od wymiaru nominalnego walca 1, cały walec 1 podgrzano matami grzejnymi do średniej temperatury 300°C. Następnie wykonano napawanie trudnościeralnych powłok 4 na obu powierzchniach roboczych a laserem włóknowym o mocy 2100W wyposażonym w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Podawanie proszku wynosiło około 18 g na minutę, gazem nośnym oraz osłonowym był argon, Do wykonania trzech początkowych warstw trudnościeralnych powłok 4 o łącznej grubości 2,1 mm zastosowano materiał na bazie węglika chromu w osnowie stopu kobaltu i niklu. Do wykonania końcowej warstwy trudnościeralnej powłoki 4 o grubości 0,8 mm zastosowano materiał na bazie: sferoidalnego węglika wolframu o zawartości wagowej ponad 60% węgla w osnowie stopu kobaltu i niklu. Uzyskano mikrotwardość trudnościeralnej

PL 224 007 B1 powłoki 4 na poziomie od 2200 HV do 2400 HV. Następnie wykonano napawanie powierzchni b laserem diodowym o mocy 2400W wyposażonym w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na

6-osiowym robocie. Do wykonania dwóch warstw trudnościeralnej powłoki 2 o łącznej grubości 1,6 mm na powierzchni roboczej b zastosowano materiał o składzie: Cr 28.5%, W 4.6%, C 1.2%, Ni<2.0%, Mo<1.0%, Fe<2.0%, Si<2.0%, reszta Co. Podawanie proszku wynosiło około 20 g na minutę, gazem nośnym oraz osłonowym był argon. Uzyskano twardość trudnościeralnej powłoki 2 na poziomie 43-46 HRC. Kontrolowane grzejnymi matami schłodzenie walca 1 do temperatury otoczenia wynoszącej 18°C trwało 17 godzin. Nałożone powłoki obrobiono na wymiar roboczy walca 1 metodą toczenia i szlifowania przy odpowiednio dobranych narzędzi do twardych powierzchni. Wykonane napawanie laserowe przywróciło pożądany kształt walca 1.

Po całkowitym wyeksploatowaniu walca z przykładu 3 jego napawane fragmenty wycięto i poddano badaniu metalograficznemu, celem określenia twardości strefy przejściowej o grubości od 0,5 mm do 1,0 mm pomiędzy materiałem rodzimym walca a napawaną warstwą. Twardość ta wynosiła od 440 HV do 480 HV przy pierwotnej twardości walca od 310 HB do 330 HB, a ponadto stwierdzono ścisłe zespolenie materiału walca oraz materiału napawanego.

Zaletą sposobu według wynalazku jest wyeliminowanie pękania powierzchni walca w trakcie jego regeneracji. Głębokie toczenie likwiduje stare pęknięcia zmęczeniowe sięgające od powierzchni w głąb walca. Podgrzanie walca do uzależnionej od jego składu chemicznego oraz od jego średnicy temperatury umożliwia napawanie laserowe bez niekorzystnego uformowania strefy wtopienia na powierzchni walca hutniczego. Możliwe jest odtworzenie kształtu walca bez jego reprofilacji. Kontrolowane schładzanie nie dopuszcza do wystąpienia naprężeń mogących wywołać popękanie lub deformację walca lub wykonanych powłok trudnościeralnych.

Claims (12)

1. Sposób wydłużenia żywotności walca hutniczego, obejmujący przygotowanie powierzchni metodą skrawania i/lub metodą cieplną oraz nałożenie powłoki trudnościeralnej, znamienny tym, że na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (b) walca (1) nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1) wykonuje się powłokę trudnościeralną (2) o grubości do 5 mm, korzystnie 0,6 mm do 1,2 mm, poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego, oraz na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (a) walca (1) nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1) wykonuje się powłokę trudnościeralną (4) o grubości do 6 mm, korzystnie 1,2 mm do 2,4 mm, poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego w taki sposób, że grubość co najmniej części powłoki trudnościeralnej (4) na co najmniej części powierzchni roboczej (a) jest większa co najmniej o 20%, korzystnie o 50%-100%, od średniej grubości powłoki trudnościeralnej (2) na powierzchni roboczej (b) walca (1).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że poprzez napawanie nakłada się co najmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki (2) i co najmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki (4) o twardości większej co najmniej o 3 HRC, korzystnie o 10-20 HRC, od twardości materiału rodzimego walca (1).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w co najmniej części powierzchni roboczej walca (1), w tym przeznaczonej pod napawanie laserowe, wykonuje się wybranie na głębokość od 0,2-6 mm, liczoną od wymiaru roboczego walca (1), korzystnie na głębokość mniejszą o 0,2-0,4 mm od grubości napawanej powłoki.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed procesem napawania laserowego walec (1) podgrzewa się w całej objętości do temperatury od 50°C do 500°C, korzystnie od 150°C do 350°C.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed procesem napawania laserowego walec (1) podgrzewa się lokalnie co najmniej część powierzchni walca (1), w tym przeznaczoną pod napawanie laserowe, do temperatury od 150°C do 500°C, korzystnie od 250°C do 400°C.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po procesie napawania walec (1) schładza się w sposób kontrolowany z prędkością zmiany temperatury od 5°C/h do 50°C/h, korzystnie od 10°C/h do 20°C/h, przy czym mierzy się średnią temperaturę powierzchni walca (1).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napawaną warstwę trudnościeralnej powłoki (2) i/lub (4) obrabia się poprzez toczenie i/lub szlifowanie, korzystnie na zadany wymiar nominalny walca (1).

PL 224 007 B1

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces napawania laserowego walca (1) przeprowadza się w taki sposób, aby twardość strefy wtopienia pomiędzy walcem (1) a napawaną pierwszą warstwą trudnościeralnej powłoki (2) i/lub (4) wyniosła od 350 HV do 500 HV, korzystnie poniżej 400 HV.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki (2) i/lub (4) wykonuje się z materiału zawierającego przynajmniej trzy pierwiastki z grupy obejmującej: kobalt, chrom, nikiel, żelazo, wolfram, niob, mangan, molibden, krzem, węgiel, wanad, tytan, tantal, bor.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki (2) i/lub (4) wykonuje się z materiału zawierającego przynajmniej jeden węglik metalu wybranego z grupy obejmującej: wolfram, tytan, niob, tantal, chrom w osnowie metalu, korzystnie sferoidalny węglik wolframu o zawartości wagowej węglika WC co najmniej 60%, w osnowie stopu chromu i/lub niklu.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej dwie warstwy trudnościeralnej powłoki (2) i/lub (4) wykonuje się z różnego materiału i/lub przy różnych parametrach napawania, przy czym co najmniej jedną warstwę wykonuje się z materiału zawierającego węgliki metali w osnowie metalu, korzystnie sferoidalny węglik wolframu o zawartości wagowej węglika WC co najmniej 60% w osnowie stopu chromu i/lub niklu.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoki trudnościeralne (4) na powierzchniach (a) nachylonych pod kątem większym od 45° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1) wykonuje się przy użyciu lasera o jakości wiązki nie gorszej niż 20 mm*mrad.