RU2277607C2

RU2277607C2 - Processing tool working method

Info

Publication number: RU2277607C2
Application number: RU2004120524/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Кузнецов (RU); Владимир Иванович Кузнецов; Игорь Юрьевич Пышминцев (RU); Игорь Юрьевич Пышминцев; нский Дмитрий Александрович Пумп (RU); Дмитрий Александрович Пумпянский; Леонид Григорьевич Марченко (RU); Леонид Григорьевич Марченко; Андрей Александрович Кривошеев (RU); Андрей Александрович Кривошеев
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-06-10
Also published as: RU2004120524A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, possibly manufacture of processing tools for rolling tubes.

SUBSTANCE: method comprises steps of mechanically working, metal plating and heat treatment. Working surface of tool is metal plated by applying aluminum layer with thickness 0.2 - 0.8 mm. Heat treatment of tool is realized by heating it up to 900-1050°C and soaking at such temperature for 3 h in order to form diffusion layer with aluminum content 5 - 10%.

EFFECT: enhanced wear resistance of tool, improved quality of rolled tubes.

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве технологического инструмента для прокатки труб.The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the manufacture of technological tools for rolling pipes.

Известен способ обработки технологического инструмента (Р.В.Головкин "Производство горячекатаных труб". - М.: Металлургия, 1984 г., с.207), при котором носки оправок подвергают металлизации проволокой из стали типа 12Н3А.A known method of processing a technological tool (R.V. Golovkin "Production of hot-rolled pipes." - M .: Metallurgy, 1984, p.207), in which the socks of the mandrels are metallized with steel wire type 12N3A.

Известен способ изготовления оправок для винтовой прокатки, при котором производят нанесение покрытия на носок оправки и последующую термическую обработку (а.с. СССР №1487259, В 21 В 25/00, В 23 К 25/00, опубл. 27.08.2002).A known method of manufacturing mandrels for screw rolling, in which the coating is applied to the toe of the mandrel and subsequent heat treatment (AS USSR No. 1487259, 21 21 25/00, 23 K 25/00, publ. 08/27/2002).

Недостатком технологического инструмента, изготовленного этими способами, является обильное налипание окалины на рабочую поверхность оправок, что снижает качество выпускаемой продукции, а также низкая износостойкость оправок.The disadvantage of the technological tool manufactured by these methods is the abundant sticking of scale on the working surface of the mandrels, which reduces the quality of the products and low wear resistance of the mandrels.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ обработки технологического инструмента (Ф.А.Данилов "Горячая прокатка труб", М.: Металлургия, 1962 г., с.265), заключающийся в том, что технологический инструмент подвергают черновой и чистовой механической обработке с последующей термообработкой, включающей нагрев до 910-990°С в течение 3-5 часов, выдержку при указанной температуре в течение 1,5 часов и охлаждение на воздухе. После термической обработки производят металлизацию носика оправки с использованием проволоки из стали состава: до 0,2% С; 3,0-3,5% Ni; до 0,4% Mn и до 0,4% Si. Толщина покрытия составляет 1,5-2,0 мм.The closest technical solution adopted for the prototype is a method of processing a technological tool (F.A.Danilov "Hot rolling of pipes", M .: Metallurgy, 1962, p.265), which consists in the fact that the technological tool is subjected to roughing and machining followed by heat treatment, including heating to 910-990 ° C for 3-5 hours, holding at the specified temperature for 1.5 hours and cooling in air. After heat treatment, the mandrel nose is metallized using steel wire of the composition: up to 0.2% C; 3.0-3.5% Ni; up to 0.4% Mn and up to 0.4% Si. The coating thickness is 1.5-2.0 mm.

Недостатком технологического инструмента является также налипание окалины на рабочую поверхность оправок, в результате чего происходит образование рисок на поверхности готовых изделий, что значительно снижает выход годного, кроме того, износостойкость оправок невысокая.A disadvantage of the technological tool is also the sticking of scale on the working surface of the mandrels, which results in the formation of marks on the surface of the finished products, which significantly reduces the yield, in addition, the wear resistance of the mandrels is low.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении износостойкости технологического инструмента и качества поверхности проката.The technical problem solved by the invention is to increase the wear resistance of the technological tool and the quality of the surface of the car.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе обработки технологического инструмента для прокатки труб, включающем механическую обработку, термическую обработку и металлизацию, согласно изобретению после механической обработки проводят металлизацию рабочей поверхности технологического инструмента алюминием, а затем при термической обработке осуществляют образование диффузионного слоя алюминия заданной величины.The stated technical problem is solved due to the fact that in the method of processing a technological tool for rolling pipes, including machining, heat treatment and metallization, according to the invention, after machining, the working surface of the technological tool is metallized with aluminum, and then the diffusion layer of aluminum is formed during heat treatment given value.

Сущность изобретения заключается в том, что после чистовой обработки (шлифовки) технологического инструмента производят металлизацию рабочей поверхности инструмента алюминием: наносят слой алюминия толщиной 0,2-0,8 мм. Для предотвращения его окисления на поверхность инструмента наносят и просушивают обмазку.The essence of the invention lies in the fact that after finishing processing (grinding) of a technological tool, the working surface of the tool is metallized with aluminum: a layer of aluminum with a thickness of 0.2-0.8 mm is applied. To prevent its oxidation, a coating is applied to the surface of the tool and dried.

После этого производят термическую обработку инструмента, во время которой на его поверхности происходит образование диффузионного слоя алюминия заданной величины, состоящего из окиси алюминия Al₂О₃, интерметаллидных фаз Fe₃Al, FeAl, FeAl₂, Fe₂Al₅, а также небольшого количества Al (5-10%). Этот слой является одновременно твердым и пластичным. Он повышает жаростойкость и износостойкость наружной поверхности технологического инструмента. Кроме того, благодаря ему происходит гарантированное разделение поверхностей контактного взаимодействия "технологический инструмент - деформируемый металл" в процессе прокатки труб. Поэтому его можно рассматривать в качестве технологической смазки, обеспечивающей режим пластогидродинамического трения, а следовательно, производить прокатку при полном разделении трущихся поверхностей. В результате повышения твердости, при одновременной пластичности, на поверхности технологического инструмента резко снижается налипание металла, что повышает износостойкость технологического инструмента и качество поверхности проката, в том числе и труб.After that, the tool is heat treated, during which time a diffusion layer of aluminum of a given value is formed on its surface, consisting of aluminum oxide Al ₂ O ₃ , intermetallic phases Fe ₃ Al, FeAl, FeAl ₂ , Fe ₂ Al ₅ , as well as a small amount Al (5-10%). This layer is both hard and ductile. It increases the heat resistance and wear resistance of the outer surface of the technological tool. In addition, thanks to him there is a guaranteed separation of the surfaces of contact interaction "technological tool - deformable metal" in the process of rolling pipes. Therefore, it can be considered as a technological lubricant that provides the regime of fluid-hydrodynamic friction, and therefore, to produce rolling with a complete separation of the rubbing surfaces. As a result of the increase in hardness, with simultaneous ductility, metal sticking to the surface of the technological tool sharply decreases, which increases the wear resistance of the technological tool and the quality of the rolled surface, including pipes.

В зависимости от прокатываемого материала оправки могут использоваться от 1 до 200 проходов, поэтому диффузионный слой должен быть различной толщины. Так при прошивке заготовки из нержавеющей стали инструмент используется 1-2 раза, поэтому достаточно получать диффузионный слой относительно малой величины (толщины). При прокатке углеродистых сталей оправки стоят достаточно долго: 50-200 проходов, и толщина диффузионного слоя должна быть больше. То же самое относится и к линейкам прошивного стана: при прокатке труб из нержавеющей стали стойкость составляет 50-250 проходов; при прокатке труб из углеродистых марок сталей - до 1200 проходов.Depending on the rolling material of the mandrel, from 1 to 200 passes can be used, so the diffusion layer must be of different thicknesses. So when flashing a stainless steel workpiece, the tool is used 1-2 times, so it is enough to get a diffusion layer of a relatively small size (thickness). When rolling carbon steel, mandrels are long enough: 50-200 passes, and the thickness of the diffusion layer should be greater. The same applies to the lines of the piercing mill: when rolling stainless steel pipes, the resistance is 50-250 passes; when rolling pipes from carbon steel grades - up to 1200 passes.

Технологический инструмент (оправки и линейки), обработанный предлагаемым способом, был опробован на лабораторном прошивном стане конструкции ЭЗТМ. Производили прошивку заготовки из стали Х18Н10Т диаметром 105 мм на оправке диаметром 60 мм в количестве 10 т при температуре 1170°С. После прошивки получали гильзу 60×20 мм.The technological tool (mandrels and rulers) processed by the proposed method was tested on a laboratory piercing mill of the EZTM design. The billets were made from steel Kh18N10T with a diameter of 105 mm on a mandrel with a diameter of 60 mm in an amount of 10 tons at a temperature of 1170 ° C. After flashing, a sleeve of 60 × 20 mm was obtained.

Материал оправок - сталь 20ХНЗЛ, материал линеек - сталь 185Х31Н5Л.The mandrel material is steel 20KHNZL, the material of the rulers is steel 185Kh31N5L.

На рабочую поверхность технологического инструмента (оправок и линеек) после чистовой обработки (шлифовки) напыляли слой алюминия (0,2-0,8 мм). Для предотвращения окисления на него наносили обмазку следующего состава: серебристый графит - 50%, огнеупорная глина - 20%, кварцевый песок - 30%, жидкое стекло - 10%. Толщина обмазки составляла 0,8-1,5 мм. Обмазку просушивали при температуре 80-100°С.A layer of aluminum (0.2-0.8 mm) was sprayed onto the working surface of the technological tool (mandrels and rulers) after finishing (grinding). To prevent oxidation, it was coated with the following composition: silver graphite - 50%, refractory clay - 20%, quartz sand - 30%, water glass - 10%. The coating thickness was 0.8-1.5 mm. The coating was dried at a temperature of 80-100 ° C.

Термическую обработку инструмента проводили при нагреве до температуры 900-1050°С и выдержке при этой температуре в течение 3 часов. После выдержки инструмент охлаждали на воздухе и освобождали от обмазки. Толщина диффузионного слоя алюминия рабочей поверхности инструмента составила 0,05-0,07 мм.Heat treatment of the tool was carried out by heating to a temperature of 900-1050 ° C and holding at this temperature for 3 hours. After exposure, the tool was cooled in air and freed from coating. The thickness of the diffusion layer of aluminum of the working surface of the tool was 0.05-0.07 mm.

При нагреве до температуры 1050°С для получения диффузионного слоя с содержанием алюминия 5-10% достаточно 2-2,5 часов, а при нагреве до температуры 900°С необходимо 4,5-5 часов. При этом получение диффузионного слоя заданной величины при нагреве до температуры 1050°С происходит быстрее примерно в 2,5 раза, чем при нагреве до температуры 900°С. Толщина диффузионного слоя алюминия рабочей поверхности инструмента составила также 0,05-0,07 мм.When heated to a temperature of 1050 ° C, to obtain a diffusion layer with an aluminum content of 5-10%, 2-2.5 hours are enough, and when heated to a temperature of 900 ° C, 4.5-5 hours are needed. Moreover, obtaining a diffusion layer of a predetermined value when heated to a temperature of 1050 ° C occurs approximately 2.5 times faster than when heated to a temperature of 900 ° C. The thickness of the diffusion layer of aluminum on the working surface of the tool was also 0.05-0.07 mm.

В процессе эксперимента налипания металла на поверхность инструмента не обнаружено, износостойкость инструмента возросла примерно в 2 раза, поверхность труб (наружная и внутренняя) чистая, без дефектов.During the experiment, no metal buildup on the surface of the tool was detected, the wear resistance of the tool increased by about 2 times, the surface of the pipes (external and internal) was clean, without defects.

Использование предлагаемого способа обработки технологического инструмента позволит повысить качество внутренней и внешней поверхности выпускаемых труб, точность геометрических размеров и износостойкость технологического инструмента.Using the proposed method for processing a technological tool will improve the quality of the inner and outer surfaces of the pipes produced, the accuracy of the geometric dimensions and the wear resistance of the technological tool.

Claims

A method of processing a technological tool for rolling pipes, including machining, metallization and heat treatment, characterized in that the metallization of the working surface of the technological tool is carried out by applying a layer of aluminum with a thickness of 0.2-0.8 mm, and heat treatment of the tool is carried out when heated to 900- 1050 ° C and holding at this temperature for 3 hours with the formation of a diffusion layer with an aluminum content of 5-10%.