RU2398892C1 - Procedure for surface strengthening of forming rolls - Google Patents

Procedure for surface strengthening of forming rolls Download PDF

Info

Publication number
RU2398892C1
RU2398892C1 RU2009133555/02A RU2009133555A RU2398892C1 RU 2398892 C1 RU2398892 C1 RU 2398892C1 RU 2009133555/02 A RU2009133555/02 A RU 2009133555/02A RU 2009133555 A RU2009133555 A RU 2009133555A RU 2398892 C1 RU2398892 C1 RU 2398892C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arc
roll
hardening
electrode
argon
Prior art date
Application number
RU2009133555/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Борисович Юрьев (RU)
Алексей Борисович Юрьев
Насибулла Хадиатович Мухатдинов (RU)
Насибулла Хадиатович Мухатдинов
Николай Анатольевич Козырев (RU)
Николай Анатольевич Козырев
Евгений Геннадьевич Закаулов (RU)
Евгений Геннадьевич Закаулов
Андрей Владимирович Мезенцев (RU)
Андрей Владимирович Мезенцев
Лариса Викторовна Корнева (RU)
Лариса Викторовна Корнева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority to RU2009133555/02A priority Critical patent/RU2398892C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398892C1 publication Critical patent/RU2398892C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: surface is treated with compressed scanning arc of direct action in argon. Also surface of forming rolls is strengthened with a pulse arc at current power 300-250 A, voltage 18-30 V superposing strips along spiral line at rate of arc travel along surface 1.0-1.3 m/min. A gap of 10-12 mm is maintained between a tungsten electrode and strengthened surface of the roll. Notably, electrode and strengthened surface of the roll are protected from oxidising with argon at its consumption 600-700 l/h.
EFFECT: upgraded quality of strengthened layer, raised resistance and operability of forming rolls.
2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к поверхностному упрочнению прокатных валков.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the surface hardening of rolling rolls.

Известен способ упрочнения прокатного валка, включающий механическую обточку валка, нагрев под наплавку со скоростью 50-100°С/ч до температуры 250-300°С, дуговую наплавку при плотности 40-45 А/мм2 со скоростью наплавки 25-30 м/ч и проведении отпуска при температуре 300-400°С с выдержкой в течении 1,5-2 ч [1].A known method of hardening a rolling roll, including mechanical turning of the roll, heating for surfacing at a speed of 50-100 ° C / h to a temperature of 250-300 ° C, arc surfacing at a density of 40-45 A / mm 2 with a surfacing speed of 25-30 m / h and conducting holidays at a temperature of 300-400 ° C with exposure for 1.5-2 hours [1].

Существенным недостатком данного способа являются значительная длительность упрочняющей обработки за счет проведения нескольких операций, а также недостаточная стойкость и прочность упрочненного слоя прокатного валка.A significant disadvantage of this method is the significant duration of the hardening treatment due to several operations, as well as the insufficient durability and strength of the hardened layer of the rolling roll.

Известен также способ термической обработки прокатных валков, включающий индукционный нагрев под закалку, охлаждение и отпуск валка [2].There is also known a method of heat treatment of rolling rolls, including induction heating for hardening, cooling and tempering of the roll [2].

Существенным недостатком данного способа являются высокая трудоемкость термической обработки валков, а также недостаточная глубина и твердость упрочненного слоя прокатного валка.A significant disadvantage of this method is the high complexity of the heat treatment of the rolls, as well as the insufficient depth and hardness of the hardened layer of the rolling roll.

Известен также выбранный в качестве прототипа способ поверхностного упрочнения, включающий обработку поверхности сжатой сканирующей дугой прямого действия в аргоне при скорости перемещения 90-180 м/ч, силе тока дуги 200-300 А, с наложением упрочненных полос встык и перекрытием на 1/3-1/2 ширины [3].Also known is a prototype method of surface hardening, including surface treatment with a compressed scanning arc of direct action in argon at a travel speed of 90-180 m / h, arc current of 200-300 A, with the imposition of hardened strips butt and overlap by 1 / 3- 1/2 width [3].

Существенным недостатком данного способа является недостаточная глубина и повышенная хрупкость упрочненного слоя.A significant disadvantage of this method is the insufficient depth and increased fragility of the hardened layer.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются повышение качества упрочненного слоя, а также стойкости и работоспособности прокатных валков.The desired technical results of the invention are to improve the quality of the hardened layer, as well as the durability and performance of the rolling rolls.

Для этого предлагается способ поверхностного упрочнения прокатных валков, включающий обработку поверхности сжатой сканирующей дугой прямого действия в аргоне, при этом упрочнение поверхности прокатных валков осуществляют пульсирующей дугой при силе тока 300-250 А, напряжении 18-30 В с наложением полос по винтовой линии при скорости перемещения дуги по поверхности 1,0-1,3 м/мин, с зазором между вольфрамовым электродом и упрочняемой поверхностью валка 10-12 мм, причем защиту электрода упрочняемой поверхности валка от окисления осуществляют аргоном при его расходе 600-700 л/час.For this, a method for surface hardening of rolling rolls is proposed, which includes surface treatment with a compressed scanning arc of direct action in argon, and the surface of the rolling rolls is hardened by a pulsating arc at a current of 300-250 A, voltage of 18-30 V with overlapping of the helix lines at a speed moving the arc on the surface of 1.0-1.3 m / min, with a gap between the tungsten electrode and the hardened surface of the roll 10-12 mm, and the electrode of the hardened surface of the roll against oxidation is protected by argon m at a flow rate of 600-700 l / hour.

Заявляемые параметры подобраны экспериментальным путем исходя из следующих предпосылок, что при силе тока дуги менее 250 А не достаточно прогревается поверхность, в результате этого с поверхности валка образуется структура мартенсита недостаточной глубины, равной менее 300 мкм. При силе тока более 300 А с поверхности валка образуется слой с ярко выраженной текстурой кристаллизации. При напряжении, под которым находится неплавящийся электрод, менее 18 В недостаточно прогревается поверхность для выполнения процесса закалки. При более 30 В происходит оплавление обрабатываемой поверхности. При перемещении дуги по упрочняемой поверхности со скоростью менее 1,0 м/мин не обеспечивается требуемой глубины закаленный слой. При скорости перемещения более 1,3 м/мин возникает недогрев поверхности и в поверхностном слое не формируется закаленная структура. При зазоре между вольфрамовым электродом и обрабатываемой поверхностью менее 10 мм происходит оплавление обрабатываемой поверхности, а при зазоре более 12 мм недостаточно прогревается поверхность для выполнения процесса закалки. При расходе аргона менее 600 л/час происходит разрыв дуги, а при более 700 л/час дуга не возникает. Для обеспечения сплошного закаленного слоя используется перемещение дуги по поверхности по винтовой линии с наложением упрочненных участков.The inventive parameters are selected experimentally on the basis of the following assumptions that when the arc current is less than 250 A, the surface is not heated enough, as a result of this, a martensite structure of insufficient depth equal to less than 300 microns is formed. With a current strength of more than 300 A, a layer with a pronounced crystallization texture forms from the surface of the roll. At a voltage under which the non-consumable electrode is located, less than 18 V, the surface does not warm enough to perform the hardening process. At more than 30 V, the processed surface is melted. When moving the arc on the hardened surface at a speed of less than 1.0 m / min, the required depth is not hardened layer. At a movement speed of more than 1.3 m / min, surface underheating occurs and a hardened structure is not formed in the surface layer. When the gap between the tungsten electrode and the work surface is less than 10 mm, the work surface is melted, and when the gap is more than 12 mm, the surface is not heated enough to perform the hardening process. When the argon flow rate is less than 600 l / h, the arc breaks, and at more than 700 l / h the arc does not occur. To ensure a continuous hardened layer, arc movement over the surface along a helical line with the application of hardened sections is used.

Способ упрочнения поверхности прокатных валков с помощью электродуговой закалки поверхности валка пульсирующей дугой был реализован на экспериментальной установке (Фиг.1) и заключается в следующем.The method of hardening the surface of the rolling rolls using electric arc hardening of the surface of the roll with a pulsating arc was implemented in an experimental setup (Figure 1) and consists in the following.

Прокатный валок (1) устанавливали в патроне передней бабки (2) вальцетокарного станка (3). Устанавливали и крепили закалочную головку (4) на суппорте (5) вальцетокарного станка (3). Поперечным перемещением суппорта (5) устанавливали зазор между вольфрамовым электродом (6) закалочной головки (4) и обрабатываемой поверхностью калибра (7) прокатного валка (1). Между поверхностью валка (1) и вольфрамовым электродом (6), находящимся под напряжением, посредством искрового высокочастотного разряда возбуждали электрическую дугу обратной полярности. Для защиты вольфрамового электрода (6) и нагретой поверхностью валка (1) от окисления в дуговой промежуток подавали инертный газ аргон. Для рассредоточения тепловой дуги, регулирования формы и площади пятна нагрева на поверхности валка (1) использовали электромагнитное управление дугой. Регулирование термического цикла в поверхностном слое валка (1) осуществляли изменением напряжения и тока дуги, формы и скорости перемещения пятна нагрева по поверхности валка (1). Упрочнение поверхности осуществляли путем перемещения пятна нагрева по поверхности валка (1) с наложением упрочненных участков по винтовой линии.A rolling roll (1) was installed in the chuck of the headstock (2) of the rolling mill machine (3). The quenching head (4) was installed and fastened on a support (5) of a roll-forming machine (3). By transverse movement of the support (5), a gap was established between the tungsten electrode (6) of the quenching head (4) and the machined surface of the caliber (7) of the rolling roll (1). Between the surface of the roll (1) and the tungsten electrode (6), which is energized, an electric arc of reverse polarity was excited by a high-frequency spark discharge. To protect the tungsten electrode (6) and the heated surface of the roll (1) from oxidation, an inert argon gas was introduced into the arc gap. To disperse the thermal arc, to regulate the shape and area of the heating spot on the surface of the roll (1), electromagnetic control of the arc was used. The regulation of the thermal cycle in the surface layer of the roll (1) was carried out by changing the voltage and arc current, the shape and speed of movement of the heating spot along the surface of the roll (1). Hardening of the surface was carried out by moving the heating spot along the surface of the roll (1) with the imposition of hardened sections along a helix.

Способ реализован в промышленных условиях для упрочнения валков чистовой клети рельсобалочного цеха на вальцетокарном станке модели 1К826. Между поверхностью валка и вольфрамовым электродом, находящимся под напряжением, посредством искрового высокочастотного разряда возбуждали электрическую дугу обратной полярности. Для защиты электрода и нагретого металла валка от окисления в дуговой промежуток подавали инертный газ аргон. Для рассредоточения тепловой мощности дуги, регулирования формы и площади пятна нагрева на поверхности валка использовали электромагнитное управление дугой. Регулирование термического цикла в поверхностном слое валка осуществляли изменением напряжения и тока дуги, формы и скорости перемещения пятна нагрева по поверхности валка. Упрочнение поверхности с заданной площадью осуществляли путем перемещения пятна нагрева по поверхности валка с наложением упрочненных участков по прямой или винтовой линии.The method is implemented in an industrial environment for hardening the rolls of the finishing stand of a rail and beam workshop on a roll mill model 1K826. An electric arc of reverse polarity was excited between the surface of the roll and the energized tungsten electrode by means of a high-frequency spark discharge. To protect the electrode and heated metal of the roll from oxidation, an inert argon gas was introduced into the arc gap. To disperse the thermal power of the arc, to regulate the shape and area of the heating spot on the surface of the roll, electromagnetic control of the arc was used. The regulation of the thermal cycle in the surface layer of the roll was carried out by changing the voltage and arc current, the shape and speed of movement of the heating spot along the surface of the roll. Hardening of the surface with a given area was carried out by moving the heating spot along the surface of the roll with the application of the hardened sections in a straight or helical line.

Заявляемый способ был использован при упрочнении валков чистовой клети рельсобалочного цеха для прокатки швеллера №22У и №40У.The inventive method was used when hardening the rolls of the finishing stand of the rail and beam workshop for rolling the channel No. 22U and No. 40U.

Необходимый упрочненный слоя получали путем изменения силы тока дуги от 250 до 300 А, напряжения от 18 до 30 В, скорости перемещения дуги от 1 до 1,3 м/мин, а также регулирования зазора между электродом и упрочняющей поверхностью от 10 до 12 мм. При этом расход аргона изменяли от 600 до 700 л/ч.The necessary hardened layer was obtained by changing the arc current strength from 250 to 300 A, voltage from 18 to 30 V, arc movement speed from 1 to 1.3 m / min, and also adjusting the gap between the electrode and the hardening surface from 10 to 12 mm. In this case, the argon flow rate was varied from 600 to 700 l / h.

Заявляемый способ упрочнения обеспечил на прокатных валках получение упрочненного слоя глубиной 460-500 мкм с твердостью 7500-8000 МПа. При этом стойкость валков на швеллере №40У повысилась от 1500 т до 2500 т, на швеллере №22У - от 500 т до 800 т. Снижение расхода валков на 2,5 кг/т.The inventive method of hardening provided on the rolls obtaining a hardened layer with a depth of 460-500 microns with a hardness of 7500-8000 MPa. At the same time, the roll resistance on the channel No. 40U increased from 1,500 tons to 2,500 tons, on the channel No. 22U - from 500 tons to 800 tons. Reduced roll consumption by 2.5 kg / t.

Технологические параметры упрочняющей обработки приведены в таблице 1. Результаты исследования глубины и твердости упрочненного слоя приведены в таблице 2.The technological parameters of hardening treatment are given in table 1. The results of the study of the depth and hardness of the hardened layer are given in table 2.

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Сила тока, АCurrent strength, A Напряжение, ВVoltage Зазор, ммClearance mm Расход аргона, л/часArgon consumption, l / h Скорость перемещения, м/минSpeed of movement, m / min 1one 250250 18eighteen 1010 600600 1one 22 260260 20twenty 11eleven 650650 1,21,2 33 280280 2525 1212 690690 1,251.25 4four 300300 30thirty 1010 700700 1,31.3 прототипprototype 200-300200-300 -- -- -- 1,3-1,51.3-1.5

Таблица 2table 2 № п /пNo. p / p Глубина упрочненного слоя, мкмThe depth of the hardened layer, microns Микротвердость, МПаMicrohardness, MPa 1one 490490 78007800 22 460460 75007500 33 480480 80008000 4four 500500 80008000 прототипprototype 600-970600-970 90009000

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2339469 С2.1. Patent RU 2339469 C2.

2. Патент RU 2163644.2. Patent RU 2163644.

3. Поверхностное упрочнение чугуна с шаровидным графитом электрической дугой прямого действия. // Изв. вуз. Черная металлургия. 1994. №10. С.48-49.3. Surface hardening of nodular cast iron with an electric arc of direct action. // Izv. university. Ferrous metallurgy. 1994. No. 10. S.48-49.

Claims (1)

Способ поверхностного упрочнения прокатных валков, включающий обработку поверхности сжатой сканирующей дугой прямого действия, возбуждаемой между вольфрамовым электродом и упрочняемой поверхностью при силе тока 300-250 A с наложением полос по винтовой линии, защиту электрода и упрочняемой поверхности валка от окисления аргоном, отличающийся тем, что упрочнение поверхности прокатных валков осуществляют пульсирующей дугой при напряжении 18-30 В, скорости перемещения дуги по поверхности 1,0-1,3 м/мин с зазором между электродом и упрочняемой поверхностью валка 10-12 мм и при расходе аргона 600-700 л/ч. The method of surface hardening of rolling rolls, including surface treatment with a compressed scanning arc of direct action, excited between a tungsten electrode and a hardened surface at a current strength of 300-250 A with overlapping stripes along a helix, protecting the electrode and hardened surface of the roll from argon oxidation, characterized in that hardening of the surface of the rolling rolls is carried out by a pulsating arc at a voltage of 18-30 V, the speed of movement of the arc on the surface of 1.0-1.3 m / min with a gap between the electrode and the reinforced surface with a roll surface of 10-12 mm and with an argon flow rate of 600-700 l / h.
RU2009133555/02A 2009-09-07 2009-09-07 Procedure for surface strengthening of forming rolls RU2398892C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133555/02A RU2398892C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Procedure for surface strengthening of forming rolls

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133555/02A RU2398892C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Procedure for surface strengthening of forming rolls

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398892C1 true RU2398892C1 (en) 2010-09-10

Family

ID=42800525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009133555/02A RU2398892C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Procedure for surface strengthening of forming rolls

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398892C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560493C2 (en) * 2014-01-09 2015-08-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Plasma thermal processing of article surface layer
RU2816704C1 (en) * 2023-04-18 2024-04-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Method of heat treatment of rolls of rolling mills

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560493C2 (en) * 2014-01-09 2015-08-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Plasma thermal processing of article surface layer
RU2816704C1 (en) * 2023-04-18 2024-04-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Method of heat treatment of rolls of rolling mills

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108381027B (en) Vacuum welding device for preparing high-carbon-equivalent super-thick steel plate and preparation method thereof
US4405386A (en) Process and apparatus for improving cold rollability and/or strip annealability of metals and metal alloys
IL46078A (en) Method of case-alloying metals such as steel or cast iron
Jeyaprakash et al. Laser surface modification of materials
CN105755215A (en) Method of manufacturing engine crankshaft and laser shock reinforcing device of engine crankshaft
CN114406512B (en) Welding and electric pulse heat treatment process for dissimilar alloy
CN103521887A (en) Welding technology of 45 steel and 35 CrMo cast steel
KR100433779B1 (en) Stainless Steel Surface Claddings Continuous Caster Rolls
RU2398892C1 (en) Procedure for surface strengthening of forming rolls
JP5026175B2 (en) Workpiece manufacturing method
JP2012016709A (en) Surface maintenance method and device for continuous cast slab
RU2733879C1 (en) Method of hardening cutting part of working members
RU2627837C1 (en) Method for manufacturing weld bimetallic cutting tool
CN104212965A (en) Method for online laser broadband quenching on surface of steel rail
CN114473151A (en) Full-automatic electric pulse joint segmented welding device and process for butt joint of different metal pipes
RU2653738C1 (en) Method of metal sheet laser thermal processing
RU2705820C1 (en) Method of thermal treatment of weld joints of rails and device for implementation of method
RU2699488C1 (en) Method of multilayer surfacing with high-heat steels of high hardness in nitrogen-containing medium
RU2298043C1 (en) Method of the thermal treatment of the forming rollers
RU2376345C2 (en) Method of argon-arc treatment of welded joints for removal of welding temper
RU74922U1 (en) DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening
JP3467597B2 (en) Continuous slack quench heat treatment method for nose rail for crossing
RU2418077C1 (en) Procedure for thermal treatment of rails
CN114854947B (en) Heat treatment process for bearing induction quenching scanning soft-belt-free initial region
RU2755713C1 (en) Apparatus and method for heat treatment of a long-length product with an l-shaped profile with a sole, neck, head

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150908