RU2429300C1 - Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка - Google Patents
Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429300C1 RU2429300C1 RU2010120189/02A RU2010120189A RU2429300C1 RU 2429300 C1 RU2429300 C1 RU 2429300C1 RU 2010120189/02 A RU2010120189/02 A RU 2010120189/02A RU 2010120189 A RU2010120189 A RU 2010120189A RU 2429300 C1 RU2429300 C1 RU 2429300C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bandage
- band
- temperature
- steel
- cooling
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/38—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/02—Shape or construction of rolls
- B21B27/03—Sleeved rolls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
- C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/185—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering from an intercritical temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above
- C21D1/785—Thermocycling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, в частности к производству бандажированных валков холодной и горячей прокатки. Для увеличения ресурса эксплуатации валка осуществляют посадку бандажа на ось с предварительным тепловым натягом и термоциклирование бандажа при многократных индукционных нагревах поверхностного слоя бандажа с его последующим спреерным охлаждением, при этом в качестве материала бандажа используют высокопрочную Ni-Co-Mo сталь мартенситного класса с карбидно-интерметаллидным упрочнением, термоциклирование проводят путем индукционного нагрева поверхностного слоя бандажа в каждом цикле до температуры, превышающей температуру аустенитного превращения Ac1 стали и соответствующей ее закалочной температуре с последующим охлаждением, после последнего цикла нагрева и охлаждения проводят старение поверхностного слоя бандажа с обеспечением выделения карбидной Мо2С и интерметаллидной Fe2Mo фаз в виде высокодисперсных частиц нанометрического диапазона от 5 до 10 нм, при этом бандаж имеет предел прочности σв=2400 МПа и трещиностойкость KIc=120 МПа·м1/2. В качестве материала бандажа используют сталь типа 25Н12М6К10 или 30Н12М6К10Б, термоциклирование проводят не менее пяти раз путем нагрева поверхностного слоя бандажа до 1100°С и охлаждения до комнатной температуры, после последнего термоцикла проводят старение при 500°С. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, в частности к производству путем термообработки бандажированных (составных) валков холодной и горячей прокатки.
Известны способы изготовления составных прокатных валков путем горячей посадки бандажа на ось. Передача крутящего момента при этом может осуществляться как за счет сил трения между поверхностями бандажа и оси, так и за счет дополнительных устройств и приспособлений, способствующих увеличению этих сил. Наиболее простым в изготовлении является валок, состоящий из высокопрочного бандажа и оси простой формы. В этом случае крутящий момент обеспечивается силами трения, возникающими за счет теплового натяга при посадке бандажа на ось. Эксплуатационные характеристики такого составного валка зависят от многих факторов, но в первую очередь, как показывает практика, от величины остаточных напряжений, удерживающих бандаж от проскальзывания и осевого сползания. Однако повышение напряжений, связанное с уменьшением величины теплового зазора (величина которого обычно находится в пределах (0,0003…0,0013) от номинального диаметра посадочной поверхности) при посадке бандажа, способно спровоцировать преждевременное хрупкое разрушение составного валка. Известным конструктивным приемом, позволяющим существенно и положительно влиять на характер распределения напряжений от натяга, является создание конусных скосов на посадочной поверхности оси вблизи от ее торцов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и взятым в качестве прототипа является способ изготовления бандажированного прокатного валка [1], при котором увеличение пластичности бандажа и плотности сопряжения его с осью при одновременном сохранении высоких прочностных свойств достигают тем, что перед поверхностной закалкой бандажа с индукционного нагрева, собранного с осью в холодном состоянии с зазором, его подвергают многократному индукционному нагреву до температуры 500…700°С (т.е. выше температуры рекристаллизации стали бандажа, но ниже температуры ее точки Ac1) и последующему спреерному охлаждению до 60…120°С. С каждым циклом нагрева и охлаждения почти с неизменной интенсивностью происходит постепенная усадка бандажа по внутреннему диаметру с одновременным прогревом (в результате теплопередачи металла) глубинных слоев, контактирующих с посадочной поверхностью оси. Возникающий при этом термический наклеп не снижает пластических свойств металла по сечению бандажа. Пластическое деформирование внутренних слоев под действием температурных напряжений, возникающих в процессе нагрева и охлаждения бандажа, обеспечивает взаимное внедрение неровностей (шероховатостей) посадочных поверхностей бандажа и оси и плотное прилегание сопрягаемых поверхностей. Окончательная индукционная закалка, производимая сразу же после последнего термоцикла, обеспечивает необходимую твердость рабочей поверхности бандажа и еще более уплотняет соединение. При окончательном остывании бандажа под влиянием остаточных напряжений сжатия создается дополнительный натяг.
Недостатком указанного способа является то, что действующих температурных напряжений, возникающих в процессе предварительных циклических нагревов и охлаждений бандажа в интервале температур, не превышающих температуру Ас1, оказывается достаточно только для пластического деформирования неровностей и шероховатостей посадочных поверхностей, но недостаточно для деформирования глубинных слоев бандажа, контактирующих с посадочной поверхностью, уменьшающих вероятность его осевого сползания с оси.
Задачей предлагаемого изобретения является одновременное уменьшение возможности хрупкого разрушения бандажа валка и уменьшение вероятности его осевого сползания с оси, что в совокупности обеспечит существенное увеличение ресурса эксплуатации такого валка.
Указанную задачу решают тем, что для повышения величины натяга между осью и бандажом с одновременным обеспечением допустимого с точки зрения хрупкой прочности уровня остаточных напряжений в бандаже проводят многократные индукционные нагревы поверхностного слоя бандажа до температуры, превышающей точку Ac1 и соответствующей температуре закалки стали, с последующим спреерным охлаждением поверхности. Бандаж в форме трубы постоянного сечения изготавливают из особо высокопрочной Ni-Co-Mo стали мартенситного класса с карбидно-интерметаллидным упрочнением, обладающей высокими значениями прочностных и пластических характеристик, например из стали типа 25Н12М6К10 или 30Н12М6К10Б [2-4]. Характерной особенностью этой стали является весьма низкая температура начала аустенитного превращения (Ac1=570°С).
Таким образом, в отличие от прототипного способа предлагается принципиально другой, более широкий температурный интервал индукционных нагревов, обеспечивающий горячее пластическое деформирование внутренних слоев бандажа, не прогретых до закалочных температур, но уже перешедших в высокопластичное аустенитное состояние. Определяющим для предлагаемого способа является то, что дополнительно к термическим напряжениям, возникающим при циклических охлаждениях бандажа, добавляются структурные напряжения, возникающие из-за протекания мартенситного превращения в поверхностном слое стали бандажа в процессе многократных закалок. Результатом многократного повторения указанной операции термоциклирования является высоконадежная посадка бандажа на ось. Пластичное состояние внутренних слоев бандажа обеспечивается как особой отожженной структурой, так и разогревом за счет тепла, идущего от поверхности бандажа.
После последней закалки проводят старение (отпуск), в процессе которого происходит наноструктурирование, связанное с выделением высокодисперсных частиц нанометрического диапазона (от 5 до 10 нм), а именно карбидной (Мо2С) и интерметаллидной (Fe2Mo) фаз, что приводит к реализации оптимального сочетания свойств стали: с одной стороны, высокого предела прочности σв=2400 МПа, а с другой стороны, высоких значений вязкости и трещиностойкости (KIc=120 МПа·м1/2).
Наружный размер бандажа должен иметь гарантированный припуск на проведение чистового точения после завершения посадки бандажа на ось. Размеры сопрягающихся поверхностей оси и бандажа должны обеспечить величину окончательного натяга в интервале 0,0015 до 0,006 от диаметра оси.
Собранный валок располагают в индукционной закалочной машине и за счет непрерывного перемещения кольцевого индуктора вдоль оси валка равномерно разогревают его поверхность до закалочной температуры. При достижении закалочной температуры индуктор выключают и спреером охлаждают бандаж до комнатной температуры. Количество термоциклов, необходимых для плотной посадки бандажа на ось, должно быть не менее пяти. После завершения термоциклирования следует окончательный закалочный нагрев с последующим старением.
Пример реализации способа.
Бандаж в форме трубы постоянного сечения с наружным диаметром 180 мм, внутренним 130 мм и длиной 500 мм был изготовлен из особо высокопрочной стали мартенситного класса с карбидно-интерметаллидным упрочнением типа 25Н12М6К10.
Валок устанавливали вертикально в центрах индукционной закалочной машины и подвергали поверхностному нагреву и спреерному охлаждению водой.
Изменение посадочного диаметра бандажа определялось экспериментально после полного остывания бандажа без посадки на ось с помощью электронного микрометра с точностью измерения ±1 мкм на данной базе.
После пяти циклов нагрева до закалочной температуры 1100°С и охлаждения до комнатной температуры порядка 25°С зазор между бандажом и осью исчезал, что гарантировало величину окончательного натяга в интервале 0,0015 до 0,006 от диаметра оси. Окончательная закалка и последующее старение при 500°С обеспечили уровень прочности в поверхностном слое бандажа σв=2400 МПа, высокие значения пластических и вязких характеристик (δ=4,5%, ψ=30%, KCU=300 кДж/м2), в том числе трещиностойкости KIc=120 МПа·м1/2, что обеспечит существенное увеличение ресурса эксплуатации валка, полученного таким способом.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №768835, МПК C21D 9/38, заявл. 28.12.1978.
2. Дисперсионное твердение высокопрочных Ni-Co-Mo-сталей / А.Г.Рахштадт, А.В.Канн, О.М.Ховова и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1985. - №5. - С.33-37.
3. Влияние условий аустенитизации на структурные превращения в фазонаклепанном аустените и свойства высокопрочной стали с карбидно-интерметаллидным упрочнением / А.Г.Рахштадт, О.М.Ховова, А.И.Плохих // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1994. - №5. - С.15-21.
4. Исследование возможности создания композитных валков с наплавкой из стали 30Н12М6К10Б с карбидно-интерметаллидным упрочнением / В.Г.Лешковцев, A.M.Покровский, О.М.Ховова, А.И.Плохих // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2009. - №3. - С.38-42.
Claims (3)
1. Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка, включающий посадку бандажа на ось с предварительным тепловым натягом и термоциклирование бандажа при многократных индукционных нагревах поверхностного слоя бандажа с его последующим спреерным охлаждением, отличающийся тем, что в качестве материала бандажа используют высокопрочную Ni-Co-Mo сталь мартенситного класса с карбидно-интерметаллидным упрочнением, термоциклирование проводят путем индукционного нагрева поверхностного слоя бандажа в каждом цикле до температуры, превышающей температуру аустенитного превращения Ac1 стали и соответствующей ее закалочной температуре с последующим охлаждением, после последнего цикла нагрева и охлаждения проводят старение поверхностного слоя бандажа с обеспечением выделения карбидной Мо2С и интерметаллидной Fe2Mo фаз в виде высокодисперсных частиц нанометрического диапазона от 5 до 10 нм, при этом бандаж имеет предел прочности σв=2400 МПа и трещиностойкость KIc=120 МПа·м1/2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала бандажа используют сталь типа 25Н12М6К10 или 30Н12М6К10Б.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что термоциклирование проводят не менее пяти раз путем нагрева поверхностного слоя бандажа до закалочной температуры 1100°С при температуре аустенитного превращения указанной стали бандажа Ac1=570°C и охлаждения до комнатной температуры, после последнего термоцикла проводят старение при температуре 500°С.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120189/02A RU2429300C1 (ru) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка |
EA201001063A EA016354B1 (ru) | 2010-05-20 | 2010-07-27 | Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка |
PCT/RU2011/000336 WO2011145984A1 (ru) | 2010-05-20 | 2011-05-18 | Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120189/02A RU2429300C1 (ru) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2429300C1 true RU2429300C1 (ru) | 2011-09-20 |
Family
ID=44758705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010120189/02A RU2429300C1 (ru) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA016354B1 (ru) |
RU (1) | RU2429300C1 (ru) |
WO (1) | WO2011145984A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108642236B (zh) * | 2018-04-23 | 2020-03-10 | 北京科技大学 | 一种基于碳化钼作为钼源感应炉短流程冶炼含钼钢的方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU515813A1 (ru) * | 1970-11-09 | 1976-05-30 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Способ изготовлени бандажированных валков холодной прокатки |
JPS54119309A (en) * | 1978-03-09 | 1979-09-17 | Japan Steel Works Ltd | Induction heating and quenching apparatus of drive roll for cold rolling |
SU768835A2 (ru) * | 1978-12-28 | 1980-10-07 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Способ изготовлени бандажированных валков холодной прокатки |
GB2060000A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-29 | Westinghouse Electric Corp | Method of treating tool steel die materials |
JPS58221660A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-23 | Kubota Ltd | 孔型付圧延ロ−ル用複合スリ−ブの製造法 |
SU1227698A1 (ru) * | 1984-09-22 | 1986-04-30 | Дружковский Метизный Завод | Способ изготовлени бандажированных прокатных валков |
US5081760A (en) * | 1989-06-26 | 1992-01-21 | Hitachi, Ltd. | Work roll for metal rolling |
DE4011825A1 (de) * | 1990-04-12 | 1991-10-17 | Kuesters Eduard Maschf | Einrichtung zur induktiven beheizung von walzen |
RU2011688C1 (ru) * | 1992-07-20 | 1994-04-30 | Череповецкий металлургический комбинат | Способ изготовления составного ролика |
RU2051188C1 (ru) * | 1993-01-19 | 1995-12-27 | Череповецкий металлургический комбинат | Способ изготовления составного ролика |
RU2087218C1 (ru) * | 1995-07-06 | 1997-08-20 | Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Прокатный валок |
RU2266341C1 (ru) * | 2004-09-22 | 2005-12-20 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") | Способ термической обработки (улучшения) бандажа составного ролика |
-
2010
- 2010-05-20 RU RU2010120189/02A patent/RU2429300C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-07-27 EA EA201001063A patent/EA016354B1/ru not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-05-18 WO PCT/RU2011/000336 patent/WO2011145984A1/ru active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011145984A1 (ru) | 2011-11-24 |
EA201001063A1 (ru) | 2011-12-30 |
EA016354B1 (ru) | 2012-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103547686B (zh) | 生产硬化的结构部件的方法 | |
JP5535922B2 (ja) | 鋼のための熱処理プロセス | |
CN101006189B (zh) | 制造硬化的锻钢部件的方法 | |
CN107267864B (zh) | 一种高强度弹簧钢 | |
US20130216856A1 (en) | Mechanical component and method of surface hardening | |
CN104245213A (zh) | 通过闪光对接焊制造钢部件的方法以及使用该方法制得的部件 | |
JP6461478B2 (ja) | 高周波焼入れ歯車及び歯車の高周波焼入れ方法 | |
KR20150144296A (ko) | 고 특성을 갖는 표면 처리된 기계 부품용 스틸, 및 이 스틸의 기계 부품 및 이의 제조방법 | |
JP2019007081A (ja) | ばね用鋼線の製造方法 | |
JP4676993B2 (ja) | ブッシュの製法 | |
RU2429300C1 (ru) | Способ изготовления высокопрочного бандажированного прокатного валка | |
EP4160032A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines wälzlagerelements | |
JP2011000603A (ja) | 冷間圧延用鍛鋼ロールの製造方法 | |
EP2888378B1 (en) | Method for heat treating a steel component | |
JP2013535623A (ja) | 軸受構成要素、および表面硬化方法 | |
Lindgren et al. | Roll forming of partially heated cold rolled stainless steel | |
JP2013535570A (ja) | 機械構成要素、および表面硬化方法 | |
JP2018040488A (ja) | 未硬化層を含む高強度ねじ | |
MX2018015999A (es) | Varilla de alambre de acero, alambre de acero, y parte. | |
Ouchakov¹ et al. | New steels and methods for induction hardening of bearing rings and rollers | |
JP5972823B2 (ja) | 冷間鍛造用鋼の製造方法 | |
JP5424298B2 (ja) | 円柱状部品の熱処理方法 | |
CN104080568A (zh) | 通过闪光对接焊制造钢部件的方法以及使用该方法制得的部件 | |
Meza-García et al. | Tailoring of mechanical properties of a side sill part made of martensitic stainless steel by press hardening | |
JPH0452247A (ja) | 履帯用ピンおよびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190521 |