Патент на изобретение №2347008

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РОЛИКА ЛИСТОПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам обработки роликов листоправильных машин. Способ включает подготовку поверхности бочки ролика и нанесение упрочняющего покрытия. Предварительную подготовку поверхности бочки ролика осуществляют путем обдува ее под давлением чугунной дробью фракции 180…200 мкм. Затем наносят двухслойное упрочняющее покрытие методом газодетанационного напыления. Причем внутренний слой покрытия наносят из порошка карбида вольфрама фракционностью 55…65 мкм с получением толщины внутреннего слоя 15…25 мкм. Внешний слой наносят из порошка меди с примесями не более 0,6% с получением толщины внешнего слоя 8…10 мкм. Технический результат – повышение износостойкости листоправильного ролика.

Изобретение относится к технологии нанесения упрочняющих покрытий на стальные изделия и может быть использовано для повышения износостойкости рабочих роликов листоправильных машин.

Существуют различные способы нанесения упрочняющих или коррозионно-стойких покрытий (в электростатическом поле, электролитический, напыление и др.) на металлические изделия. Используется также и детанационный метод (т.н. с помощью взрыва газовой смеси определенного состава) нанесения порошкообразных покрытий на соответствующую поверхность. Этот метод достаточно подробно описан в обзоре «Детонационные покрытия», М., НИИМаш, 1977, серия С-6-3.

Упрочняющие покрытия наносят и на рабочую поверхность бочки валков, например, листовых станов холодной прокатки, а также на листоправильные ролики.

Известен способ упрочнения металлических изделий, в котором износостойкое покрытие из порошковой смеси кремния и меди наносят на поверхность изделия после отжига этой смеси в течение определенного времени при заданной температуре с последующим силицированием (см. а.с. СССР №969782, кл. С23С 11/06, опубл. в БИ №40, 1982 г.).

Такая технология неприемлема для упрочнения рабочей поверхности листоправильных роликов, так как не повышает их износостойкость.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология хромирования поверхности, рассматриваемая в периодическом издании (нем.) Fechber. Huffenprax. Metallweiferverarb”, 1987, 25, №6 (см. реферат в реф. журнале «Металлургия, 15Д. Прокатное и волочильное производства», М., ВИНИТИ, №1, 1988, с.20).

Эта технология включает подготовку поверхности металла и нанесения покрытия на нее и характеризуется тем, что предварительная обработка поверхности металла осуществляется методом катодного травления.

Известная технология также непригодна для повышения износостойкости листоправильных роликов по двум причинам. Во-первых, при катодном травлении неизбежно будет повреждена шлифованная поверхность цапф роликов, устанавливаемых в подшипники скольжения, и, во-вторых, полученное покрытие не выдерживает высоких удельных давлений (до 40 Н/мм²), возникающих при правке листового проката, что и подтвердила опытная проверка (см. ниже).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости роликов листоправильных машин и продление, тем самым, их рабочей кампании.

Предлагаемый способ обработки ролика листоправильной машины включает подготовку поверхности его бочки и нанесение упрочняющего покрытия, отличается тем, что предварительную подготовку поверхности бочки осуществляют путем обдува ее под давлением чугунной дробью фракции 180…200 мкм, а затем наносят двухслойное упрочняющее покрытие методом газодетанационного напыления, причем внутренний слой покрытия наносят из порошка карбида вольфрама фракционностью 55…65 мкм с получением толщины внутреннего слоя 15…25 мкм, а внешний слой наносят из порошка меди с примесями не более 0,6% с получением толщины внешнего слоя 8…10 мкм.

Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается, во-первых, в определенной подготовке покрываемой поверхности (с конкретизацией технологии этой подготовки); во-вторых, в оптимизации толщины двух слоев покрытия и, в-третьих, в определении материала покрытия. В результате этого достигается необходимая степень упрочнения поверхностей бочек роликов листоправильных машин, значительно продляющая срок их эксплуатации.

При реализации предлагаемого способа предварительно подготавливают покрываемую поверхность, помещая ролики в специальную камеру, где производят их обдув чугунной дробью (по аналогии с обработкой поверхности бочек прокатных листовых валков насечкой их дробью – см. книгу В.К.Белосевича и Н.П.Нетесова. Совершенствование процесса холодной прокатки, М.: Металлургия, 1971, с.219-220). Затем рабочую поверхность покрывают с помощью взрыва (также в специальной камере) поочередно двумя слоями определенной толщины, состоящими из разных компонентов.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью ролики различных листоправильных машин, изготовленные из стали 9х и имевшие различные диаметры и длину бочек, подвергали упрочнению по предлагаемой технологии (с заявляемыми ее параметрами), а также с отклонениями от этих параметров. Результаты опытов оценивали по длительности рабочей кампании листоправильных роликов.

Наилучшие результаты (продление рабочей кампании упрочненных роликов по сравнению с неупрочненными в 2…2,5 раза) получены при использовании заявляемой технологии. Отклонения от нее ухудшали достигнутые показатели.

Так, использование абразивного обдува (кварцевым песком) подготавливаемой поверхности, а также применение при этой операции чугунной дроби других фракций (менее 180 и более 200 мкм) вызывало многочисленные случаи отслаивания покрытия при его испытаниях на прочность сцепления с основой. Малая толщина слоев покрытия (внутреннего – менее 15 мкм, внешнего – менее 8 мкм) при оптимальном их составе не дала необходимой степени упрочнения роликов, а при большой толщине (соответственно, более 25 и 10 мкм) – наблюдались отслаивания покрытия.

Не достигалось необходимое упрочнение покрываемой поверхности при использовании карбидовольфрамового порошка фракционностью менее 55 и более 65 мкм, а также при использовании другого вида меди (не марки М3, а марки М4 – с посторонними примесями до 1%). Наличие внешнего медного слоя покрытия обусловлено необходимостью создания определенного коэффициента трения скольжения между поверхностями роликов и выправляемого металла.

Испытания технологии упрочнения, выбранной в качестве ближайшего аналога (см. выше), не дали желаемого эффекта (длительность рабочей кампании роликов не возросла).

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование заявляемого способа при подготовке к эксплуатации роликов листоправильных машин на комбинате позволит снизить трудозатраты за счет продления их рабочей кампании не менее чем на 10%.

Пример конкретного выполнения

Упрочнению по предлагаемой технологии подвергаются ролики для правки холоднокатаной широкополосной стали сечением до 3,5×2350 мм². Диаметр бочки роликов из ст.9х равен 90 мм, длина – 2500 мм.

Предварительная подготовка поверхности бочек – обдув чугунной дробью фракции 190 мкм, величина давления обдува роликов 6 ати.

Методом газодетанационного напыления наносится сначала слой толщиной 20 мкм из карбидовольфрамового порошка фракционностью 60 мкм, а затем – слой меди марки М3 толщиной 9 мкм.

Увеличение длительности рабочей кампании роликов – в 2 раза.

Формула изобретения

Способ обработки ролика листоправильной машины, включающий подготовку поверхности его бочки и нанесение упрочняющего покрытия, отличающийся тем, что предварительную подготовку поверхности бочки осуществляют путем обдува ее под давлением чугунной дробью фракции 180…200 мкм, а затем наносят двуслойное упрочняющее покрытие методом газодетанационного напыления, причем внутренний слой покрытия наносят из порошка карбида вольфрама фракционностью 55…65 мкм с получением толщины внутреннего слоя 15…25 мкм, а внешний слой наносят из порошка меди с примесями не более 0,6% с получением толщины внешнего слоя 8…10 мкм.