Разработка режимов предварительной и окончательной термической обработки стальных валков холодной прокатки

• Автор: Полушин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Орск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

1 Особенности изготовления и эксплуатации стальных валков прокатных станов.

1.1 Общая характеристика сталей, применяемых для изготовления

валков листопрокатных станов.

1.2 Технология изготовления валков.

1.3 Применяемые режимы термообработки валков.

1.4 Влияние термообработки на физикомеханические и эксплуатацион

н ы е свойства валков.

1.5 Анализ методов моделирования физикомеханических процессов

при термообработке стальных прокатных валков

1.6 Причины выхода из строя валков в процессе производства и эксплуатации.
1.7 Задачи исследования.
2 Экспериментальное исследование физикомеханических свойств валковых сталей при термообработке.
2.1 Химический состав сталей, используемых для производства валков.
2.2 Микроструктурный анализ
2.3 Механические испытания и определение твердости.
2.4 Выбор режима термической обработки.
3 Результаты исследований стальных валков при различных видах тср
мообработки.
3.1 Термодинамические и кинетические факторы и их влияние на свойства прокатных валков.
3.2 Исследование механических и эксплуатационных свойств валков в зависимости от режимов их термообработки
3.3 Изучение влияния термической обработки валковых сталей на микроструктуру.
3.4 Технологические схемы термообработки прокатных валков.
4 Математическая модель физикомеханических процессов, протекающих при термической обработке прокатных валков
4.1 Методика расчета температурного поля в валке
4.2 Численное прогнозирование структуры стали при термообработке
4.3 Математическое моделирование процесса формирования остаточных термонапряжений в валках
5 Результаты компьютерного моделирования процесса термообработки прокатных валков
5.1 Исследование температурноструктурного и напряженного состояний при предварительной термообработке
5.2 Изучение формирования структуры и остаточных напряжений при индукционной закалке ТПЧ
5.3 Зависимость эксплуатационных свойств прокатных валков от режимов термообработки
Основные результаты и выводы
Литература


При наличии хрома в валковых сталях образуются карбиды, количество которых тем больше, чем выше содержание углерода. Наблюдается образование следующих карбидов: МС, М2С, М7С3, МгзСб- Под «М» обозначены элементы, образующие металлическую основу карбида. Карбиды имеют различные кристаллические решетки. Часто образуются несколько типов карбидов []. Применение хрома в качестве легирующего элемента обусловлено положительным влиянием на ирокаливаемость, механические характеристики и устойчивость против отпуска. Значительное влияние оказывает хром на положение точки мартенситного превращения. При содержании углерода 0,9 - 1,0% каждый процент хрома понижает эту точку на - °С, а количество остаточного аустенита непрерывно возрастает. Однако существует предельное значение содержания углерода, обеспечивающее максимальную твердость матрицы в состоянии закалки (рис. Повышенное (против оптимального) содержание углерода оказывает отрицательное влияние на прокаливаемость, технологичность стали и др. При легировании стали одним или несколькими элементами точка «8» стали смещается влево (рис. Э» диаграммы Ре-Ре3С. С целью уменьшения влияния недостатков в стали, содержащие углерод на уровне 0,%, начали вводить титан, церий, бор, ниобий, азот и др. По данным работы [] легирование стали 9Х2МФ азотом в количестве 0,-0,% несколько повышало контактную выносливость, которая была недостаточной именно вследствие повышенного содержания углерода и наличия в рабочем поверхностном слое карбидной неоднородности. У / - Г . О 0,5 0,/,О /,5%С . Рис. Рис. Зависимость твердости от содержания углерода закаленных сталей [] ! Другие авторы [8] с целью повышения прочности, пластичности и ударной вязкости вводили в сталь 9Х2МФ церий, титан и бор. Одной из сталей была хромомолибденованадиевая сталь Меллоя типа 7ХМФ [9], разработанная в результате исследований, направленных на снижение склонности валковых сталей к образованию закалочных трещин. Исследование влияния углерода (0,-0,%), хрома (0,-1,%) и молибдена (0,-0,%) показало, что наименьшей склонностью к закалочным трещинам характеризуются стали с содержанием углерода 0,-0,% ( при прочих равных условиях), хрома 0,7-1,0%, молибдена 0,-0,%. При содержании всех трех элементов в указанных пределах склонность стали 7ХМФ к закалочным трещинам оказалась в 6 раз ниже но сравнению со стандартной сталью типа 9Х2МФ и в 4 раза ниже по сравнению со стандартной сталью с пониженным содержанием углерода []. Из литературы [Ю]-[], [] следует, что сталь ХСМФ (0,-0,% С, 0,-1,% , 1,-1,% Сг, 0,-0,% Мо и 0,-0,% V) в большей степени, чем стали на базе 0,% С удовлетворяет основному требованию предъявляемому к валкам - обеспечение сравнительно высокой вязкости закаленного рабочего слоя. В Табл. Х, 9X2, 9ХФ, 9Х2МФ, 9Х2В, 9Х2СВФ, Х2СМФ, а в Табл. ХМФ, ХСМФ, ХСВМФ, ХСМФ1. Последние являются комплексно-легированными и характеризуются высокой пластичностью при температуре °С (-%) Табл. Легирование хромомолибденованадиевой стали кремнием приводит к падению пластичности при температуре 0°С - нижней 1ранице интервала температур ковки, однако эго падение не превышает %. Критерий пластичности литых комплекснолегированных сталей при этой температуре достаточно высок — (-%). Для стали 9Х2МФ характерна более низкая пластичность (порядка ,5%) в связи с повышенным содержанием углерода. Содержание молибдену/. Рис. Таблица 1. Х 0. X2 0. ХФ 0,- 0, 0,2-0, 0,- 0, 1,4-1,7 - - 0,1- 0. Примечание: во всех приведённых марках стали содержание серы не более 0,% и фосфора не более 0,%. При нагреве до температуры 0°С и охлаждении со скоростью 0-0 град/час стали ХМФ претерпевают перлитное превращение в интервале температур 5-5°С и 5-0°С. КрСМНИеМ ИрИВОДИТ К НеКОТОрОМу ПОВЫШеНШО КрИТИЧеСКИХ ТОЧек АС] и Агі. Интервал превращения у всех сталей не превышает °С, а гистерезис - °С. При охлаждении на воздухе со скоростью 3-5 град/с данных сталях наблюдается бейнитнос превращение. С повышением легированности интервал превращения смещается в область более низких тсмпераіур. Таблица 1. ХМФ 0,-0. ХСВМФ 0,-0. ХСМФ-І 0,-0, 0, 0,8-1,2 1, 0,2-0,4 0, ?