Оптимизация технологии выплавки и внепечной обработки металла для прокатных валков с целью повышения качества и эксплуатационного ресурса

• Автор: Судоргин, Игорь Власович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Валки прокатных станов. Общие требования

1.2. Износ и поломки валков при эксплуатации.

1.3. Разрушение валков в процессе изготовления

1.4. Состав и структура валковых материалов.

1.5. Технология изготовления валков.

1.6. Заключение. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ БАЖОВ

ПРОИЗВОДСТВА ОРМЕТОЮУМЗ

2.1 .Чугунные валки.
2.1.1. Дефекты строения и причины разрушения в процессе изготовления.
2.1.2. Причины разрушения валков в процессе эксплуатации.
2.2. Стальные валки.
2.2.1. Дефекты структуры и разрушение валков на стадии изготовления
2.2.2. Разрушение стальных валков в процессе эксплуатации
2.2.2.1. ОАО Уральская сталь.
2.2.2.2. ОАО Магнитогорский металлургический комбинат
2.3. Заключение.
ГЛАВА 3. ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУННЫХ ВАЛКОВ.
3.1. Рекомендуемые химический состав и структура чугунных валков
3.2.Технология выплавки и внепечной обработки чугуна
3.2.1. Общие положения технологии
3.2.1.1. Выплавка чугуна в основной дуговой электропечи
3.2.1.2. Выплавка чугуна в кислой печи.
3.2.2. Внепечная обработка чугуна
3.3.Технология заливки чугуна в формы.
3.4. Химический состав и микроструктура валков
3.5.3аключение.
ГЛАВА 4. ВАЖИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ МАССОЙ БОЛЕЕ т
4.1. Выбор материала валков
4.2. Технология изготовления валков
4.2.1. Выплавка и внепечная обработка металла.
4.2.2. Разливка металла, ковка слитков и изготовление валков
4.3. Структура и свойства поковок для валков горячей прокатки
4.4. Заключение
ГЛАВА 5. СОСТАВНОЙ ОПОРНЫЙ ВАЛОК ДИАМЕТРОМ БОЛЕЕ 0мм.
5.1. Конструкция составного валка.
Ш 5.2. Технология изготовления составного опорного валка
с литым стальным бандажом.
5.2.1. Выплавка исходного металла.
5.2.2. Технология получения отливки бандажа.
5.2.3. Термообработка отливки бандажа.
5.3. Анализ структуры и свойств бандажа.
5.3.1. Макро и микроструктура
5.3.2. Механические свойства бандажа
5.4. Стойкость бандажированных валков.
5.5. Заключение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Таким образом, в процессе эксплуатации в валках происходит не только износ рабочей поверхности, но и изменение структуры за счет процессов нагрева-охлаждения и холодного наклепа. При этом перлититная металлическая основа является более прочной, феррит должен быть обязательно легирован кремнием (или кремний должен содержаться на верхнем допустимом по ТУ пределе). Кроме того, помимо изнашивания возможны поломки валков. Наиболее вероятны усталостные изломы в переходе от бочки к шейке, которые происходят вследствие ошибок в конструкции, коррозии, грубой шероховатости или слишком больших усилий прокатки. Как правило, это многоочаговое разрушение. Помимо разрушений валков при эксплуатации они разрушаются и в процессе изготовления. К образованию холодных трещин и разрушению склонны валки с развитой столбчатой структурой и сплошным отбе-лом. К росту и неравномерному распределению внутренних напряжений приводит неравномерное распределение структурных составляющих — ледебурита и перлита. В процессе изготовления валков поломки по бочке могут происходить вследствие образования поперечных трещин. Образование трещин обусловлено, как правило, низким содержанием в металле графитообразующих элементов (никеля и кремния) при повышенном содержании карбидообразующих - хрома, марганца, молибдена. Анализ структуры валков с поперечными трещинами показывает наличие большего количества цементита и ледебурита как в поверхностных, так и в глубинных слоях бочки валков. При этом количество вторичного цементита и ледебурита, как правило, не уменьшается по мере удаления от поверхности в глубинные слои валка. Цементитная составляющая в этом случае на глубине 0мм от поверхности валка примерно в два раза крупнее, чем на глубине мм. Твердость также возрастает от поверхности к глубинным слоям валка. В чугунных валках массой около 5т, имеющих поперечные трещины, наблюдаются включения графита, по виду напоминающие короткие и толстые пластинки. Количество графита по мере удаления от поверхности вглубь валков практически не изменяется, а иногда даже уменьшается. Таким образом, причиной образования поперечных трещин является повышенная хрупкость чугуна и значительные внутренние напряжения в валках. Иглообразный цементит или грубые остроконечные включения графита повышают хрупкость материала валка. Хрупкость повышают и грубые цементитно-ледебуритные включения, расположенные по границе дендритов. Такую структуру имеют, в частности, валки, залитые в холодный кокиль с большой толщиной теплоизолирующей намазки. В чугунных валках с короткой бочкой столбчатые кристаллы располагается под углом ° к оси валка. Такое направление столбчатых кристаллов в коротких бочках можно объяснить наличием в них во время затвердевания продольных составляющих тепловых стоков. По этой причине в коротких валках может происходить образование продольных трещин и долевое разрушение валка. Долевым разрушениям способствует повышенное (0,7. Характер расположения трещин зависит от ориентации дендри-тов, обусловленной теплообменом между отливкой и формой. Для уменьшения хрупкости и увеличения вязкости легированного чугуна рекомендуют [] увеличивать содержание в нем никеля. Следует, однако, учитывать, что никель является одним из самых дефицитных и дорогих легирующих элементов. Как уже отмечалось, литые прокатные валки в нашей стране изготавливают преимущественно из нелегированного и легированного чугуна, а также заэвтектоидиой стали марки 0ХНМ (адамит). При изготовлении кованых валков используют нелегированную сталь марки или легированные высокоуглеродистые марки. В нелегированном чугуне содержание углерода составляет 2,7. Распространенным материалом для изготовления прокатных валков является чугун с шаровидным графитом. И хотя у валков из чугуна с шаровидным графитом относительно плохой захват подката, зато достаточно высокие износостойкость, устойчивость к образованию тепловых трещин и надежность в эксплуатации, а также удовлетворительные качество поверхности и длительность кампании []. Известно, что одновременное увеличение твердости поверхности и прочности сердцевины валка легче всего достигается легированием чугуна.