Файл: Вакуумные прокатные станы..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 156

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Эти данные показывают, что твердость поверхности валков после высокотемпературной прокатки молибдена снижается.

Снижение поверхностной твердости на 27—34% от исходной отмечается у сталей, относящихся к мартенситному, перлит­ ному и графитизирующемуся классам. Сравнительно небольшое

снижение твердости наблюдается у сталей

мартенситно-карбид-

ного класса. При прокатке на валках из

сталей марок 9ХСВФ

и 45Х2СВ2МФ

в среде аргона обнаружено уменьшение снижения

твердости, • что

обусловлено образованием

на поверхности обра­

батываемого металла пленки окислов, являющейся менее тепло-

проводящей,

чем материал

валка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н50, к Г/мм1

 

 

 

 

 

 

Рис.

 

126.

 

Распре­

 

/

>

» .

 

 

 

 

деление микротвер­

£ 800

 

 

 

 

 

 

дости

по

 

глубине

 

 

 

 

 

 

валков

из

различ­

I

i — ^La-,

 

тт—

 

 

ных

сталей

после

§600

 

1

 

прокатки

 

молиб­

I

L

—о—* Z

 

 

 

 

дена

в вакууме:

 

 

 

 

 

 

)

— сталь

Ш Х З М Ф

I

 

 

'

J

—X—

—X

2

сталь

 

З Х 2 В 8 Ф

 

 

3 — с т а л ь

 

9 Х С В Ф

 

 

 

 

 

 

 

4

сталь

З Х 2 В 8 Ф ,

200

0,02 0,0't

0,0B

0,08 0,10

0,12 0,1k

0,16 MM

 

а з о т и р о в а н н а я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расстояние

от рабочей поверхности

 

 

 

На

рис.

126

представлено распределение

микротвердости

по сечению некоторых из исследованных валков. При анализе кривых видно, что в процессе прокатки микротвердость валков снижается в тонком поверхностном слое, не превышающем 40 мкм. Некоторые колебания твердости внутренних слоев валков могут быть объяснены неравномерной твердостью исходной структуры.

Представляет интерес характер структурных изменений по глубине некоторых из исследованных валков. Структура всех стальных валков до прокатки представляла собой продукты от­ пуска мартенсита, в ряде случаев сохранившие игольчатую ориен­ тировку. На отдельных образцах отмечалось наличие небольшого количества остаточного аустенита, наблюдались высокодисперс­

ные

карбиды, расположенные локально или разбросанные по

полю

шлифа.

Структура валка из стали марки ШХЗМФ до прокатки представ­ ляла собой продукты распада мартенсита высокой степени дис­ персности (рис. 127). После прокатки наметились структурные

изменения: дисперсность резко уменьшилась, структура

представ­

ляла

собой сорбит и троостосорбит. Одновременно уменьшилась

и твердость с НѴ

490 до НѴ 340. Налипание молибдена

на валок,

изготовленный из

стали этого типа,

отчетливо видно после травле­

ния

поперечного

шлифа 4%-ным

раствором азотной

кислоты

(рис. 128). На валке из рассматриваемой стали в процессе прокатки возникла трещина глубиной до 3 мм (рис. 129). Причиной образо-

181


дается у стальных валков, подвергнутых азотированию (рис. 139). Характер изменения микротвердости по глубине азотированного

слоя приведен

на рис.

126. Очевидно, наметившаяся тенденция

к снижению

твердости

связана с уменьшением концентрации

азота по мере удаления от поверхности валка. На рис. 140 пока­ заны участки валка с налипшим на рабочую поверхность молибде­ ном. Возникшая в азотированном слое трещина отчетливо видна на рис. 141, а, а характер ее распространения показан на 141, б. Трещина направлена перпендикулярно к поверхности валка. В то

же время часто встречаются трещины, расположенные

параллельно

(рис.

142),

их

распространение

 

 

 

 

 

 

 

 

напоминает

отслаивание

азоти­

Щ„,нГ/»мг

 

 

 

 

 

 

рованной поверхности.

В процес­

 

I

°

 

 

 

 

О

се прокатки на

поверхности

валка

1000

 

 

 

 

о °

 

о

с азотированным

слоем

возникает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о У

5 о °

сетка

трещин

типа

сетки

 

раз­

° ° o < ' О

 

 

° §

 

О о

 

 

 

 

О

І

°°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О о

 

 

 

 

 

 

гара (рис. 143). Едва наметив­

В00

 

й о , ° о

о

о

 

 

шаяся сетка

трещин

имеется

и на

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

сульфоцианированных валках пос­

600

 

о о ;> о

 

 

 

 

_ Х о - '

о о X

 

 

 

ле испытания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как

известно,

сера

при

суль-

¥)0

Участок

 

контакта

 

 

фоцианировании

и алюминий

при

 

 

с прокатываемыми

 

 

200

 

образцами Mo

 

 

 

алитировании

придают

защитной

8

16

 

2h

32

мм

пленке

антифрикционные

свой­

0

 

Ширина

кольца

 

 

ства. Поэтому

представляло

ин­

Рис. 139. Изменение твердости по­

терес

исследовать распределение

серы и алюминия

в валках с суль-

верхности

валка

из

стали

 

марки

45Х2СВ2МФ,

подвергнутого

азо­

фоцианированной

и

алитирован-

тированию,

после

прокатки

молиб­

ной поверхностью до и после

 

 

дена

 

 

 

 

прокатки. Валки

с

этими видами

 

 

 

 

 

 

 

 

покрытий подвергали микрорентгеновскому анализу; одновре­ менно по глубине валков велась запись содержания соответственно

серы или алюминия по отношению к железу и хрому.

Изменение

распределения легирующих элементов

после прокатки

в валках

с сульфоцианированной поверхностью

представлено в

табл. 26.

Из таблицы видно, что после высокотемпературной прокатки в ва­ кууме на валках из стали марок ЗХ2В8Ф и 45Х2СВ2МФ, подвер­ гнутых сульфоцианированию, защитный слой не сохраняется. Распределение серы по отношению к железу после прокатки резко уменьшается и по концентрации, и по глубине, что по существу приводит к значительному уменьшению толщины защитной пленки.

В поверхностных слоях валков из стали марки 45Х2СВ2МФ, подвергнутых алитированию, наблюдается тенденция уменьшения алюминия по глубине поверхностного слоя по отношению к рас­ пределению железа (примерно на 30%) и хрома. По содержанию алюминия слои обедняются, так как имеет место диффузия алюминия к поверхности. Алюминий диффундирует к по­ верхности валка, причем глубина покрытия из алюминия и диф-

189



Выражение (54) пред­ ставляет собой интеграл ошибок (Гауссовский ин­ теграл), значения которого

находятся

в

таблицах

[13]. Задаваясь

значения­

ми

С/С0,

t, Т,

а

также

подставляя

значение

со­

ответствующего

коэффи­

циента

диффузии и

нахо­

дя Z по таблицам, можно

рассчитать

величину

про­

никновения

 

вольфрама

заданной

концентрации.

Считая

скорость

прокатки

равной

0,1

м/сек

и учиты­

вая

геометрию

валков

и

прокатываемой

полосы,

получим,

что площадь ши­

риной

1

мм

и

 

длиной,

равной

ширине

обрабаты­

ваемого

образца,

будет

контактировать

с валками

около

0,1

сек.

 

 

 

В

табл. 27

приведена

рассчитанная

 

теоретиче­

ски

глубина

проникнове­

ния

вольфрама

в

валки

для

С/С0

== 0,5

при раз­

ных температурах контак­ та. Из таблицы видно, что

диффузия

вольфрама

при

температуре

 

контакта

1000°

С

(температура

об­

рабатываемого

металла

1500° С)

возможна

только

на

валках

из стали

мар­

ки

9ХСВФ

на

глубину

порядка

80

Â.

 

 

 

 

Таким

образом,

нали­

пание

металла

на

валки

при

высокотемпературной

прокатке

в

вакууме,

яв­

ляющееся

результатом

взаимодействия

 

пласти­

чески

деформируемого на­

гретого металла

и

упруго

деформируемого

 

относи-

о as

-S* eo

s 2

х s

м tu

S a

о

ев О.

ѵо та та

о x (-

>,s ч £

22

eu SS

s eu m X

>.o

4 *

X 2

\0 X

2 S

G. eu

Я 4

° * S о

: g e

я

ш °

о

< та

О

to

ю"

es

I

о

со"

СО

I

о . -ф"

СО

со"

o f

и

^СО сз

иS ш

°—Г

°.

со"—

"ф"

I

I

I

со es

іо

 

ю"

со"

° о о

Я.

оо

г-

I

I

I

о_о_

о_

со" со"

со"

- Ф " Ю "

--ф"

I

I

I

со тг*

 

LO —•

OO

I

!

I

іл

о

о

^f"^h"

LO

 

 

CS CS

со"

 

 

I

 

 

СО

 

 

со"

OO CO

 

I

I

о .

О

LO

LO"

c o " M

LO_ со"

оо I

со"~

LO_

 

со"

oo cs

II

ОLO

=s s

BO

>sSs

ч

<

о s я о

H <

е

Ѳ

CS

S

m Ѳ

иOO

CS CO

X SS

CS

- Ф

 

X

LO

CO Tf

 

 

CO

13 А . В . К р у п н ы и д р .

193


Т а б л и ц а 27

Возможное проникновение вольфрама в валки

 

К о э ф ф и ц и е н т д и ф ф у з и и

В о з м о ж н о е п р о н и к н о в е н и е

Т е м п е р а т у р а

в о л ь ф р а м а

в

см2/сек

в о л ь ф р а м а

в см

 

 

 

 

 

к о н т а к т а

 

 

 

 

 

в °С

в с п л а в В К - Ю

в

с т а л ь марки

в в а л к и из с п л а ­ в

в а л к и из с т а л и

 

 

9 Х С В Ф

ва В К - Ю

9 Х С В Ф

1500

6 - Ю " 1 1

 

1,6-Ю"8

2,32-10-6

3 , 3 8 - Ю - 5

1400

2,1-10"1 1

 

5 -10"9

1,36-10-6

2 , 1 2 - Ю " 6

1300

5,6-10"1 2

 

1,4 М О " 8

7,1 - 10 -7

1,12-Ю-5

1200

1,26 • Ю - 1 2

 

3,16- Ю " 1 0

3.36- 10-'

5,34-10-6

1100

2 , 1 - Ю " 1 3

 

5,6-10-"

1.37- Ю " 7

2,25-10-«

тельно холодного инструмента, определяется комплексом явле­ ний сцепления, характеризуемых процессами электронного взаи­ модействия; теоретически показана возможность протекания сопутствующих сцеплению процессов диффузии.

На основании исследований стойкости валков против налипа­ ния и изучения изменения их структуры и свойств в процессе ра­ боты в условиях низких парциальных давлений активных газов для высокотемпературной прокатки в вакууме и в среде инерт­ ного газа можно рекомендовать валки из металлокерамического материала на основе карбидов вольфрама (ВК-Ю, ВК-15). При наличии подогрева валков возможно также применение металло­ керамического материала на основе карбидов хрома ХН-15.

Для высокотемпературной прокатки в вакууме и в среде инерт­ ного газа металлов с низкой упругостью диссоциации окислов та­ ких, как цирконий, ниобий, ванадий, тантал, обладающих малой склонностью к налипанию, в качестве материала валков, помимо указанных, можно рекомендовать стали мартенситно-карбидного класса (ЗХ2В8Ф, 45Х2СВ2МФ и др.).