Файл: Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке..pdf

Поверхности у 9 (для условий данного эксперимента) коэффициент трения минимален, а следовательно, износ, неравномерность распре­ деления нормального давления и значение максимальных скалы­ вающих напряжений минимальны, предел контактной усталости максимален.

На непрерывных тонколистовых станах холодной прокатки усло­ вия контактного взаимодействия неодинаковы из-за различия ско­ ростных и деформационных режимов. В связи с этим контактное взаимодействие, неравномерность распределения нормального дав­ ления и коэффициент трения в клетях стана также различны.

На НЛМЗ для холодной прокатки труднодеформируемой транс­ форматорной стали на пятиклетевом и реверсивном станах кварто 1200 применяются рабочие валки диаметром 400 мм, изготовленные из сталей марок 9X2, 9Х2МФ, 9Х2СВФ и 9Х2В.

Рассмотрим некоторые факторы, влияющие на износостойкость и контактную прочность валков при прокатке трансформаторной стали.

Проанализируем результаты исследования в производственных условиях износостойкости двух заэвтектоидных сталей марок 9X2

В структуре этих сталей присутствует карбид цементитного типа (Fe, Сг)3 С и (Fe, Сг, W)3 С. Цементит этих сталей, легированных хромом и вольфрамом, обладает меньшей способностью к коагуля­ ции при отжиге, поэтому избыточные карбиды весьма мелкодисперсны, что обеспечивает повышенную прочность сталей в низкоотпущенном состоянии. Хром и вольфрам увеличивают прокаливаемость стали, однако при содержании >1,5% Сг возникает повышенная карбид­ ная неоднородность, в структуре образуются более крупные карбид­ ные частицы и характерные карбидные полосы, вытянутые вдоль направления вытяжки.

Наблюдения показывают, что сталь 9Х2СВФ обладает более вы­ сокими эксплуатационными свойствами, чем аналогичные стали без кремния (например, 9Х2МФ). Кремний повышает теплоустойчи­ вость стали и, следовательно, температуру отпуска до240°С (табл. 24), что позволяет увеличить скорость прокатки.

Благодаря увеличению глубины закаленного активного слоя до 12 мм значительно возрастает долговечность валков. Как правило, эта сталь рекомендуется для изготовления валков диаметром больше

400 мм.

Рекомендуемые в зависимости от необходимой твердости режимы отпуска сталей приведены в табл. 24.

Проведенные исследования указывают на целесообразность по­ вышения температуры отпуска стали 9Х2СВФ до 240° С. При этом режиме значительно ускоряются процессы структурных превраще­ ний, наиболее полно снимаются остаточные напряжения и сохра­ няется твердость > 9 0 HSh (класс Б). Время отпуска определяют

Т а б л и ц а 24

Твердость поверхности рабочих валков в зависимости от температуры отпуска и марки стали

Температура отпуска, °С , стали марки

Твердость по Ш ору

после отпуска в масле

из расчета 2 мин/1 мм толщины нагреваемого слоя. Средняя стой­ кость валков диаметром 400 мм на заводе «Запорожсталь» и НЛМЗ при такой обработке увеличилась в среднем в 2,2 раза [10].

Износостойкость сталей 9X2 и 9Х2СВФ оценивали по величине изменения диаметра валков в зависимости от длины прокатанной полосы в каждой клети пятиклетевого стана 1200 и на реверсивном стане. Степень выработки бочки валков и ее абсолютную величину измеряли пассометром и микрометром.

Было установлено, что интенсивность износа зависит от коли­ чества прокатанного металла и от материала валков. Наиболее изно­ состойкими оказались валки, изготовленные из стали 9Х2СВФ, — абсолютная величина их выработки не превышала 0,025 мм за кам­ панию. Величина выработки валков из сталей 9X2 и 9Х2МФ состав­ ляла 0,06 мм, что в значительной степени сказывалось на попереч­ ной и продольной разнотолщинности прокатываемых полос.

лл В Д (2£>! — Д ) р

L — длина полосы.

Численные значения показателя истираемости металла А приве­ дены в табл. 25.

Зная показатели истираемости А, легко определить расчетный коэффициент износа материала валков (табл. 26).

146

Из табл. 26 видно, что общий расчетный коэффициент износа на непрерывном стане для стали 9X2 составляет 4,945 г/т, а для стали 9Х2СВФ *— 2,99 г/т. Общий расходный коэффициент для стана такого типа составляет 2,0—2,5 кг/т. Из представленных данных следует, что расчетный коэффициент износа истиранием на три порядка ниже, чем общий расходный коэффициент, включающий помимо износа, расход активного слоя (выкрошка и крупные отслое­ ния), а также списание валков по конструктивному ограничению их -диаметров из-за размеров подушек Из сравнения расходных коэф­ фициентов износа и расходных коэффициентов, учитывающих пе­ реточку из-за наваров, отслоений, порезов и других поверхностных дефектов, легко определить резервы повышения стойкости валков при использовании износоустойчивых валков из стали типа 9Х2СВФ.

Исследования проводили также с целью определения величины выработки рабочих валков 400x1200 мм, изготовленных из сталей

147

Наиболее износостойкими оказались валки, изготовленные из стали 9Х2СВФ. Абсолютная величина их выработки за кампанию не превышала 0,025 мм.

Рис. 101. Характерный вид износа рабочих валков

Как видно из представленных данных, связь между износом бочки валка и длиной прокатанной полосы может быть выражена линей­ ной зависимостью вида:

Д = 10~8KL = lO~sKnDn,

материала валков и условия контактного взаимодействия. Значения К приведены в табл. 28 для валков, изготовленных из стали марок

9X2, 9Х2СВФ и 9Х2МФ.

Т а б л и ц а 28

Зависимость показателя износа К от марки стали

148

Из приведенных данных можно сделать заключение, что во всех случаях прокатки, в том числе и при прокатке на реверсивном стане, наиболее эффективным является использование валков из стали 9Х2СВФ. При этом значения К для валков, изготовленных из стали

Рис. 102. Зависимость коэффициента трения от скорости прокатки при смазке эмульсией (а) и величины износа — от коэффициента трения (б):

1 — 9X2; 2 — 9Х2СВФ; I —V — номера клетей

9Х2СВФ, в 1,5—2 раза ниже, чем для валков из сталей 9Х2МФ и

9X2 (см. табл. 28).

Из анализа приведенных данных следует, что при одной и той же длине прокатанного металла интенсивность износа уменьшается по мере перехода от первых клетей к последующим, что можно объяснить

2. О Б О С О Б Е Н Н О С Т Я Х И Х А Р А К Т Е Р Е М Е Х А Н И З М А И З Н О С А

В А Л К О В Н Е П Р Е Р Ы В Н Ы Х Ш И Р О К О П О Л О С Н Ы Х С Т А Н О В

Характер и степень износа поверхности бочек рабочих и опор­ ных валков в значительной степени оказывают влияние на форму образующей валка [5, 10], а следовательно, и на профиль полосы. Искажение конфигурации зазора между валками приводит к частым перевалкам, к снижению качества поверхности листа и ухудшению планшетности вследствие различных условий пластической дефор­ мации неравномерности износа по ширине участка контакта.

Для устойчивого ведения процесса необходимо поддерживать постоянным относительный износ валков по ширине полосы.

149