Разработка электроискровой технологии упрочнения прокатных валков из белого чугуна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.06, кандидат наук Доронин, Олег Николаевич

• Доронин, Олег Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Доронин, Олег Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Условия работы и износ поверхности прокатных валков из белого чугуна

1.1.1 Общие требования, предъявляемые к валкам прокатных станов

1.1.2 Причины выхода из строя валков прокатных станов. Ремонт валков

1.1.3 Состав валковых белых чугунов

1.2 Особенности упрочнения чугунов с использованием высокоэнергетических источников мгновенного нагрева

1.2.1 Опыт и перспективные методы упрочнения чугунных валков

1.2.2 Физические особенности упрочнения чугунов с использованием высокоэнергетических источников мгновенного нагрева

1.3 Метод электроискрового легирования

1.3.1 Современная модель процесса ЭИЛ. Формирование измененных поверхностных слоев на катоде

1.3.2 Состав, структура и свойства легированного слоя

1.3.3 Опыт применения метода ЭИЛ в металлургии

1.4 Электродные материалы

1.5 Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ И МАТЕРИАЛЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Материалы и оборудование нанесения электроискровых покрытий

2.2 Методики исследования кинетики формирования, структуры, фазового и химического состава получаемых покрытий

2.3 Методика проведения производственных испытаний

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Исследование массопереноса электродных материалов при обработке подложек из белого чугуна

3.2 Исследование шероховатости сформированных покрытий

3.3 Рентгеноструктурное исследование фазового состава сформированных покрытий

3.4 Исследование структуры и свойств сформированных покрытий

3.5 Определение элементного состава сформированных покрытий

3.6 Термодинамический анализ микрометаллургического процесса при электроискровом легировании белого чугуна с использованием электродного материала СТИМ-40НА

3.7 Исследование распределения углерода по толщине покрытия

3.8 Аналитическая оценка влияния обезуглероживания зоны термического влияния на привес катода

3.9 Исследование влияния электроискровой обработки с использованием электродов марки СТИМ-40НА на структуру подложек из износостойкого чугуна

3.10 Исследование износостойкости образцов с электроискровыми покрытиями

3.11 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ

4.1 Механизм нанесения электроискровых покрытий на поверхность круглого калибра

4.2 Оценка стойкости покрытия на поверхности прокатных валков

4.3 Конструирование технологической оснастки для упрочнения поверхности калибров

4.3.1 Проектирование технологической оснастки

4.3.2 Конструирование технологической оснастки

4.3.3 Анализ влияния вибрации электрода на параметры технологических импульсов при ЭИЛ

4.3.4 Моделирование температурного воздействия на механизмы технологической оснастки

4.3.5 Производственные испытания опытного образца многоэлектродной оснастки

4.4 Отработка технологии контроля толщины покрытия в процессе его нанесения и эксплуатации валков

4.4.1 Постановка задач метода контроля толщины упрочняющих электроискровых покрытий

4.4.2 Гравиметрический анализ обработки образцов для исследования методом магнитной памяти

4.4.3 Замеры параметров поверхности образцов методом магнитной памяти

4.4.4 Определение толщины электроискровых покрытий

4.4.5 Сопоставление результатов замеров выполненных гравиметрическим, микроскопическим и магнитным методами

4.5 Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ БЕЛОГО ЧУГУНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ МАРКИ СТИМ ДЛЯ

УПРОЧНЕНИЯ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт испытаний вкладыша роликового направляющего буровой штанги, прошедшего поверхностное упрочнение электроискровой обработкой. ЗАО

«Ресурс»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт испытаний ротора универсального дезинтегратора, прошедшего поверхностное электроискровое упрочнение с применением электродного материала СТИМ-

40НА ЗАО "ОЗНГМ"

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт испытания стойкости калибра №1 комплекта валков №№ 21102 и 21108 чистовой клети стана 350 ОАО«ОЭМК» с поверхностью, упрочненной методом электроискрового легирования с применением электродного материала СТИМ-40НА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка электроискровой технологии упрочнения прокатных валков из белого чугуна»

ВВЕДЕНИЕ

Эксплуатационная стойкость прокатных валков является одним из определяющих факторов экономической эффективности прокатного производства. Подавляющее большинство валков сортопрокатных станов сегодня изготавливается из белых износостойких чугунов основными достоинствами которых являются: высокая технологичность, сравнительная дешевизна, обрабатываемость резанием, пригодность для литья и др.. В связи с этим, белые чугуны находят широкое применение в качестве материала для производства деталей промышленного оборудования, расходуемого ремонтопригодного (в производственных условиях) инструмента, такого как валки, волоки, лопатки дробеметов, ролики и.т.п. [1, 2, 3, 4]. Применение традиционных методов термической и химико-термической обработки для упрочнения рабочей поверхности, ввиду неизбежного отпуска и преобразования исходной ледебуритной структуры белого чугуна, не позволяет добиться заметного повышения эксплуатационной стойкости валков. Применение твердых сплавов обеспечивает повышение стойкости инструмента и стабилизирует износ, но в значительной степени усложняет процесс и оборудование, используемое для подготовки и ремонта валков [5, 6, 7].

В условиях модернизации существующих технологических процессов для повышения эксплуатационной стойкости инструмента особенно эффективно использовать технологий, позволяющие создавать новые композитные материалы, в основе которых лежат традиционные сплавы на основе железа, а эксплуатационные характеристики обеспечиваются за счет создания поверхностных слоев со специальными составом и свойствами [8-19]. Особую актуальность для крупногабаритных изделий из белых чугунов приобретает применение методов поверхностной обработки с использованием высокоэнергетических источников мгновенного нагрева, которые выгодно отличаются независимостью от масштабного фактора, возможностью

проведения локальной обработки и применения традиционного вальцетокарного оборудования.

Наиболее технологически доступным для организации упрочнения прокатных валков является метод электроискрового легирования (ЭИЛ), разработанный в 1943 году выдающимися советскими учеными Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко [20, 21, 22, 23]. В основе метода лежат явления электрической эрозии и полярного переноса материала анода на катод при протекании импульсных разрядов в газовой среде.

Основной особенностью получаемых в результате ЭИЛ поверхностных слоёв является высокая прочность сцепления с подложкой, и возможность обеспечения широкого спектра функциональных свойств, таких как [18, 22, 23, 24]:

- увеличение твердости, коррозионной стойкости, износостойкости и жаростойкости;

- уменьшение склонности обработанных поверхностей к схватыванию при трении, в том числе при высоких температурах и в вакууме;

- частичное или полное восстановление размеров деталей машин и инструмента;

- создание промежуточных слоев для других методов поверхностной обработки и поверхностей с определенной шероховатостью.

Наиболее широко в качестве электродных материалов используются чистые металлы, их сплавы, графит, а так же твердые сплавы [19-27]. Наибольший эффект в большинстве случаев применения упрочняющей поверхностной электроискровой обработки получен при использовании твердосплавных электродов на основе карбида вольфрама, получаемых по технологии порошковой металлургии [23, 24, 25]. К недостаткам этих материалов относятся: высокая эрозионная стойкость, низкий коэффициент переноса, низкая жаростойкость, высокая стоимость, низкая производительность, ограниченная толщина формируемого слоя, высокая

шероховатость и пористость [24, 26, 27]. Одним из наиболее перспективных направлений развития метода ЭИЛ является использования новых твердосплавных электродных материалов на безвольфрамовой основе. Качественно отличный принцип организации технологического процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и его модификаций: силового СВС-компактирования и СВС-экструзии, - дает принципиально новые возможности в технологическом процессе получения электродов для ЭИЛ [24, 25, 27, 28].

Учитывая известные достижения в развитии технологических процессов ЭИЛ с применением электродных материалов марки СТИМ [24, 25, 27, 28], сегодня наиболее перспективны прикладные исследования в области упрочняющей электроискровой обработки промышленного инструмента и деталей оборудования, а так же внедрение электродных материалов, оборудования и технологий на предприятиях Российской Федерации.

Основными трудностями при распространении результатов прикладных и экспериментальных исследований по обработке различных материалов и осуществлении их промышленного внедрения является весьма широкий ряд факторов, влияющих на качество покрытий и неаддитивность их взаимного воздействия на технологический процесс электроискрового легирования. Точное аналитическое описание такого воздействия крайне затруднительно, поэтому применение новых сочетаний материалов катода и анода при ЭИЛ требует широкого спектра экспериментальных и аналитических исследований. Несмотря на большой опыт применения данного метода для обработки стальных изделий, его использование на практике для белых чугунов чрезвычайно ограничено, поскольку обработка с использованием высококонцентрированных потоков энергии в ряде случаев может приводить к существенному изменению фазового состава и структуры поверхности изделий изготовленных из них.

В связи с выше изложенным, целью работы являлась разработка технологии электроискрового упрочнения поверхности валков горячей прокатки, изготовленных из белого чугуна, с использованием СВС-электродных материалов на основе карбида и диборида титана.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать кинетику массопереноса и механизм формирования покрытий при электроискровой обработке подложек из белого чугуна с использованием СВС-электродных материалов систем ТлС-№А1, ТЧС-М-Мо,

Т1В2-Т1А1, Т1В2-№А1;

- исследовать влияние условий электроискровой обработки белого чугуна электродными материалами марки СТИМ на фазовый состав, структуру и свойства формируемых покрытий. Выбрать состав СВС-электродных материалов и энергетические режимы электроискровой обработки для упрочнения прокатных валков, изготовленных из белого чугуна, обеспечивающие наиболее высокую износостойкость покрытий;

- разработать технологическую оснастку, позволяющую производить электроискровую обработку тел вращения со сложной формой боковой образующей (калибров прокатных валков) в условиях ремонтных подразделений современных прокатных станов и сокращение времени обработки;

- провести опытно-промышленные испытания разработанных технологии и технологической оснастки для электроискрового упрочнения валков прокатных станов;

- разработать метод неразрушающего контроля толщины тонких электроискровых покрытий на основе СВС-электродных материалов, нанесенных методом электроискрового легирования на белый износостойкий чугун.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен механизм формирования покрытий на подложках из белого чугуна СПХН-60 при использовании СВС-электродных материалов СТИМ-20Н (TiC - Ni); СТИМ-20НМ (TiC-Ni-Mo); СТИМ-9/20А (TiB2-TiAl); СТИМ-40НА (TiC-NiAl); СТИМ-11 (TiB2-NiAl). На начальной стадии в широком диапазоне значений энергий единичного импульса, частоты и времени следования импульса в присутствии кислорода воздуха определяющую роль играет химическое взаимодействие цементита подложки с электродным материалом, что приводит к интенсивному газовыделению и обезуглероживанию зоны термического влияния.

2. Установлена зависимость концентрации вторичной фазы карбида титана в покрытии, образующейся в результате высокотемпературного взаимодействия диборида титана электродного материала с белым чугуном, от энергии единичного импульса, заключающаяся в том, что при увеличении энергии более 0,4 Дж наблюдается монотонное снижение её концентрации вплоть до полного исчезновения при 3,0 Дж, что может служить ограничением при выборе энергетических режимов обработки.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Разработана технология электроискрового упрочнения инструмента и деталей промышленного оборудования, изготовленных из белого чугуна, с использованием СВС- электродных материалов на основе систем TiC-NiAl, TiC-Ni-Mo, TiC-Ni, TiB2-TiAl, TiB2-NiAl, которая апробирована на ОАО «ОЭМК», ООО «ОЗНГМ», ООО «Ресурс». Установлен рост эксплуатационной стойкости инструмента в 1,7-4 раза.

2. Разработана и изготовлена новая конструкция многоэлектродного инструмента с независимой подвеской электрододержателей для механизированной обработки деталей, имеющих форму тел вращения со сложной геометрией боковой образующей, позволяющая производить

самопозиционирование рабочих электродов относительно обрабатываемой поверхности.

3. Разработаны рекомендации по применению метода магнитной памяти для неразрушающего «in situ» контроля толщины ЭИЛ-покрытий при нанесении и эксплуатации прокатных валков.

4. Разработаны и апробированы на ОАО «ОЭМК» технология и технологическая оснастка для механизированной электроискровой обработки валков для горячей прокатки, изготовленных из белого чугуна, что позволяет повысить их эксплуатационную стойкость более чем в 4 раза.

На защиту выносятся:

- результаты исследований кинетики формирования электроискровых покрытий на основе СВС-электродных материалов систем TiC-NiAl, TiC-Ni-Мо, TiC-Ni, TiB2-TiAl, TiB2-NiAl на белых чугунах;

- выявленные закономерности влияния состава материала катода и энергетических режимов обработки на структуру и фазовый состав электроискровых покрытий;

- разработанная конструкция модульной технологической оснастки для электроискровой обработки тел вращения со сложной формой боковой образующей;

- предложенная методика магнитного неразрушающего контроля толщины электроискровых покрытий на основе СВС-электродных материалов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития процессов и машин обработки давлением в металлургии и машиностроении» (Украина, г. Крамоторск, 2009 г.); Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и

материалов» (г. Белгород, 2009 г.); Международной научно-технической конференции «Электроэрозионные и электрохимические технологии в производстве наукоемкой продукции» (г. Москва, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня» (г. Санкт-Петербург, 2011, 2012 гг.); 12-ой Международной научно-технической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий», (Украина, г. Ялта, 2012 г.); Международной научно-технической конференции «Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ 2012)» (г. Санкт-Петербург, 2012 гг.); XV Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы техники и технологии» (г. Орел, 2012 г.); 10-й международной научно-технической конференции «Современные металлические материалы и технологии» (СММТ'13) (г. Санкт-Петербург, 2013 г.), а также на научно-технических семинарах профессорско-преподавательского состава Старооскольского технологического института в 2008-2013 гг.

Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 17 публикациях. Из них 3 статьи в рецензируемых журналах рекомендованных ВАК, 13 статей в сборниках трудов конференций, 1 тезисы доклада, зарегистрировано 1 know-how.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и трех приложений. Работа изложена на 206 страницах, включая 81 рисунок, 34 таблицы. Список литературы содержит 152 наименования.

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Условия работы и износ поверхности прокатных валков из белого чугуна

1.1.1 Общие требования, предъявляемые к валкам прокатных станов

Прокатный валок является основным рабочим инструментом любого прокатного стана. Валок состоит из следующих конструктивных элементов: бочки, которая воспринимает контактное давление металла; шеек, предназначенных для сопряжения с подшипниковыми узлами передачи нагрузки на промежуточные детали и узлы рабочей клети (подшипники, подушки, нажимные винты, гайки и др.); и приводных трефов, предназначенных для передачи крутящего момента от приводных механизмов. Валки сортовых и балочных станов классифицируют по следующим признакам: назначению, конструкции, материалу, способу изготовления и твердости рабочего слоя бочки [2, 29, 30].

Противоречивые требования к валкам по максимальной прочности к контактным и циклическим нагрузкам при одновременном сохранении высокой твердости глубиной и вязкости рабочего слоя; высокая износостойкость против истирающих усилий; термостойкость; хорошая обрабатываемость и экономичность (минимальный расход на единицу производимой продукции) - делают подбор материала для прокатных валков чрезвычайно трудным. Очевидно, что преимущественное удовлетворение одних требований приводит к неудовлетворению других требований. Например, повышение твердости и глубины отбела снижает прочность [2, 3].

Большое влияние на стойкость валков против износа оказывает их твердость, которая изменяется по глубине рабочего слоя. Характерной чертой является наличие в абсолютном большинстве случаев четкой взаимосвязи между твердостью и стойкостью валков при прокатке (рисунок 1) [1].

Чрезвычайно важно учитывать и сами условия осуществления технологического процесса прокатки. По данным ряда исследователей, приведенным в [1] при прокатке стали нагретой до 900-1250 °С и времени контакта 0,008-0,07 температура поверхности валка может колебаться от 160 до 550 °С, особенно в местах разрушения окалины при контакте с горячим металлом. Такой температурный перепад способствует появлению напряжений сжатия на поверхности валка. Если величина напряжений превысит предел упругости материала, то появляется так называемая сетка разгара [1, 2, 3]. Кроме того, к геометрии среднесортного, мелкосортного и проволочного проката предъявляются чрезвычайно высокие требования, накладывающие ограничения на величины упругого прогиба и смятия поверхности [1, 2, 3, 30]. Таким условиям отвечают чугунные легированные валки, поэтому их широко применяют в предчистовых и чистовых клетях сортовых станов.

1000 \ 750

| 500 %

I

О

25 JO 35 40 45 50 55 60 65 70 ТвердостьHS

Рисунок I. Зависимость стойкости валков от их твердости при прокатке угловой стали.

Чугунные валки для сортовых станов горячей прокатки изготавливают следующих видов: из нелегированного чугуна с пластинчатым (СП) и шаровидным (СШ) графитом; из легированного чугуна с пластинчатым (СПХН) и шаровидным (СШХН) графитом. Легированные чугунные валки с пластинчатым графитом (СПХН и СШХН) изготавливают с отбеленным или с перлито-карбидо-графитовым рабочим слоем, а также двухслойные с рабочей

. _ —< к г г —

--о О -о-

"По « ■ XJ < ■

СсЫ*-"* 1 < 5

поверхностью из легированного отбеленного чугуна и сердцевиной из серого или легированного чугуна [1, 31, 32, 33].

Основным требованием, предъявляемым к валкам чистовых клетей, является малый износ калибров и небольшое огрубление их поверхности. Особое значение валки из белого легированного чугуна приобретают для чистовых клетей, когда прокатываемая профильная полоса имеет пониженные температуру и пластичность, вызывающие повышенный износ калибров.

1.1.2 Причины выхода из строя валков прокатных станов. Ремонт валков

В абсолютном большинстве случаев, вывод валков прокатных станов из эксплуатации и последующий их ремонт обусловлены тремя основными причинами: 1) износ поверхности калибра, который вызывает нарушение геометрии поперечного сечения выходящей полосы; 2) появление поверхностных дефектов на ручье, которые вызывают нарушение требований к качеству поверхности проката; 3) поломка валка.

Наиболее часто вывод калибра прокатного валка из эксплуатации обусловлен износом рабочей поверхности и нарушением геометрии калибра. Несмотря на то, что износ калибра является неотъемлемой частью технологического процесса прокатки и для его компенсации предусмотрены специальные настройки клетей, в ходе эксплуатации валка наступает момент, когда изменение формы и размеров калибра не могут быть исправлены настройкой.

Условия трения и износа валков определяются не скоростью прокатки

(окружной скоростью валков), а скоростью скольжения (опережения,

отставания), которая возникает вследствие вытеснения металла из очага

деформации. Так же необходимо учитывать наличие знакопеременной

нагрузки вызванной изменением направления действия сил трения при

переходе от зоны отставания к зоне опережения. По данным исследований

13

проведенных в работе [34], в общем случае картина износа теоретически должна совпадать с результатами наложения эпюр нормального давления и скорости опережения (отставания) металла в калибре. Ручьи калибра изнашиваются неравномерно, наибольший износ наблюдается в середине дна калибра и в сечениях, соответствующих максимальному обжатию.

Часто степень износа калибров зависит от химического состава прокатываемой стали. Учитывая, что на поверхности ручья всегда есть некоторое количество дефектов, на краях этих микрощелей и микротрещин резко возрастают напряжения, превышающее временное сопротивление металла. Разрушение будет продолжаться до тех пор, пока действует усилие прокатки. Практически всегда при прокатке, происходит местное разрушение оксидной пленки и сваривание ювенильных контактирующих участков, что приводит к отрыву от поверхности валка небольших частиц металла [1].

Вторая причина вывода валков из эксплуатации связана с циклическим нагревом поверхности валка с раскаленным металлом и последующим её охлаждением смазочно-охлаждающими жидкостями. Валки направляют в ремонт при обнаружении так называемой сетки разгара - поверхностных трещин. Они образуются под воздействием резких колебаний температур при прокатке горячего металла и последующего охлаждения поверхности водой. Попадание в дальнейшем холодной воды в эти трещины увеличивают выработку калибров. При прохождении металла через валки температура их поверхности быстро повышается до 60-150°С, затем вследствие охлаждения водой снижается на 30-50 °С. Быстрое изменение температуры поверхностных слоев приводит к развитию знакопеременных напряжений в валке, величина которых достигает 500 МПа [35, 36]. С другой стороны для повышения срока службы калибров необходимо охлаждать валки водой. Такая организация термического режима работы валков значительно затрудняет оптимизацию условий их работ.

Третья причина вывода валков из эксплуатации связана с повышением усилия деформации из-за нарушения технологии прокатки или структуры и свойств валка, приводящие к поломке. Учитывая, что по рекомендациям по проектированию прокатного оборудования, коэффициент запаса прочности достигает 15 раз [30], основной причиной поломки валков, очевидно, является несоблюдение технологии изготовления и эксплуатации. Часто поломки валков вызваны нарушением режима охлаждения валков, что особенно опасно для твердосплавных валков, имеющих низкую теплопроводность. Наиболее опасен местный перегрев.

Для восстановления первоначальных размеров изношенных ручьев и обеспечения чистоты поверхности валки перетачивают, при этом диаметр валка уменьшается. Для сортовых станов горячей прокатки в целях сохранения прочностных характеристик валка допускается переточка не более 10% от начального диаметра валка, а абсолютная толщина снимаемого при переточке слоя металла, колеблется в пределах 2-30 мм, однако она может быть снижена в случае применения двухслойных и бандажированных валков [1, 31-34].

Практика эксплуатации валков на высокопроизодительных прокатных станах показывает, что наибольшей прочностью и технологичностью при обработке и ремонте, обладают валки из хромистого чугуна, поэтому он нашел широкое применение для промежуточных и чистовых клетей сортовых станов.

Одной из самых больших статей расхода прокатного цеха, до 15-20% от общей стоимости передела, являются затраты на приобретение и обработку прокатных валков [1].

Таким образом, необходимо отметить, что ведение валкового хозяйства в условиях современного прокатного стана является чрезвычайно трудной организационной задачей, связанной с необходимостью учета различных факторов, влияющих на стойкость валков в условиях отсутствия общепринятых методик оценки их влияния. Кроме того, в большинстве случаев не представляется возможным прогнозирование износа валков. Применение

новых материалов для изготовления прокатных валков влечет за собой не только изменение технологии самого стана, но и требует значительных затрат на переоборудование вальцетокарных отделений станов.

1.1.3 Состав валковых белых чугунов

Толщина белого слоя двухслойных чугунных валков в зависимости от диаметра может меняться от 15 до 40 мм. Значительно повысить свойства рабочего слоя из белого чугуна позволяет применение технологии центробежного литья. Вследствие вращения формы под воздействием центростремительного ускорения, металл приобретает более мелкозернистую структуру, зерна вытягиваются, а его плотность возрастает с 7,3 г/см до 7,6 г/см3, при этом повышаются предел прочности на растяжение и изгиб, ударная вязкость - примерно на 10%, примерно на 20% увеличивается стойкость. В связи с этим абсолютное большинство валков с отбеленным рабочим слоем изготавливается методом центробежного литья. Химический состав металла валков приведен в таблице 1. [1, 32, 33].

Значительная часть современных исследовательских работ посвящена повышению стойкости и твердости валков за счет подбора соответствующим образом их химического состава [1, 38-40, 43]. Высокие значения твердости и износостойкости белого чугуна по сравнению с серым объясняются тем, что весь углерод в нем связан в карбиды такими сильными карбидообразующими элементами как Т1, Сг, V, Мо, Мп и др. [37]. В свою очередь, плохие литейные свойства таких чугунов и дороговизна легирующих элементов значительно затрудняют их применение [38, 39].

Высокая микротвердость карбидов обуславливает высокую износостойкость белых чугунов [40]. Общая концентрация углерода в износостойких чугунах находится в пределах 1,7-3,6 % , при этом, его влияние на износостойкость и прочность носит экстремальный характер с максимумом

в пределах 2,8-3,6%, в то время как твердость непрерывно возрастает [38].

16

Таблица 1. Химический состав поверхностного слоя чугунных центробежнолитых валков

Обозначение материала валка Твердость Содержание % (по массе) Фирма изготовите ль

С Si Мп Сг Ni Мо V

Н-1С-1170 -Н-1С-Я80 HS 68-82 3,23,5 0,71,4 0,50,8 1,21,9 4,04,8 0,20,5 - Bofors Akers (Швеция)

Н-1Сг-1165-Н-1Сг-Я85 HS 63-87 2,692,9 0,40,8 0,71,2 1,62,6. 1,21,7 0,51,0 -

2,4 0,61,0 0,62,0 2630 0,81,0 0,81,5 до 1% Marichel Ketin Cié (Франция)

Нелегированный чугун HS 58-68 2,83,8 н.д. н.д. н.д. н.д. н.д. Н.д.

Легированный чугун HS до 85 2,83,8 Н.д. н.д. Н.д. ДО 4 До 1,5 Н.д.

СПХН-60 HS 59-61 3,473,48 0,530,60 0,510,54 0,830,86 1,861,96 Лутугинский завод прокатных валков

СПХН-60 HS 63-65 3,433,53 0,630,67 0,550,74 0,790,8 1,621,95 Днепропетровс кий завод прокатных валков

Сопоставляя данные [17 и 40] по износостойкости карбидов и по уровню твердости, можно расположить их в следующий восходящий ряд:

РеъС -> (Ре,Мп)3С Ме7С3 Ме2ъС6 -> Мо2С УС —> ПС 5/С

Хром является наиболее распространенным легирующим элементом белых чугунов, но увеличение его содержания более 20% снижает износостойкость, так как в чугуне появляются хрупкие иглы заэвтектических карбидов. Исследование стойкости черновых валков мелкосортных станов показали, что стойкость валков, отлитых из чугунов, содержащих до 0,35% Сг на 20-25% выше стойкости валков из высокоуглеродистого 3,5-3,9% С хромоникелевого (0,4-0,8% Сг, 0,8-1,4% №) и магниевого чугунов [1, 40].

Согласно теоретическому обобщению сказанного выше и результатов

прямых исследований следует, что легирование хромистых чугунов ванадием и

титаном позволяет повысить их износостойкость, прочность и твердость, что

связано с образованием самостоятельных карбидов Т1С и УС с очень высокой

17

микротвердостью (более ЗООООМПа). Это самые твердые карбиды из всех известных в белых чугунах [17]. Однако, высокая стоимость ванадия, и трудности, связанные с активностью титана по отношению к газам атмосферы, огнеупорам футеровки, материалам форм, делают выплавку и разливку чугунов, легированных титаном и ванадием, чрезвычайно сложной. В практике содержание ванадия в чугунах может достигать 6,0-7,0 %, титана 1,0-1,5 % [40, 42, 43].

Вместе с тем, высокая износостойкость белого чугуна с оптимальной карбидной структурой реализуется в максимальной степени только тогда, когда металлическая основа сама имеет высокую микротвердость, обеспечивает прочное закрепление карбидов и не деформируется при их нагружении в процессе трения. При этом размеры участков основы между карбидами должны быть достаточно малы, чтобы свести к минимуму изнашивание основы и вымывание или обламывание карбидов, по аналогии с принципом Шарпи [44]. Но для обычных белых чугунов это правило не соблюдается, а при разрушении эвтектического белого чугуна трещина проходит преимущественной по цементитной матрице [40, 43].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Доронин, Олег Николаевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Северденко В.П., Бахтинов Ю.Б., Бахтинов В.Б. Валки для профильного проката. // М.: Металлургия, 1979, 224 с.

2. Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.Л., Толпеева Н.М. Прочность прокатных валков. // Алма-Ата: Наука, 1984, 295с.

3. Вдовин К.Н., Гималетдинов Р.Х., Колокольцев В.М., Цыбров C.B. Прокатные валки: Монография // Магнитогорск: МГТУ, 2005, 543 с.

4. Пратусевич А.Е. Вальцовщик оператор прокатных станов. Учебник в шести книгах. Книга первая // Старый Оскол, 1995, 147 с.

5. http://www.hardmaterials.sandvik.com/

6. Лисовский А.Ф., Цкитишвили Э.О., Кулик А.И. и др. Разработка научных основ технологии производства крупногабаритных твердосплавных изделий и освоение их промышленного производства для металлургической промышленности Украины//Металл и литье украины №1-2, 2010 с.5-55.

7. Пашинский В.В. Взаимосвязь структуры- и свойств материалов для твердосплавных прокатных валков дискового типа /В.В. Пашинский // Металл и литье Украины. - №12. - 2002.

8. Чаттерджи-Фишер Р., Эйзелл Ф.-В.и др. Азотирование и карбонитрирование. Пер. с нем. / Под ред. Супова A.B. // М.: Металлургия, 1990, 280 с.

9. Корецкий Ян. Цементация стали. Перев. с чешского. - Л.: Судпромгиз, 1962 -230 с.

10. Бирюков В., Белых А. Применение мощных твердотельных лазеров для упрочнения поверхностей трения: Сборник научных трудов и инженерных разработок. // М.: ИМАШ РАН, 2007;

11. Крылов К.И., Рокалои И.Н., Ужов A.A., Кокора А.Н. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Лазерная обработка материалов. // Москва «Машиностроение», 1975, 296 е.;

12. Лащенко Г. И. Плазменное упрочнение и напыление.— Кшв: «Екотехнолопя», 2003. — 64 с.

13. Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник / под ред. Шлугера М.А., т.2. // М.: Машиностроение, 1985, 248 с.

14. Мелащенко Н.Ф Гальванические покрытия диэлектриков: Справочник. // Минск: Беларусь, 1987, 176 с.

15. Рыкалин H.H., Зуев И.В., Углов A.A. Основы электронно-лучевой обработки материалов. // М.: Машиностроение, 1978, 239 с

16. Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. // М.: Машиностроение, 1988, 240 с.

17. Хасуи А, Моригаки О. Наплавка и напыление / Пер. с яп. В.Н.Попова; Под ред. B.C. Степина, Н.Г. Шестнркина. // М.: Машиностроение, 1985, 240 с.

18. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая эрозия металлов // М.: Гостехиздат, вып. 1. 1944, 28 с.

19. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая эрозия металлов // М.: Гостехиздат, вып. 2. 1946, 32 с.

20. A.C. СССР № 89933. Опубл. в Б.И., 1951, №12.

21. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парканский Н.Я. и др. Электроискровое легирование металлических поверхностей // Кишинев: Штиинца, 1985, 195 с.

22. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А., Сычев B.C. Электроискровое легирование металлических поверхностей // Киев: Наукова думка, 1976, 219 с.

23. Верхотуров А. Д., Подчерняева И. А., Прядко Л.Ф., Егоров Ф.Ф. Электродные материалы для электроискрового легирования. // М.: Изд-во Наука. 1988, 224 с.

24. Кудряшов А.Е. Разработка и промышленное применение новых композиционных материалов и технологий электроискрового легирования. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // М.:, МИСиС, 2001, 202 с.

25. Левашов Е.А., Кудряшов А.Е., Погожев Ю.С-. СВС-электродные материалы

для технологии электроискрового легирования, Технологии ремонта,

192

восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня. Материалы 13-ой МНГЖ. // Санкт-Петербург, 2011, Ч 2, с. 173-180.

26. Замулаева Е.И. Разработка наноструктурированных электродов и покрытий на основе WC-Co. Диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // М.:, 2009.

27. Погожев Ю.С. Дисперсноупрочненные наночастицами электродные материалы и покрытия на основе карбида титана. Диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // М.:, 2006.

28. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. // М.: Изд. Дом МИСиС, 2011, 377 с.

29. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. // М.: изд-во Металлургия. 1987, 368 с.

30. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. // М.: Металлургия, 1987, 480 с.

31. ГОСТ 11143-65. Валки чугунные для горячей прокатки металлов. 1965

32. Цыбров С.В. Исследование и разработка технологии производства чугунных листопрокатных валков методом центробежного литья. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. //М.: 2006.

33. Иванова Л.Х. Разработка технологических способов снижения напряжений в чугунных валках и повышения их прочности Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. //Днепропетровск: 1984.

34. Адищев В.В. Уменьшение износа калибров оптимизацией их геометрических параметров при прокатке простых сортовых профилей. // Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Магнитогорск, 1984.

35. Alfred Christ, Rolf Lehmann Patent US-3997953 - Temperature-controlled roll for a rolling mill, 1976

36. Бешлык A.C. Чугунные прокатные валки. // M.: Металлургиздат, 1955, 291 с.

37. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.Н. Материаловедение. Учебник для ВУЗов технич. спец. - 3-е изд. // М. Машиностроение, 2Ö06, 528с.

38. Веселовский A.A. Термодифузионное упрочнение деталей гидроцилиндров из серого чугуна алюминием и ванадием в порошковой среде. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н.// Магнитогорск, 2008.

39. Чибряков М.В. Разработка способов и металлография обработки расплавов с привлечением элементов внедрения для получения высококачественного чугуна многоцелевого назначения. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н.//Новокузнецк, 1999.

40. Савина Л.Г. Влияние высокотемпературной обработки расплава на структуру и свойства высокоуглеродистых сплавов железа. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н.// Екатеринбург, 2003.

41. Филипов К.С. Исследование состояния кластеров в металлических расплавах с использованием равновесия свободной энергии между поверхностью и объемом // Известия вузов. Черная металлургия. - 1998, №5, сЗ.

42. Гаврилин И.В. Формирование структуры чугуна при плавлении и кристаллизации // Литейное производство, 1998. - №6 - с.6

43. Шекунов Е.В. Состав структура и свойства износостойких белых чугунов для деталей горно-обогатительного оборудования, работающих при повышенных температурах. // Диссертация на соискание ученой степени к.т.н.// Магнитогорск, 2006.

44. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кН./Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. // М.: Машиностроение, 1978 - Кн. 1. 1978. - 400с.

45. Чигарев В.В., Щетинина В.И., Щетинин C.B., Степнов К.К., Заварика Н.Г., Федун В.И. Повышение трещиностойкости бандажей опорных валков при высокоскоростной наплавке // Автоматическая сварка, 2009, № 1, с.29-33.

46. Плахтин В.Д., Скорохватов Н.Б., Бобух И.А., Смирнов B.C., Патент RU2254184 (RU) Бандажированный прокатный валок. Опубл. В Б.И. 31.03.2004.

47. Электрошлаковая сварка и наплавка; дод ред. Б. Е. Патона. М.: Машиностроение, 1980, 511 с

48. Соколов Г.Н., Артемьев A.A., Зорин И.В. и др., Патент RU2397851 (RU) Способ электрошлаковой наплавки плоских поверхностей. Опубл. В Б.И. 17.12.2008.

49. Ионное азотирование изделий из конструкционных сталей М. Н. Босяков, С. В. Бондаренко, Д.В.Жук, П.А.Матусевич. Металл-инфо. Белорусский информационно-аналитический журнал. // Минск, №1, с 13-16

50. Повышениестойкостивалков для горячего деформирования с использованием ТЦО Иващенко В.Ю., Чейлях А.П. Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета // 2009, № 46, с.95-99.

51. Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. Способы обработки материалов: Учебное пособие // Калининград, Калинингр. ун-т, 2000, 448с.

52. Ильин С.И. Корягин Ю.Д. Технология термической обработки сталей: учебное пособие. // Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009, 120с.

53. Марецая В.В. Исследование и разработка технологических процессов изготовления деталей с учетом взаимного влияния формируемых показателей качества. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н., // М.: 2008.

54. Волков И. В., Дегтярева Ю.Ю., Лубенская Л.М. Влияние физико-механических характеристик материала изделия на его износостойкость/И. В. Волков, // Вестник двигателестоения, 2006. т.№4. с.126-130.

55. Батаев A.A., Иванцивский В.В., Батаев И.А., Буров В.Г., Кручинин A.M. Особенности структурных превращений, обусловленные высокоскоростным нагревом углеродистых сталей. // Известия вузов. Черная металлургия, 2006, № 10, с. 31-33.

56. Плошкин В.В. Структурные превращения при электроэрозионной обработке сталей. // Известия вузов. Черная металлургия. 2005, №11, с.43-48.

57. Ефимов О.Ю., Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Коновалов C.B. Формирование наноразмеронй субструктуры и фазового состава при плазменном упрочнении чугунных валков. // Известия вузов. Черная металлургия, 2008, № 8, с. 16-21.

58. Батаев Е.А., Буров В.Г., Батаев В.А. Особенности разрушения поверхностного слоя стали, перегретого электронным лучом. // Известия вузов, Черная металлургия, 2006, № 12, с. 60.

59. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж. М. Поута, Г. Форти, Д.К. Джекобсона. // М.: Машиностроение, 1987. 424 с.

60. Robert H. Todd, Dell К. Allen and Leo Alting manufacturing process recourse guide // New-York: Industrial press Inc., 1994, 165p.ISBN 0-8311-3049-0

61. Kornél Mâjlinger, Péter Jânos Szabô Laser Treatment of Cast Iron Engine Cylinder Bore with Nanosecond Laser Pulses. MATERIALS SCIENCE FORUM ISSN: 1662-9752

62. A.D. Pogrebnijak A.D., Kul'ment'eva, Kobzev A.P. and all Mass transfer and doping during electrolyte-plasma treatment of cast iron. Technical Physics Letters April 2003, Volume 29, Issue 4, pp 312-315.

63. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка токопроводящих материалов. // М.: изд. АН МССР, 1959, 184с.

64. Ярков Д.В., Формирование функциональных покрытий методом ЭИЛ с применением электродных материалов из минерального сырья Дальневосточного региона Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // Хабаровск: 2004, 187с.

65. Мулин Ю.И. Технологические и методологические основы формирования функциональных покрытий методом электроискрового легирования с применением электродных материалов из минеральных концентратов Дальнего

Востока. Диссертации на соискание ученой степени д.т.н. // Косомольск-на-Амуре, 2007 г.

66. Лобзин A.B., Гитлевич А.Е., Юриков Ю.В. Опыт внедрения технологии электроэрозионного восстановления / Сб. Тр. Всероссийской Научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении». // Тула, 1997, с. 253.

67. Бурумкулов Ф.Х., Беляков A.B., Лельчук Л.М., Иванов В.И. Восстановление и упрочнение деталей электроискровыми методами. // Сварочное производство, 1998, № 2, с. 37 - 39.

68. Ochiai Hiroyuki, Watanabe Mitsutoshi, Arai Mikiya and all. Development of coating and cladding technology, MSCoating, using electro-discharge energy. // IHI Engineering Review Volume 39 (No. 1), pp. 1-8

69. Игнатов В.И. Упрочнение режущего инструмента электроискровым легированием. // Электронная обработка материалов, 1974, № 5, с.77 -78.

70. Корниенко А.И., Зайцев Е.А., Коваль Н.П., Базылько А.Г. Из опыта применения установок для электроискрового легирования металлических поверхностей. // Электронная обработка материалов, 1970, № 4, с. 87-91.

71. Иванов Г. П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин. // М.: Машгиз, 1961, 303 с.

72. Тюфтяев A.C., Исакаев Э.Х., Ильичев М.В., Филиппов Г.А. Структурные механизмы упрочнения поверхности металлоизделий при плазменной обработке и освоение промышленных технологий модифицирования поверхности сталей и сплавов. Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 12-й МНТК, 2012 г. // Ялта.- Киев: ATM Украины, 2012, с.318-320.

73. Вдовин Ю.И., Гулданаев Ш.А., Витковская В.М. Увеличение стойкости молотовых штампов покрытием их твердым сплавом. // Вестник машиностроения, 1972, № 8, с. 59.

74. Тимощенко В. А., Коваль Н.П., Иванов В.И. Использование электроэрозионного легирования для повышения износостойкости рабочих

197

частей разделительных штампов. // Кузнечно-штамповочное производство, 1979, № 12, с. 13-14.

75. Марченко И.Ф., Циулин В. А., Щеголев В. Л. Электроискровое упрочнение стенок канавок алюминиевых поршней. // Двигателестроение, 1980, № 4, с. 3133.

76. Попович A.A. Тихомиров C.B. Из опыта внедрения метода электроэрозионного легирования в промышленность// Технология металлов, 1998, № 1, с. 38-40.

77. Сталинский Д.В., Рудюк A.C., Медведев B.C. Ресурсосбережение и энергоэффективность в сортопрокатном производстве // Вестник национального технического университета "ХПИ". Сборник научных трудов. Тематический выпуск "Новые решения в современных технологиях", 2011, в.47, с.3-7

78. Рудюк A.C. Повышение износостойкости чугуна валков горячей прокатки методом электроискровой обработки Автореферат на соискание ученой степени к.т.н. // Харьков, 1992.

79. Коробейник В.Ф., Жеребцов В.Н., Щекин Б.М. и др. Электроискровое восстановление рабочей поверхности прокатных валков. // Электронная обработка материалов. 1981. №6. С. 40-43.

80. Тришевский И.С., Воронцов Н.М.. Юрченко А.Б., Коробейник В.Ф., Жеребцов В.Н., Свистунов И.А., Рудюк С.И. A.c. 698746 (СССР). Способ электроискрового восстановления рабочего профиля деталей / Авт. изобрет. -Опубл. вБ.И., 1979, №43.

81. Коваленко C.B. Исследование процесса формирования поверхностного слоя при механизированном электроискрвом легировании сталей тугоплавкими металлами Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // Хабаровск, 2003, 174с.

82. Мицкевич М.К. и др. А.С.№557899 (СССР). Устройство для

электроискрового нанесения покрытий. Опубл. в Б.И. 15.05.1977.

198

83. Хайт М.Л., Коваль Н.П. и др. А.С.№870046 (СССР). Устройство для электроискрового нанесения покрытий. Опубл. в Б.И. 1981г., №37.

84. Кулаков В.П., Галай В.И. и др. А.С.№624760 (СССР) Устройство для электроискрового легирования металлических деталей. Опубл. В Б.И. 1978, №36

85. Давыдов В.М., Богачев А.П. и др. A.C. RU2393067 (RU) Устройство для электроискрового легирования. Опубл. В Б.И. 27.06.2010

86. Хайт М.Л., Коваль Н.П., Корниенко А.И., Паламарчук Г.П. A.c. 870046 (СССР). Устройство для электроискрового легирования. // Опубл. в Б.И., 1981. №37.

87. Астапов И.А. Формирование поверхностного слоя при электроискровом легировании вольфрамсодержащих твердых сплавов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.ф-м.н. // Хабаровск, 2009.

88. Бажин П.М. СВС-экструзия многофункциональных электродных материалов для электроискрового легирования. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Черноголовка, 2009

89. Логинов Н.Ю. Увеличение ресурса режущего инструмента методом электроискрового легирования. Диссертация на соискании ученой степени к.т.н. // Тольятти, 2005.

90. Николенко С.В., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. // Владивосток: «Дальнаука», 2005, 219 с.

91. Столин A.M., Мержанов А.Г. Новые износо- и коррозионно-стойкие электродные материалы для электроискрового легирования, полученные методом СВС-экструзии // Техника машиностроения. 2003, N1, с. 15-29

92. Замулаева, Левашов, Кудряшов Влияние структуры электродов WC-Co на скорость нанесения электроискровых покрытий. // Металлург №9, 2011г. с.ЗО-35

93. Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при ЭИЛ // Дальнаука, 1995, 320 с.

94. Лазаренко Н.И. Изменение исходных свойств поверхности катода под действием искровых электрических импульсов, протекающих в газовой среде // Электроискровая обработка металлов. Вып. 1. 1957, М., Изд-во АН СССР, с.70-94.

95. Коротаев Д.Н. Создание износостойких покрытий электроискровым легированием в окислительных и инертных средах с оптимизацией режимов и использованием твердосплавных электродов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. // Омск, 2009.

96. Химухин С.Н. Разработка научных основ формирования измененного поверхностного слоя на металлах и сплавах с заданными свойствами при низковольтной электроискровой обработке Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н. // Комосмольск-на-Амуре, 2009.

97. Сафронов И.И., Цуркан И.В., Фатеев В.В., Семенчук A.B. Электроэрозионные процессы на электродах и микроструктурно-фазовый состав легированного слоя // Chisinau: Stiinta, 1999, 591 с.

98. Верхотуров А.Д., Ковальченко М.С., Подчерняева И.А. Влияние структуры диборида титана на условия формирования покрытий при электроискровом легировании стали // Порошковая металлургия, 1983, № 8, с.35-39.

99. Вишневский, А.Н. Исследование процессов восстановленияупрочнения матриц для прессования панелей из алюминиевых сплавов методом электроискрового легирования. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Комсомольск-на-Амуре, 2003.

100. Гнесин И.Б. Экспериментальное исследование структуры и свойств твердых растворов силицидов молибдена и вольфрама и их применение. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // Черноголовка, 2009.

101. Болдырев Д.А. Комбинированное влияние технологических параметров

модифицирования и микролегирования на структуру и свойства

200

конструкционных чугунов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н. // M., 2009.

102. Давыдов C.B. Влияние термоциклических факторов на структурообразование в графитизированных чугунах. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. // Брянск, 2002.

103. Дроздова Е.И. Разработка прочного износостойкого белого чугуна с пониженным содержанием хрома для прокатных валков. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // М., 1993.

104. Зинченко В.А. Управление технологическим процессом отжига деталей машин и механизмов из серого и высокопрочного чугуна. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // Ижевск 2008.

105. Осинцев А.Н. Технологические основы структурной и размерной стабилизации серого чугуна. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. // Курск, 1998.

106. Фоменко В.А. Теоретические и технологические принципы глубокого обезуглероживания стали в ковшевых вакууматорах большой вместимости. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. // М., 2005.

107. Амосов А.П., Боровинская И. П., Мержанов А. Г. Порошковая технология СВС материалов / под редакцией Анциферова В.Н. // М.: Машиностроение—1, 2007. 567 с.

108. Концепция развития самораспространяющегося высокотемпературного процесса как области научно-технического прогресса. Под ред А.Г. Мержанова. // Черноголовка, Территория, 2003, 368 с.

109. Левашов Е.А., Рогачев A.C., Юхвид В.И., Боровинская И.П. Физико-химические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: ЗАО "Изд-во Бином", 1999.176 с.

110. Коваленко B.C. Металлографические реактивы. Справ, изд. -3-е изд.перраб. и дополн.//М.: Металлургия, 1981, 120с.

111. Махутов H.A., Дубов A.A., Денисов A.C. Исследование статических и циклических деформаций с использованием метода магнитной памяти металла // Заводская лаборатория, №3, 2008. С.42-46.

112. Методические указания по техническому диагностированию трубопроводов с использованием метода магнитной памяти (ММП) металла ООО "Энергодиагностика" // Утверждены Госгортехнадзором РФ 18 января 1996 г.

113. Мал инин В.В. Структурно-аналитический градиентный критерий разрушения пластин с макроконцентраторами напряжений Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Орел, 2011г.

114. Рид С.Дж.Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии. // М.: Техносфера, 2008, 232с.

115. Лазаренко Н.И. Изменение исходных свойств поверхности катода под действием искровых электрических импульсов, протекающих в газовой среде // Электроискровая обработка металлов. Вып. 1. 1957, М., Изд-во АН СССР, с.70-94.

116. Лазаренко Н.И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей // Электронная обработка материалов, 1965, № 1, с.49-53.

117. Харитоненко С.А. Выявление и использование особых структурных эффектов в чугунах стабильной системы Fe-C-Si. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // Брянск, 2005.

118. Харитоненко С.А. Выявление и использование особых структурных эффектов в чугунах стабильной системы Fe-C-Si. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // Брянск, 2005.

119. Покровский А. М. Разработка расчетных методов анализа прочности крупногабаритных прокатных валков при термообработке и прессовой посадке. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. // М., 2003

120. Быстров, В. А. Разработка композиционных сплавов на основе карбидов

202

титана и способов упрочнения деталей, работающих при высокотемпературном износе. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Новокузнецк, 1993.

121. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов // М.: Металлургия, 1980, с.320.

122. SMART ROLLING SOLUTIONS. EXPERIENCE LESS DOWNTIME WITH SANDVIK ROLLS, http://www2.sandvik.com.

123. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А., Порошковая металлургия, 2 изд. // М.: 1980, 496с.

124. Korkmaz К., Ribalko, A.V. Effect of pulse shape and energy on the surface roughness and mass transfer in the electrospark coating process // Kovove Materialy - Metallic Materials,Volume 49, Issue 4, 2011, p.265-270.

125. Orhan Sahin and Alexandre V. Ribalko Mass Transfer - Advanced Aspects Edited by Hironori Nakajima // ISBN 978-953-307-636-2, Hard cover, 824 pages.

126. Электроискровое упрочнение и восстановление деталей // Главный механик №1, 2012, с.43-47.

127. Лисовский А.Ф., Цкитишвили Э.О., Кулик А.И. Разработка научных основ технологии производства крупногабаритных ' твердосплавных изделий и освоение их промышленного производства для металлургической промышленности Украины // МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 1-2, 2010 с 3-55.

128. Белов Е.Г. Влияние упрочняющих обработок на структуру и свойства фасонного стального проката и чугунных валков. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Новокузнецк, 2010.

129. Шевченко О.И. Взаимосвязь структуры, фазового состава и служебных свойств рабочего слоя валков, полученного плазменно-порошковой наплавкой сплавом HXI6C3P3. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. //Екатеринбург 1993.

130. Тихвинская А.Ю. Повышение эксплуатационных свойств радиальных пар трения из высокопрочного чугуна на основе лазерной обработки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Волгоград 2009.

131. Юрьев А.Б., Мухатдинов Н.Х., Козырев H.A. и др. Патент RU2398892 Способ поверхностного упрочнения прокатных валков. Опубл. В Б.И. 10.09.2010.

132. Кащенко Ф.Д., Фетняева JI.A. и др. A.C. SU1731831 Способ термической обработки прокатных валков. Опубл. В Б.И. 07.05.1992.

133. Корочкин А.Е., Костерев В.Б., Мясникова В.И. Природа повышения стойкости чугунных прокатных валков плазменной обработкой // XVII Международная научно-практическая конференция «Современные техника и технологии» с. 203-204.

134. Юрьев А.Б. Формирование структуры и свойств железоуглеродистых сплавов при термомеханическом и плазменном упрочнении. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Новокузнецк, 2007.

135. Лепекин В.С.ДСоцарь С.Л. и др. A.C. SU1580880 Способ нанесения хромовых покрытий на изделия типа тел вращения Опубл. В Б.И. 20.02.1996.

136. Ефимов О.Ю. Масштабные уровни эволюции структурно-фазовых состояний при упрочнении стальной арматуры и чугунных валков. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Новокузнецк, 2007.

137. Перовская М.В. Создание износостойких и коррозионно-стойких слоев методами вневакуумной электронно-лучевой закалки и наплавки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Томск, 2007.

138. Коневцов Л.А. Повышение работоспособности режущего инструмента из вольфрамсодеержащих твердых сплавов электроискровым легированием металлами и боридами Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Косомольск-на-Амуре, 2009.

139. Николайчук П. А., Шаляпина Т.И., Тюрин А.Г., Мосунова Т.В. Термодинамика химической и электрохимической устойчивости сплавов системы Mn-Si // Вестник ЮУрГУ, № 31, 2010, с 72-82.

140. Shinichiro Omori, Joichiro Moriyama Thermodynamic Properties of Fe2B and FeB by EMF Measurements of Cells with Solid Oxide Electrolytes // Transactions of the Japan Institute of Metalls, Vol.21, No. 12(1980), pp.790 to 796.

141. Манашев И. P. Разработка СВС-технологии получения композиционной борсодержащей лигатуры для микролегирования стали Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. // Магнитогорск, 2010.

142. Мишустин Н. М. Износостойкие боридные покрытия, полученные на конструкционных и легированных сталях с использованием ТВЧ-нагрева Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. // Барнаул, 2012

143. Матовников А. В. Термодинамические свойства диборидов редкоземельных элементов Автореферат на соискание ученой степени к.ф-м.н. // Брянск, 2009

144. Погожев Ю.С., Левашов Е.А., Милонич С., и др. Особенности влияния добавок нанодисперсных тугоплавких частиц на состав, структуру и физико-механические свойства твердого СВС-сплава СТИМ-40НА // Цветные металлы №1, 2005, с.59-65.

145. Eric Н. Oelkers, Harold С. Helgeson, Dimitri A. Sverjensky et.all Summary of the Apparent Standart Partial Molal Gibbs Free Energies of Formation of Aqueous, Minerals, and Gases at Pressures 1 to 5000 Bars and Temperatures 25 to 1000 °C // J. Phys. Chem. Ref. Data, Monograph 1998, 9. — P. 1951

146. Medraj M., Hammond R., Thompson W.T., Drew R.A.L. Phases Equilibria, Thermodynamic Modelling and neutron diffraction of the A1N-A1203-Y203 System // Canadian Metallurgical Quarterly, Vol 42. No 4 pp 495-507.2003

147. Степанова Т.Ю. Технологии поверхностного упрочнения деталей машин: учебное пособие/ Т.Ю. Степанова; Иван. гос. хим.-технол. ун-т.-Иваново, 2009. - 64с.- ISBN - 5-9616-0315-4.

148. Industrial Press Fundamental Principles of Manufacturing Processes by Dell К Allen, Leo Alting & Robert H Todd 176 pages, Illustrated, Published: January, 1994 ISBN 9780831130503

149. Рыбалко А. В., Симинел А. В., Сахин О. Электроискровое легирование твердосплавным электродом в условиях применения нетрадиционных электрических параметров импульса (изменение длительности импульса в диапазоне 50-4000 мкс при амплитуде тока 200 и 400 А) // Металлообработка №2(20)/2004.

150. Касимцев А. В. Физико-химия и технология получения порошков интерметаллидов, тугоплавких соединений и композиционных материалов гидридно-кальциевым методом Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н., Москва, 2010.

151. 50 Международный научный симпозиум «Актуальные проблемыпрочности». 27 сентября - 1 октября 2010 года. Витебск, Беларусь: сборник материалов. 4.1. /У О «ВГТУ» - Витебск, 2010 - 232 с.

152. Ефименко Н.Г., Дощечкина И.В. Электроискровое легирование (эил) рабочих поверхностей чугунных изделий // Вюник Харювського нацюнального техшчного ушверситету сшьського господарства ím. П.Василенка. Вип. 110. Проблеми надшност1 машин та засоб1в мехашзацп сшьськогосподарського виробництва / ХНТУСГ. - X., 2011. - 388 с.

i

общество с ограниченной ответственностью

_«Ресур с»_____

Юрщнчггк-ий я.фег }П«><40 РФ Белгородская оЛл . г Старый Оскоп. станция Ктс т прочу* 1 т«шалка« Транспортная . прост Ш-4 кроение Ле5 р/сист-М)"о:*10-ОООии25ЛО в Ш>«РЛЛФФ\ЙШ1ЬЛНК».к'гст 3010Ш0200000000''00. БИК 044>2570в Ьпр чип,!Гч и глчлк iil.ru, ^ иаи ров и ге*игч гкко|.гн НИН

т/ф (-47;<| г?-1'-')' 2>-и-<и» ;|-»-ч7___кпп шхоихп

Утверждаю Дире,

И.Н. Сергеев

— / 1

_______з<и:

Акт испытаний вкладыша роликового направляющего буровой штанги, прошедшего поверхностное упрочнение электроискровой обработкой

Настоящий акт составлен о том. чю в мар!е 2013 I. на мредприяши ООО <!ресурс» были проведены испытания по упрочнению рабочей поверхности детали «Вкладыш роликовый направляющий буровой штанги 03дюйма» - заводской номер ВР ОНИ М 3-1'2 00.00.000 СЬ. материал - высокопрочный чугун ВЧ-50. с поверхностью, обработанной по технологии электроискрового легирования с применением электродного материала СТИМ-40НА. разработанной старшим преподавателем кафедры 'ГОММ СТИ НИТУ МИСиС Дорониным О.Н..

1. Условия испытания

Испытания проводились на бурильном инструменте. Основные характеристики испытываемых деталей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные характеристики испытываемых деталей

Материал ролика Материал покрьпия Технология обработки Толщина, мкм Микротвср дость. ГПа

Сталь 40ХН - закалка 2000 3.1-4.3

Чугун ВЧ-50 - - - 3.1-3.7

Чугун ВЧ-50 СТИМ-40ПЛ 1ИЛ 120 9.5-10.2

Рояик вкладыша направляющей использовался для стабилизации буровой штанги

предназначенной для передачи крутящего .момента до 4 т.с.хм. Ролик работав в условиях

контактного абразивного износа (песок, грунт и др.) и высоких динамических нагрузок.

Проводилось сравнение существующих стандартных деталей из стали 40 ХН (до 96%Fe,

0.36-0.44%С. 0.17-0.37%Si. 0.5-0.8%Мл, !-1.4%Ni. 0.45-0,75%Сг). прошедших закалку,

экспериментальных деталей из высокопрочного чугуна ВЧ-50 (2,7-3.2%С, 0.8-1.5%Si. 0,3-0,7%Мп

соответствующего ГОСТ 7293-85) и экспериментальных деталей из высокопрочного чугуна ВЧ-50

с ЭИЛ покрытием на основе материала СТИМ-40НА (48,0%'П; 12,0%С; 12,6%Л1: 27.4%Ni.).

Испытание проводилось на 4 упрочненных изделиях в течение 10 рабочих циклон в условиях на

ЗЛО ОЗМГМ г.Москва.

Геометрия ролика: диаметр, мм - 178. ширина ролика, мм - ¡20. рабочая ширина ролика, мм - 80 мм:

Выходные параметры иепы ганнн: время работы ролика до величины н.шоса 200±50 мкм.

часы,

2. Результаты испытаний

Результаты испытаний представлены в таблице 2

Таблица 2

Результаты испытаний

Деталь Материал Технология Время работы.

покрытия обработки час

Сталь 38ХГН ! i закалка 9.8А-1.5

Э кспери м ентал г.н ые д етали

ВЧ-50 J - 1 1 5 15.2

ВЧ-50+ЭИЛ СТИМ-40НА СТИМ-40НД ЭИЛ 17.8

3. Выводы по результатам испытания

I) Нанесение износостойкого .электроискрового покрытия на основе материала CTH-V1-40I |/\ на высокопрочный чугун ВЧ-50 позволяет увеличить эксплуатационную стойкость вкладыша роликового направляюща ti в но сравнению с ¡изелием ич в 1.6-2.14 pa ta по сравнению со стандартным изделием и.ч стали 3 8 X il 1. прошедшим та кал к у. и в 1.17 раз - по сравнению с экспериментальным изделием ич высокопрочной» чугуна ВЧ-50 без т ермообработки.

2) Время работы ролика с 'ЗИЛ-покрытием СТИМ-40НА позволяет повысить стойкость вкладыша роликового до 2 раз (2 ремонтных периода), что позволило производить его замену в период пересмены, ^сократив время на ремонт оборудования на (5.5 часа и является более целесообразным, чем применение аналогичных изделий из высокопрочного чугуна ВЧ-50 без упрочняющего покрыгия, которые позволяют повысить стойкость до 1.4-1.8 раз по сравнению со стандартным изделием.

Акт составил Инженер-технолог

////:< -

ИИ. Астапов

НЕФТЕГАЗМАШ

уютный завод

аю»,.

ньЩ'директор

завод «НЕФТЕГАЗМАШ» Шарапов А.С. апреля /2013 г.

Акт

испытаний ротора универсального дезинтегратора, прошедшего поверхностное электроискровое упрочнение с применением электродного материала СТИМ-40НА

Настоящий акт составлен о том, что в марте-апреле 2013 г. на предприятия ЗАО «Опытный завод НЕФТЕГАЗМАШ» были проведены экспериментальные работы по упрочнению рабочей поверхности детали «Ротор универсального дезинтегратора 0400мм» - заводской номер ВР ОЗНГМ 03.15.002, материал - чугун белый центробежнолитоя. Рабочая поверхность ротора на участке диаметра 180-400мм была подвергнута упрочняющей элевггронскровоЙ обработке с применением, в качестве расходуемого электрода, материала СТИМ. Обработка произведена по технологии, разработанной в СТИ НИТУ «МИСиС» старшим преподавателем кафедры ТОММ Дорониным О.Н.. Обработанная деталь была подвергнута испытаниям в производственных • условиях при измельчении Карбид кремния зеленого М5(Р1200).

1. Условия исиытянкя

Испытания проводились универсальном дезинтеграторе УД-2500 при измельчении материала Карбид кремния зеленый М5(П200) по стандарту ЕЕРА-420 по зерновому составу, химический состав по ГОСТ 26327. Основные характеристики измельчаемого материала приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Свойства измельчаемого порошка Карбида кремния зеленого М5 (Г-1200)

Марка Зернистость Размер зерна, шем % не менее Ие, % не более С , % не более Режушая способность Микротвердость, кгс/мм2

64С М10-М5 3-5 97 0,2 0,4 0,009 3300-3600

125080, Россия, Моста, Волоколамское «иоосе, д.1, стр. 1 Тел.: +7 (496} 707-71-60

млтг ozngm.ru

НЕФТЕГАЗМАШ

опытный *овод

Базовый вариант детали не проходит поверхностной обработки после точения и состоит из материала чугун белый центробежнолитой состава: 3,4%С; 0,6%81; 0,9% Мп; 2,1%Сг; 1.5%№. Допустимый износ, обусловленный конструктивными особенностями ре1улировки зазора между роторами, составляет 200 мкм. Микротвердость поверхности базового варианта 1,6-3,7 ГПа.

Экспериментальный вариант детали был подвергнут электроискровой обработке с применением, в качестве расходуемого электрода, материала СТИМ-40НА состав: 48,0%'П; 12,0%С; 12,6%А1; 27,4%№. Для упрочняющей обработки применялась установка «АНег-053» Параметры обработки приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Энергетические параметры обработки экспериментального образца

Напряжение Сила Мощное Длит ел Энергия Частота Суммарная энергия

и, В тока ть ьность единично f, Гц за 1 минуту

I. А разряда т, мке IX) разряда (Коэффиц обработки

Р, Вт Е,Дж иент IE, кДж*мин

(Е=Р*т) энергии) (1Е=Е*Р*60 сек)

(20) 200 4000 100 0,4 400 9,60

Обработка производилась с удельным временем легирования 6 мин/см2. Микротвердость обработанной поверхности экспериментального образца 10.1-10,5 ГПа.

Ротор универсального дезинтегратора УД-2500 используется для обеспечения высокой скорости движения вовлеченных в поток жидкости частиц для организации их помола при взаимном соударении и работает в условиях абразивного и ударно-абразивного износа под воздействием измельчаемых частиц с микротвердостью до 80ГПа (эльбор, карбид кремния, корунд, гранатовый песок и др.) и высоких динамических' нагрузок (скорость вращения до 2500об/мин). Проводилось сравнение существующего базового исполнения детали без обработки и экспериментальных деталей с упрочняющих электроискровым покрытием (материал электрода СТИМ-40НА). Испытания проводились на 4 упрочненных изделиях (попарно) в течение 10 рабочих дней с 8 по 19 апреля 2013года па производственном участке ЗАО «Опытный завод «НЕФТЕГАЗМАШ», г.Москва.

Геометрия ротора: диаметр 0 400 мм, толщина 9 мм.

125080, Россия, Москва, Волоколамское шоссе, д.1, стр. 1 Тел.: [phone]

www oznam.ru

НЕФТЕГАЗМАШ

опьпиый завод

Выходные параметры испытания: время работы ротора по достижения толщины 8,8мм (износ 200 мкм), часы.

2.' Результаты испытании

Результаты испытаний представлены в таблице 3

Таблица 3 - Результаты испытаний

Деталь Материал электрода (анода) Технология обработки Время работы, час

Стандартная - - 42,8±4

Экспериментальная СТИМ-40НА (48,0%ТЦ 12,0%С; 12,6%А1; 27,4%№) Электроискровое легирование 67±2

3. Выводы по результатам испытания

1) Проведение упрочняющей ЭИЛ-обработки с использованием электродного материала СТИМ-40НА приводит к увеличению ресурса изделия в 1,68-1,7 раза при измельчении материала Карбид кремния зеленый М5 по сравнению со стандартным изделием без обработки.

2) Проведение упрочняющей ЭИЛ-обработки с использованием электродного материала СТИМ-40НА экономически целесообразно использовать для увеличения времени непрерывной работы универсального дезинтегратора УД-2500 при измельчении материала Карбид кремния зеленый М5 и позволяет сократить простои оборудования, связанные с заменой ротора в 1,5 раза.

Технический директор

Ведущий специалист по проектированию

125080, Россия, Москва, тел: +7

»яллллохпрт ги

УТВЕРЖДАЮ Технический директор ■ начальник Tí

(J,И.Фом ни

2013г.

АКТ

испытания стойкости калибракомплекта езлков 21102 и 21 !Ш? чжловой клети стша 350 ОАО «ОЭМК* с поверхнос гью, упрочненной методом электроискровою легирования с применением электродного материала С II1M-40H А

Настоящий ах г сославшем о том. что 11 июля 2(!Wr. я Н октября -1000г. на территории сортопрокатного пехя №2 ОАО «ООМКо были проиедейы производственные испытании стойкости калибра №1 комплекта валкой №Ks> 2! 102 и 21108 чистовой клети 24В стана 350 ОАО «ОЭМК» с поверхностью. упрочненной методом электроискрового яегиравакия с применением электродного материала С1 ИМ. Рабочая поверхность калибра валка для продажи профиля круг 23 мм по ГОСТ-259и была по/тиергнута упрочняющей злсктро;тскровей обработке с применением. в качестве расходуемо!и электрода, материала СТИМ-40НА. Обработки произведена по технологии, разработанной « СТИ 1ШТУ >:МИСиС;> старшим преподавателем кафедры ТО ММ Дорониным О.И.. Обработанная детапь бьтля подмерзнут» испытаниям в производственных условиях при прокатке сталей 20Х и 55С2А.

Условия испыт ан ив

Качибр №1 комплекта оалкои J^V» 2) 102 и 21108 чистовой клеп» стна 350 ОАО мОЭМК» был иодкергнуг электрснсхроиой оГ:работке с применением. Иовсрхносжмч спой валка состоят из CKiiioit) чугунл C1IXH-60 етютцн: 3.43-3,53%С; 0,5j-ü;f»7%S!; Ü.51 -0.74%Мп; 0.79.0.86%Сг; t,62-l,96%Ni. В качестве расходуемого электрода, материала СТИМ-40ИА состав: 48.0°/«l'i: 12,0%С: 12.6 ®'«А1; 27.4%Ni. Ддя упрочняющей обработки применялась установка «Al¡er-G534. Энергетические параметры обработки приведены н таблице 1.

Таблица 1 - Энергетические параметры обработки экспериментально!*» обоазид.

Напряжение Сила

и. В тока

I. А

(20) 200

Мощное ть

разряда Р. Вт

4004

Дл и ivji ьнисть Т. МКС

¡00

Энергия единично го разряда Ь. Дж (Е=Р*т)

0.«

Частота f. i u

300

Суммарная энергия га 1 минуту обработки IE. кДж*мин ab=h^f»60 сек)

i 4.4

Учитывая болы ную площадь рабочей поверхности калибра см*), производительность электроискровой обработки была выбрана 3 минам2. Для сравнения часть поверхности калибра на участке, подвергаемом наиСюлсс нн^иекямиму износу была обрабтана при 5 мин/смг.

Испытания стойкое Iи проводились в два этапа: 1) пробная прокатка партии 10.5 тонн из стали 20Х для допуска валков к испытаниям; 2) ресурсные испытания калибра на стали 55С2А.

По результатам проведенной 11 июля 2009г. прокатки пробной партии калибр был допущен к производственным испытаниям, покрытие сохранило свою целостность, образцы продукции, полученные в результате пробной прокатки (без обдирки), прошли проверку в лаборатории ТУ ОАО «ОЭМК» на соответствие качества поверхности требованиям О! К.

Ресурсные испытания проводились на стали 55С2А - одной из самых труднодеформируемых марок стали входящих в марочный сортамен г СПЦ-2 ОАО «ОЭМК».

Во время испытания зазор между валками не изменяли, вся партия проката состояла из одной марки стали (сталь 55С2А), прокатка осуществлялась без изменении температурного режима. Исходя из этого, о динамике процесса износа поверхности калибра судили но изменению размеров готового профиля. Для этого от вышедшего ич последней клети проката летучими ножницами отсекали технологические пробы от чнос поной части раската длинной до 1,5 м и изучали их размеры и парамефм моверхност и.

Базовый вариант де1али не проходи! поверхностной обработки после точения и состоит из материала чугун белый центробежнолитсй состава: 3,4%С; 0.6%81; 0,9% Мп; 2Л%Сг; Допустимый ишос, обусловленный конструктивными особенностями регулировки зазора между валками, составляет 225 мкм. Микротвердость поверхности базового варианта 1.8-3,8 ГПа.

Локальный износ покрытия на отдельных участках поверхности валка г| рассчи гмналм исходя из массы прокатанного в калибре металла О. с допущением, что износ покрытий не больше его толщины, по формуле:

Т| = ■ ; , мкм/т,

где X - толщина покрытия, мкм; О - масса прокатанного в калибре металла, т.

Геометрия валка: диаметр бочки 0 348 мм, диаметр калибра 0 23 мм.

Выходные параметры испытания: изменение размера прокатанно] о профили, изменение глубины дефекюв поверхности проката, в зависимости от суммарной массы парши прокатанного метала, мкм/т они.

2. Результаты испытаний

Абсолютная стойкость основной части покрытия, нанесенного с удельным временем обработки Змин/см2 составила 90,5 тонн при этом общий износ поверхности (с умелом частичного износа зопы термического влияния под покрытием) составил 71,) мкм. Таким образом, локальный износ повсрхнос гн калибра, обработанная с удельным временем 3 мин/см2 составил 0,4 мкм/т.

Абсолютная стойкость части покрытия, нанесенного с удельным временем обработки 5мин/см2 составил 170,5 тонн при эюм общий износ поверхности составил не более 36,4 мкм (средняя толщина покрытия). Таким образом, локальный износ поверхности калибра, обработанная с удельным временем 5мин/см2 составил 0.2 мкм/т.

Поле допуска на прокат крупки о сечения 0 23 мм обычной точности гю ГОСТ 2590 составляет 900 мкм, а доиушимый и^нос калибра (2-х валков) - полонику поля допуска на прокат - 450 мкм. Максимальная сюй кость поверхности калибра в услоаинх ре1 у.жровки зазора между

*

буртами (2-3 кратного уменьшения зазора) - 350 тонн. Износ поверхности опытного валка из отбеленного чугуна без обработки составил не менее 0.8 мкм/г.

3. Выводы по результатам испытания

1) Проведение упрочняющей ЭИЛ-обработки рабочей поверхности калибра 0 23 мм при прокатке стали 55С2Л с удельным временем Змин/см3 позволяет повысить эксплуатационную с гойкость калибра в 2 раза.

2) Проведение упрочняющей ЭИЛ-обработки рабочей поверхности калибра 0 23 мм при прокатке стали 55С2А с удельным временем 5мик/ем2 позволяет повысить эксплуатационную стойкость калибра не менее чем в 4 рам.

Старший мастер участка стана СПЦ-2 .¿^¿¡¡^ Д А. Карташев

Ведущий инженер ТУ А-А- Гончаров