(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСИ ПРОКАТНОГО ВАЛКА(54) METHOD FOR TREATMENT OF A ROLLED ROLLER AXLE
Изобретение относитс к тгрокатному производству , в частаоста к оборудованию прокатны станов, и может быть использовано в различных област х техники. Известен способ получени прокатного валка путем наплавки на рабочую поверхность различ ных сплавов дл повышени износостойкости иоверхностного сло 1. Однако этот способ не позво.л ет получать валки с высокой износостойкостью рабочей поверхности и прочностью соединени нагапгавленного сло с основой. Известен также способ производства валков из твердых сплавов, заключающийс в том, что на рабочую поверхность валков нанос т осаждением из газовой фазы защитный слой карбидов тугоплавких металлов толщиной 515 мк и оптимальное покрытие, которое вклю чает соединение титана с углеродом и азотом. В процессе нанесени покрыти по данному способу, вначале в реакционную камеру подаю водород, нагревают изделие в потоке водорода до 950-ЛОО°С и подают четыреххлористый титан TiCU в соотношении к водороду 1:2 и азот в соотношешш к водороду 1:0,5. При образовании на поверхности инструмента небольшого сло нитрида титана в газовую фазу ввод т пропан в соотношении к Н2 1:1 На поверхности нитрида титшга образуетс слой карбонитрида титана. С уменьшением содержани азота в газовой смеси до нул слой карбонитрида титана постепенно смен етс слоем карбида титана 2. Однако валки, полученные по данному способу , дороги в изготовлении, так как покрытие из титана и его карбидов нанос т на ось, выполненнзто из твердых сплавов, стоимость которых в 10-30 раз выше стоимости стали, а ось по объему составл ет до 98% от объема всего валка. Кроме того, валки используют только дл проволочных станов, т.е. .с корот- . кой бочкой. Применение существующего способа дл изготовлени валков сдлинной бочкой приводит к тому, что валки в эксплуатации ненадежны . За счет больщих изгибающих и крут щих моментов при прокатке происходит отслоение 7 покрыти , а сама ось, выполнёша из хрупких твердых сплавов, разрушаетс . Непосредственное осаждение тугоплавких металлов и их карбидов из тазовой фазы на стальную основу (ось) не позвол ет подучить прочное сцепление покрыти со сталью, что приводит к быстрому износу и отслоению покрыти , снижению надежности и срок службы инструмента. Это св зано с тем, что по сле осаждени покрыти на валок в процессе его охлаждени происходит отслоение и разрушение нанесенного сло . Плохое сцепление покрыти со сталью бёз промежуточного сло объ сн етс взаимодействием компонентов сташ с галогенидами газовой фазы и присутствием в металлической основе примесей (чаще всего окислов). Цель изобретени - повышение надежггости валка. Дл достиже1ш указанной цели предлагаетс способ обработки оси прокатного валка, например , из высокохромистой или быстрорежущ стали, включающий осаждение из газовой фазы тугоплавких металлов и их карбидов и последу ющее охлаждение, в котором ось предварительн закаливают и нанос т промежуточный слой из металла, выбранного из группы Ni, Си, Мо, Со Сг, а осаждение из газовой фазы провод т при 490-560° С. При этом закалку оси из высокохромистой стали с содержанием хрома 12-13% производ т с 1170-1180°С, а закалку оси из быстрорежущей стали т содержанием вольфрама более 9% - с 1260-1280°С. При осаждении из газовой фазы вначале в камеру подают гексафторид вольфрама и водорода в соотнощении от 1: (15-17) дл получени сло вольфрама, а затем пропан при соотношении пропана и водорода 1:1 дл получени карбида вольфрама. Использование высоколегированных сталей, в частности высокохромпстых или быстрорежущих , и указанные дл них температуры закалки позвол ют получить в структуре боль шое количество остаточного аустенита (60- 80%) и подготовить ось валка перед осаждением покрыти , с целью исключени разрушени и отслоени нанрсимого сло от оси во врем охлаждени и эксплуатации валка. Нанесение промежуточног.о сло таких металлов , как Ni, Си, Со, Мо, Сг обеспечивает хорощую адгезию покрыти со стальной осью Последующий нагрев подготовленного валка до температуры 490-560°С позвол ет совме .стить процесс осаждени покрыти с высоким отпуском материала основы. При указанных температурах реакци осажд КИЯ тугрппавКИх металлов и их карбидов пр текает устойчиво, так как изобарно-изотерми4 еский потенциал отрицателен, а осадки имеют мелкозернистую столбчатую структуру стехио- метрического состава с высокими механическими свойствами. ( Во врем дополнительной изотермической выдержки в течение 1-2 ч при 490,-560°С происходит зиа штельна релаксаци внутренних напр жений в покрытиии, а в остальной основе получают обедненный остаточный аустенит, который при последующем охлаждении превращаетс в мартенсит отпуска. Кроме того, дополнительна изотермическа выдержка в течение 1-2 ч yBeHjnmBaeT общее врем выдержки стальной основы при 490-560° С до 3-4 ч, так как продолжительность осаждени покрыти составл ет 2-3 ч. Это позвол ет повысить температуру начала мартенситного превращени остаточного аустерита закаленной стали до 350ЗбО°С . При охлаждении валка из-за разницы в коэффициентах линейного расширени стальной оси и осаждаемого сло возникают, остаточные напр жени : радиально раст гивающие в зоне соединени и тангенциальные сжимающие в покрытии. За счет выделени мартенсита отпуска при 350-360°С объем стальной оси увеличиваетс и значени раст гивающих напр жений снижаютс до безопасного уровн (не превыщают пределов прочности соединени и промежутотаого сдо металла). Покрытие не отслаиваетс , а прокатньш валок имеет высокую надежность и износостойкость. Пример. Прокатный валок дл двадцативалкового стана 160 изготовл ют из стали марки Х12Ф1, а затем подвергают предварительной термической обработке по следующему режиму: подогрев в сол ной ванне при в течение 8-10 Mmi, нагрев в бариевой ванне под закалку при , выдержка 4 мин и закалка в масле. После закалки бочку валка шлифуют до диаметра 18 мм и обдувают сухим пескомС целью повыщени прочности сцеплени основы с покрытием рабочую часта валка покрывают химическим способом в щелочном растворе слоем никел толщиной 10 мк с содержанием фосфора в осадке 4,8-5%. Подготовленный валок помещают в реакционную камеру и нагревают в потоке водорода до 510°С, после чего в камеру подают гексафторид вольфрама в соотнощенни к водороду 1:15 с увеличением соотношени до 1:17, и на поверхности стальной оси образуетс промежуточный слой металлического вольфрама с высокой прочностью сцеплени с основой и микротвердбстью 480-520 кг/мм. После получени на нагретой основе Сло вольфрама толщиной 20-25 мк газовую фазу The invention relates to rolling mill production, in particular, to equipment for rolling mills, and can be used in various fields of technology. A known method of producing a rolling roll by surfacing various working alloys on the working surface to increase the wear resistance of the surface layer 1. However, this method does not allow to obtain rolls with high wear resistance of the working surface and strength of the bonded layer. Also known is a method of producing rolls of hard alloys, which consists in applying a protective layer of 515 microns thick carbides of refractory metals to the working surface of the rolls and an optimal coating that includes a compound of titanium with carbon and nitrogen. In the coating process of this method, first I supply hydrogen to the reaction chamber, heat the product in a stream of hydrogen to 950-LOO ° C, and supply titanium tetrachloride TiCU in the ratio to hydrogen 1: 2 and nitrogen to the ratio to hydrogen 1: 0.5. When a small titanium nitride is formed on the tool surface, propane is introduced into the gas phase in a ratio of H2: 1: 1. A layer of titanium carbonitride is formed on the surface of the titanium nitride. With a decrease in the nitrogen content in the gas mixture to zero, the titanium carbonitride layer is gradually replaced by a layer of titanium carbide 2. However, the rolls produced by this method are expensive to manufacture, since the coating of titanium and its carbides is applied to the axis, made of hard alloys, the cost of which is 10-30 times higher than the cost of steel, and the axis in volume is up to 98% of the volume of the whole roll. In addition, the rolls are used only for wire mills, i.e. with short which barrel. The use of the existing method for the manufacture of rolls with a long barrel leads to the fact that the rolls in operation are unreliable. Due to the large bending and torsional moments during rolling, the coating 7 is peeled off, and the axis itself, which is made of brittle hard alloys, is destroyed. Direct deposition of refractory metals and their carbides from the pelvic phase onto the steel base (axis) does not allow for obtaining a strong adhesion of the coating to the steel, which leads to rapid wear and delamination of the coating, a decrease in reliability and tool life. This is due to the fact that after deposition of the coating on the roll during its cooling, delamination and destruction of the applied layer occurs. The poor adhesion of the coating to the steel without an intermediate layer is explained by the interaction of the stasch components with the halides of the gas phase and the presence of impurities in the metal base (most often oxides). The purpose of the invention is to increase roll reliability. In order to achieve this goal, a method is proposed for treating a mill roll, for example, from high-chromium or fast steel, including the deposition of refractory metals and their carbides from the gas phase and subsequent cooling, in which the axis is pre-hardened and an intermediate layer of metal selected from the group Ni, Cu, Mo, Co Cr, and deposition from the gas phase is carried out at 490-560 ° C. At the same time, the quenching of the axis of high-chromium steel with a chromium content of 12-13% is made from 1170-1180 ° С, and the quenching of the axis high speed steel t content in olfram more than 9% - from 1260-1280 ° С. During the deposition from the gas phase, first, tungsten hexafluoride and hydrogen are fed into the chamber in a ratio of 1: (15-17) to obtain a tungsten layer, and then propane at a propane: hydrogen ratio of 1: 1 to obtain tungsten carbide. The use of high-alloy steels, in particular high-chromium or high-speed steels, and the hardening temperatures indicated for them make it possible to obtain a large amount of residual austenite in the structure (60–80%) and to prepare the roll axis before deposition of the coating, in order to prevent the destruction and detachment of the nanoposition layer during cooling and operation of the roll. The application of an intermediate layer of metals such as Ni, Cu, Co, Mo, Cr provides excellent adhesion of the coating to the steel axis. The subsequent heating of the prepared roll to a temperature of 490-560 ° C allows the coating to be deposited with a high release of the base material. At these temperatures, the reaction of precipitation of CIA of heavy metals and their carbides is stable, because the isobaric-isothermal potential is negative, and the precipitates have a fine-grained columnar structure of stoichiometric composition with high mechanical properties. (During additional isothermal holding for 1-2 hours at 490, -560 ° C, the seals relaxation of internal stresses in the coating occurs, and in the rest of the basis, depleted residual austenite is obtained, which upon subsequent cooling turns into tempering martensite. additional isothermal holding for 1-2 h yBeHjnmBaeT total holding time of the steel base at 490-560 ° C to 3-4 h, since the duration of coating deposition is 2-3 h. This allows increasing the temperature of the onset of martensitic transformation hardened steel to 350CbO ° C. When the roll cools, due to the difference in linear expansion coefficients of the steel axis and the deposited layer, residual stresses arise: radially expanding in the joint zone and tangential compressive in the coating. The -360 ° C volume of the steel axis increases and the values of tensile stresses decrease to a safe level (do not exceed the strength of the joint and the gap of the metal). The coating does not peel off, and the rolling roller has high reliability and wear resistance. Example. The mill roll for a twenty-blade mill 160 is made of steel grade X12F1, and then subjected to preliminary heat treatment in the following mode: heated in a salt bath for 8-10 Mmi, heated in a barium bath for quenching during, holding for 4 min and quenching in oil After quenching, the roll barrel is polished to a diameter of 18 mm and blown with dry sand. In order to increase the adhesion strength of the coated base, the working roll parts are chemically coated in an alkaline solution with a nickel layer 10 microns thick with a phosphorus content of 4.8-5% in the sediment. The prepared roller is placed in the reaction chamber and heated in a stream of hydrogen to 510 ° C, after which tungsten hexafluoride is supplied to the chamber in proportion to hydrogen 1:15 with an increase in the ratio to 1:17, and an intermediate layer of metallic tungsten is formed on the surface of the steel axis adhesion strength with base and microhardness 480-520 kg / mm. After obtaining a tungsten layer with a thickness of 20-25 microns on a heated basis, the gas phase