Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ РОЛИКА ЛИСТОПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к технологии нанесения упрочняющих покрытий на стальные изделия и может быть использовано для повышения износостойкости рабочих роликов листоправильных машин.

Существуют различные способы нанесения упрочняющих или коррозионно-стойких покрытий (в электростатическом поле, электролитический, напыление и др.) на металлические изделия. Используется также и детанационный метод (т.н. с помощью взрыва газовой смеси определенного состава) нанесения порошкообразных покрытий на соответствующую поверхность. Этот метод достаточно подробно описан в обзоре «Детонационные покрытия», М., НИИМаш, 1977, серия С-6-3.

Упрочняющие покрытия наносят и на рабочую поверхность бочки валков, например, листовых станов холодной прокатки, а также на листоправильные ролики.

Известен способ упрочнения металлических изделий, в котором износостойкое покрытие из порошковой смеси кремния и меди наносят на поверхность изделия после отжига этой смеси в течение определенного времени при заданной температуре с последующим силицированием (см. а.с. СССР №969782, кл. С23С 11/06, опубл. в БИ №40, 1982 г.).

Такая технология неприемлема для упрочнения рабочей поверхности листоправильных роликов, так как не повышает их износостойкость.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология хромирования поверхности, рассматриваемая в периодическом издании (нем.) Fechber. Huffenprax. Metallweiferverarb", 1987, 25, №6 (см. реферат в реф. журнале «Металлургия, 15Д. Прокатное и волочильное производства», М., ВИНИТИ, №1, 1988, с.20).

Эта технология включает подготовку поверхности металла и нанесения покрытия на нее и характеризуется тем, что предварительная обработка поверхности металла осуществляется методом катодного травления.

Известная технология также непригодна для повышения износостойкости листоправильных роликов по двум причинам. Во-первых, при катодном травлении неизбежно будет повреждена шлифованная поверхность цапф роликов, устанавливаемых в подшипники скольжения, и, во-вторых, полученное покрытие не выдерживает высоких удельных давлений (до 40 Н/мм²), возникающих при правке листового проката, что и подтвердила опытная проверка (см. ниже).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости роликов листоправильных машин и продление, тем самым, их рабочей кампании.

Предлагаемый способ обработки ролика листоправильной машины включает подготовку поверхности его бочки и нанесение упрочняющего покрытия, отличается тем, что предварительную подготовку поверхности бочки осуществляют путем обдува ее под давлением чугунной дробью фракции 180...200 мкм, а затем наносят двухслойное упрочняющее покрытие методом газодетанационного напыления, причем внутренний слой покрытия наносят из порошка карбида вольфрама фракционностью 55...65 мкм с получением толщины внутреннего слоя 15...25 мкм, а внешний слой наносят из порошка меди с примесями не более 0,6% с получением толщины внешнего слоя 8...10 мкм.

Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается, во-первых, в определенной подготовке покрываемой поверхности (с конкретизацией технологии этой подготовки); во-вторых, в оптимизации толщины двух слоев покрытия и, в-третьих, в определении материала покрытия. В результате этого достигается необходимая степень упрочнения поверхностей бочек роликов листоправильных машин, значительно продляющая срок их эксплуатации.

При реализации предлагаемого способа предварительно подготавливают покрываемую поверхность, помещая ролики в специальную камеру, где производят их обдув чугунной дробью (по аналогии с обработкой поверхности бочек прокатных листовых валков насечкой их дробью - см. книгу В.К.Белосевича и Н.П.Нетесова. Совершенствование процесса холодной прокатки, М.: Металлургия, 1971, с.219-220). Затем рабочую поверхность покрывают с помощью взрыва (также в специальной камере) поочередно двумя слоями определенной толщины, состоящими из разных компонентов.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью ролики различных листоправильных машин, изготовленные из стали 9х и имевшие различные диаметры и длину бочек, подвергали упрочнению по предлагаемой технологии (с заявляемыми ее параметрами), а также с отклонениями от этих параметров. Результаты опытов оценивали по длительности рабочей кампании листоправильных роликов.

Наилучшие результаты (продление рабочей кампании упрочненных роликов по сравнению с неупрочненными в 2...2,5 раза) получены при использовании заявляемой технологии. Отклонения от нее ухудшали достигнутые показатели.

Так, использование абразивного обдува (кварцевым песком) подготавливаемой поверхности, а также применение при этой операции чугунной дроби других фракций (менее 180 и более 200 мкм) вызывало многочисленные случаи отслаивания покрытия при его испытаниях на прочность сцепления с основой. Малая толщина слоев покрытия (внутреннего - менее 15 мкм, внешнего - менее 8 мкм) при оптимальном их составе не дала необходимой степени упрочнения роликов, а при большой толщине (соответственно, более 25 и 10 мкм) - наблюдались отслаивания покрытия.

Не достигалось необходимое упрочнение покрываемой поверхности при использовании карбидовольфрамового порошка фракционностью менее 55 и более 65 мкм, а также при использовании другого вида меди (не марки М3, а марки М4 - с посторонними примесями до 1%). Наличие внешнего медного слоя покрытия обусловлено необходимостью создания определенного коэффициента трения скольжения между поверхностями роликов и выправляемого металла.

Испытания технологии упрочнения, выбранной в качестве ближайшего аналога (см. выше), не дали желаемого эффекта (длительность рабочей кампании роликов не возросла).

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование заявляемого способа при подготовке к эксплуатации роликов листоправильных машин на комбинате позволит снизить трудозатраты за счет продления их рабочей кампании не менее чем на 10%.

Пример конкретного выполнения

Упрочнению по предлагаемой технологии подвергаются ролики для правки холоднокатаной широкополосной стали сечением до 3,5×2350 мм². Диаметр бочки роликов из ст.9х равен 90 мм, длина - 2500 мм.

Предварительная подготовка поверхности бочек - обдув чугунной дробью фракции 190 мкм, величина давления обдува роликов 6 ати.

Методом газодетанационного напыления наносится сначала слой толщиной 20 мкм из карбидовольфрамового порошка фракционностью 60 мкм, а затем - слой меди марки М3 толщиной 9 мкм.

Увеличение длительности рабочей кампании роликов - в 2 раза.