Разработка технологии изготовления заготовки кованого валка для холодной прокатки (стр. 3 из 7)
В результате накопленного опыта и проведенных исследовательских работ определились следующие основные правила процесса ковки валков холодной прокатки:
1. Ковку крупных и средних валков осуществлять из слитков, подаваемых в кузнечно-прессовый цех в горячем состоянии.
2. При разработке технологического процесса из одного слитка предусматривать ковку одного, валка и в крайнем случае не более двух.
3. Обеспечивать при ковке минимальную уковку (не менее трехкратной с применением одинарной или двойной осадки).
4. Изготовлять поковки валков с минимальным числом подогревов.
5. Строго соблюдать режимы нагрева и ковки (температура начала ковки не выше 1150°, а температура конца ковки в пределах 750–850°).
6. Строго соблюдать режим охлаждения поковок.
Технологический процесс ковки рабочих валков с бочкой диаметром более 250 мм состоит из следующих операций (рис. 3).
1. Биллетировка слитка – ковка его прибыльной части на круг под размер патрона, обкатка граней слитка и рубка (зачистка) его поддонной части. Диаметр откованной прибыли (цапфы) определяется весом слитка и диаметром патрона; при этом величина заплечиков блока должна быть достаточной для осуществления его осадки. Длина цапфы 1,5–2 ее диаметра. Остальную часть прибыли отрубают.
Обкатку граней слитка на блок выполняют, применяя небольшие обжатия (30–50 мм). Опытом установлено, что в результате уменьшения величины обжатия при биллетировке и применения конусных биллетов повышается качество поверхности поковки.
Назначение биллетировки: а) дробление крупнозернистой структуры металла по углам слитка и уплотнение его в поверхностной зоне слитка, б) подготовка слитка к осадке.
2. Осадка слитка после биллетировки и равномерного нагрева до 1180°. Слиток – биллет подают к прессу и устанавливают цапфу в отверстие нижней осадочной плиты так, чтобы он занял строго вертикальное положение. До установки биллета на плиту ее выдвигают из-под пресса.
Установив биллет на нижнюю плиту, на него накладывают верхнюю сферическую плиту. Затем при помощи подвижного стела пресса биллет подводят под верхний боек, еще раз центрируют в вертикальном положении и, постепенно опуская траверсу вниз, осаживают. Диаметр осаженного блока должен быть в 1,6–1,8 раза больше диаметра исходного биллета.
При последующей протяжке блока величина уковки должна быть не менее 2,5. Вместе с плитой осаженный блок выводят из-под пресса и при помощи подвижного стола передают на бойки для протяжки.
Рис. 3. Типовой технологический процесс ковки валка с двойной осадкой
Протяжку осуществляют следующим образом. Вследствие эксцентричного расположения рычагов осадочную плиту вместе с блоком поворачивают на 90° и при помощи цепей и мостового крана подают к бойкам пресса. Блок кладут на нижний боек пресса и; опустив траверсу вниз, зажимают между бойками. После этого осадочную плиту снимают с цапфы блока и отводят в сторону при помощи крана. На цапфу надевают патрон и начинают протяжку блока. Осадка блока имеет большое значение для подготовки металла к последующим технологическим операциям. В результате осадки повышается величина уковки, улучшаются механические свойства металла в поперечном сечении валка.
Особое назначение осадки – создание условий для интенсивной ковки слитка, в результате чего улучшается структура металла поковки, дробятся и более равномерно по ее сечению распределяются карбиды, что в сочетании с последующей термической обработкой обеспечивает высокое качество заготовки валка. Одновременно осадка является как бы контрольной операцией при проверке качества металла. Если на слитке имеются невидимые глазом поверхностные или подкорковые дефекты (трещины, рванины, подкорковые пузыри и др.), то при осадке в результате возникновения напряжений они раскрываются и их размеры увеличиваются. Слитки с большим количеством дефектов, не поддающихся удалению, для производства валков холодной прокатки не годны. Кроме того, при осадке разрушается литая дендритная структура и уменьшается анизотропия. Число предварительных осадок и их величина определяются диаметром валка холодной прокатки. Так, на УЗТМ при протяжке заготовки для валков с бочкой диаметром до 320 мм применяют одинарную осадку слитка до диаметра, обеспечивающего уковку не менее 1,6 по отношению к диаметру биллета и уковку не менее 2,5 от площади блока к площади сечения заготовки.
При ковке слитков для валков с бочкой диаметром 320 – 550 мм применяют двойную осадку с таким расчетом, чтобы при каждой осадке уковка составила не менее 2 от сечения блока к сечению исходного биллета или не менее 2,5 от сечения блока к сечению бочки валка. При ковке слитков для валков с бочкой диаметром свыше 550 мм кроме двойной осадки предусматриваетсяпредусматривается промежуточный отжиг между ними.
В результате промежуточного отжига уменьшается величина остаточных напряжений, возникших при протяжке и осадке, а также предупреждается получение флокенов.
На ЭЗТМ при изготовлении валков диаметром до 450 мм применяют одинарную осадку на высоту 50% от длины осаживаемого биллета с последующей энергичной ковкой и обеспечением не менее чем трехкратной суммарной уковки.
На некоторых заводах для сокращения технологического цикла ковки от операции промежуточного отжига и второй осадки отказались. По предварительным данным установлено, что отмена промежуточного отжига и второй осадки к ухудшению качества валков не привела.
3. Протяжку блока слитка после осадки осуществляют сначала на гладких бойках пресса, а затем на комбинированных сразу после осадки (если температура блока достаточна) или с применением подогрева. Протяжку на гладких бойках нужно проводить на круг через квадрат с получением уковки на протянутой заготовке не менее 2,5. Для получения квадрата из
круглого сечения необходимо, чтобы отношение площади круглого сечения к площади квадратного сечения было не менее 1,6–1,8. При протяжке квадрата на круг обычно руководствуются правилом, согласно которому из квадратного сечения можно получить круглое сечение с диаметром, равным стороне исходного квадрата. Величина обжатия за один рабочий ход на предварительной протяжке может доходить до 150–250 мм в зависимости от размера валка, если при глубоких обжатиях не появляются нажимы и заковы. Нажимы и заковы можно получить и при небольших обжатиях, если поковка будет расположена не параллельно плоскости бойков.В большей части случаев протяжку осаженного блока выполняют, используя нагрев под осадку на диаметр, равный или меньший диаметра биллета перед осадкой. При протяжке блока на размер бочки валка диаметр протянутой заготовки должен быть на 12–15% больше диаметра бочки валка в поковке. В результате этого создается запас на утяжку кромок бочки при обжатии шеек, а также при окончательной ковке бочки при кузнечный цех и ковши заготовки под молотом на размеры поковки.
Технологический процесс ковки валков при диаметре бочки поковки до 250–320 мм состоит из следующих операций: биллетировки слитка под прессом, осадки блока, протяжки блока на круглую или квадратную заготовку, передачи заготовки в кузнечный цех и ковки заготовки молотом на размеры поковки.
На некоторых заводах для ковки валков с бочкой диаметром до 250 мм применяют круглые слитки весом от 0,4 до 0,75 т. Такие слитки после их отливки охлаждают в изложницах до 700 – 750°; затем слитки вынимают из изложниц и в горячем состоянии (при температуре не ниже 650°) передают в нагретую до 600 – 650° печь, где они замедленно охлаждаются. Охлажденные слитки проходят осмотр и приемку; после удаления неглубоких поверхностных дефектов их отправляют в кузнечный цех. Иногда мелкие слитки передают из сталеплавильного цеха в кузнечный в термосах в горячем состоянии (при 600–700°).
При ковке мелких валков из предварительно протянутой заготовки число валков, получаемых из одной заготовки, должно быть не более трех, а заготовок из слитка – не более одной. Уковка на заготовке должна быть не менее 2,5, уковка на бочке валка в поковке, откованной из заготовки – не менее 1,6; при этом ковку следует осуществить за один вынос (нагрев).
Технологические процессы ковки средних и крупных валков отличаются только числом осадок и промежуточных отжигов между ними. На одних заводах (например, ЭЗТМ) валки с бочкой диаметром свыше 300 мм изготовляют с одинарной осадкой, на других (например, УЗТМ) – с двойной осадкой, а валки с бочкой диаметром свыше 550 мм – и с промежуточным отжигом между осадками.
Ковка опорных валков разделяется на ковку цельных опорных валков и ковку составных (сборных) валков. Ковка цельных опорных валков ничем не отличается от ковки рабочих валков и состоит из следующих операций: биллетировки слитка, осадки, протяжки и ковки на размер поковки.
Ковка же составных опорных валков разделяется на ковку отдельно бочки и ковку оси, на которую насаживается бочка.
Ковку оси осуществляют в основном из стали марки 55Х путем протяжки слитка из расчета получения уковки на поковке не менее 2,5. Материалом для изготовления бочки служит преимущественно сталь марки 9Х или 9ХФ. Ковка бочки состоит из следующих операций: биллетировки слитка, рубки прибыльной и донной частей слитка, осадки, прошивки, ковки на оправке и правки бочки.
В связи с тем, что изготовление сборного опорного валка – трудоемкий и сложный процесс, в последнее время на многих заводах вместо сборных опорных валков применяют цельнокованые
В процессе ковки рабочих и опорных валков необходимо учитывать, что структура металла поковки определяется не только интенсивностью ковки слитка, но еще и тем, при каких температурах заканчивается этот процесс. В случае окончания ковки при высоких температурах (порядка 900° и выше) в поковке создаются благоприятные условия для роста зерна и выделения карбидов. Поэтому ковку валков из хромистых инструментальных сталей следует заканчивать при 780–850°. Чем выше температура окончания ковки за пределами 900°, тем крупнее в поковке карбидная сетка.