Таблица VI1.41

Типовые режимы термической обработки деталей горных машин

Врубовая машина

Сегмент Сухарь Брус бара Утюг бара Валик Стопор

Внутренний и наружный диски Кулак

Пружинное кольцо Шлицевая втулка Храповик

Шестерня (г =-20, т = 7)

Коническая шестерня (г=52, т=7)

Зубчатый валик Звездочка (г=5) Валик конической шестерни Кулачковая и кольцевая шестерни (2=20. т=5) Кулачковая муфта Червяк Вал муфты

Ведущий и ведомый диски

Пружины Пальцы

Вал червячного колеса

Захват

Серьга

Вилка

Проходческая лебедка

Отбойный молоток

Таблица Vn.42

Типовые режимы термической обработки крепежных деталей

тройная нормализация при температурах 1050, 820, У00° С с последующим отпуском при бОО** С; б) на твердость НВ260-290 - нормализация при 1050** С с последующим отжигом при 620° С.

Кованые стальные валки в зависимости от марки стали подвергают следующим видам термической обработки: из сталей 50 и 55- нормализации и отпуску; из сталей 40ХН и 9Х - закалке и отпуску; из сталей 55Х, 60ХГ, 50ХН и 60ХН - нормализации и отпуску или, по требованию заказчика, закалке и отпуску. Твердость бочки валков в зависимости от марки стали и режима термической обработки должна составлять НВ179-429.

На УЗТМ валки куют с одной осадкой при степени укова не менее 3. Горячие поковки передают на термическую обработку. Поковки из углеродистых и низколегированных сталей проходят нормализацию с отпуском по определенному режиму. Их нагревают до температуры нормализации 830-870° С и выдерживают после выравнивания температуры в течение времени, определенного из расчета 0,6 ч на 100 мм; затем охлаждают на воздухе до 250-550° С. Температура отпуска 580-660° С, продолжительность выдержки из расчета 1,2 ч на 100 мм. Охлаждение после отпуска: до 400° С со скоростью 40-60° С/ч, дальнейшее охлаждение до 250-300° С со скоростью 20-30° С/ч (в зависимости от сечения поковки). В тех случаях, когда валки проходят вторую нормализацию после обдирки, выдержку при отпуске рассчитывают следующим образом: 1 ч на 100 мм -для валков из углеродистых и низколегированных сталей и 1,9 ч на 100 мм -для валков из сталей 50ХН и 60ХН.

На НКМЗ кованые валки изготавливают в основном из сталей 50, 55, 55Х, 40ХН, 60ХН, 50ХН и 60ХГ. Ковку ведут с одной осадкой слитка при степени укова по бочке не менее 2,5-3. Поковки на термическую обработку (в основном нормализация с отпуском) поступают в горячем состоянии с температурой на поверхности минимального сечения не ниже 350° С. При первом переохлаждении до 300-350° С после выравнивания температуры их выдерживают из расчета 1 ч на 100 мм, а затем нагревают до 840-860° С. Выдержка при 840-860° С составляет 0,5 ч на 100 мм сечения. Охлаждают поковки на воздухе до температуры 300-350° С. Для равномерного охлаждения их периодически кантуют. При достижении температуры 300-350° С поковки помещают в печь и выдерживают при этой температуре из расчета 2 ч на 100 мм сечения. Температура отпуска 590-610° С, продолжительность выдержки 4 ti на 100 мм сечения. Охлаждение после отпуска ведут со скоростью 40° С/ч до температуры 400° С и 20° С/ч до температуры 100° С. Валки закалке с отпуском на НКМЗ подвергают только в тех случаях, когда это предусмотрено заказом. Нормы твердости после этой обработки в зависимости от марки стали следующие: сталь 50 НВ175, 55НВ180, 55ХНВ210, 50ХН НВ207, 60ХН НВ230, 60ХГ НВ230.

Южно-Уральский и Ижорский машино-

строительные заводы изготавливают валки из тех же сталей, что и другие машиностроительные заводы. Ковку ведут с осадкой и со степенью укова по бочке не менее 2-3 (с учетом осадки). Валки из углеродистых сталей подвергают термической обработке в поковке, а из легированных - после грубой механической обработки. Термическая обработка, как правило, состоит из нормализации с отпуском или закалки с отпуском. Режимы этих операций не отличаются от описанных выше. В каждом конкретном случае в прокатных цехах устанавливают необходимый режим эксплуатации валков, исходя из условий их работы и твердости. Валки с повышенной твердостью следует устанавливать в чистовые и предчистовые клети. Наиболее твердые валки следует применять для прокатки круглых и квадратных профилей. Более мягкие валки могут работать на блюмингах, слябингах, и черновых клетях сортовых станов. Это объясняется тем, что валки с высокой твердостью более хрупки и их необходимо оградить от динамических воздействий, которые наблюдаются на бдюмингах, слябингах и черновых клетях сортовых станов. Валки средней твердости применяют для работы на рельсо-балочных станах.

На ряде металлургических предприятий для повышения стойкости валков их отпуск осуществляют перед постановкой в клеть, для чего в вальцетокарной мастерской на термическом участке устанавливают ванну для отпуска закаленных валков и оборудование для поверхностной закалки валков и отдельных участков быстроизнашивающихся калибров.

Валки холодной прокатки

Технология изготовления рабочих и опорных валков станов холодной прокатки неодинакова, поэтому рассмотрим ее в отдельности для каждого типа валков.

Маршрутная технология производства рабочих валков холодной прокатки включает в себя следующие основные операции:

1) выплавку стали заданной марки; 2) разливку стали в изложницы; 3) раздевание слитков и передачу их в горячем состоянии в кузнечно-прессовый цех; 4) нагрев слитков в кузнечных нагревательных печах и ковку заготовок для валков холодной прокатки; 5) ковку поковок; 6) планочный контроль поковок; 7) обдирку под предварительную термическую обработку, сверловку осевого канала (для валков с осевым отверстием); 8) предварительную термическую обработку; 9) механическую обработку под закалку; 10) сборку под закалку (при закалке со сквозным прогревом); 11) закалку; 12) отпуск; 13) замер твердости и заключение (предварительное) о пригодности; 14) окончательную механическую обработку (шлифовку); 15) второй отпуск {старение); 16) окончательнуюшлифовку, замер твердости; 17) контроль дефектов (на магнитном и ультразвуковом дефектоскопах, травлением); 18) нанесение защитного покрытия и упаковку.

Термическая обработка является одной из

наиболее ответственных операций в технологическом цикле изготовления валков. Она состоит из двух этапов: предварительной термической обработки (выполняемой непосредственно после ковки) и окончательной., К предварительной термической обработке поковок валков относят отжиг, улучшение, нормализацию с отпуском и др. Она должна обеспечить предотвращение образования флокенов, снижение твердости для облегчения последующей механической обработки, формирование в шейках валков и в центральной части бочки благоприятных для эксплуатации структуры и свойств, подготовку структуры поверхностных слоев к закалке. Предварительная термическая обработка (улучшение) приводит к полной ликвидации остатков карбидной сетки, измельчению карбидной фазы и образованию структуры зернистого илг сорбитообразного перлита.

На ЭЗТМ, УЗТМ, Ижорском и других заводах тяжелого машиностроения в качестве предварительной термической обработки валков применяют отжиг с последующим термическим улучшением. Перед закалкой выполняют первичную механическую обработку (обдирку) валков. Технологическая схема предварительной термической обработки поковок валков на одном из этих заводов (УЗТМ) приведена на рис. VH.IS. Приведенный режим составлен применительно к валкам из стали марок 9Хи9Х2. Если в садке имектся валки из стали марок 9Х2В и 9Х2МФ, изотермическую выдержку увеличивают на 25%. При содержании водорода в жидкой стали выше 4,5 см/ЮО г продол* жительность изотермической выдержки при 650-680° С увеличивают на 20-50% (в зависимости от содержания водорода).

Технологическая схема предварительной термической обработки, применяемая на УЗТМ, учитывает технологию последующей окончательной термической обработки. Если в качестве окончательной термической обработки применяют закалку со сквозным прогревом деталей, то первый этап предварительной термической обработки осуществляется по схеме, приведенной на рис. УП.15, а. Накопление поковок проводят при 300- 400° С. Более низкая температура накопления (температура охлаждения после ковки) приводит к увеличению скорости охлаждения с температуры ковки и ограничивает возможность образования карбидной сетки. Низкая температура перекристаллизации при отжиге (790° С) способствует сохранению большого числа центров для превращения аустенита в мелкозернистый перлит, а относительно глубокое переохлаждение (500-400° С) дополнительно повышает дисперсность структуры. Последующий отпуск при 670-690° С в течение 32 ч обеспечивает коагуляцию карбидной фазы и достаточную степень обезводороживания.

Схема предварительной термической обработки валков в условиях УЗТМ включает улучшение с различными температурами высокого отпуска. Так, если при окончательной термической обработке применяют закалку с нагрева токами промышленной частоты, температура высокого отпуска находится в пределах 680-720° С. При применении за-

калки со сквозным прогревом температуру высокого отпуска повышают до 780-790° С, что практически соответствует отжигу.

Таким образом, отпуск при температуре 680-720° С при последующей закалке с нагрева токами промышленной частоты обеспечивает достаточно высокую прочность сердцевины валков, тогда как та же степень упрочнения при последующей закалке со сквозным прогревом детали обеспечивается самим способом печного нагрева и спрейер-ного охлаждения. Поэтому вместо высокого отпуска можно нагревать валки до температуры отжига.

Режим предварительной термической обработки, применяемый на НКМЗ, значитель-но отличается от режимов других заводов. На этом заводе поковки валков подвергают двойной нормализации с последующим отпуском (рис. Vn.l6). Улучшение не проводят. Разновидностью такой термической обработки является режим с пониженной (до 450-480*° С) температурой окончательного отпуска. Высокая температура аустенитизации (950-960° С) способствует растворению карбидной сетки; последующее охлаждение на воздухе до 350-300° С исключает возможность ее выпадения. Температура 840- 850° С при второй нормализации принята для устранения возможного перегрева стали при 950-960° С.

Экономическая целесообразность предварительной термической обработки по режиму, состоящему из двойной нормализации и последующего отпуска, очевидна. При проведении нормализации можно использовать высокопроизводительные ямные печи, исключается трудоемкая операция сборки валков под закалку, нормализация совмещается с обработкой, проводимой после ковки для предотвращения образования флокенов, исключается предварительная механическая обработка, значительно сокращается длительность цикла предварительной термической обработки. Так, по данным НКМЗ, для осуществления термической обработки валка с бочкой диаметром 500 мм по режиму двойной нормализаци с отпуском требуется 160 ч, а по применявшемуся ранее режиму (отжиг с последующим термическим улучшением) 270 ч.

Крупные опорные валки (диаметр бочки 500-1700 мм) на НКМЗ подвергают предварительной термической обработке с применением промежуточного переохлаждения (рис. vn.l7). После однократной осадки и ковки их загружают в термическую печь при 600-650° С для накопления Выдержка при температуре накопления 15-25 ч (в зависи-мости от диаметра поковки). Такая выдержка обусловлена необходимостью выравнивания температуры поверхностных слоев валков и завершения превращения переохлажденного аустенита.

К концу выдержки структура металла поковок представляет собой крупнопластинчатый перлит с разорванной карбидной сеткой. Для ее растворения и повышения однородности твердого раствора аустенитизацию проводят при 950-960° С. В результате относительно ускоренного переохлаждения с 950-960 до 400-350° С (охлаждение в пе-