Оцінка якості матеріалів, що використовуються для виготовлення валків гарячої прокатки, за їх термостійкістю

N. V. Polyakova

Анотація


Мета. Властивістю, що визначає якість матеріалів робочого шару прокатних валків, вважається їх зносостійкість. Однак в умовах гарячої прокатки на її стабільність можуть вплинути такі властивості як корозійна стійкість і термостійкість. Поширеними матеріалами для виконання прокатних валків гарячої прокатки є білий високохромистий чавун і швидкорізальна сталь, питанням термостійкості яких у сучасній літературі не приділено достатньо уваги. Метою роботи – оцінка якості високохромистого чавуну і швидкорізальної сталі як матеріалів валків гарячої прокатки за їх термостійкістю. Методика. Експериментальні зразки високохромистого чавуну марки ІЧХ16НМФТ і швидкорізальної сталі марок Р5М5 і Р6М5 були піддані термоциклуванню за режимом: 200 циклів нагрівання до 600 °С і охолодження до 20 °С. Після випробувань оцінювали зміни мікроструктури і мікротвердості структурних складових експериментальних матеріалів. Результати. Наведено результати дослідженя схильності матеріалів, що застосовуються для виробництва прокатних валків, до руйнування, викликаного термічною втомою. Досліджено умови зародження і росту тріщин термічної втоми в білому високохромистого чавуні, оцінено структурні зміни, що відбуваються в процесі термоциклування. На поверхні зразків білого високохромистого чавуну в процесі випробувань було виявлено утворення макро- і мікротріщин термічної втоми. Мікротріщини проходять по евтектичному карбіду, значною мірою поширюючись на залишковий аустеніт, по межі розділу карбіду з продуктами розпаду аустеніту. На поверхні зразків швидкорізальної сталі в описаних умовах випробувань тріщиноутворення не спостерігалося. У результаті термоциклування білого високохромистого чавуну відбувається зниження мікротвердості металевої матриці, а мікротвердість евтектичного карбіду порівняно з вихідним литим станом збільшується. Мікротвердість структурних складових швидкорізальної сталі змінюється менш істотно.
Практична значимість.
Існує можливість зниження зносостійкості прокатних валків із робочим шаром з високохромистого чавуну в литому стані в результаті термовтомного руйнування під час експлуатації в умовах гарячої прокатки. Підвищити термостійкість високохромистого чавуну ІЧХ16НМФТ можна, імовірно, за рахунок застосування спеціальних методів термообробки, спрямованих на отримання бейнітної структури металевої матриці. Можна рекомендувати враховувати показники термостійкості матеріалів прокатних валків гарячої прокатки як додатковий критерій їх якості.


Ключові слова


високохромистий чавун; швидкорізальна сталь; прокатні валки; термічна втома; термоциклування

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Литые прокатные валки : монография / [Н. А. Будагьянц, В. Е. Карский]. − Москва : Металлургия, 1983. – 175 с.

Budagyants N.A. and Karskij V.E. Litye prokatnye valki : monografiya [The cast mill rolls : monograph]. Moscow : Metallurgy Publ., 1983, 175 p. (in Russian).

Термическая усталость металлов : монография / [Р. А. Дульнев,

П. И. Котов]. − Москва : Машиностроение, 1980. – 200 с.

Dulnev R.A. and Kotov P.I. Termicheskaja ustalost’ metallov [Thermal fatigue of metals]. Mosco : Engineering Publ., 1980, 200 p. (in Russian).

Журавель В. М. Исследование возможности получения биметаллической быстрорежущей стали методом ЭШН ЖМ / В. М. Журавель, А. Н. Головачев, В. В. Жуков, Л. Б. Медовар, А. П. Стовпченко // Nove Technologie i osiagniecia w metalurgii I inzynierii materialowej : Международная научная конференция (Ченстохова, 2 июня, 2006 г.). – Ченстохова, 2006. − С. 606– 609.

Zhuravel V.M., Golovachev A.N., Zhukov V.V., Medovar L.B. and Stovpchenko A.P. Issledovanie vozmozhnosty poluchenija bimetallicheskoj bystrorezhushej stali metodom ESHN ZH M [Study the possibility of obtaining bimetallic HSS by method ESHN LM]. Nove Technologie i osiagniecia w metalurgii I inzynierii materialowej [New technologies and advances in metallurgy and materials science engineering] : International scientific conference, Czestochowa, June 2, 2006 pp. 606–609. (in Russian).

Кондратенко О. В. Экономические преимущества производства и особенности получения композитной быстрорежущей стали / О. В. Кондратенко, А. Н. Головачев, И. О. Горобец, В. М. Кондратенко, А. П. Стовпченко // Теория и практика металлургии. – № 2–3. – 2007. – С. 24–27.

Kondratenko O.V., Golovachev A.N., Gorobetc I.O., Kondratenko V.M. and Stovpchenko A.P. Ekonomicheskie preimushestva proizvodstva i osobennosti polucheniya bystrorezhushej stali [The economic benefits of production and features high-speed steel producing composite] Teoriya i praktika metalurgii [Theory and practice of metallurgy]. No. 3, 2007, pp. 24–27. (in Russian).

Куцова В. З. Закономірності структуроутворення та кінетики фазових перетворень в чавуні ИЧХ16НМФТ / В. З. Куцова, О. В. Швець, А. Ю. Куцов, М. А. Ковзель // МтаТОМ / Днепропетровск : ПГАСА, 2002. – № 1–2. – С. 10–17.

Kutsov V.Z. Shwec’ O.V. Kutsov A.Yu. and Kovzel M.A. Zakonomіrnostі strukturoutvorennya ta kіnetiki fazovyh peretvoren’ v chavunі ICHH16NMFT [Regularities of structure formation and kinetics of phase transformations in iron grade ICHH16NMFT]. MtaTОM [M&TTM]. Dnipropetrovs’k : PGASA Publ., 2002, no. 1–2, pp. 10–17. (in Ukrainian).

Патент 59272 А, Україна, МКВ C21D 5/04. Спосіб термічної обробки високолегованого чавуну / В. З. Куцова, А. Ю. Куцов, М. А. Ковзель,

Г. В. Мамченко. – 20021210426. – Заявлено 23.12.2002. – Опубл. 15.08.2003. Бюл. № 8.– С. 1.

Kutsova V.Z., Kutsov A.Yu., Kovzel M A. and Mamchenko G.V. Patent 59272, Ukraine, MAC C21D 5/04. Sposіb termіchnoi obrobky visokolegovanogo chavunu [Method of heat treating high chrome cast iron]. 20021210426. Stated 23.12.2002, publ. 15.08.2003, bull. no. 8, p. 1. (in Ukrainian).

Медовар Л. Б. Проблемы и перспективы производства современных прокатных валков / Л. Б. Медовар, В. К. Грановский // Проблемы специальной электрометаллургии. – 2001. – № 4. – С. 22–24.

Medovar L.B. and Granovskij V.K. Problemy i perspektivy proizvodstva sovremennyx prokatnyh valkov [Problems and perspectives production of modern rolls]. Problemy special’noj elektrometalurgii [Problems of special electrometallurgy]. 2001, no. 4, pp. 22–24. (in Russian).

Пинчук С. И. Структура и свойства высокохромистого чугуна как материала для производства прокатных валков / С. И. Пинчук, Н. В. Полякова // Металознавство та термічна обробка металів. – 2008. – № 1. – С. 24–34.

Pinchuk S.I., and Polyakova N.V. Struktura i svojstva vysokohromistogo chuguna kak materiala dlya proizvodstva prokatnyh valkov [Structure and properties of high chrome cast iron as a material for the production of rolling mill rolls]. Metaloznavstvo ta termіchna obrobka metalіv [Metal science and heat treatment]. 2008, no. 1, pp. 24–34. (in Russian).

Полякова Н. Влияние условий нагрева и охлаждения на структуру и свойства материалов, предназначенных для производства прокатных валков / Н. Полякова, Т. Семенец // VIII Міжнародна наукова конференція “Нові технології та досягнення у металургії та інженерному матеріалознавстві” (25.05.2007 р., Польща, Ченстохова). − 2007. –

С. 478–481.

Polyakova N. And Semenets T. Vlijanie uslovij nagreva i ohlazhdenija na struktyru i svojstva materialov prednaznachennyh dlya proizvodstva prokatnyh valkov [Influence of conditions of heating and cooling on the structure and properties of materials for the production of rolling mill rolls]. VIII Mіzhnarodna Naukova konferentsіya "Novі tehnologії that dosyagnennya v metalurgії ta іnzhenernomu materіaloznavstvі" [New technologies and advances in metallurgy and materials science engineering]. May 2, 2007. Poland, Czestochowa, 2007, 738 p., pp. 478– 481. (in Russian).

Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. Механические испытания. Конструкционная прочность / Я. Б. Фридман. − Москва : Машиностроение, 1974.– 368 с.

Friedman Ya.B. Mehanicheskie svojstva metallov. Mehanicheskie ispytaniya. Konstrukcionnaya prochnost’. [Mechanical properties of metals. Mechanical tests. Structural strength.]. Moscow : Engineering Publ., 1974, 368 p. (in Russian).

L. Hao, Z. Y. Jiang, Z. X. Chen, D. B. Wei, X. W. Cheng, S.Z. Luo, L. Z. Jiang, M. Luo and L. Ma. High Temperature Oxidation Investigation of Hot Roll Material with High-Speed Steel. Advanced Materials Research,

vol. 1095, 2015, pp. 130–134.

M. Pellizzari, D. Cescato and M. G. De Flora. Hot friction and wear behaviour of high speed steel and high chromium iron for rolls. 17th International Conference on Wear of Materials, 15 June 2009, Las Vegas, USA, Wear. Vol. 267, iss. 1–4, pp. 467–475.

R.J. Skoczynski, G. Walmag and J.P. Breyer Improvement of the work roll performance on 2050 mm hot strip mill at ISCOR VANDERBIJLPARK. International ATS Steelmaking Conference, Paris (France), 2000, pp. 105–112.

M. Nilssona and M. Olssona Microstructural, mechanical and tribological characterisation of roll materials for the finishing stands of the hot strip mill for steel rolling. Wear Vol. 307, iss. 1–2, (30 September 2013), pp. 209–217.

S. Imurai1, Ch. Thanachayanont, J.T.H. Pearce and T. Chairuangsri. Microstructure And Erosion-Corrosion Behaviour Of As-Cast High Chromium White Irons Containing Molybdenum In Aqueous Sulfuric-Acid Slurry. Archives of Metallurgy and Materials , vol. 60, iss. 2 (August 2015), рр. 919–923.

C.R.S. da Silva and M. Boccalini. Thermal cracking of multicomponent white cast iron Materials Science and Technology. Vol. 21, iss. 5 (01 May 2005), pp. 565–573.


Пристатейна бібліографія ГОСТ