Спосіб зміцнення металевої поверхні, переважно прокатних валків

1. Спосіб зміцнення металевої поверхні, переважно прокатних валків, який включає їх обробку пружньою щіткою, яка взаємодіє з джерелом модифікуючої речовини, який відрізняється тим, що після попередньої очистки поверхні охолодженого валка віброщіткою, її обробляють іншою пружньою щіткою, на яку подають суспензію, яка містить по 36525 тов И.А. Повышение работоспособности инструмента горячего деформирования.– М.: Металлургия, 1990. – 143 с.]. Однак встановлено, що підвищення твердості валків та збільшення місткості вуглеводу у сталі, наприклад, мас негативний вплив на опір викрошуванню та негативно відбивається на ресурсі прокатного валка. Для застереження передчасного виходу валків з ладу, збільшення іх ресурсу вживають відновлення робочої поверхні наплавкою зносостійкого металу з наступною механічною обробкою, далі слідує переточка забракованих на валки меншого типорозміру з наступною термообробкою на потрібну твердість. Однак така технологія потребує спеціального устаткування, крім того, її можливості обмежені фізико-хімічною природою використовуємих матеріалів, а економічна ефективність у деяких випадках не безсуперечна, оскільки зносостійкість наплавлених валків, які використовують спеціальні сплави, може бути не більш, чим у 1,3-1,5 рази вище нових. Відомий спосіб відновлення опорних валків клітей прокатних станів, який включає нагрів валків, багатошарову наплавку на поверхоню з чергуванням шарів із сталей з різноманітним рівнем зносостійкості та термообробку [ опис до патенту №1804353 A3, М.кл. В 21 В 28/02, от 06.12.90 ]. Відновлення валка до первісного діаметра здійснюють у декілька етапів, чергуючи наплавку з обкаткою валків безпосередньо у клеті стану при прокаті смуг у режимі, який регламентується математичною залежністю. Із опису технічного рішення, приведеного вище, видно, що, як і будь-який спосіб відновлення валків, який включає наплавку, він потребує спеціальне енергоємне устаткування і тому може бути рекомендований при значних відхилах розмірів валків від початкових. Найбільш близьким до заявляємого технічного рішення за призначенням, технічною суттю та досягаємим результатом при використанні є спосіб зміцнення металевої поверхні, переважно прокатних валків, який включає її обробку пружною щіткою, яка взаємодіє перед зоною обробки поверхні з алюмінієвим матеріалом [ опис. к патенту РФ No1793977 A3, М.кл. В 21 В 28/02, 11.11.90 ], при цьому обробці піддають зону поверхні прокатних валків з температурою 100 – 200°С у процесі експлуатації. При застосуванні описаного вище способу значно збільшується строк служіння валків, скорочується кількість перевалок для переточки калібрів та тим самим підвищується ресурс чавунних валків у цілому, а також продуктивність стану. Однак відомо, що алюмінієвий чавун, внаслідок утворення у ньому інтерметалевих поєднань, хоча й має більш високу зносостійкість та твердість, але характеризується зниженою міцністю, що призводить до зменшення ресурсу валків у цілому [ Энциклопедия неорганических материалов. T.1 – Киев: Главная редакция УСЭ, 1977.– 840 С. ]. Тому метою пропонуємого технічного рішення є збільшення ресурсу валків прокатних станів шляхом зміцнення поверхні валків, поширення іх технологічних можливостей, зпрощення способу зміцнення поверхні. В основу винаходу встановлена задача поліпшення способу зміцнення металевої поверхні, у якому, внаслідок попередньої очистки охолодженої поверхні віброщіткою, обробки пружньою щіткою, на яку подають суспензію, яка містить порошок, який виготовлений з природних мінералів або суміші природних мінералів, які обрані з ряду шаруватих силікатів, які включають різноманітні структурні модифікації складу МgЗ [Si205](ОН)4, а також домішки, які супутні вказаним природним мінералам, влаштування валків у кліті, та далі, використання у робочому режимі, забезпечується заповнення усіх дефектів поверхні прокатних валків модифікуючим складом, утворення модифікованого, зміцненого, зносостійкого шару, який компенсує попередній знос, із зниженим коефіцієнтом тертя, та за рахунок цього збільшується час експлуатації, наприклад, прокатних валків до чергового їх перезавантаження, збільшується продуктивність стану. Встановлена задача вирішується тим, що у відомому способі зміцнення металевої поверхні, переважно прокатних валків., який включає 11 обробку пружньою щіткою, яка взаємодіє з джерелом модифікуючої речовини, згідно винаходу, після попередньої очистки поверхні охолодженого валка віброщіткою 11 обробляють іншою пружньою щіткою, на яку подають суспензію, яка містить порошок, виготовлений з природних мінералів або суміші природних мінералів, які обрані з ряду шаруватих силікатів, які включають різноманітні структурні модифікації складу МgЗ [Si205](ОН)4, а також домішки, які супутні вказаним природним мінералам, валки влаштовують у кліті та далі використовують у робочому режимі. При цьому порошок на 90-95 % складається з часток не більше 10-20 мкм. У порошку супутніх домішок міститься не більше 3-5 %. Обробку суспензією ведуть до візуально обстежувального заповнення порошком розгарних розколин та інших дефектів. Попередня операція очистки саме віброщіткою необхідна для того, щоб очистити від окалини, забруднень та пригарів не тільки зовнішню поверхню валків, але й максимально звільнити від бруду розгарні розколини та інші дефекти поверхні. Підготовлену таким чином поверхоню обробляють пружньою щіткою, яка навпаки сприяє заповненню модифікуючим складом усіх дефектів, аж до мікророзколин. Наявність деякої кількості речовин, які супутні вказаним природним мінералам, не погіршує результатів обробки, але дозволяє, певно, внести такі речовини, які здатні діяти, як каталізатори, наприклад, рідкісноземельні метали та інші, оскільки процес утворення модифікованого шару починається вже при обробці пружною щіткою. Наявність деякої кількості часток більш 10-20 мкм у суспензії доцільно з точки зору заповнення великих дефектів та розгарних розколин. Як відмічено вище, наявність домішок, супутніх вказаним природним мінералам, позитивно відбивається на обробці поверхні. Однак більш глибока очистка мінералів від домішок може суттєво відбитися на вартості порошку та тому визнана недоцільною. 2 36525 Якість обробки у першому наближенні можливо контролювати візуально, спостерігаючи заповнення порошком найбільш помітних дефектів поверхні валків. Як видно із викладення суті заявляємого технічного рішення, воно відрізняється від прототипу та, отже, є нове. Рішення також має винахідницький рівень. Відомо використання у якості модифікуючих складів таких лігатур, як магній-нікель, мідь-магній, магній -нікель-рідкісноземельні метали, магній-кремнійнікель-залізо-рідкісно-земельні метали та інші. Кількість модифікатора у масі рідкого металу не перевищує 0,3-2,5 %. Відомо також, що уведення модифікаторів у рідкий метал є достатньо складна справа, так як супроводжується помітними піротехнічними ефектами. Комплексні модифікатори більш ефективні, чим просто магній, а ї уведення супроводжується меншими піротехнічними ефектами [Энциклопедия неорганических материалов. T.1 –Киев: лавная редакция УСЭ, 1997.– 40с. ] . Однак ї використання суттєво впливає на вартість кінцевого продукту та не може бути виправдано у масі таких об'ємів, якими є, наприклад, валки прокатних станів. У заявляєому рішенні пропонується використати у якості речовини для модифікації поверхні природний мінерал або суміші прородних мінералів,аналогічні відомим лігатурам по складу деяких компонентів, але які принципово відрізняються від них по фізико-хімічним властивостям та механізму взаємодії з металом. Пропонуємий спосіб обробки поверхні, одночасно із зміцненням, підвищенням твердості та зносостійкості, забезпечує значне збільшення об"єму у напрямку, перпендекулярному поверхні,що дозволяє скомпенсувати та продовжити строк експлуатації, наприклад, прокатних валків до відновлення їх працездатності таким багато-вартісним методом, як наплавка спеціалізованих сталей. Пропонуєме технічне рішення може знайти широке застосування у промисловості. Перевірка ефективності пропонуємого способу була здійснена на стані. При цьому використали порошок, який містив у мас. %: шунгіт 5-10, нефріт 20-40, домішки речовин, які супутні вказаним природним мінералам, не більш 2-З, офіт-решта. У якості об'єкту, на якому дослідили пропонуємий спосіб, використали прокатні валки стану. Після вивалки з кліті та охолодження валка до кімнатної температури, попередньо обробляли його поверхню картщіткою або віброщіткою для очистки від окалини та інших забруднень. Потім за допомогою пружньоі щітки обробляли поверхню валка з одночасним поданням згаданого вище порошку. Кожну смугу валка, завширшки приблизно дорівнену ширині щітки, обробляли вказаним чином до появи чистого металевого блиску, заповнюючи всю сітку розгару. Такого результату можна досягти при проході уздовж довжини валка пружньою щіткою не менш 3-х разів. Прокатний валок діаметром 800 мм, довжиною по утворюючій 1300 мм може бути оброблений за 40-60 хвилин.Кожна смужка шириною 60 мм потребує для обробки приблизно 0,03 г порошку, який може бути поданий з будь-якою припустимою технологічною рідиною. Після обробки валки влаштовували у кліть та прокатували при робочому навантаженні . Випробування показали, що у результаті обробки швидкість зносу поверхні прокатних валків суттєво зменшилась, що дозволило продовжити час експлуатації валків до чергової перевалки у 2,5-3 рази. Такий результат може бути досягнутий тільки за рахунок поліпшення опору усім видам зносу. Як видно з опису прикладу здійснення пропонуємого способу та його результатів, він дозволяє суттєво поліпшити експлуатаційні показники валків, та у той же ж час характеризується простотою операцій та досягаємістю використовуємих засобів. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3