Оцінка і прогнозування мікроструктури, властивостей робочого шару прокатних валків з високохромистого чавуну - Автореферат

Останнім часом зявилася значна кількість повідомлень про успішне застосування двошарових валків широкополосних станів з робочим шаром з високохромистого чавуну в закордонній практиці. Метою роботи є розробка оцінюючих критеріїв якості, що забезпечують прогнозування мікроструктури, властивостей і високу експлуатаційну стійкість відцентроволитих двошарових прокатних валків з робочим шаром з високохромистого чавуну. Методологія проведення дослідження включала вивчення основних факторів і оцінюючих критеріїв, що визначають експлуатаційну стійкість відцентроволитих високохромистих валків, і спрямована на підвищення їхньої якості шляхом регулювання умов кристалізації, оптимізації хімічного складу матеріалу робочого шару, розробку ефективних режимів термообробки. Дослідження структури і властивостей проводили з використанням як стандартних, так і спеціально розроблених методик: комплексне дослідження структури проводили металографічним методом, виміром мікротвердості, рентгеноспектральним мікроаналізом; як експрес-метод для оцінки рівня напружень використовували вимір коерцитивної сили; розроблена методика металографічної кількісної оцінки фазового складу високохромистих сплавів з використанням ПК; розрахунок температурних полів, напружень і дифузії хрому при термообробці валків виконували з застосуванням комплексу розроблених програм для ПК. Особистий внесок здобувача складається: у розробці запропонованих критеріїв якості, що оцінюють робочий шар валків з високохромистого чавуну; теоретичному дослідженні та оцінках температурних градієнтів, що виникають при термообробці, термічних напружень і перерозподілу хрому в неоднорідному полі напружень [8]; у проведенні та аналізі експериментів по вивченню структури і властивостей робочого шару; в оцінках експлуатаційної стійкості високохромистих валків з урахуванням запропонованих критеріїв якості [4]; у побудові математичних моделей, що встановлюють взаємозвязок між хімічним складом, умовами формування робочого шару, параметрами термообробки, структурою і властивостями високохромистого сплаву; у розробці методики кількісної оцінки фазового складу і засобів травлення високохромистого сплаву [6].Такі переваги валків з високохромистого чавуну (12-18% Cr) забезпечують стійкість у чистовій групі клітей широкополосних станів на рівні 3500 - 6500 т/мм з йому робочого шару. Інформаційні матеріали практично не містять даних про технологічні параметри лиття і термообробки, що забезпечують можливість регулювання властивостей робочого шару валків. В другому розділі розроблена методологія проведення досліджень, що включає вивчення основних факторів і оцінюючих критеріїв, що визначають експлуатаційну стійкість відцентроволитих валків з робочим шаром з високохромистого чавуну, і спрямована на підвищення їхньої якості шляхом удосконалювання умов кристалізації робочого шару, оптимізації хімічного складу матеріалу, а також обґрунтування ефективних режимів і параметрів термообробки з урахуванням вимог споживача. Властивості робочого шару з високохромистого чавуну прокатних валків діаметром 800-900 мм і масою 10 - 12 т найбільш повно оцінюються за рівнем твердості, міцності і коерцитивної сили. Отримано математичну модель, що встановлює взаємозвязок, між рівнем твердості (HS) по глибині робочого шару і товщиною шару теплоізоляційного покриття форми, температурою заливання металу і хімічним складом сплаву.Застосування на чистових клітях широкополосних станів валків з високохромистого чавуну замість хромонікелевих дозволило підвищити їхню стійкість у 1,5 рази. Таке підвищення експлуатаційної стійкості досягається забезпеченням формування однорідної структури по перетину робочого шару, її здрібненням при визначеному співвідношенні компонентів у сплаві, а також за рахунок параметрів термообробки, що рекомендуються, по режиму подвійного відпалу при температурі 450 С для сплавів з К5. Прогнозування поводження сплавів при експлуатації нерозривно повязано з аналізом основних факторів, від яких залежить рівень властивостей і експлуатаційна стійкість матеріалу: результати розрахунків температурних полів, оцінки формованих напружень і умов, при яких порушується рівномірність розподілу хрому, його часткова втрата, зменшення концентрації за рахунок дифузії і локалізації в поверхневому шарі, що піддається наступній механічній обробці. Розроблена технологічна інструкція на термічну обробку валків широкополосних станів з високохромистого чавуну прийнята на ЛОПВ і використовується при їхньому виробництві. Оптимізацією хімічного складу високохромистого чавуну досягається здрібнення карбідної фази, підвищення міцності і зменшення схильності до тріщиноутворювання.На основі виконаних досліджень показано, що основними критеріями, які добре описують якість і зносостійкість валка з робочим шаром з високохромистого чавуна, є: частка залишкового аустеніту; ступінь дисперсності структури; хімічний склад (коефіцієнт К та відношення Ni/K чи Cr/Ni); механічні властивості; коерцитивна сила; рівень напружень, регульовани

2. Основний зміст