книги из ГПНТБ / Писаренко Г.А. Отливки металлургического оборудования из чугуна с шаровидным графитом

60 Листопрокатные валки

ные трещины, для выведения которых приходится снимать струж­ ку на глубину до 8 мм. Поэтому припуски на механическую об­ работку валков из магниевого чугуна должны быть на несколько миллиметров больше, чем у обычных валков.

Борьба с волосными трещинами должна вестись как в литей­

ных, так и в вальцетокарных цехах. С этой целью А. С. Бешлык [42] рекомендует: производить более тщательную подготовку ко­

килей перед сборкой форм; на внутреннюю поверхность кокиля

наносить тонкий слой краски; заливать формы горячим чугуном;

механическую обработку бочек производить осторожно и остры­

ми резцами, так как из-за тупых резцов трещины распространя­ ются вглубь отбеленного слоя.

2. Свойства чугуна валков1

Для сравнения свойств металла валков из магниевого отбелен­ ного чугуна со свойствами металла обычных валков были иссле­ дованы механические свойства и коэффициенты линейного рас­

ширения, что позволило объяснить причины высокой стойкости валков из магниевого чугуна.

эксплуатации, механические свойства чугуна имеют решающее

значение.

Чугунный листопрокатный валок с отбеленной поверхностью вследствие большого поперечного сечения не может иметь одно­ родные механические свойства во всех зонах. Поэтому для более правильной оценки прочности валка были определены механиче­ ские свойства чугуна в каждой зоне отдельно.

Изучение механических свойств валкового чугуна проводи­ лось на образцах, вырезанных из прокатных валков параллельно оси, из разных зон. В процессе исследования определялись: твер­ дость, предел прочности при изгибе, стрела прогиба, предел проч­ ности при растяжении и модуль нормальной упругости при растя­ жении.

Твердость относится к числу характеристик, дающих пред­ ставление о структуре чугуна, а также в значительной мере определяющих его износостойкость.

Для сравнения качества листопрокатных валков была опреде­

ные валки работают при разных температурах, то и твердость образцов, вырезанных из валка, определялась при различных температурах.

В табл. 23 приведены результаты определения твердости от­ беленного слоя нескольких обычных валков и валков из чугуна, обработанного магнием.

Таблица 23

Твердость по Бринеллю отбеленного слоя валков в зависимости от температуры

По данным, приведенным в табл. 23, большой разницы меж­ ду твердостью отбеленного слоя валков из магниевого чугуна и

твердостью отбеленного слоя обычных валков не видно. Можно считать, что изменение твердости отбеленного слоя в зависимости от температуры у этих валков одинаково. Для тех и других вал­ ков значительное понижение твердости наблюдается в интервале температур 500—600°.

Исследование твердости чугуна в поперечном сечении двух­ слойных валков показало, что твердость отбеленного слоя одина­ кова почти на всю глубину, и только у сердцевины резко сни­ жается. У валков же одинакового химического состава как у обычных, так и из магниевого чугуна в различных зонах наблю­ дается уменьшение твердости отбеленного слоя в направлении к ,оси. Твердость переходной зоны также постепенно уменьшается.

Твердость сердцевины валков в направлении к оси снижается, но

незначительно. В валках из магниевого чугуна твердость сердце­ вины на 30—50 Нв больше твердости средцевины обычных валков.

Для определения предела прочности и модуля нормальной уп­ ругости исследованию подвергали пять валков: три углеродистых и два из магниевого чугуна. Характеристика этих валков, химиче­ ский состав и механические свойства приведены в табл. 24. Пре­ делы прочности при изгибе и растяжении магниевого чугуна серд­ цевины валков в среднем в два раза больше чугуна обычных вал­ ков, а модуль упругости выше лишь на 40%'.

Понижение предела прочности валков при растяжении наблю­ дается лишь при температуре выше 600°, а при 500° имеется да­ же небольшое повышение прочности по сравнению с прочностью при нормальной температуре. По мере удаления к центру валка прочность и твердость уменьшаются.

Отношение модуля упругости к пределу прочности у магние­ вого чугуна значительно меньше этого отношения у обычного чу­ гуна. С точки зрения развития внутренних напряжений, при вне­ запном охлаждении поверхности бочки валка высокий модуль упругости магниевого чугуна неблагоприятен, но значительное увеличение прочности валка компенсирует этот недостаток. При установившемся тепловом режиме валки из магниевого чугуна могут воспринимать значительно большие усилия обжатия в срав­

нении с усилиями обжатий, воспринимаемыми обычными углеро­ дистыми валками. Напряжения, возникающие при этом, распреде­ ляются таким образом, что отбеленный слой, т. е. наиболее сла­ бая часть валка, предохраняется от преждевременных поломок более прочной частью валка — его сердцевиной. При высоком мо­ дуле упругости отбеленного слоя и сравнительно малом модуле упругости сердцевинной части обычных валков в отбеленном слое, испытывающим значительную нагрузку, при изгибе возни­ кают большие напряжения. Неблагоприятное соотношение моду­ лей упругости у обычных отбеленных валков еще более усили­ вается, когда напряжения в процессе работы приближаются к пределу прочности при растяжении.

Отбеленный слой, находящийся в зоне растяжения, вследствие постоянства упругих свойств при приближении к моменту разру­ шения получает более или менее равномерное приращение де­

формаций в зависимости от нагрузок. У сердцевины же обычного валка еще задолго до приближения к пределу прочности модуль упругости сильно снижается и приращения деформаций увеличи­ ваются.

Таким образом, очевидно, что при приближении к моменту разрушения резко увеличивается нагрузка на отбеленный слой. Поэтому есть основание полагать, что при малопрочной сердцевине именно свойства отбеленного слоя определяют прочность' валка и стойкость его против поломок. При наличии же высоко­ прочной сердцевины с повышенным модулем упругости, что имеет

место у листопрокатных валков из магниевого чугуна, при при­ ближении к моменту разрушения значительного снижения модуля

упругости у чугуна сердцевинной части валка еще не наблюдает­ ся, а следовательно, нет и перераспределения напряжений, пере­ гружающих отбеленный слой. Повышенный модуль упругости сердцевины валка из магниевого чугуна создает более благопри­

ятные условия работы отбеленного слоя, чем это наблюдается у обычных валков. В этом случае отбеленный слой частично раз­

64 Листопрокатные валки

гружается от напряжений, в то время как напряжения сердце­ винной части валка увеличиваются. Высокий предел прочности при растяжении у магниевого чугуна вполне допускает возмож­

ность такого перераспределения напряжений.

Коэффициент линейного расширения

Среди физических констант, оказывающих влияние на возник­ новение и величину температурных напряжений в листопрокат­ ных валках, коэффициенты линейного расширения чугуна отбе­ ленного слоя и сердцевины имеют большое значение.

Знание коэффициентов линейного расширения материала листопрокатных валков необходимо также для оценки возможно­ го изменения профиля прокатных валков в зависимости от тем­

пературного режима, при котором они работают в клети. Имеющиеся литературные данные [55] о коэффициентах ли­

нейного расширения листопрокатных валков вызывают сомнения. По определению В. Н. Гриднева, коэффициент линейного расши­ рения отбеленного слоя больше коэффициента линейного расши­ рения серой сердцевинной части валка, что мало вероятно, так как отдельные структурные составляющие чугуна имеют следую­ щие значения коэффициента линейного расширения [56; 57]: фер­ рит— 12,0. 10~6, перлит-— 11,0.10~6, цементит—6,0—6,5 ■ 10~6 и графит 7,5—8,0.10~6.

Следовательно, серые чугуны, в структуре которых преобла­ дают феррит и графит, должны иметь больший коэффициент ли­

нейного расширения, чем белые, имеющие перитно-цементитную

коэффициенты линейного расширения отбеленного слоя и серд­ цевины валков из обычного и магниевого чугуна, отлитых из од­ ной плавки.

Отбеленные слои исследуемых валков имели одинаковый хи­ мический состав (3,10% С; 0,41 %' Si; 0,40% Мп; 0,42% Р), за исключением серы (в валке из магниевого чугуна 0,007 %, S, а в валке из обычного чугуна 0,036% S). В сердцевине же валка из магниевого чугуна содержание кремния было 1,04%' — значитель­ но больше, чем в обычном валке.

Результаты определения коэффициентов линейного расширения приведены в табл. 25.

Коэффициенты линейного расширения отбеленного слоя как у обычного валка, так и у валка из магниевого чугуна одинаковы.

больше коэффициента линейного расширения чугуна вдоль денд­

ритов. Следовательно, данные авторов расходятся с данными

В. Н. Гриднева.

Исследование термической стойкости белых и серых магние­ вых чугунов показало (табл. 6 и 7), что при резком охлаждении образцов с 600—700° склонность к образованию трещин у белого чугуна не больше, а у серого меньше по сравнению со склонно­ стью к образованию трещин чугуна, не обработанного магнием Однако термическая стойкость отбеленного слоя валков из маг­ ниевого чугуна, в случае когда отсутствует или мала промежу­ точная зона, хуже, чем у обычных углеродистых валков, и в от­ беленном слое образуются трещины. При работе на таких вал­

ках следует принимать меры предосторожности против резких изменений температур.

Проведенное исследование свойств металла валков дало воз­

можность уточнить и усовершенствовать технологию отливки вы­ сокопрочных валков из магниевого чугуна, что способствовало дальнейшему улучшению их качества, а также полнее использо­ вать повышенную прочность валков при установлении новых ре­ жимов обжатий в процессе прокатки листа.

3. Эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели применения валков из магниевого, чугуна

В настоящее время прокатка листовой стали производится в основном на валках из магниевого чугуна. Применение высоко­ прочных валков дало возможность значительно увеличить про­ изводительность листопрокатных станов и сократить расход

валков.

Стойкость листопрокатных валков из магниевого чугуна ха­

рактеризуется данными, полученными на металлургических за­ водах Советского Союза при прокатке кровельного и качествен­

ного листа (жести, динамной, трансформаторной и другой стали)

в течение 6—8 лет (табл. 27).

»» Трансформаторная сталь . . . 1950 24,5 1953—58 10,0

»№ 3 Кровельная листовая сталь и