ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Анализ качества и работы первых 260 валков исполнения ЛПд-58 и ЛПХНд-71 показал, что выход годного очень низкий и составляет для валков ЛПХНд-71 48,4%, ЛПд-58 - 44,5%. Общий брак на специализированных вальцелитейных заводах обычно составляет от 9,5 до 14,4 %.

Проведён статический анализ распределения содержания химических элементов в валках и технологических факторов при их изготовлении, а также дан регрессионный анализ взаимосвязи химического состава, основных температурно-временных параметров литья и брака отливок. Были построены 34 гистограммы распределения химических элементов и технологических факторов, связанных с дефектами при отливке. В качестве примера на рисунке приведены некоторые из них.

Анализ гистограмм позволил выявить влияние химического состава и основных технологических факторов на качество валков.

Проведенные затем парный и множественный регрессионный анализы показали взаимосвязь химического состава валков, температурно-временных параметров технологического процесса заливки и основных видов брака. Результаты расчётов приведены в таблицах1и2.Некоторые параметры были пересмотрены с учётом исполнения валков.

Из компонентов сплава наиболее сильное влияние на твердость валков оказывают такие элементы, как С,si, cr, ni, c+2si, cr/si, siпp-siocи;из технологических параметров - температура заливки основного чугуна Тзо и глубина отбела. Наиболее сильное влияние на глубину отбела оказывают те же факторы, что на твердость, а также время выдержки до промывки -tвыд. На эксплуатационную стойкость Эс наибольшее влияние оказывают С,si, siпp, c+2si, cr/si, tзп,глубина отбелаhи твердостьhsd.

Однако, отсутствие градации валков по исполнению при расчетах не позволило более чётко сформулировать рекомендации по совершенствованию технологического процесса изготовления валков. Поэтому, впоследствии для системного анализа были выбраны только валки типа ЛПХНд-71 с размерами бочки 800*2000 мм, всего в количестве 256 штук. При изучении было выявлено, что при получении необходимой твердости 71 и более основным дефектом являются холодные волосовидные трещины. Их образование связано с различием в физико-механических и литейных свойствах наружного белого и внутреннего серого чугунов, что ведёт к возникновению высоких фазовых, термических и усадочных напряжений. Основными факторами, влияющими на образование холодных трещин, являются соотношениеsi/cr, ni/cr, si/mn,разницыsiпp-siocни содержаниеni.

Необходимую твердость можно получить при содержании никеля 3,5 - 3,55% и выше. Следует учитывать, что при содержании никеля более 3,65% возрастает вероятность появления холодных трещин.Менее всего отливки подвержены холодным трещинам при отношении si/cr, равном 0,7-0,8.

При отношении ni/cr в пределах 3,66-4,5 появление холодных трещин менее вероятно. Отношение si/mn в пределах 0,7-0,85 обеспечивает минимальное образование холодных трещин. Разница кремния в промывочном и основном чугунах не должна превышать 0,65%.

Связь структуры металла (отбелённый слой) с твердостью, холодными трещинами и содержанием никеля представлена в таблице 3. Структура белого слоя с наиболее вероятным образованием холодных трещин - мартенситная, троосто-мартенситная и троосто-мартенситная с остаточным аустенитом. В то же время эти структуры наиболее предпочтительны, с точки зрения стойкости валков, при их эксплуатации. Валки, твердость которых71hsdи более, работающие на стане 2000 г/пр. в клетях 9 и 10 (800*2000 мм) поставки ЗАО "МРК" (27 шт.) и выведенные из работы по естественному износу, имели структуру троосто-мартенситная с остаточным аустенитом (16 шт.) и перлито-бейнитную (8 шт.).

Для получения валков с этими структурами с минимальным образованием холодных трещин и с нужной твердостью необходимо соблюдать вышеизложенные рекомендации по химическому составу.

В настоящее время, когда химический состав практически неизменен, главной причиной образования трещин может быть скорость охлаждения валка в форме. Она напрямую связана только с технологическими параметрами: температурой заливки, временем выдержки и промывки, температурой кокиля перед покраской и заливкой, температурой валка при разборе формы. Для улучшения качества металла возможно также применение модифицирования белого чугуна такими элементами как В, v, Мо, Си и др. с одновременным снижением содержанияni.Тем самым снижается вероятность появления холодных трещин без снижения твердости отбеленного слоя. Исследования показали, что температура кокиля и формы перед покраской должна быть 90…150 ⁰С. Температура заливки основного чугуна должна быть 1330…1350 ⁰С, промывочного - 1310…1285 ⁰c, а их разница не более 45°С. Температура выпуска основного чугуна должна быть 1400…1410 ⁰С, а промывочного - 1380…1395°С.

Время заливки основного чугуна должно быть 90 с, промывочного - 240 с, а выдержка - 190-210 с. Продолжительность остывания валка в форме должна быть не менее 100 часов. Разработка формы должна производиться при температуре кокиля менее 100 ⁰С, т.е. после окончательного превращения аустенита в мартенсит.

Таким образом, наиболее сильное влияние на твердость валков оказывают такие элементы как углерод, кремний, хром, никель, отношение хрома к кремнию; из технологических параметров - температура заливки основного чугуна и время выдержки до промывки. Для получения качественных листопрокатных валков необходимо соблюдать следующие условия:

-содержание никеля должно быть не более 3,65%;

-отношениеsi/cr, ni/cr, si/mnдолжно быть соответственно 0,7-0,8;3,66-4,5; 0,7-

0,85;

-разница кремния в промывочномиосновномчугунахнедолжнапревышать

0,65%;

-температуравыпускаосновногоипромывочногочугуновдолжнабыть

соответственно 1400…1410⁰С и 1380…1395⁰С;

-температуразаливкиосновногоипромывочногочугуновдолжнабыть

соответственно 1330…1350°С и 1310…1285 ⁰С, их разница не более 45 ⁰С;

-время заливки основного и промывочного чугунов должна быть соответственно

90с и 240 с, а выдержка 190-210 с;

-разработка формы валкадолжнапроизводитьсяпритемпературекокиля

менее 100⁰С.

Таблица1