PL224009B1 - Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego - Google Patents
Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczegoInfo
- Publication number
- PL224009B1 PL224009B1 PL408100A PL40810014A PL224009B1 PL 224009 B1 PL224009 B1 PL 224009B1 PL 408100 A PL408100 A PL 408100A PL 40810014 A PL40810014 A PL 40810014A PL 224009 B1 PL224009 B1 PL 224009B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- wear
- resistant coating
- cylinder
- roller
- working surface
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 9
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 9
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007749 high velocity oxygen fuel spraying Methods 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 238000005270 abrasive blasting Methods 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N cobalt nickel Chemical compound [Co].[Ni].[Ni].[Ni] ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000005552 hardfacing Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
Abstract
Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego polega na tym, że na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (b) walca (1), nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1), wykonuje się powłokę trudnościeralną (2) poprzez natryśnięcie metodą natrysku cieplnego co najmniej jednej warstwy z materiału, zawierającego węglik wolframu i/lub węglik chromu, korzystnie w osnowie kobaltu i/lub chromu i/lub niklu, o łącznej grubości do 3 mm, korzystnie od 0,03 mm do 0,8 mm, oraz na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (a) walca (1), nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1), wykonuje się powłokę trudnościeralną (4) poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego o łącznej grubości od 0,2 mm do 5 mm, korzystnie od 1,2 mm do 2,5 mm i twardości co najmniej 5 HRC, korzystnie 10 - 20 HRC, większej od twardości materiału walca (1), przy czym grubość nakładanej powłoki trudnościeralnej (4) na powierzchniach (a) jest co najmniej o 20% większa, korzystnie 4 - 6 razy większa od średniej grubości powłoki trudnościeralnej (2) na powierzchniach (b).
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego, stosowanego do obróbki plastycznej materiałów takich jak stal, miedź i jej stopy oraz aluminium i jego stopy.
Stosowane walce hutnicze posiadają powierzchnie, które w kontakcie z walcowanym materiałem ulegają zużyciu poprzez wycieranie oraz złuszczanie, co powoduje rozkalibrowanie walca i w konsekwencji prowadzi do niekorzystnych zmian wymiarów produktów walcowanych. Zjawisko to jest szczególnie niekorzystne w przypadku walcowania wyrobów profilowych, wymagających zachowania stałości i dokładności wymiarów, takich jak na przykład stalowe grodzice profilowe, kształtowniki budowlane lub szyny. Niekorzystnym zjawiskiem jest, że stosunkowo niewielkie lokalne wytarcia powierzchni roboczych nachylonych pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu walca wymuszają przetoczenie walca na całej długości na nieproporcjonalnie dużą głębokość, co znacząco skraca jego żywotność.
Z opisu patentowego PL 116285 znane jest żeliwo przeznaczone na walce hutnicze jednorodne zawierające żelazo Fe, 3.1-3.5% wag. węgla C, 0.6-1.1% wag. manganu Mn, 1.4-2.1% krzemu Si, 0.50.8% chromu Cr, 0.6-1.1% molibdenu Mo, 3.0-4.2% niklu Ni, 0.002-0.005% itru Y, 0.002-0.006% strontu Sr, 0.003-0.006% ceru Ce, 0.002-0.006% bromu Br, do 0.08% magnezu Mg, do 0.024% siarki S, do 0.13% fosforu P, oraz nieuniknione zanieczyszczenia śladowe (wszystkie zawartości w % wag.).
Z kolei z opisu patentowego PL 115266 znane jest żeliwo przeznaczone na walce hutnicze jednolite, które zawiera żelazo Fe, 3.2-3.45% węgla C, 0.40-0.70% manganu Mn, 1.00-1.40% krzemu Si, 1.00-1.40% chromu Cr, 0.20-0.60% molibdenu Mo, 1.00-1.40% niklu Ni, 0.001-0.005% itru Y, 0.0003-0.0005% telluru Te, do 0.045% siarki S, do 0.12% fosforu P, oraz trudne do uniknięcia zanieczyszczenia śladowe (wszystkie zawartości w % wag.).
Natomiast z opisu patentowego PL 115270 znane jest staliwo nadeutektoidalne przeznaczone na walce hutnicze, które zawiera 1.9-2.3% węgla C, 0.4-0.8% manganu Mn, 0.4-1.0% krzemu Si, 0.6-1.2% chromu Cr, 0.2-0.4% molibdenu Mo, 0.3-0.6% niklu Ni, 0.0001-0.0002% bromu Br, do 0.04% siarki S, do 0.06% fosforu P, resztę stanowi żelazo Fe (wszystkie zawartości w % wag.).
Znane są sposoby regeneracji walców hutniczych, polegające na napawaniu na wstępnie przygotowaną metodą skrawania i obróbki cieplnej powierzchnie walca warstwy o zwiększonej twardości metodą łukową.
Powyższe znane sposoby nie mogą być efektywnie stosowane do precyzyjnej regeneracji wymiarów i kształtu walców hutniczych zwłaszcza o wysokiej zawartości węgla C i zróżnicowanym stopniu i charakterze zużycia. Powłoki uzyskane znanymi sposobami regeneracji wykazywały dużą tendencję do złuszczania się z powierzchni szczególnie narażonych na znaczne obciążenia mechaniczne i zmęczenie oraz do pękania w utwardzonej podczas napawania łukowego strefie przejściowej pomiędzy materiałem rodzimym walca a napoiną.
Ze zgłoszenia wynalazku P.402318 znany jest sposób regeneracji i podniesienia trwałości walca hutniczego, który polega na tym, że boczne powierzchnie robocze walca hutniczego o szerokości od 20 mm do 400 mm pokrywa się, korzystnie metodą napawania laserowego, warstwą materiału metalicznego o grubości od 0,1 mm do 4,0 mm korzystnie od 1,5 mm do 2,0 mm, zawierającego korzystnie: węgiel C od 0,05% do 3,90%, mangan Mn od 0,10% do 2,90%, chrom Cr od 0,50% do 30,00%, nikiel Ni od 0,50% do 51,00%, tytan Ti od 0,05% do 5,50%, krzem Si od 0,10% do 2,40%, molibden Mo od 0,04% do 4,50%, wolfram W od 0,90% do 4,50%, kobalt Co od 1,50% do 10,00%, wanad V od 0,20% do 4,00%, fosfor P do 0,15%, siarkę S do 0,04%, miedź Cu od 0,10% do 1,20%, magnez Mg od 0,03% do 0,07%, itr Y od 0,001% do 0,005%, bor B od 0,002% do 0,006%, tellur Te od 0,0005% do 0,002%, stront Sr od 0,002% do 0,006%, cer Ce od 0,003% do 0,006%, resztę stanowi żelazo Fe (wszystkie zawartości w % wag.).
Znany jest także sposób naddźwiękowego natrysku cieplnego (określany również jako metoda HVOF - High Velocity Oxygen Fuel), który jest używany do poprawy lub odtworzenia właściwości lub wymiarów powierzchni elementów metalowych. W sposobie tym roztopione lub częściowo roztopione materiały są natryskiwane na powierzchnię za pomocą wysokotemperaturowego strumienia gazu o dużej szybkości (naddźwiękowej), dając gęstą powłokę, którą można następnie obrabiać mechanicznie. Ze względu na wysoką adhezję do podłoża powłok wykonanych tą technologią, nie jest wymagane w normalnych warunkach ich stosowania silne rozwinięcie powierzchni przed natryskiem. Jednak wadą powłok natryskiwanych cieplnie, zwłaszcza z bardzo twardych materiałów odpornych na zużycie takich jak węgliki, przy grubościach znacznie (kilkukrotnie) większych od chropowatości poPL 224 009 B1 wierzchni jest to, że pod wpływem silnych nacisków, zwłaszcza punktowych lub liniowych, ulegają odspojeniu od podłoża lub rozwarstwieniu.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej walca nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu walca nanosi się powłokę trudnościeralną metodą natrysku cieplnego, korzystnie naddźwiękowego natrysku płomieniowego (HVOF), która jest wykonywana poprzez natryśnięcie jednej lub kilku warstw materiału zawierającego węglik wolframu i/lub chromu, korzystnie w osnowie kobaltu i/lub chromu i/lub niklu o łącznej grubości do 3 mm, korzystnie od 0,03 mm do 0,8 mm, oraz na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej walca nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu walca nanosi się powłokę trudnościeralną o łącznej grubości od 0,2 mm do 5 mm, korzystnie od 1,2 mm do 2,5 mm, poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego, i o twardości co najmniej o 5 HRC, korzystnie o 10-20 HRC, większej od twardości materiału walca, przy czym grubość przynajmniej części nakładanej powłoki trudnościeralnej na powierzchni roboczej walca, nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu walca, jest co najmniej o 20% większa od średniej grubości powłoki trudnościeralnej na powierzchniach nachylonych pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu walca.
Również istotą wynalazku jest to, że powłokę trudnościeralną na powierzchni roboczej walca nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu walca składającą się z co najmniej jednej warstwy nakłada się metodą naddźwiękowego natrysku płomieniowego (HVOF) na bardzo silnie rozwiniętą powierzchnię korzystnie od Rz 40 do Rz 70 aby uzyskać efekt zawalcowania węglika w powierzchnię roboczą walca w początkowej fazie pracy walca, co ogranicza efekt wycierania i złuszczania się powierzchni walca poddanej silnym naciskom podczas pracy.
Korzystnie, gdy warstwę powłoki trudnościeralnej nakłada się w taki sposób, aby jej porowatość nie była większa niż 0,5%.
Wytrzymałość powierzchni roboczej walca przeznaczonej pod natrysk podwyższa się dodatkowo poprzez jej dogniatanie przed jej rozwinięciem metodą strumieniowo-ścierną, na głębokość do 1 mm, korzystnie metodą dogniatania ślizgowego.
Również korzystny wpływ na trwałość powierzchni walca z nałożoną warstwą trudnościeralną uzyskuje się, gdy przed lub po rozwinięciu metodą strumieniowo-ścierną powierzchnię roboczą walca przeznaczoną pod natrysk hartuje się, korzystnie metodą hartowania laserowego, na głębokość sięgającą do 4 mm, korzystnie od 1 mm do 2 mm.
W celu zachowania wymiarów regenerowanego walca z nałożonymi powłokami trudnościeralnymi wykonuje się w jego powierzchni roboczej przeznaczonej pod powłoki trudnościeralne wybranie na głębokość od 0,01 mm do 5 mm liczoną od wymiaru nominalnego walca, korzystnie na głębokość nie większą niż grubość wykonywanej powłoki ochronnej. W przypadku wybrania pod powłokę napawaną korzystne jest, aby wybranie miało głębokość mniejszą o 0,2-0,4 mm od planowanej grubości napawanej powłoki, a w przypadku wybrania pod natrysk korzystne jest, aby wybranie miało głębokość ok. 10% mniejszą niż grubość natryskiwanej powłoki trudnościeralnej.
Korzystnie jest prowadzić proces napawania laserowego walca w taki sposób, aby twardość strefy przejściowej pomiędzy materiałem rodzimym walca a napawaną pierwszą warstwą powłoki trudnościeralnej wyniosła od 350 HV do 500 HV, korzystnie od 350 HV do 400 HV.
Dla polepszenia właściwości strefy przejściowej pomiędzy napawaną powłoką a materiałem rodzimym walca przed procesem napawania walec podgrzewa się w całej objętości do temperatury od 50°C do 500°C, korzystnie od 150°C do 350°C.
Dodatkowo dla polepszenia właściwości obszaru wtopienia pomiędzy napawaną powłoką a materiałem rodzimym walca przed procesem napawania obszary przeznaczone pod napawanie podgrzewa się lokalnie do temperatury od 200°C do 500°C, korzystnie od 250°C do 400°C.
Stwierdzono, że duży wpływ na jakość napawanej powłoki trudnościeralnej oraz uniknięcie niepożądanego pęknięcia powłok lub walca wskutek nadmiernych naprężeń cieplnych wywołanych nadmiernymi gradientami temperatury ma sposób prowadzenia ochładzania obrabianego walca. Szczególnie korzystnie, gdy po procesie napawania walec schładza się w sposób kontrolowany z prędkością od 5°C/h do 50°C/h, korzystnie od 10°C/h do 20°C/h, przy czym mierzy się średnią temperaturę na powierzchni walca.
W celu uzyskania zadanego wymiaru nominalnego walca hutniczego poddanego procesowi podniesienia trwałości sposobem według wynalazku napawaną warstwę powłoki trudnościeralnej
PL 224 009 B1 obrabia się poprzez toczenie i/lub szlifowanie na zadany wymiar nominalny walca odpowiednio dobranymi narzędziami do obróbki twardych powierzchni.
Również istotnym elementem wynalazku jest to, że co najmniej jedną warstwę napawanej powłoki trudnościeralnej wykonuje się z materiału zawierającego przynajmniej trzy pierwiastki należące do grupy obejmującej: kobalt, chrom, nikiel, żelazo, wolfram, niob, mangan, molibden, bor, krzem, węgiel, wanad, tytan, tantal.
W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku przynajmniej jedną warstwę napawanej powłoki trudnościeralnej wykonuje się ze sferoidalnych węglików metali takich jak: wolfram i/lub tytan i/lub niob i/lub tantal i/lub chrom w osnowie metalu.
W innym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku co najmniej dwie warstwy trudnościeralnej powłoki wykonuje się z różnego materiału i/lub przy różnych parametrach napawania, a korzystnie przynajmniej jedną warstwę trudnościeralnej powłoki wykonuje się na bazie sferoidalnych węglików metali w osnowie metalu.
Sposób według wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania w zastosowaniu do regeneracji hutniczych walców stalowych o średnicy maksymalnej 1.000 mm, służących do kształtowania stalowych profili, oraz pokazany na załączonych rysunkach, gdzie:
Fig. 1 ukazuje powiększony wycinek walca hutniczego do produkcji grodzic w przekroju osiowym, z zaznaczonymi powłokami trudnościeralnymi, uzyskanymi sposobem według wynalazku,
Fig. 2 ukazuje powiększony wycinek walca hutniczego do produkcji dwuteowników w przekroju osiowym, z zaznaczonymi powłokami trudnościeralnymi, uzyskanymi sposobem według wynalazku,
Fig. 3 ukazuje powiększony wycinek walca hutniczego do produkcji szyn w przekroju osiowym, z zaznaczonymi powłokami trudnościeralnymi, uzyskanymi sposobem według wynalazku.
W przykładach wykonania wykorzystano walce hutnicze 1 po reprofilacji, które wykonane były jako odkuwki ze stali o twardości ok. 350 HB (ok. 34 HRC) zawierającej (w % wagowych):
| C | Mn | Si | Cr | Mo | V | Ni | S | P |
| ok. 0.8 | 1.0-1.1 | ok. 0.4 | ok. 2.9 | ok. 0.6 | ok. 0.1 | ok. 0.3 | ok. 0.01 | 0.01-0.015 |
przy czym resztę stanowi żelazo Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.
W pierwszych dwóch przykładach wykonania (Przykład 1 i Przykład 2), w celu wydłużenia czasu eksploatacji używany walec 1 poddano reprofilacji na wymiar roboczy po czym wykonano w części powierzchni roboczej b walca 1 nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu 3 obwodowe wybranie na głębokość 0,05 mm.
P r z y k ł a d 1
Powierzchnię roboczą b walca 1 poddano wstępnemu dogniataniu na głębokość do 1 mm metodą dogniatania ślizgowego trzpieniem zakończonym końcówką wykonaną z regularnego azotku boru o promieniu 2,5 mm dociskanego z siłą 60 kg. Dogniatania dokonano na tokarce przy czym prędkość obrotową zmieniano w zależności od zmiennej średnicy dogniatanego walca zachowując prędkość liniowa rzędu 100 mm/s oraz skok 0,5 mm/obr., a następnie powierzchnię roboczą b walca 1 poddano rozwinięciu metodą strumieniowo-cierną do stanu Rz 50 poprzez piaskowanie ścierniwem korundowym. Na tak przygotowaną powierzchnię b roboczą walca 1, której nachylenie w stosunku do osi obrotu 3 walca 1 jest mniejsze niż 30° nałożono powłokę trudnościeralną 2 natryskując metodą naddźwiękowego natrysku płomieniowego (HVOF), kilka warstw z materiału o następującym składzie: węglik wolframu w 12% osnowie kobaltu o granulacji 45/15 μm z domieszką około 10% obj. Mo-NiSF 75/25 o granulacji 90/15 μm.
Proces natrysku prowadzono przy następujących parametrach:
• O2: 944 l/min • Nafta: 25,5 l/h • Podawanie proszku: 92 g/min • Gaz nośnikowy N2: 9,5 l/min • Odległość L: 370 mm • Prędkość posuwu liniowego: 533 mm/s (~32 m/min) • Skok: 5 mm • Grubość powłoki ~60-80 μm
Uzyskana powłoka 2 wypełniła wybranie w powierzchni a walca 1.
PL 224 009 B1
P r z y k ł a d 2
Przed rozwinięciem powierzchni roboczej b walca 1 metodą strumieniowo-ścierną powierzchnię roboczą b walca 1 zahartowano metodą hartowania laserowego na głębokość sięgającą do 1,2 mm, przy zastosowaniu lasera diodowego o mocy 4 kW wyposażonego w głowicę do hartowania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Walec został zamontowany na obrotniku. Zastosowano moc wiązki laserowej na poziomie 3800 W, powierzchnia obracającego się walca przemieszczała się względem wiązki laserowej z prędkością 8 mm/s, szerokość wiązki wynosiła około 20 mm, a następnie powierzchnię roboczą b walca 1 poddano rozwinięciu metodą strumieniowo-ścierną do stanu Rz 50 poprzez piaskowanie ścierniwem korundowym. Na tak przygotowanej powierzchni roboczej b walca 1, której nachylenie w stosunku do osi obrotu 3 walca 1 jest mniejsze niż 30°, wykonano powłokę trudnościeralną 2 o grubości 0,06-0,08 mm poprzez nałożenie metodą naddźwiękowego natrysku płomieniowego (HVOF), kilku warstw węglika wolframu w osnowie kobaltu. Uzyskana powłoka 2 wypełniła wybranie w ulepszonej cieplnie powierzchni a walca 1.
Następnie, na walce przygotowane w sposób opisany w każdym z powyższych przykładów (Przykład 1 i Przykład 2), na części powierzchni roboczych a walca 1 nachylonych pod kątem większym od 45° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1, wykonano wybranie powierzchni roboczej na głębokość ok. 1,8 mm liczoną od wymiaru nominalnego walca 1, po czym cały walec 1 przed procesem napawania laserowego poddano procesowi podgrzania w całej objętości do temperatury 270°C. Dodatkowo przed procesem napawania powierzchnie a przeznaczone pod napawanie podgrzano lokalnie do temperatury 370°C przy użyciu mat grzewczych, a następnie na części powierzchni roboczej a walca 1, na powierzchniach nachylonych pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1, naniesiono powłokę trudnościeralną 4 metodą napawania laserowego przy użyciu lasera diodowego o mocy 4 kW wyposażonego w głowicę do napawania laserowego zamontowaną na 6-osiowym robocie. Walec został zamontowany na obrotniku. Zastosowano moc wiązki laserowej na poziomie 2400 W, podawanie proszku wynosiło około 15 g na minutę. Zastosowano obojętny gaz nośny oraz osłonowy. Napawany materiał składał się z: Cr 28.5%, W 4.6%, C 1.2%, Ni<2.0%, Mo<1.0%, Fe<2.0%, Si<2.0%, reszta Co. Napawając dwie warstwy tego materiału trudnościeralnego o łącznej grubości 2,2 mm uzyskano średnią twardość powłoki około 46-48 HRC. Po zakończeniu procesu napawania cały walec 1 schłodzono do temperatury otoczenia w sposób kontrolowany z prędkością od 15°C/h do 20°C/h, po czym, po ochłodzeniu, napawaną warstwę powłoki trudnościeralnej na powierzchniach a nachylonych pod kątem większym od 45° w stosunku do osi obrotu 3 walca 1, poddano obróbce poprzez toczenie na zadany wymiar nominalny walca 1. Jeden z napawanych fragmentów walca w trakcie prób wycięto i poddano badaniu metalograficznemu, celem określenia twardości strefy przejściowej o grubości od 0,5 mm do 1,0 mm pomiędzy materiałem rodzimym walca a napawaną warstwą. Zmierzona twardość wynosiła od 450 HV do 480 HV przy pierwotnej twardości walca od 320 HB do 360 HB. Stwierdzono także pozbawione wad połączenie materiału rodzimego walca oraz materiału napawanego.
P r z y k ł a d 3
W tym przykładzie wykonania wynalazku do napawania pierwszej warstwy powłoki trudnościeralnej 4 zastosowano ten sam materiał, który został zastosowany w pierwszych dwóch przykł adach wykonania (Przykład 1 i Przykład 2). Następnie naniesiono drugą zewnętrzną warstwę powłoki trudnościeralnej 4, którą wykonano ze sferoidalnego węglika wolframu o zawartości wagowej ponad 60% węgla w osnowie stopu kobaltu i niklu. Uzyskano mikrotwardość trudnościeralnej powłoki 4 o wartości od 2000 HV do 2300 HV. Nałożoną powłokę o łącznej grubości ok. 2,1 mm obrobiono na wymiar nominalny walca 1 metodą szlifowania przy użyciu odpowiednio dobranych narzędzi do twardych powierzchni.
Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że stosowany on być może zarówno w procesie wydłużenia trwałości nowych walcy hutniczych, jak również może być stosowany przy remontach i regeneracjach/reprofilacjach walców wypracowanych. Odpowiednio dobrany stosunek grubości powłok trudnościeralnych na powierzchniach nachylonych pod różnym kątem w stosunku do osi obrotu walca pozwala zoptymalizować koszty zabezpieczenia oraz ograniczyć konieczną głębokość reprofilacji. Efekt uzyskiwany sposobem według wynalazku, pozwala na znaczne wydłużenie czasu eksploatacji/życia walca, znaczne skrócenie i zmniejszenie liczby przestojów spowodowanych koniecznością przetoczenia/reprofilacji walca, a także wpływa korzystnie na ekonomikę procesu walcowania. Poprawia również znacząco jakość powierzchni walcowanego wyrobu gotowego. Po nabyciu niezbędnego doświadczenia prowadzenie remontu i regeneracji walca sposobem według wy6
PL 224 009 B1 nalazku przebiega sprawnie i szybko, gwarantując jednocześnie utrzymanie ostrych reżimów technologicznych przez dłuższy okres czasu eksploatacji walca.
Claims (15)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego, obejmujący przygotowanie powierzchni metodą skrawania i/lub obróbką strumieniowo-ścierną i/lub metodą obróbki cieplnej oraz nałożenie powłoki trudnościeralnej, znamienny tym, że na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (b) walca (1) nachylonej pod kątem mniejszym niż 30° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1) wykonuje się powłokę trudnościeralną (2) poprzez naniesienie metodą natrysku cieplnego co najmniej jednej warstwy z materiału zawierającego węglik wolframu i/lub węglik chromu, korzystnie w osnowie kobaltu i/lub chromu i/lub niklu, o łącznej grubości do 3 mm, korzystnie od 0,03 mm do 0,8 mm, oraz na przynajmniej części co najmniej jednej powierzchni roboczej (a) walca (1) nachylonej pod kątem większym niż 45° w stosunku do osi obrotu (3) walca (1) wykonuje się powłokę trudnościeralną (4) poprzez napawanie, korzystnie napawanie laserowe, co najmniej jednej warstwy materiału trudnościeralnego, o łącznej grubości od 0,2 mm do 5 mm, korzystnie od 1,2 mm do 2,5 mm, i twardości co najmniej o 5 HRC, korzystnie o 10-20 HRC, większej od twardości materiału walca (1), przy czym grubość nakładanej powłoki trudnościeralnej (4) na powierzchniach (a) jest co najmniej o 20% większa, korzystnie 4-6 razy większa, od średniej grubości powłoki trudnościeralnej (2) na powierzchniach (b).
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłokę trudnościeralną (2) składającą się z przynajmniej jednej warstwy nakłada się metodą naddźwiękowego natrysku płomieniowego (HVOF).
- 3. Sposób według zastrz. 1,2, znamienny tym, że powłoka trudnościeralna (2) i/lub (4) po nałożeniu ma porowatość poniżej 0,5%, korzystnie poniżej 0,2%.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej część powierzchni roboczej (b) walca (1) rozwija się do stanu od Rz 5 do Rz 100, korzystnie od Rz 40 do Rz 70, korzystnie metodą strumieniowo-ścierną, zwłaszcza przy użyciu korundu.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej część powierzchni roboczej (b) walca (1) w tym przeznaczonej pod natrysk poddaje się, przed jej rozwinięciem, dogniataniu na głęb okość do 1 mm, korzystnie metodą dogniatania ślizgowego.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed rozwinięciem co najmniej część powierzchni roboczej (b) walca (1) w tym przeznaczonej pod natrysk hartuje się, korzystnie metodą hartowania laserowego, na głębokość sięgającą do 4 mm, korzystnie od 1 mm do 2 mm.
- 7. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 3, znamienny tym, że po rozwinięciu przynajmniej część powierzchni roboczej (b) walca (1) w tym przeznaczonej pod natrysk hartuje się, korzystnie metodą hartowania laserowego, na głębokość do 4 mm korzystnie od 1 mm do 2 mm.
- 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przynajmniej części powierzchni roboczej (a) i/lub (b) walca (1) w tym przeznaczonej pod natrysk i/lub napawanie wykonuje się wybranie na głębokość od 0,01 mm do 5 mm liczoną od wymiarów roboczych walca (1), korzystnie na głębokość 10-30% mniejszą niż grubość natryskiwanej i/lub napawanej powłoki trudnościeralnej (2).
- 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed procesem napawania walec (1) podgrzewa się korzystnie w całej objętości do temperatury od 50°C do 500°C, korzystnie od 150°C do 350°C.
- 10. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 9, znamienny tym, że przed procesem napawania obszary przeznaczone pod napawanie podgrzewa się lokalnie do temperatury od 200°C do 500°C, korzystnie od 250°C do 400°C.
- 11. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 9 albo zastrz. 10, znamienny tym, że po procesie napawania walec (1) schładza się w sposób kontrolowany z prędkością zmiany temperatury od 5°C/h do 50°C/h, korzystnie od 10°C/h do 20°C/h, przy czym mierzy się średnią temperaturę na powierzchni walca (1).
- 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napawaną powłokę trudnościeralną (4) obrabia się poprzez toczenie i/lub szlifowanie na zadany wymiar nominalny walca (1).
- 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedną warstwę powłoki trudnościeralnej (4) wykonuje się używając sferoidalnych węglików metali, korzystnie sferoidalnego węglika wolframu w osnowie zawierającej co najmniej jeden metal z grupy nikiel, kobalt, chrom.PL 224 009 B1
- 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces napawania laserowego walca (1) przeprowadza się w taki sposób, aby twardość strefy przejściowej pomiędzy materiałem rodzimym walca (1) a napawaną pierwszą warstwą powłoki trudnościeralnej (4) wyniosła od 350 HV do 500 HV, korzystnie od 350 HV do 400 HV.
- 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej jedną warstwę powłoki trudnościeralnej (4) wykonuje się z materiału zawierającego przynajmniej trzy pierwiastki należące do grupy obejmującej: kobalt, chrom, nikiel, żelazo, wolfram, niob, mangan, molibden, bor, krzem, węgiel, wanad, tytan, tantal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408100A PL224009B1 (pl) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408100A PL224009B1 (pl) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL408100A1 PL408100A1 (pl) | 2015-11-09 |
| PL224009B1 true PL224009B1 (pl) | 2016-11-30 |
Family
ID=54364834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL408100A PL224009B1 (pl) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL224009B1 (pl) |
-
2014
- 2014-05-05 PL PL408100A patent/PL224009B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL408100A1 (pl) | 2015-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3209811B1 (en) | Method and apparatus for cladding a surface of an article | |
| Haldar et al. | Identifying defects and problems in laser cladding and suggestions of some remedies for the same | |
| US5956845A (en) | Method of repairing a turbine engine airfoil part | |
| EP2076352B1 (en) | Refractory metal tooling for friction stir welding comprising a shoulder made of tantalum, niobium or hafnium alloy and a coated or treated surface | |
| EP3204173B1 (en) | Method for manufactured a rolling mill roll by laser cladding | |
| CN103290403B (zh) | 一种制备高含量wc增强合金粉末涂层的方法 | |
| CA2896238A1 (en) | Method for regenerating and/or increasing the durability of a mill roll | |
| US11254040B2 (en) | Surfacing process, surfaced or resurfaced metal part | |
| US20050241147A1 (en) | Method for repairing a cold section component of a gas turbine engine | |
| CN104988452A (zh) | 一种轧机进口导卫用耐磨衬板的制备方法 | |
| US20060260125A1 (en) | Method for repairing a gas turbine engine airfoil part using a kinetic metallization process | |
| Shibe et al. | Enhancement in wear resistance by hardfacing: a review | |
| Riddihough | Stellite as a wear-resistant material | |
| WO2013113853A1 (en) | Method of laser cladding a rotation symmetric steel rolling mill with two layers; corresponding roll mill roll | |
| CN106891107A (zh) | 热轧无缝钢管用芯棒表面复合制备工艺方法 | |
| US20050152805A1 (en) | Method for forming a wear-resistant hard-face contact area on a workpiece, such as a gas turbine engine part | |
| JP2017529455A (ja) | 積層造形されるロータリー切削ユニット用アンビル | |
| PL224009B1 (pl) | Sposób podniesienia trwałości lub regeneracji walca hutniczego | |
| Errico et al. | Enhancing coatings mechanical performance by advanced laser deposition of WCCoCr-colmonoy composites | |
| Koß et al. | Increase in surface strength by hammering and solid rolling of volumes produced by means of extreme high-speed laser material deposition | |
| PL224007B1 (pl) | Sposób wydłużenia żywotności walca hutniczego | |
| PL224008B1 (pl) | Sposób podniesienia trwałości walca hutniczego lub rolki | |
| Mellor | Welding surface treatment methods for protection against wear | |
| US20250084293A1 (en) | Compositions and methods for applying abrasive hardfacing materials | |
| Sun et al. | Micro–PTA powder cladding on a hot work tool steel |