Индукционная электротермическая обработка.

ЦНИИТМАШем внедрен способ индукционной поверхностной закалки валков токами промышленной частоты (ТПЧ). Резко сокращается длительность процесса. Режим закалки ТПЧ валков холодной прокатки в индукторах диаметром 170-550 мм представлен в таблице 36. В качестве оптимальных температур закалки валков из стали различных марок можно рекомендовать следующие:

Марка стали 9Х, 9Х2 9Х2МФ 9Х2СВФ, 9Х2В, 9Х2СФ 65Х2СМФ, 75ХСМФ, 7Х2СВФ 9Х2С2М, 9Х2СМ	Температура закалки, °С 890-900 910-920 920-930 910-930 920-940

На первых порах внедрения индукционной закалки валков ТПЧ ввиду отсутствия средств автоматизации процесса эксплуатации стойкость валков была недостаточной. Исследования [76] показали, что для повышения стойкости валков недостаточно однократного нагрева в процессе закалки. И для повышения плавности изменения твердости переходной зоны были введены предварительные подогревы (таблица 37). Однако эта технология не устранила преждевременных выходов из строя валков холодной прокатки из-за отслоений и сколов рабочего слоя.

Завершающими процессами индукционной электрозакалки валков листовых станов диаметром более 160 мм является низкотемпературный отпуск и старение (таблица 38, 39). Низкотемпературный отпуск проводят в основном для выравнивания поверхностной твердости бочки, перевода тетрагонального мартенсита в отпущенный, частичной релаксации (перераспределения) и снятия остаточных напряжений, стабилизации размеров. Старение проводят после окончательного шлифования поверхности бочки в основном для снятия напряжений шлифования.

Новые направления в развитии проблемы термической обработки прокатных валков.

1. Высокотемпературная термомеханическая обработка рабочих валков листовых станов (втмпо).

Особенностью ВТМПО является возможность реализации высокой прочности закаленного и низкоотпущенного рабочего слоя валков с повышенной пластичностью. Сущность ВТМО состоит в совмещении процессов пластического деформирования, нагрева и охлаждения в различной последовательности. Практически в процессе аустенизации производят пластическое деформирование любым из доступных способов (ковка, штамповка, прокатка, обкатка роликами и др.) с последующим немедленным охлаждением деформированного изделия. При пластическом деформировании создается большое количество дефектов или несовершенств строения, служащих эффективными барьерами движению дислокаций, а, следовательно, ведущих к упрочнению. При немедленном охлаждении пластически деформированного металла, во-первых, исключается возможность развития рекристаллизационных процессов, во-вторых, фиксируется достигнутый уровень плотности несовершенств. Последние влияют на механизм и кинетику фазовых и структурных превращений.

Первые эксперименты по внедрению ВТМО на рабочих валках холодной прокатки были проведены М. Л. Бернштейном, М. Я. Белкиным и др.[109] В процессе ВТМО валков производили пластическое деформирование только поверхностных слоев валков, в связи с чем метод упрочнения получил наименование поверхностного (ВТМПО). Режим ВТМО для валков из стали 9Х диаметром 38 мм:

1. предварительная термическая обработка – изотермический отжиг

2. шлифовка бочки до 7

3. электрозакалка – совмещение процессов аустенизации и деформирования нагреваемой зоны валка при помощи специального трехроликового приспособления [73, 110].

ВТМПО по сравнению с обычной электрозакалкой, приводит лишь к незначительному повышению поверхностной твердости образцов из стали 9Х ( в среднем на 1-2 HRC). Контактная прочность или сопротивление контактному выкрашиванию рабочего слоя с применением ВТМПО увеличивается довольно значительно (в 2,3-3,4 раза).

Эксплуатационная стойкость валков диаметром 38 на 350 мм из стали 9Х, подвергнутых обычной электрозакалки и ВТМПО.

Тип стана – 350 двенадцативалковый

Число валков, обработанных ВТМПО – 12

Обычных – 12

Среднее число прокатных рулонов шт./валков

Валки ВТМПО – 8,4

Обычные – 4,8

Стойкость валков ВТМПО по сравнению с обычными, % - 175

Повышение эксплуатационной стойкости валков можно объяснить определенными изменениями в формировании карбидной фазы закаленного слоя и соответствующим повышением вязкости мартенсита. В работе [109] отмечено, что в процессе ВТМПО наблюдается измельчение карбидной фазы при одновременной направленности выделения. Механизм образования карбидной фазы в процессе аустенизации и ТМО весьма сложный и недостаточно изученный [111]. В результате исследований [111] установлено, что ВТМПО снижает содержание углерода в мартенсите по сравнению с обычной закалкой. Мартенсит отпуска после ВТМПО обладает повышенной вязкостью.

Таким образом, ВТМПО валков небольшого диаметра обеспечивает соответствующее упрочнение на глубину до 1,5 мм с повышенной вязкостью низкоотпущенного мартенсита.