ОПЫТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЕТАЛЛОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТАЛЬНОГО ПРОКАТА

 

Неверов В.В.,  Карих В.В.

(Липецкий государственный технический университет, г. Липецк, РФ)

 

The main idea of this scientific work is to increase wear resistance of the circular and plate cutters for rolling production due to rationale application of the  over-expansive alloys.  

 

При производстве стального проката используют агрегаты подготовки полосы, а именно кромкообрезные ножницы, в основе которых используются кромкообрезные и кромкокрошительные ножи, которые в настоящее время изготавливают цельными из инструментальных сталей 5ХВ2С, 6ХВ2С, ХВГ и других. В процессе эксплуатации используется только 7…10% от массы ножа, остальная часть идет в передел, что нерационально. Стойкость ножей из указанных сталей в условиях резания металла также невысока и  составляет в среднем 2…3 рабочие смены, в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Увеличение срока эксплуатации ножей позволяет сократить затраты и время на обслуживание и ремонт прокатного стана и снизить себестоимость произведенного стального проката. Указанные детали взяты в качестве примера использования разработанных научных и технологических решений.

Авторами разработан способ изготовления биметаллических кромкообрезных и кромкокрошительных ножей способом наплавки режущей кромки на основу из низкоуглеродистой стали (рис. 1) [1, 2].  

В качестве материала для режущей кромки использовался износостойкие сплавы 90Х4М4ВФ, твердость которого составляет после наплавки и термообработки (отпуск при 575 ^оС, 2 часа) составляет 60…62 HRC. Наплавка производилась вручную электродами марки ОЗИ-3 диаметром 4 мм на токе  110…120 А и напряжении на дуге 20…22 В. Низкие значения тока и напряжения обусловлены стремлением к уменьшению погонной энергии с целью предупреждения увеличения зерна при наплавке и предупреждению ухудшения механических свойств [4].  Химический состав применяемых материалов приведен в таблице.

Однако при наплавке высокопрочных сплавов имеют место затруднения, связанные с возникновением горячих трещин. При изготовлении металлообрабатывающего инструмента их появление в металле режущей кромки недопустимо. Для предупреждения образования трещин был разработан и обоснован технологический прием наплавки короткими участками. При этом внутренние напряжения локализуются в этих участках и в итоге значительно снижается вероятность образования трещин.

На основании ранее проведенных исследований [3] была разработана схема наплавки износостойких сплавов короткими участками и расчетная методика определения допускаемой длины валика наплавленного металла в зависимости от его химического состава. Основными параметрами, определяющими допускаемую длину участка валика, являются величины физико-механических свойств наплавляемого материала (предел прочности на разрыв, относительное удлинение, коэффициент линейного расширения).

Следует также отметить, что при использовании предварительного  подогрева в слое наплавленного металла происходит релаксация напряжений примерно потому же механизму, как при соответствующей термообработке. (Различие наблюдается только во времени выдержки). Проведенные исследования показали, что использование предварительного подогрева позволяет увеличивать допускаемую длину участка валика наплавленного металла на 15…35 %. Для указанного сплава длина участка валика составляет соответственно 12 и 25 мм без использования подогрева и при подогреве до температуры 300 ^оС.

Таким образом, при подогреве возможно увеличение длины валика наплавленного металла, свободного от трещин, что положительно сказывается на технологичности всего процесса наплавки, что согласуется с уже имеющимися литературными данными. По разработанной технологии были проведены производственные испытания кромкокрошительных ножей, используемых при обработке стального проката в ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Ножи, изготовленные способом наплавки режущей кромки сплавом 90Х4М4ВФ на основу из низкоуглеродистой стали, работали в среднем в 2 раза больше чем ножи, изготовленные цельными из инструментальной стали 5ХВ2С при сопоставимой себестоимости производства.

 

Таблица - Химический состав материалов, используемых при изготовлении биметаллического инструмента

Назначение (тип материала)	Содержание элемента, %
	C	Mn	Cr	W	Mo	V	Si	S	P
								не более
Основа (сталь Ст 3)	0,14-0,22	0.45-0.60	0,30	-	-	-	0,12-0,30	0,03	0,03
Режущая кромка (90Х4М4ВФ)	0.6-1.2	0.30-0.50	2.8- 4.3	0.9- 1.7	2.4- 4.6	0.6- 1.3	0.2- 0.5	0,015	0,015

 

а)
б)

Рисунок 1- Схема биметаллического металлообрабатывающего инструмента (а, б- один из типоразмеров кромкокрошительного и кромкообрезного ножа)

Литература

1. Пат. RU 2293629, C1, В23D 31/04, В23К 9/04 Нож для резки листового проката/ В.В. Карих, В.В. Неверов // Заявлено 30.05.2005; опубл. 20.02.2007     бюл. №7.

2. Пат. RU 2297902, C1, В23D 31/04, В23К 9/04 Дисковый нож/ В.В. Карих, В.В. Неверов // Заявлено 07.09.2005; опубл. 27.04.2007 бюл. № 15.

3. Неверов В.В. Использование технологии наплавки износостойких сплавов короткими участками при упрочнении деталей металлургического оборудования. / В.В. Неверов, В.В. Карих // Сварочное производство.– 2005. – №12. – С. 25-27.

4. Лившиц, Л.С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л.С. Лившиц, А.Н.  Хакимов – М.: Машиностроение, 1989. 236 с.