Курсовая работа: Разработка технологии изготовления заготовки кованого валка для холодной прокатки
Валки с удовлетворительной твердостью после закалки (до предварительного шлифования) подвергают токарной обработке (I вариант, операция 28 и 30), при этом допускается снятие верхнего закаленного слоя металла бочки резцами из твердого сплава. После предварительного шлифования и проверки твердости поверхности бочки (операция 32) валок направляют на дальнейшую механическую обработку.
1.2 Выбор ковочного оборудования и исходного слитка
На большей части заводов технологический процесс ковки валков почти одинаков. Он состоит из биллетировки слитка, осадки, протяжки после осадки и окончательной отделки валка на требуемый размер. Поковки валков с бочкой диаметром менее 250 мм куют на молотах из предварительно протянутой круглой или квадратной заготовки или из слитка весом до 750 кг. Некоторые заводы ограничиваются одной осадкой, другие – двумя.
Осадка применяется не только для достижения требуемой уковки, но и для получения более однородной поковки по механическим свойствам. Даже при интенсивном процессе ковки и глубоких обжатиях, если не произведена предварительная осадка, поковка получится низкого качества из-за строчечного расположения карбидов.
Осадка слитка предусматривается не только при ковке крупных, но и при ковке мелких валков, которые куют из заготовки. При ковке такой заготовки исходный слиток предварительно осаживают, а затем уже протягивают на квадратную или круглую заготовку.
Чтобы успешно провести операцию осадки, необходимо выбрать пресс с достаточным усилием.
После окончания осадки слитка полученный блок протягивают на гладких бойках через квадрат, применяя глубокие обжатия – примерно 100–200 мм (в зависимости от усилия пресса и диаметра блока после осадки). Усилие пресса, требуемое для операции протяжки блока после осадки, всегда бывает меньше, чем усилие, необходимое для осадки исходного слитка, и поэтому практически расчет усилия пресса для операции протяжки не делают, а пользуются данными, определяющими зависимость величины усилия пресса от диаметра исходного слитка.
Технологический процесс ковки валка с бочкой диаметром до 250 мм под молотом состоит из операций нагрева круглой или квадратной заготовки, протяжки ее на круг по размеру бочки и ковки шеек валка на требуемый размер.
Правильный выбор мощности ковочного оборудования имеет большое значение для качества изготовляемых поковок и производительности оборудования. Наблюдения, проведенные на ЭЗТМ при использовании молота с недостаточным усилием, показали, что не только удлиняется процесс ковки, но получается брак валков по внутренним трещинам. Это объясняется, видимо, тем, что малые обжатия приводят к значительному течению наружных слоев металла поковки, в результате чего образуются внутренние расслоения и трещины в центральной зоне поковки.
На заводах-изготовителях, как правило, под молотом куют валки с бочкой диаметром не более 320 мм. Поковки валков больших размеров изготовляют под прессами.
Структура и механические свойства поковок валков, откованных под молотом и под прессом, одинаковые.
Ковка мелких валков под молотами экономически целесообразна, так как стоимость таких поковок ниже стоимости поковок, откованных на прессах.
Слиток, из которого изготовляется валок, должен быть без трещин, рванин, сетки разгара и других пороков. Металл средней части слитка должен быть плотным и без пороков (усадочной рыхлости, раковин, ликвации и неметаллических включений). Вес слитка, идущего на поковку валка, должен быть таким, чтобы выход годного составил 58 – 64%. При отсутствии на заводе слитка требуемого веса допускается, как исключение, изготовление из одного слитка двух валков. При этом не рекомендуется использовать крупный слиток, так как в результате большой вытяжки имеющиеся в слитке включения сильно удлиняются и создают очаги для трещин. Кроме того, при изготовлении нескольких валков из крупного слитка увеличивается продолжительность нахождения слитка в печи при температуре ковки, что ухудшает качество поковки.
Слитки из сталеплавильного цеха передают в прессовый цех, как правило, в горячем состоянии в специальных термосах. В противном случае слитки вынимают из изложницы при температуре не ниже 700° и передают в подогретую до 600° печь или колодец для медленного и полного охлаждения.
Кузнечную заготовку для мелких валков передают из прессового цеха в кузнечный в горячем состоянии непосредственно после ковки или после охлаждения в печи.
В горячем состоянии заготовки передают в том случае, когда имеется возможность сохранить температуру заготовки перед посадкой в печь не менее 650°.
Некоторые заводы изготовляют мелкие валки с бочкой диаметром до 200 мм как из предварительно откованной под прессом заготовки, так и непосредственно из слитков весом 400 – 750 кг. На ЭЗТМ для изготовления мелких валков непосредственно из слитка была разработана специальная конструкция короткого слитка (рис. 2) с отношением Н: D=1,5 (где Н – длина средней части слитка, aD – средний его диаметр) и прибыльной частью, равной 29% веса слитка.
Рис. 2. Конструкция круглого слитка весом 500 кг
Поковки крупных валков изготовляют на прессах из восьмигранных слитков с отношением Н: D = 2,3 и прибыльной частью 17,0–20%.
1.3 Режимы нагрева под ковку
Операция нагрева металла под ковку преследует две цели: придать металлу необходимую пластичность и улучшить его качество, так как при высоких температурах более интенсивно протекает процесс диффузии – удаление из стали водорода, что уменьшает влияние флокенов. При ковке валка проводят одну или две промежуточные осадки. Очень важно обеспечить равномерный нагрев слитка под осадку на температуру не ниже 1150–1180°.
При осадке слитка может произойти смещение осевой зоны слитка или его искривление из-за неравномерного нагрева, что не только усложняет процесс ковки, но и ухудшает качество поковки, так как смещение осевой зоны к поверхности поковки валка, особенно на шейках, может привести к образованию трещин в валке при закалке. Установлено, также, что в результате длительной выдержки поковок валков из стали марок 9Х и 9X2 при 1150–1180° уменьшаются карбидные скопления.
Наряду с этим слишком длительная выдержка при температуре ковки вредна, так как она приводит к большому росту зерна. При ковке перегретого металла на поверхности поковки образуются рванины, не допускающие больших обжатий, в результате чего центральная зона не проковывается и остается крупнозернистой.
Кроме того, перегрев металла свыше 1180° или длительная выдержка в печи при температуре свыше 1100° способствуют не только росту зерна, но и возникновению дефекта, называемого раковистым изломом.
Поэтому при нагреве слитков для поковок валковтемпература металла под ковку не должна превышать 1180°.
При посадке в печь необходимо заранее определить время ковки слитков всей садки как для первой, так и для последующих операций. Если по каким-либо причинам невозможно переработать всю садку за максимальное время выдержки ее при температуре ковки, то часть слитков пересаживают в другую печь с температурой около 800°. При недогреве центральной зоны слитка (особенно при нагреве холодных слитков) из-за недостаточной выдержки во время ковки деформируется лишь поверхностный слой металла. В результате этого в поковке возникают большие внутренние напряжения, приводящие к образованию внутренних, а иногда и наружных трещин. Неравномерный нагрев по сечению слитков также приводит к неравномерной деформации, вследствие чего ось шеек часто смещается по отношению к оси валка и увеличивается продолжительность ковки.
Для успешного и равномерного нагрева металла:
1) слитки укладывают на прокладки. Для слитков весом от 0,5–1,0 тприменяют прокладки высотой не менее 120 мм, для слитков от 1,0 до 5 т – 150 – 200 мм, от 5 до 10 т – 250 мм и свыше 10 т – 300 мм ;