Определение глубины и степени упрочнения поверхности прокатного валка при текстурировании его дробью

Представлен наиболее распространенный способ формирования микрогеометрии поверхности валков дрессировочных станов, обеспечивающий требуемую шероховатость холоднокатаной полосы (дробеметная обработка). Исследования по насечке поверхности проведены на промышленной установке «Виллибратор», металлографические исследования выполнены на оптическом микроскопе MEIJI 2700 и растровом электронном микроскопе JSM-6490LV. Выявлено измельчение структуры поверхностного слоя при взаимодействии материала валка с дробью. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по оценке упрочняющего действия дробеметной обработки (ДМО) на формируемый шероховатый слой прокатного валка. Для теоретического анализа процесса ДМО использован один из методов теории пластичности (метод нижней оценки). Для упрощения математических выкладок микровпадина валка аппроксимирована сферической поверхностью. Получена количественная оценка степени деформации и глубины упрочненного слоя, которые определяются скоростью дроби и твердостью поверхности валка. Глубина упрочненного слоя определяется размерами используемой дроби и в меньшей степени скоростью соударения дроби о поверхность валка и твердостью текстурируемой поверхности. При анализе литературных источников установлено, что увеличение твердости на одну единицу влечет повышение стойкости в среднем на 3 %. Применение ДМО позволяет сократить время перевалки валков дрессировочных станов на 6,0 – 10,5 % в зависимости от используемых режимов насечки валков дробью. Повышение твердости поверхностного слоя является следствием измельчения его структуры в процессе взаимодействия с дробью. Выявлено, что увеличение твердости поверхностного слоя приводит к повышению его износостойкости и усталостной прочности. Установлено, что при скорости 60 м/с твердость повышается примерно на 3,5 единицы.

дробь, глубина упрочнения, степень упрочнения, дробеметная обработка, твердость, текстурируемая поверхность

1. Bel’skii S.M., Mazur S.I., Mukhin Y.A., Goncharov A.I. Influence of the cross section of hot – rolled steel on the flatness of cold-rolled strip // Steel in Translation. 2013. Vol. 43. No. 5. P. 313 – 316.

2. Огарков Н.Н., Звягина Е.Ю., Исмагилов Р.Р. Теоретический анализ формирования шероховатости автомобильного листа при дрессировке в валках обработанных дробью // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 8. С. 600 – 605.

3. Огарков Н.Н., Залетов Ю.Д., Ласьков С.А., Звягина Е.Ю., Пожидаев Ю.А. Совершенствование дробеметной обработки прокатных валков для производства автомобильного листа // Вестник Магнитогорского Государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. № 2 (30). С. 41 – 43.

4. Rasp W., Wichern C.M. Effects of surface-topography directionality and lubrication condition on frictional behavior during plastic deformation // Journal of Material Processing Technology. 2002. Vol. 125. Special Issue. P. 379 – 386.

5. Лебеденко В.Г. Математическое моделирование процесса формирования геометрических параметров поверхностного слоя и параметров упрочнения при обработке деталей дробью // Вестник Донского государственного технического университета. 2008. Т. 8. № 4 (39). С. 202 – 212.

6. Stone M.D. Rolling of Thin Strip. Part 1. – In: Iron and Steel Engineer Year Book, 1953. P. 115 – 128.

7. Зык Е.Н. Оценка возможности повышения уровня усталостной прочности деталей в период эксплуатации ударными методами ППД // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 11-1. С. 36 – 40.

8. Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э., Лебеденко В.Г. Исследование параметров качества поверхностного слоя при обработке дробью // Вестник машиностроения. 2010. № 2. С. 51 – 54.

9. Дудкина Н.Г., Абраменко С.А., Баринов В.В. Определение толщины упрочненного поверхностного слоя стальных деталей, подвергнутых дробеструйной обработке // Упрочняющие технологии и покрытия. 2018. Т. 14. № 12 (168). С. 547 – 549.

10. Utsch M., Vinke P. Roll Texturing Technology as a Base of Modern Surfaces in Automotive Cold Mill Flat Products. – In: MS&T: Conf. Proc., 2004. P. 599 – 607.

11. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров / Пер. с англ. А.Г. Овчинникова. – М.: Машиностроение, 1979. – 567 с.

12. Shkatov V.V., Pogodaev A.K., Romanenko D.N., Mazur I.P. The influence of nanoscale precipitation of aluminum nitride on the formation of recrystallization texture in aluminum deoxidized low-carbon steels // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2017. Vol. 52. No. 4. P. 617 – 620.

13. Ogarkov N.N., Platov S.I., Zvyagina E.Yu., Molochkova O.S., Makarova I.V. Choosing the materials performance and the form of an indenter for arrangement of texture at the surface of skin mill rolls. – In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019. Article 012195.

14. Shmyrin А.М., Mazur I.P., Kavygin V.V., Yartsev А.G. Parametrical Neighborhood Modelling of the Process of Forming the Temperature of Hot-Rolled Strip Coiling // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2016. Vol. 51. No. 4. P. 401 – 404.

15. Roberts W.L. An Approximate Theory of Temper Rolling. – In: Iron and Steel Engineer Year Book, 1972. P. 530 – 542.

16. Коновалов Ю.В. Справочник прокатчика. Книга 2. Производство холоднокатаных листов и полос. – М.: Теплотехник, 2008. – 608 с.

17. Efremov D.B., Gerasimova A.A., Gorbatyuk S.M., Chichenev N.A. Study of kinematics of elastic-plastic deformation for hollow steel shapes used in energy absorption devices // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 18. P. 30 – 34.

18. Надежность и долговечность валков холодной прокатки / В.П. Полухин, В.А. Николаев, М.А. Тылкин и др. – М.: Металлургия, 1976. – 448 с.

19. Оgarkov N.N., Рlatov S.I., Zvyagina E.Yu. Modeling of roll roughness transfer process to strip during skin-pass rolling // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2019. Vol. 2. P. 1 – 7.

20. Отений Я.Н., Привалов Н.И., Щеголев Н.Г., Муравьев О.П., Ткачева Ю.О. Особенности формирования глубины упрочнения при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 12-3. С. 452 – 455.