Хитько А.Ю., Шапран Л.А., Иванова Л.Х.

(НМетАУ, г. Днепропетровск)

ОПЫТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ЗАГОТОВОК ДЛЯ РОЛИКОВ МНЛЗ

Актуальным направлением исследований является разработка составных роликов для зоны вторичного охлаждения МНЛЗ с биметаллическими центробежнолитыми бочками с повышенной жаропрочностью, абразивной и коррозионной стойкостью.

Условия работы роликов в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ характеризуются: малой скоростью вращения (до 1 об/мин), значительными и переменными термическими и механическими нагрузками, интенсивным абразивным и гидроэррозионным износом, ударами при прохождении холодного конца заготовки. Максимальная температура поверхности роликов достигает 550⁰С, перепад температуры по сечению до 470⁰С, по длине – 220⁰С. В итоге в роликах развиваются сетка разгара, кольцевые трещины, износ поверхности или происходит налипание материала заготовки на поверхность роликов. Все перечисленные повреждения могут значительно сокращать срок службы роликов, а, следовательно, и снижать межремонтный срок работы МНЛЗ.

Повышение ресурса работы роликов достигается совершенствованием их конструкции и выбора материала, устойчивого к абразивному износу, коррозионному и термическому разрушению в условиях контакта с горячим слябом, наружным и внутренним охлаждением водой.

Анализ условий работы и видов дефектов роликов различных секций зоны вторичного охлаждения криволинейной МНЛЗ показал, что с удалением от кристаллизатора уменьшаются температурные и возрастают механические нагрузки на ролики. В соответствии с изменением температуры сляба по длине технологической линии МНЛЗ служебные свойства материала роликов должны подбираться дифференцированно. У роликов ближайших к кристаллизатору секций основным видом износа является образование кольцевых трещин и налипание, следовательно, преимущественное внимание должно уделяться термостойкости материала. По мере снижения температуры сляба большее развитие приобретает абразивный износ поверхности.

Оптимальное сочетание служебных свойств может быть достигнуто при изготовлении роликов из нескольких сплавов, в частности, составными.

Для рабочего слоя роликов целесообразно применять материалы с высоким сопротивлением термическому, абразивному и коррозионному разрушению, а для внутреннего – несущего слоя – материалы, обеспечивающие высокую конструкционную прочность ролика.

При выборе химического состава стали рабочего слоя роликов, определении структурного класса стали ставились следующие основные задачи:

- получение структуры, стабильной в зоне рабочих температур поверхности ролика при длительной эксплуатации;

- отсутствие фазовых превращений при рабочих температурах, что гарантирует низкую склонность к налипанию материала сляба;

- устойчивость свойств при кратковременных нагревах до 700… 850⁰С, например, при остановке МНЛЗ или отсутствии охлаждения;

- антикоррозионные свойства;

- сохранение при длительной эксплуатации достаточно высокой твердости, прочности и ударной вязкости.

С учетом предъявленных требований, в качестве базовых сталей для наружного слоя роликов были выбраны: мартенсито – ферритная сталь типа 17Х12МФЛ и аустенитная сталь типа 20Х25Н19С2Л; для внутреннего слоя бочек выбрана сталь 20Л как обладающая хорошей свариваемостью.

Для двух сочетаний сталей: 17Х12МФЛ – 20Л и 20Х25Н19С2Л – 20Л были разработаны геометрические параметры заготовок, обеспечивающие необходимую прочность и жесткость роликов. Они составили 295 х (3745) х 3650 мм и 330 х (3545) х 3650 мм соответственно для роликов диаметром 270 и 300 мм. Геометрические параметры заготовок и требования к ним изложены в ТУ 14-3-1230-83 «Трубы центробежнолитые двухслойные для составных роликов МНЛЗ».

В труболитейном цехе НЮТЗ была отлита опытно – промышленная партия биметаллических заготовок в рассматриваемых сочетаниях сталей двух типоразмеров. Опытно-промышленная партия роликов была установлена в кассеты и испытана вместе с серийными на МНЛЗ металлургического комбината «Азовсталь». Максимальный износ по диаметру бочек опытных роликов составил 0,2…0,4 мм, что в 10…20 раз меньше износа серийных. При визуальном осмотре поверхностные дефекты, налипание на бочках опытных роликов не было, а у сравниваемых серийных роликов имелась сетка разгара и полосчатое налипание.