К. т. н. Усенко Ю. І.^*, Іванов В. І. ^**,

к. т. н. Нестеренко Т. М. ^**, к. т. н. Тарасов В. К. ^**

^*Національна металургійна академія України;

^**Запорізька державна інженерна академія, Україна

ПРО ОДЕРЖАННЯ ЗАДАНОЇ МІКРОГЕОМЕТРІЇ ПОВЕРХНІ СТАЛЕВОЇ ХОЛОДНОКАТАНОЇ ШТАБИ

Під час рекристалізаційного відпалу в колпакових печах мають щільний контакт поверхні сусідніх витків рулонів сталевої холоднокатаної штаби, що призводить до міжвиткового зварювання. Як наслідок, за наступним розмотуванням рулонів перед дресирувальними станами на металі спостерігають лінії зламу.

На величину міжвиткового зварювання рулонів суттєво впливає мікрорельєф поверхні холоднокатаної штаби. Найменшу схильність до зварювання має метал, мікрорельєф, якого складається з рівномірно розташованих мікровиступів і мікрозападин заданої висоти та глибини. Таку мікрогеометрію поверхні металу одержують за наявності відповідного мікрорельєфу на поверхні робочих валків станів холодного прокатування.

Для забезпечення необхідного рівня шорсткості широко застосовують електрофізичні методи обробки поверхонь з використанням керованих джерел постійного струму. Серед них особливе місце займає метод електророзрядної обробка за імпульсним режимом, який здійснюють у середовищі діелектричної рідини, що заповнює простір між електродом-інструментом і електродом-виробом. Використання такої технології дозволяє одержувати високоякісні поверхні з широким діапазоном шорсткості та глибини зміцнення за високою продуктивністю процесу.

На стенді, розробленому в Національній металургійній академії України (НМетАУ), що дозволяє моделювати процес обробки валків станів холодного прокатування з використанням електророзрядного методу в імпульсному режимі, виконували комплекс експериментальних досліджень, спрямованих на одержання мікрорельєфу із заданими параметрами шорсткості.

Результати експериментів показали, що під час зближення поверхні електродів-інструментів і валків, що обертаються з постійною швидкістю, до відстані декількох десятків мікрометрів в місці найменшого проміжку між ними відбувається електричний розряд, під дією якого створюється канал провідності, заповнений нагрітою речовиною (плазмою). При проходженні розряду біля зазначеного каналу створюється газова порожнина з пари рідини і металу, яка під дією високого тиску прагне розширитися, стискуючи газову фазу, що її оточує. На зовнішній межі каналу створюється фронт ущільнення, де величина тиску стрибкоподібно зростає від початкового значення в рідині до значної величини на межі. На момент наближення розмірів газової порожнини до максимальної величини, а її внутрішнього тиску – до мінімального значення рідкий метал видавлюється з проміжку між електродами, охолоджується в діелектричній рідині і застигає у вигляді окремих дрібних часток сферичної форми.

На робочій поверхні оброблюваного прокатного валка створюється мікрозападина сферичної форми. Після проходження розряду відбувається нейтралізація заряджених часток і наступне відновлення діелектричних властивостей робочої рідини. Наступний розряд спостерігається в новому місці, між іншими найближчими точками електроду-інструменту та поверхні валка. Під дією серії електричних розрядів поверхня робочого валка покривається мікровиступами та мікрозападинами, які формують високоякісний рівномірний матовий мікрорельєф з шорсткістю 0,8…20,0 мкм і досить високою щільністю мікровиступів (до 90…100 на 10 мм довжини мікропрофілю).

Авторами розроблено та за умов дослідного заводу НМетАУ виготовлено двох- і чотиримісні верстати типу ВЕІ, які призначені для електророзрядної обробки за імпульсним режимом поверхні робочих валків станів холодного прокатування штаби.

Основними частинами верстатів є генератор електричних імпульсів постійного струму, що складається з двадцяти п'яти контурів, і система пластинчатих мідних електродів-інструментів, вільно розташованих в касетах з діелектричного матеріалу (по три касети на один виріб). Використання високочастотного генератора імпульсів забезпечує регулювання у широких межах робочих параметрів процесу обробки (частоти і тривалості перебігу електричних імпульсів, а також напруги на робочих електродах).

Під час електророзрядної обробки прокатних валків поряд з утворенням шорсткості спостерігають значне зміцнення поверхневого шару металу за рахунок легування його продуктами випаровування електродів-інструментів і піролізу діелектричної рідини, а також загартування мікроскопічних об’ємів металу, розташованих в зоні дії електричних розрядів.

Результати промислових випробувань робочих валків станів холодного прокатування сталевої штаби, підданих електророзрядній обробці на верстатах серії ВЕІ показали, що застосування запропонованої технології дозволяє, з одного боку, в 1,5...2,0 рази підвищити термін служби робочих валків чистових і передчистових клітей прокатних станів, а з іншого, практично повністю усунути можливість зварювання витків рулонів холоднокатаної штаби, що відпалюють у ковпакових електропечах.

Захисні покриття на такому металі мають високу адгезію, рівномірність нанесення щодо довжини та ширини штаби, а також надійну стійкість під час роботи в агресивному середовищі. Одержання ізотропних поверхонь із заданим рівнем шорсткості й глибини зміцнення дозволяє забезпечити мінімальні витрати матеріалів захисного покриття та високу його якість.

Під час реконструкції механічної частини верстата типу ВЕІ виконано його переведення на електророзрядну обробку робочої поверхні валків дресирувальних станів.

Розглянутий метод дозволяє змінювати структуру та фізико-механічні властивості робочої поверхні валків у широкому діапазоні, варіюючи матеріал електроду та параметри обробки, що забезпечує його широке застосування на металургійних підприємствах для нанесення заданих параметрів шорсткості на поверхню сталевої холоднокатаної штаби.