ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРОЦЕСС
ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
Мариуполь
1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
1. Наименование.
«Энергосберегающий
процесс
восстановления
и
упрочнения
деталей
ЭНЕРГИЯ,
ДЕТАЛЬ,
металлургического оборудования».
2. Ключевые слова.
ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ
НАПЛАВКА,
ПОГОННАЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.
3. Назначение.
Снижение
энергоемкости
износостойкости
процесса,
повышение
производительности
и
деталей металлургического оборудования
4. Область применения.
Черная металлургия и машиностроение
5.Описание и основные технико-экономические показатели.
Детали прокатного оборудования, на которые в процессе эксплуатации действует
значительное
давление,
для
повышения
износостойкости
изготавливают
из
высокоуглеродистой стали. При наплавке этих деталей возникают кристаллизационные и
холодные
трещины,
приводящие
к
отслаиванию
и
снижению
износостойкости
наплавленных деталей.
Большинство
существующих
способов
предотвращения
образования
трещин
основано на повышении погонной энергии, что приводит к увеличению расхода энергии и не
обеспечивает повышение износостойкости и работоспособности наплавленных деталей.
Высокоскоростная
электродуговая
наплавка
деталей
металлургического
оборудования производится на низкой погонной энергии с повышенной скоростью,
величину которой устанавливают в зависимости от содержания углерода в стали и режима
V  4  4,5  10 3 СIU , м/ч,
где С –количество углерода в стали, %;
I – величина сварочного тока, А;
U – величина напряжения на дуге, В.
Снижение погонной энергии и повышение скорости кристаллизации жидкого металла
сварочной ванны за счет увеличения скорости наплавки в зависимости от содержания
углерода и режима обеспечивает уменьшение микроискажений кристаллической решетки,
микронапряжений, плотности дислокаций и снижение размера зерна. При высокоскоростной
наплавке повышается скорость нагрева и охлаждения, вследствие чего при превращении
феррита и перлита в аустенит зерно не успевает вырасти. При охлаждении мелкодисперсный
аустенит превращается в верхнем субкритическом интервале температур в равновесные
2
структуры - сорбит и тростит. Вследствие высокой скорости нагрева и охлаждения
уменьшается время пребывания сварочной ванны в жидком состоянии, зерно не успевает
вырасти, измельчается структура, что обеспечивает повышение трещиностойкости деталей
металлургического
оборудования.
Одновременно
при
снижении
погонной
энергии
уменьшаются сварочные напряжения, которые возникают при наплавке. Трещины
возникают, когда сварочные напряжения превышают предел прочности, поэтому снижение
сварочных напряжений обеспечивает повышение трещиностойкости и износостойкости
наплавленных деталей. При повышении содержания углерода снижается стойкость стали
к образованию кристаллизационных и холодных трещин. Поэтому при наплавке
высокоуглеродистых сталей необходимо уменьшать тепловложение за счет снижения
погонной энергии и повышения скорости наплавки. С повышением скорости наплавки
возрастает скорость кристаллизации, что приводит к измельчению структуры, повышению
трещиностойкости и износостойкости наплавленных деталей. При высокоскоростной
наплавке зерно дополнительно измельчается за счет изменения тепловложения, растекания
тока, магнитогидродинамических явлений в сварочной ванне и повышения скорости
конвективных потоков жидкого металла в ванне. Одновременное измельчение структуры и
снижение
сварочных
износостойкости
и
напряжений
обеспечивает
работоспособности
повышение
наплавленных
трещиностойкости,
высокоуглеродистых
деталей
металлургического оборудования.
При высокоскоростном процессе сокращается время наплавки, что обеспечивает
снижение расхода электроэнергии и газа, используемого на подогрев детали в процессе
восстановления и упрочнения.
Энергосберегающий
процесс
восстановления
и
упрочнения
деталей
металлургического оборудования обеспечивает:
–
снижение
погонной
энергии,
тепловложения, увеличение скорости
кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, уменьшение времени пребывания
металла в жидком состоянии и измельчение структуры;
–
влияния на магнитогидродинамические явления в сварочной ванне, увеличение
конвективных потоков, скорости движения металла в сварочной ванне и повышение
дисперсности структуры;
–
снижение микроискажений кристаллической решетки, микронапряжений, плотности
дислокаций, повышение стойкости к образованию кристаллизационных и холодных
трещин;
–
повышение механических свойств, износостойкости и работоспособности наплавленных
деталей из высокоуглеродистых сталей;
3
–
снижение расхода электроэнергии и газа, используемого для нагрева детали в процессе
восстановления, за счет сокращения времени наплавки
Для реализации способа в промышленных условиях используется существующее
наплавочное оборудование.
Ожидаемый
годовой
экономический
эффект
применения
высокоскоростного процесса восстановления и упрочнения
разработанного
за счет снижения расхода
электроэнергии и газа, сокращения производственного цикла изготовления, повышения
износостойкости
и снижения затрат на приобретение деталей металлургического
оборудования составит 5 – 10 млн. грн. Срок окупаемости затрат 1 год.
6. Иллюстрации.
Не приводятся.
7. Сопоставление с аналогами, преимущества.
Снижение расхода электроэнергии и газа, повышение износостойкости и снижение
затрат на приобретение деталей металлургического оборудования.
8. Потребители.
Предприятия черной металлургии и машиностроения
9. География предполагаемого рынка.
Украина, страны ближнего и дальнего зарубежья.
10. Правовая охрана.
Пат.65092 А ,Україна, В23К9/04 „Спосіб відновлення і зміцнення циліндричних деталей”.
Пат.65079 А ,Україна, В23В27/10 „Спосіб виготовлення деталей прокатного обладнання”.
Положительные решения по заявкам “Спосіб електродугового наплавлення” и “Спосіб
електродугового наплавлення чавуну”.
11. Срок действия предложения.
Не ограничен.
12. Предлагаемые условия реализации технологического предложения.
На условиях договора. Предусматривается разработка технологического задания,
ТЭО, научное сопровождение проекта. Возможно тиражирование разработки на
лицензионной основе.
Стоимость работ по реализации технологического
предложения
составляет
200 тыс. грн., срок выполнения работы - 2 года.
13. Контакты.
Тел.: (0629) 44 64 98; факс: (0629) 52 99 24; e-mail:omid@pstu.edu
4