СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ РЕЗКИ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ
METHOD FOR PREPARATION OF FLAT STEEL CUTTING TOOL FOR OPERATION

Изобретение относится к обработке металлов немеханическими способами и может быть использовано при подготовке к эксплуатации режущего инструмента, например дисковых ножниц, для продольного роспуска полосовой стали.
В настоящее время такую подготовку нередко осуществляют путем нанесения упрочняющих покрытий (электрическое, в электростатическом поле, напылением и др.) на инструмент. Используется также детонационное (т.е. с помощью взрыва) нанесение порошкообразных смесей на упрочняемую поверхность. Этот метод подробно рассматривается, например, в обзоре «Детонационные покрытия и их применение». М.: НИИМаш, 1977 г., серия с-6-3.
Такие упрочняющие покрытия наносят и на режущий инструмент, например ножи дисковых и кромкообрезных ножниц агрегатов резки металлургических заводов..
Известна технология подготовки (восстановления) упомянутого инструмента сваркой, что позволяет повысить его износостойкость в два-три раза (см. «Научные труды (межвузовский сборник) Липецкого эколого-гуманитарного института», Липецк: ЛЭГИ, 1998 г., с.19-20). Однако такое повышение износостойкости недостаточно для значительного повышения производительности агрегатов резки и снижения затрат на режущий инструмент.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ упрочнения металлических изделий по а.с. СССР №969782, кл. С23С 11/06, опубл. в БИ №40, 1982 г.
Этот способ заключается в нанесении на поверхность изделия износостойкого покрытия из порошковой смеси и характеризуется тем, что смесь порошков кремния и меди предварительно отжигают определенное время при заданной температуре, а потом осуществляют силицирование также при заданной температуре.
Известный способ неприемлем для подготовки (путем упрочнения) режущего инструмента, например дисковых ножей.
Технической задачей настоящего изобретения является снижение затрат на режущий инструмент и повышение производительности агрегатов за счет продления его рабочей кампании путем упрочнения поверхности инструмента.
Для решения этой задачи в способе упрочнения режущих кромок ножей дисковых ножниц для резки полосовой стали осуществляют предварительную обработку режущих кромок путем их обдува крупнозернистым абразивом и наносят на них износостойкое покрытие толщиной 10…25 мкм путем газодетонационного напыления порошкообразной смеси карбидов хрома на никелевой связке фракционностью 55…60 мкм с давлением при взрыве смеси пропана и кислорода 2900…3200 МПа; при этом соотношение пропана и кислорода в их смеси составляет 1:(9,5…10,5), а упрочнение режущих кромок ножей дисковых ножниц осуществляют до твердости 68…72 HRC.
Приведенные параметры предлагаемого способа получены в результате опытов и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается, во-первых, в определенной предварительной подготовке покрываемой поверхности, во-вторых, в оптимизации толщины покрытия и твердости обрабатываемой поверхности, в-третьих, в установлении состава взрываемой смеси и ее давления при взрыве и, в-четвертых, в определении состава порошкообразной смеси, используемой для покрытия. В результате этого достигается необходимое упрочнение режущего инструмента, на порядок повышающее его износостойкость при порезке листовой стали.
При реализации предлагаемого способа предварительно подготавливают режущий инструмент для покрытия. С этой целью его помещают в специальную камеру, где производится обдув дисковых ножей абразивным зерном (по аналогии с пескоструйной обработкой рабочей поверхности бочек прокатных листовых валков - см., например, Н.И.Шефтель. Холодная прокатка листовой стали. - М.: Металлургия, 1966 г., с.165). Затем инструмент покрывают порошкообразной смесью, которая напыляется с помощью взрыва (также в специальной камере) и внедряется в обрабатываемую поверхность, образуя износостойкий слой определенной толщины и твердости. Готовые дисковые ножи устанавливаются на валах ножниц агрегата.
Опытную проверку заявляемого способа осуществляли в ОАО «Магнитогорский меткомбинат». С этой целью дисковые ножи с агрегатов резки комбината подготавливали к эксплуатации путем упрочнения по предлагаемой технологии (с заявляемыми ее параметрами), а также с отклонениями от этих параметров. Результаты опытов оценивали по длительности рабочей кампании дисковых ножей при их эксплуатации (материал ножей - ст.6ХВ2С).
Наилучшие результаты (увеличение длительности рабочей кампании ножей в 8…10 раз с ростом производительности агрегатов резки на 20…30%) получены при использовании заявляемой технологии. Отклонения от нее ухудшали достигнутые показатели.
Так, использование при предварительной подготовке поверхности инструмента ее обдува мелким абразивным зерном привело к снижению максимально достигнутой длительности рабочей кампании дисковых ножей на 10…15%, а отсутствие предварительной подготовки поверхности снизило этот показатель в 2…2,5 раза. Длительность рабочей кампании уменьшилась как при толщине покрытия h<10 мкм, так и при h>25 мкм, в первом случае - из-за более быстрого его износа, а во втором - из-за частого отслаивания покрытия.
Изменение соотношения пропана и кислорода в их смеси изменяло и величину давления при детонации, что также ухудшило износостойкость покрытия ножей из вышеназванной марки стали, в основном из-за недостаточной твердости поверхности инструмента. Отклонения от рекомендуемой величины фракционности порошкообразной смеси карбидов хрома (причем  только на никелевой связке) снизили износостойкость дисковых ножей при эксплуатации либо из-за малой твердости обработанной поверхности, либо из-за недостаточной когезии (сцепления) нанесенной смеси.
Способ, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не опробовался ввиду заведомой его непригодности для упрочнения режущей поверхности инструмента.
Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого объекта для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным способом.
По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории комбината, внедрение заявляемого способа для упрочнения инструмента дисковых ножниц агрегатов резки ОАО «ММК» повысит их производительность (за счет продления рабочей кампании инструмента) в среднем на 25% при снижении затрат на режущий инструмент почти в полтора раза.
Пример конкретного выполнения
Подготавливаются к эксплуатации по заявляемому способу дисковые ножницы из ст.6ХВ2С.
Предварительная подготовка режущих поверхностей ножей - обдувом крупным абразивным порошком.
Покрытие толщиной 20 мкм наносится методом газодетонационного напыления при взрыве смеси пропана и кислорода в соотношении этих составляющих соответственно 1:10, а давление при взрыве 3000 МПа.
Наносимая порошкообразная смесь - карбиды хрома на никелевой связке с фракционностью 58 мкм.
c
Увеличение износостойкости покрытой поверхности ножей с твердостью 70 ед. HR (по сравнению с непокрытой) - 4 раза.