Заготовка прокатного валка полигримового стана

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg) 4 В 21 В 27/02

I Ф !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3710738/22-02 (22) 12.03.84 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (71) Производственное объединение «Ждановтяжмаш» и ждановский металлургический институт (72) Б. И. Медовар, П. С. Нефедов, А. Д. Чепурной, В. В. Черных, С. В. Гулаков, О. И. Гришаев, А. К. Цыкуленко, Б. Е. Дубинский, В. В. Семиколенов, Г. П. Клименко, А. В. Литвиненко, Н. Т. Шевченко и Н. Н. Манойло (53) 621.785.5 (088.8) (56) Петров А. И., Карманов А. И. Г1роизводство валков холодной прокатки. М.:

Металлургия, 1962, с. 49 — 56.

Авторское свидетельство СССР № 499019, кл. В 21 J 1/04, 1972.

„„SU„„1250336 А1 (54) (57) ЗАГОТОВКА ПРОКАТНОГО ВАЛ

КА ПОЛИГРИМОВОГО СТАНА, состоящая по крайней мере из трех слитков, крайние из которых расположены соосно и соединены промежуточным слитком, который имеет бойковый, полирующий и выпускной участки калибра и расположен перпендикулярно продольной оси заготовки, отличающаяся тем, что, с целью улучшения служебных характеристик валка, промежуточный слиток выполнен из трех слоев с различным хи мическим составом, расположенных вдоль продольной оси слитка, центральный слой имеет толщину 1,10 — 1,75 радиуса полирующего участка калибра валка и выполнен из износостойкого при повышенных температурах и разгаростойкого материала, а наружные — из материалов с максимальной и минимальной сопротивляемостью динамическим нагрузкам.

1250336

Изобретение относится к тяжелому машиностроению и может быть использовано при изготовлении гетерогенных заготовок, например заготовок для прокатных валков, и других крупных деталей с регламентированным комплексом свойств рабочих поверхностей.

Е1ель изобретения — улучшение служебных характеристик валка.

На фиг. 1 представлена заготовка прокатного валка, состоящая из трех слитков; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. (с изображением контура калибра валка полигримового стана).

Заготовка прокатного валка состоит из крайних слитков 1 и 2 (фиг. 1), однородных по химическому составу и расположенных соосно. Эти слитки соединены между собой промежуточным слитком 3, выполненным по высоте своей продольной оси из трех однородных слоев 4, 5 и 6, отличающихся между собой по химическому составу.

При этом продольная ось слитка 3 расположена перпендикулярно оси слитков 1 и 2.

Поперечное сечение заготовки прокатного валка по оси слитка 3 с вписанным в нем контуром калибра валка пильгерстана разделено на три слоя 4, 5 и 6, которые соответствуют рабочим участкам калибра по периметру. Так, часть периметра калибра, заключенная между точками а — b, размещена в слое 4 и соответствует бойковому участку калибра; часть периметра, заключенная между точками Ь вЂ” с размещена в слое 5 и соответствует полирующему участку калибра, а часть периметра, заключенная между точками с — d, размещена в слое 6 и соответствует выпускному участку калибра.

Характер силовых, температурных и других воздействий на каждый из этих участков калибра не одинаков, поэтому условия работы их различны, следовательно, различными по химическому составу и свойствам должны быть и слои 4, 5 и 6. При этом толщина центрального слоя 5 равна 1,10—

1,75 радиуса полирующего участка поперечного сечения валка по оси симметрии калибра, изготавливаемого из заготовки, а ось центрального слоя 5 расположена на продольной оси заготовки. Толщина центрального слоя 5 должна обеспечить расположение в пределах этого слоя полирующего участка калибра валка, протяженность которого для каждого типоразмера валка определяется дугой окружности, ограниченной углом Оп, величина ко- орого находится в пределах 65 †1 в зависимости от типоразмера валка. При указанных значениях угла 9п толщина центрального слоя заготовки определяется из соотношения

Н=2Квт —, 9п

2 где R — радиус полирующего участка поперечного сечения валка по оси симметрии калибра;

Оп — угол, определяющий протяженность дуги окружности пол ирующего участка;

Н вЂ” толщина центрального слитка или хорда, стягивающая дугу окружности полирующего участка.

Подставляя крайние значения угла Оп, 1р получаем

H=2Rsin > — 2R (sin —:sin ) = . Оп . 65 . 120

2 2

=1,10 — 1,75R

Толщина слоев 4 и 6 промежуточного слитка 3 равна в каждом конкретном случае половине разности между всей высотой промежуточного слитка 3, необходимой для данного типоразмера валка, и толщиной слоя 5.

Размеры толщин выбраны на основании большого практического материала, основанного на опыте эксплуатации отечественных полигримовых станов. р Для обеспечения минимального искажения профиля калибра в процессе работы за счет его износа, поддержания оптимальных условий работы стана, повышения качества проката свойства указанных однородных слоев 4, 5 и 6 должны быть распреде30 лены следующим образом в порядке возрастания их позиций, если свойства однородного слоя 4, в котором размещена бойковая часть калибра, приняты за единицу: сопротивляемость динамическим нагрузкам

1,0: (0,05 — 0,1): (0,15 — 0,2); сопротивляемость износу при повышенных температурах и малоизменяющихся во времени нагрузках

1,0: (2,0 — 3,0): (1,0 — 1,5); разгаростойкость

40 1,0:2,0 — 3,0:1,5.

При этом сопротивляемость динамическим нагрузкам определяется по степени изменения формы (смятия) при ударе используемого образца о контртело. При низкой сопротивляемости кроме смятия возможны отколы металла испытываемой поверхности.

Сопротивляемость горячему износу оценивают по потере массы образца, трущегося о нагретое контрело с регламентированным усилием прижатия.

Разгаростойкость определяется способностью материала сопротивляться резким теп лосменам до появления первой трещины разгара, Увеличивать сопротивляемость динамическим нагрузкам однородных слоев 5 и 6, в которых размещены соответственно полирующий и выпускной участки калибра, относительно слоя 4 бойкового участка калибра выше приведенных значений нецелесооб1250336 з разно, так как уровень динамических нагрузок в процессе прокатки на этих участках ниже соответственно в 10 — 20 и 5 — 6 раз.

Уменьшение сопротивляемости против смятия ниже приведенных значений приводит к быстрому изменению формы соответ- 5 ствующих участков калибра, что влечет за собой снижение служебных характеристик валка, быстрый его износ, снижение качества изделий.

Значения сопротивляемости износу при повышенных температурах отдельных участков

10 калибра выбраны на основании анализа характера износа валков полигримовых станов.

Увеличение значения износостойкости полирующего и выпускного участков калибра относительно приведенных значений приводит к значительному усложнению механической обработки калибров, не оказывая существенного влияния на стойкость валков.

Уменьшение этих значений в полирующем участке приводит к перераспределению 20 нагрузок по длине калибра и интенсивному износу выпускного участка.

Увеличение разгаростойкости бойка и полирующего участка калибра относительно разгаростойкости выпускного участка приводит к резкому ухудшению захвата заготовки валками, что снижает производительность стана и приводит к поломкам валков при проскальзывании заготовок.

Снижение этого параметра отрицатель, но сказывается на качестве продукции, при- З0 водит к интенсивному выкрошиванию рабочего слоя, уменьшая срок службы валков.

Пример. Заготовка выполнена из трех слитков, причем крайние, расположенные вдоль оси валка головными частями друг к другу, выполнены из стали 50ХН, служат 35 двумя стенками кристаллизатора, между которыми отливают с применением электрошлаковой технологии третий слиток, ось которого расположена перпендикулярно оси заготовки. Электрошлаковую сварку осуществляют с применением кусковых присадочных 40 материалов, причем, изменяя состав и количество этих материалов, регулируют распределение химического состава и, соответственно, свойств по высоте выплавляемого слитка.

В плавящемся электроде используют низкоуглеродистую молибденсодержащую сталь.

В качестве присадки применены феррохром

ФХ-800, металлические хром и марганец.

Донную часть слитка или слой 6 отливают, подавая в ванну металлические хром и марганец, таким образом, что состав металла содержит, Я: углерод 0,15 — 0,25 хром 0,5 — 2; марганец 1,5 — 2,0. При подходе зеркала металлической ванны к границе между слоями 6 и 5 начинают подавать в ванну феррохром и увеличивают подачу 55 марганца.

Состав металла этого участка калибра, Я углерод 0,25; хром 2 — 3; марганец 15.

При этом толщина центрального однородного слоя 5 для заготовки прокатного валка, предназначенного для прокатки труб диаметром 12, равна

H =2Rsi n > — 2 ° 280. si n . О. . 101

= 1,55280=435 мм, так для данного типоразмера валка R (радиус полирующего участка поперечного сечения валка по оси симметрни калибра) равен 280 мм; 8 (ууггоолл, определяющий протяженность дуги окружности полирующего участка) равна 101 .

При выплавке слоя 4 металлический хром полностью заменяют феррохромом и еще более увеличивают подачу металлического марганца. Состав металла, Я: углерод 0,25—

0,5; хром 5 — 15; марганец 15 — 25.

Состав металла слоя 4 обеспечивает аустенитную структуру с небольшим количеством мартенсита, упрочненную карбидами хрома. Среднеуглеродистый марганцовистый мартенсит склонен к интенсивному наклепу. В этой связи энергия ударов заготовки о бойковую часть ведет к распаду нестабильного аустенита, т. е. затрачивается не на деформацию металла, а на перестойку его кристаллической решетки. Небольшое количество мартенсита способствует начальной сопротивляемости металла смятию, когда он еще не наклепан рабочими нагрузками.

Меньшая относительно слоя 5 разгаростойкость способствует интенсификации захвата прокатываемой заготовки и не сказывается на качественных характеристиках валка из-за малого времени взаимодействия этого участка с заготовкой.

Среднеуглеродистый марганцовистый аустенит при удовлетворительной разгаростойкости хорошо сопротивляется износу при повышенных температурах, обеспечивая требуемые условия захвата. Аустенитная матрица, упрочненная карбидами хрома хорошо противостоит действию нормальных и касательных нагрузок.

Высокое качество прокатываемой трубы обеспечивается путем повышения разгаростойкости полирующей части калибра при высокой сопротивляемости износу при высоких температурах.

Общая термостойкость металла калибра валка обеспечена введением в его состав молибдена.

Выполнение калибра валка переменного состава с описанным распределением химических элементов позволяет при высоких эксплуатационных характеристиках обеспечить удовлетворительную обрабатываемость режущим инструментом, что весьма важно при формировании сложного профиля калибра валка.

Эксплуатация двух комплектов валков, один из которых изготовлен по известной технологии из одного слитка, а вто1250336

Выход труб второго сорта в период эксплуатации, в течение, сут

Комплекты валков

) ) 1 3

5 7

Из гомогенной заготов1,2

1,9 2,5

0,8 ки

Из заготовки по предлагаемому техническому решению 0,7

0,75 0,8 0,9 д-A

Составитель Г. Дудик

Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 4360/9 Тираж 5!8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 рой комплект — из предлагаемой заготовки с выполнением калибра в промежуточном слитке заготовки с регламентированным распределением свойств по высоте, показала, что по мере износа калибров выход трубы второго сорта на первом комплекте увеличивается (см. таблицу).

При этом видно, что динамика увеличения доли низкосортных труб при эксплуатации валков, изготовленных из заготовок по предлагаемому техническому реше5 нию, в два раза ниже, чем при прокатке их валками, изготовленными из гомогенной заготовки.