Способ ремонта прокатных валков

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков широкополосных станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения - повьшение срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в. зоне наплавки. Угол наклона боковой стенки проточенной в месте выкрошки канавки к ее продольной оси выполняют в пределах 20... 30, причем глубина канавки определяется по формуле Н l,2h +3,2, а радиус сопряжения боковых стенок и дна канавки R 0,09h+ 8,2, где h - глубина выкрошки, мм. При наплавке в такую проточку удается избежать несплавлений, трещин, неметаллических включений, что значи-. тельно повьшает стойкость наплавленного металла против отколов и отслоений . 3 ил. 5 табл. а (Л с

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (П) y)) 4 В 21 В 28(02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AST0PCHOMY СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4245703/31-02 (22) 19.05.87 (46) 30.12.88. Бюл. У 48 (71) Липецкий политехнический институт и Новолипецкий металлургический комбинат им. 10.В.Андропова (72) В.В.Ветер, Г.А.Белкин, N.È.Самойлов, В.Я.йунин, Д.ПЛельник и Л.Т.Епифанцев (53) 621.771.23(088,8) (56) Выдрин B.À. и др. Стойкость прокатных валков. Челябинские книжное издательство, 1964 с. 53. (54) СПОСОБ РКМОНТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков широкополосных станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения — повышение срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в. зоне наплавки. Угол наклона боковой стенки проточенной в месте выкрошки канавки к ее продольной оси выполняют в пределах 20...

30, причем глубина канавки определяется по формуле Н = 1,2h + 3,2, а радиус сопряжения боковых стенок и дна канавки R = 0,09h+ 8,2, где

h — глубина выкрошки, мм. При наплавке в такую проточку удается избежать несплавлений, трещин, неметаллических включений, что значи-. тельно повышает стойкость наплавленного металла против отколов и отслоений. 3 ил. 5 табл.

144744б

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков. широкополосных станов горячей и холодной прокатки..

Цель изобретения - повышение срока службы валка за счет устранения трещин и отслоений в зоне наплавки.

На фиг. 1 изображена схема распределения напряжений по глубине опорного валка на йиг. 2 — грайик ф ° фс г изменения значений е1п2сС и >а, от угла ; на фиг. 3 — йорма проточки канавки на валке.

Максимальные коаксиальные напряо жения направлены под углом 45 к оси действия нагрузки (Р, ) и наиббльгапе свои значения достигают на глубине 0,78b, где Ь вЂ” половина ширины полосы контакта рабочего и опорных валков. Следовательно, при наплав- ке в кольцевую проточку необходимо выбрать угол наклона проточки таким образом, чтобы максимальные касательные напряжения не действовали вдоль зоны сплавления. Это можно достичь либо путем увеличения угла о разделки более 45 (что является нецелесообразным из-за лишнего съема, металла, который затем необходимо будет наплавлять), либо уменьшейием угла наклона разделки меньше 45

Известно что наибольшие касательS о ные напряжения под углом 45 к оси действия нагрузки равны половине нормального напряжения

6z

"ма с

Касательные напряжения под произвольным углом равны са. = 1/28 Вхп2с(Как видно из приведенного графика (фиг. 2), касательные напряжения значительно снижаются при менее

25 . Но при менее 20 и при большой глубине проточки при наплавке возникают, технологические трудности: образуются подрезы и неметаллические включения (зашлаковки), Следовательно, оптимальным углом наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка с учетом действия касательных напряжений и технологических трудностей наплавки явля0 ется угол 20 — 30 . Как известно и подтверждено исследованиями вокруг

Как показали результаты экспериментальных данных, с увеличением глубины выкрошки увеличивается минимальный радиус у основания проточки, при котором не образуется шлаковых включений в углу проточки. При увеличении глубины выкрошки угол закругления должен увеличиваться по линейной зависимости

К = 0,09h + 8,2.

Такое изменение радиуса закругления обеспечивает качество наплавки, позволяет избежать зашлаковок и неметаллических включений в сварном шве, так как чем глубже выкрошка, тем выше технологические трудности при наплавке первого слоя.

Расчетные величины радиуса закругления при различных глубинах выкрошки приведены в табл. I. залегания дефекта (отслоения, микротрещины и т.д.) металл имеет пониженные механические свойства, повышенное напряженное состояние, здесь же возможны микротрещины, микронадрывы, которые не возможно определить невооруженным глазом. Поэтому перед наплавкой в кольцевую проточ10 ку необходимо полностью удалить этот разупрочненный слой, в котором созданы условия для зарождения новых микродефектов, которые могут привести к микродефектам и отслоениям.

Результаты анализа разрушений валков показали, что глубина выкрошек изменяется в широких пределах 14—

42 мм (табл. 1) и глубина раэупрочненного слоя зависит от глубины

2р выкрошки: чем глубже выкрошка, тем больше глубина разупрочненного слоя.

Математическая обработка результатов экспериментальных данных позволила определить зависимость глубины раз25 упрачненного слоя, а следовательно, требуемой глубины проточки в зависимости от глубины выкрошки. Эта зависимость носит линейный характер и определяется по уравнению

30 н = 112h .+ 3,2.

Дальнейшая проточка глубже разупрочненного слоя не дает повышения качества и ведет к излишнему расхо35 ду металла, который затем необходимо наплавлять.

144?446

Ниже приведены конкретные примеры способа восстановления прокатных валков.

Пример 1. Более 507. опорных валков на стане 2000 НЛМК выходят из строя вследствие вьпсрашивания, не выработав при этом и ЗОХ своего активного слоя. Диаметр опорных валков, в среднем, 1600 мм, ма- )p териал сталь 9ХФ, масса одного валка 41 т. Валки, вьппедшие иэ строя вследствие образования выкрошки, подвергали механической обработке: производили местную кольцевую про- 15 точку с углом наклона боковой стенки к перпендикуляру бочки валка 18-35 о (см. табл. 2). Глубину проточки и радиус закругления определяли по рекомендуемым формулам, а также боль- 2р ше и меньше расчетных значений. 3атем производили подогрев валков до

400-450ОС и осуществляли наплавку по проточке проволокой св )OX5M под флюсом АН-20С. Диаметр проводки 5 мм. 25

Режим наплавки: ток 500 А, напряжение на дуге 35 В, скорость сварки 36 м/ч.

После наплавки производили отпуск: нагрев до 500 20 С, выдержка 4 ч и замедленное охлаждение со скоро- 30 .стью 30 /ч (в термостатической яме), В дальнейшем производини механическую обработку.

В табл. 2 представлены результаты эксплуатационных данных при изменении угла наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка

18-35

Из данных табл. 2 видно, что при (20 стойкость валков мала, про- 4р исходит выкрашивание наплавленного металла по зоне сплавления с основным металлом (бочки валка) из-за образования зашлаковок и несплавлений. При

30 происходит разрушение метал- 45 ла по зоне сплавления из-за действия больших касательных напряжений.

Эксплуатационные данные при изменении глубины проточки по рекомендуемой формуле, а также больше и б0 меньше расчетных значений представлены в табл. 3.

Из данных 3 видно, при глубине проточки менее расчетной происходит разрушение по первому слою, увеличение глубины проточки вьппе расчетной дальнейшего повышения работоспособности не дает и является нецелесообразным из-за лишнего расхода металла, который затем необходимо наплавлять.

В табл. 4 приведены эксплуатационные данные при изменении радиуса закругления проточки по рекомендуемой формуле, а также больше и меньше расчетных значений.

Из данных таблицы 4 видно, что при радиусе закругления у основания проточки менее расчетного значения происходит выкрашивание наплавленного слоя из-за образования эашлаковок в зоне сплавления с боковой стенкой проточки.

При увеличении радиуса закругления больше расчетного дальнейшее повьпнение работоспособности не происходит, а следовательно, не является целесообразным и повьппение радиуса закругления вьппе расчетного значения.

Как видно из данных табл. 2-4, оптимальными размерами местной кольцевой проточки исходя из качества наплавки и долговечности восстановленного валка являются: угол наклона боковой стенки проточки к перпендиО куляру бочки валка 20-30, а глубина проточки и .радиус закругления у основания проточки определяются в зависимости от глубины выкрошки по формулам, приведенным вьппе.

Пример 2. На опорном валке, диаметром 1600 мм, произвели проточку с углом наклона боковой стенО ки к перпендикуляру бочки валка 25 °

Глубину проточки и радиус закругления у основания проточки определяли по предлагаемым формулам в зависимос,ти от глубины выкрошки (Ь = 35 мм)

Н = 45,2 мм, R = 11,4 мм. Произвели наплавку, термо- и механическую обработку согласно примеру 1.

Произвели наплавку с подготовкой местной кольцевой проточки по способу-прототипу с дальнейшей термо- и механической обработкой по примеру

1. Валки поставили в работу, условия эксплуатации одинаковые: клеть

11 -8-низ.

В табл. 5 представлены результаты промышленных испытаний при pasличных кольцевых проточках.

Как видно из данных табл. 5, стойкость валка, наплавленного по предлагаемому способу, возросла в три раза по сравнению с валком, восстановленным по способу-прототипу.

Н =12h+32, Таблица 1

Г

Глубина выкрошки, h мм

Глубина проточки на .сторону

Н, мм,Радиус

,закругления у основания проточки, К, мм аметр лка, мм

27,2

10,0

10,4

34,4

10 5

10,4

32,0

53,6

1?,0

39,2

10,9

10,6

35,6

27,2

10,0

11,4

45,2

14

20,0

39,2

10,9

26,0

9,9

5 14474

Таким образом, регламентация угла наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка 20-30 приводит к повышению технологической

Прочности и долговечности валка, Оп" ределение глубины проточки в зависимости от глубины выкрошки (Н 1 2h+

+ 3,2) обеспечивает исключение влияния разупрочненного слоя, вызванно- 10 го дефектом, Определение радиуса закругления у основания проточки в зависимости от глубины выкрошки (К 0,09h + 8,2) позволяет исключить несплавления и трещины у основания проточки.

Использование изобретения позволяет исключить действие максимальных касательных напряжений параллельно углу разделки под наплавку, исклю- 20 чить влияние разупрочненного слоя от выкрошки и зашлаковок в углу проточки, что позволяет значительно повысить долговечность валка.

248 1562

266 1584

230 1560

284 1558

248 1599

290 1565

293 1561

259 1480

262 1492

294 1494

308 1533

213 1525

46 6

Формула изобретения

Способ ремонта прокатных валков, включающий проточку кольцевой канавки на участке выкрошки, подогрев до

О

350-450 С, наплавку в канавке износостойкого слоя и последующую термическую механическую обработку бочки валка, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в зоне наплавки, боковые стенки канавки выполняют наклонными о к ее продольной оси под углом 20«30 и сопрягают с дном канавки радиусом

К 0,09h + 8,2, при этом глубину канавки устанавливают равной где R " "радиус сопряжения боковых стенок канавки с ее дном;

Н - глубина канавки;

h — - глубина выкрошки.

1447446

Прололлаииа табл.l

26,0

9,9

39,2

l0 9

39,2

l0 9

39,2

10,9

39,2

10,9

11,8

51,2

Таблица 2

Радиус, Угол

I закруг-, наклоления, на боR мм, ковой стенки (р

Глубина кольцевой проточки

H мм

Глубина выкрошки, h, Количест;во прока танного

1металла, млн.т

I !

9,9

26,0

18 0,730

1.9 0,840

20 1,450

26,0

9,9

10,0

27,2

32,0

23 1,450

25 1,500

28 1,450

30 1,400

3l 1,240

10,4

10,4

32,0

34,4

10,5

° 1

10,6

35,6

° 27

10 9

39,2

33 1,000

35 0,830

10,9

39,2

11,4

45,2

242 1550

331 1583

319 1492

330 1542

333 1484

155 1554 ричииа выхода из строя

Выкрошка из-за образования трещин и несплавлений по боковеаа стенкам разделки

Износ активного слоя валка

Выкрошка, разрушение по углу разделки

1447446

; Количест воо прокатанного меРадиус на- Угол наклона боко- клона вой стенки, боковой о

,стенки, талла, млн.тонн

R, 0,730

35 0

37,0

1, 150

39,2

I, 450

40,5.30

43,5

30

Глубина, Глубина выкрошки, кольцевой

h мм проточки, Н, мм

Количество прокатанного металла, млн,тонн

О, 360

5,0

39,2

О, 740

7,5

39,2

30

1,460

39,2

10,9

30

39,2

12,0

39,2

23,0

30

Глубина ° выкрошки, h, мм

Глубина кольцевой проточки, Н, мм

Радиус закругления, MM Угол на-:, 1 клона ! боковой

t стенки, 1,460

1, 460

1,460

1,460

Таблица 3

Причина выхода из строя

Выкрошка в районе первого слоя из-за образования трещин

Износ активного слоя валка

Таблица 4

Причина выхода из, строя

Выкрошка из-за образования зашлако" вок в первом слое

Износ активного слоя валка

1г

144744б

Т а б л и ц а 5

Восстановленный Стойкость Число Причина выхода из

I валок по способу валков, компа- строя .(млн. т ний до ,прокатного.,выхода металла) из строя, шт

3 Выкрошка по зоне сплавления

0,5

Прототип

9 Износ активного слоя валка

1%5

Предлагаемый

1447446

Составитель M. Козина

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 6782/8

Тираж 467

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул ° Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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