Способ ремонта прокатных валков

 

Изобретение касается ремонта сваркой и может быть использовано при ремонте прокатных валков станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения - повышение срока службы отремонтированного валка. Изменяют угол наклона кольцевой проточки, производимой по месту дефекта. На глубине (0,5...1,0)B угол наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка составляет 13...15°, а на остальных участках 30...35°, где B - половина ширины контакта рабочего и опорного валков. Затем проточку заплавляют. В результате уменьшается действие максимальных касательных напряжений вдоль зоны сплавления. 4 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

GOLDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÍÈÕ

РЕСПУБЛИН

А1 (51)5 В 23 Р 6 00

К > Rg

В=1, 128 >7 Ч- - —, R>+Rò

ГОСУДАРственный HDMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4448152/31-27 (22) 17.05.88 (46) 15.02,90. Вюл, Ф 6 (71) Липецкий политехнический институт (72) В.В,Ветер (53) 658.588.8(088.8) (56) Выдрин В,А. и др. Стойкость прокатных валков. Челябинское кн. иэд-во, 1964, с. 53.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1>47446, кл. В 23 Р 6/00, 1987. (54) Cll0001> РЕГ10КТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение касается ремонта сваркой и может быть использовано

1!з обретение относится к ремонту сваркой и может быть использовано при ремонте прокатных валков станов горячей и холодной прокатки.

Цель изобретения — повышение срока службы валка за счет ликвидации трещин и отслоений в наплавляемом металле и в зоне сплавления.

На фиг. 1 представлена схема распределения напряжений по глубине опорного валка; на фиг. 2 — рабочий и опорный валки в контакте; на фиг,3— график изменения значений sin 2»Ь и ñ от угла о, где п — касательное напряжение; на фиг. 4 — кольцевая проточка, сечение;

Результаты анализа разрушений валков показывает, что очаг зарождения усталостной трещины на опорнь>х валках лежит; обычно, в области дейст„„SU„„15427

2 при ремонте прокатчых валков станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения — повышение срока службы отремонтированного валка. Изменяют угол наклона кольцевой проточки, производимой по месту дефекта. На глубине (0,5...1,0)B угол наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру о бочки валка составляет 13...15, а на а остальных участках 30...35, где 8 половина ширины контакта рабочего и опорного валков. Затем проточку эа— плавляют. В результате уменьшается действие максимальных касательных напряжений вдоль эоны сплавления.

4 ил., 3 табл. вия максимальных касательных напряжений (о, av. ). Схема распределения напряжений по глубине опорного валка представлена на фиг. 1. Г1аксимальные касательные напряжения направлены н> д углом 45 к оси действия нагрузки (!, . и наибольшие евон значения достигают на глубине 0,78В, где  — пс лов шв ширины полосы контакта рабочего н опорного валков (фиг. ?) и лпред ля в ОЪ ется по формуле ОС

Р где q=-; P — давление на валок, II:

Г - дл на вала, м> Г 1,1 2- с - «ственно радиусы опорно го п рвГ>оч. >, валков, м; / — постояли; я, хврв...

1542768

"макс "/2 zý

<,=1/26, sin 2a ч E зующая упругие свойства материала опорного и рабочего валков

1-Р 1 "1Ц

4 + 9

Е Ц,; 1 — соответственно коэффициенты

Пуассона опорного и рабочего валков, ИН/м ;

Е,,Е < — соответственно модули упругости валков, МН/м2 .

Таким образом, при наплавке в кольцевую проточку необходимо выбрать угол наклона проточки таким образом, чтобы максимальные касательные напряжения не действовали вдоль эоны сплавления. Это можно достичь либо путем увеличения угла разделки более 45, что является нецелесообразным иэ-за лишнего съема металла, который затем необходимо будет наплавлять, либо уменьшением угла разделки менее 45 . Известно, что наибольшие о о касательные напряжения под углом 45 к оси действия нагрузки равны половине нормального напряжения а касательная напряженпя под произвольным углом равна

Исходя из вышеуказанного, на фиг.3 приведен график изменения значения

sin 2 è г,а от углас,. Как видно иэ) приведенного графика, касательные напряжения значительно снижаются при г менее 20 и при оС равном 15 они рав о о ны половине максимальных касательных напряжений. Однако при К менее 30 и большой глубине проточки при наплавке возникают технологические трудности, Образуются подрезы и неметаллические включения (зашлаковки):,! которые являются концентратами напряжений и могут привести к преждевременному выходу валка иэ строя. Как известно, максимальные касательные о напряжения действуют под углом 45 к оси действия нагрузки и наибольшие свои значения достигают на глубине

0,78 В (фиг, 1), где величина В определяется по формуле, приведенной выше, и обычно не превышает 5 — 9 мм.

Таким образом, именно на глубине

0,78B=3,9 — 7,02 мм, где действуют максимальные касательные напряжения, необходимо угол наклона проточки сделать как можно меньше, в предлагаемом случае 13 — 15". Уменьшение угла в

?О

2S

45 этои зоне не приводит к технологическим трудностям при наплавке, так как зта эона невелика и ее можно заплатить sa 1-2 прохода. А в зонах, расположенных выше и ниже по глубине от места действия максимальных касательных напряжений, угол наклона боковой стенки проточки можно увеличить до

30 — 35, так как значения максимальо ных касательных напряжений здесь невелики и, кроме того, при таком значении угла улучшаются технологические возможности наплавки, а свыше о

35 нецелесообразно из-за повышения действия касательных напряжений.

Таким образом, оптимальным углом наклона боковой стенки кольцевой проточки к перпендикуляру бочки валка является переменный угол по глубине проточки и изменяется в направлении от поверхности бочки валка по зависимостям (фиг, 4): на глубине до

0 5  — 30 — 35 ; (О 5 — 1 О) В—

13 — 15 ; свыие 1,0  — 30 — 35, где о о

 — половина ширины контакта рабочего и опорного валков.

Ниже приведены конкретные примеры способа восстановления прокатных валков.

Пример 1. Более 501 опорных валков на стане ?000 !НПЖ выходят из строя вследствие выкрашивания, не выработав и 30/ своего активного слоя.

Диаметр опорных валков 1600 мм, мате— риал 9ХФ, вес одного валка 41 т. Валки, вышедшие из строя, подвергали механической обработке — производили местную кольцевую проточку с углом наклона, изменяющимся по глубине по рекомендуемым зависимостям, для чего определяем критерий В для валков, работающих в 8-оА клети.

Для них q=1,4 10 Н/м; гГ,=0,8 м;

К =0,4 м; 1, =(И,=0,27; Е =-2, 1 10 Н/м ;

Еа=1у 1

=1, 128

Таким образом на глубине (0,5-1,0)В=

=3,8-7,7 мм, угол наклона проточки составил 13-15, я на остальных участо ках 30 — 35, Кроме того, угол наклона изменяли больше и меньше указанных значений (табл. 1), 1

Глубину проточки и радиус закругления определяли по рекомендуемым формулам. Затем производи. и предваривечность валка.

5 154 тельный подогрев до 400 — 450 С и осуществляли наплавку по проточке проволокой СВ 10х5 H под флюсом АН-20С.

Диаметр проволоки 5 мм. Режим наплавки Т =500 А, напряжение на дуге 35Â, скорость наплавки — 36 м/ч. После наплавки производили отпуск: нагрев до температуры 500+20 С, выдержка 4 ч и замедленное охлаждение со скоростью о

30 С в час (в термостатической яме) .

В дальнейшем производилась механическая обработка, В табл. 1 представлены результаты эксплуатационных данных.

Как в дно из табл. 1, приЫг(30 происходит разрушение наплавленного слоя по боковой стенке из-за наличия в нем непроваров и зашлаковок, а при

М >35 — разрушение из-за действия касательных напряжений. При этом очаги разрушений не зарождаются в наиболее опасной для этого зоне — (0,5

1,0)В, где g не меняется и равен 14 . о

При неизменном же сС =ЗЗ, но при о с(, )13, происходит разрушение в зоне (0,5 — 1,0)В из несплавлений, а при о с(.,115 — разрушение в указанной зоне л из-за действия с р кс.

11 р и м е р 2. 11а опорном валке диаметром 1b00 мм произвели кольцевую проточку с углом наклона в зоне (0,5 а

1,0) — с,=14, и с с в остальных участках Ы. =33 . Глубину проточки и радиус закругления определяли по рекомендуемым формулам в зависимости от глубины выкрошки (h=30 мм); Н=

=39,2 мм; Е=10,9 мм. Производят наплавку, термо- и механическую обработки согласно примеру 1. Производят наплавку, по способу-прототипу другой валок — с углом наклона с „-3035 с дальнейшей термо- и механической обработками бочки валка, по примеру 1. Валки поставили в работу, условия эксплуатации одинаковые, клеть

Р 8 — низ °

В табл. 2 представлены результаты промышленных испытаний при различных кольцевых проточках.

Как видно из табл. 2, стойкость валка, восстановленного по предлагаемому способу, возросла в 1,2 раза по сравнению с прототипом и в — 2,5 раза по сравнению с валком, где угол не меняется и равен 33 . В обоих случаях разрушение валков находилось в зоне (0,5 — 1,0), 2768 6

Пример 3. Произвели наплавку опорных валков в кольцевую проточку по технологии, описанной в примере 1.

Для восьмой клети угол наклона боковой стенки проточки на глубине 3,8-7,7 равен 14 а на остальных участках 32с

При глубине выкрошки 30 мм глубина

1р проточки составила 39,2 мм, а радиус закругления у основания проточки

10 9 мм. Изменяли температуру предварительного подогрева в диапазоне 350450сС.

15 Результаты эксплуатационных данных представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, оптимальо ным является подогрев до 400 С. При

350 С происходит ускоренный износ бочки валка так как при данной темпера) туре подогрева идет небольшая подкалка наплавленного металла, который в процессе эксплуатации начинает с поверхности крошиться и, следовательно, 25 быстро изнашивается. Нагрев выше . 450 С нецелесообразен, так как не повышает стойкость прокатных валков.

Технико-экономические преимущества способа состоят в том, что исполь30 зование способа ремонта валков позволяет исключить действие максимальных касательных напряжений в наиболее опасных участках параллельно углу разделки под наплавку, повысить тех35 нологичность наплавки в остальных областях за счет увеличения угла наклоо на проточки до 30 — 35, что в целом позволяет значительно повысить долго40

Формула изобретения

Способ ремонта прокатных валков, включающий выполнение кольцевой проточки по месту дефекта с глубиной про45 точки Н=1,2h+3,2 и с радиусом закругления у основания проточки: R=0 09h+

+8,2, где h — глубина выкрошки, подогрев до температуры 350...450 С и наплавку в проточку износостойкого слоя

50 с последующей термической и механической обработками бочки валка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения срока службы валка за счет ликвидации трещин и отслоений

55 в наплавленном металле и в зоне сплавления, кольцевую проточку выполняют с переменным углом оС наклона боковой ,стенки проточки к перпендикуляру бочки валка, изменяя его в следующей

1542768

Т а б л и ц а 1

Р пп

Радиус закругления

К, мм

Глубина выкрошки, h„ мм

Угол

Угол

Глубина кольцевой проточки, И, MM наклона боковой наклона боковой стенки стенки вне участка (0,5

1,0)В ,о

+aj на участке (0,5

1,0)В

10,9 14 25

1 30

39,2

39,2

36,6

34,4

45,2

14,4 30

14 33

14 35

14 38

10,9

10,6

10,5

11,4

2 30

3 27

4 26

5 35

10,5

34,4

6 26

27,2

27,2

26,0

39,2

10,0 13

10,0 14

9,9 15

10,9 17

33

33

33

7 20

8 20

9 19

10 30

Та блица 2 Стойкость

Варианты

Число кампаний работы до выхода из строя, шт. валков (млн тонн прокатанного металла) 1,3

0,6

1,6

3 последовательности от поверхности бочки валка: на глубине до 0,5В Ы,=

30...35, (0,5...1,0)В Ы =13...15

Восстановленный валок по способу прототипу

Ы;-27

Восстановленный валок по способу-прототипу (о(.=33 )

Восстановленный валок по предлагаемому варианту свыше 1,0В eL =30. ° .35, где  — половина ширины контакта рабочего и опорного валков, I

Причина выхода валка из строя

Выкрошка из-за трещин и несплавлений по боковой стенке ниже участка (0,,5 — 1,0)В

Износ активного слоя валка

Износ активного слоя валка

То же

Выкрошка, разрушение по углу разделки изделия

Выкрошка из-за несплавления в боковой стенке в зоне (0,5

1,0)В

Износ активного слоя

Износ активного слоя

То же

Выкрошка, разрушение по углу разделки в зоне (0,5-1,0)В

/\ из-.за макс

Причина выхода из строя

Выкрошка по зоне оплавления

Выкрошка в зоне (0,5

1,0)В

Износ активного слоя валка

1542768

Таблица 3

ФФ пп

1 350

1,48

9 Из активного

9,8

Температура предварительного подогрева, о, 2 400, 3 450

4 480

Стойкость валков (млн тонн прокатного иеталла) 1,Ь7

1,75

1,68

Число до выхода из стооя9 шт.

Причина выхода из строя слоя валка

То же

Havoc, последующее выкрашивание

1542768

Составитель Л.Назарова

Редактор М.Товтин Техред Л.Олийнык Корректор 13.Гирняк

Заказ 369 Тираж 591., Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., q„ .4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101