Прокатный валок

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям опорных валков листовых станов горячей прокатки. Цель изобретения - повышение ресурса и упрощение эксплуатации валка путем последовательной замены изношенного рабочего слоя на резервные слои из износостойкого материала, локализации внутренних напряжений в объеме одного рабочего слоя и съема при переточках бандажа более технологичного металла вязкого слоя. Прокатный валок содержит ось и многослойный бандаж, наплавленный из материалов с разной износостойкостью и вязкостью в смежных слоях, причем внешняя образующая валка выполнена из материала с большей износостойкостью, а непосредственно с осью контактирует вязкий слой. При наплавке вязкого слоя используют проволоку Св-10Х11НВМФ, а слой наплавляют под флюсом. Его твердость составляет HSD 52. Износостойкие слои формируют из проволоки Нп-30ХГСА и Св-10Х11ВНМФ. Твердость износостойких слоев составляет HSD 70-72. Первый износостойкий слой, а затем и последующие эксплуатируются с перешлифовками, после чего его остатки вместе со смежным вязким слоем удаляются посредством токарной обработки, что позволяет снизить трудозатраты при вводе резервных износостойких слоев в эксплуатацию. Технико-экономический эффект складывается из снижения расхода валков до 35% в сравнении с базовым объектом, имеющим наплавленный бандаж только из износостойкого материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН (5I)5 В 21 В 27/02

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4637250/27-02 (22) 12.12.88 (46) 23.10.90, Бюл. Р 39 (71) Новолипецкий металлургический комбинат и Липецкий политехнический чнститут (72) А.Д.Белянский, В.В,Ветер, А.И.Третьяков, Л.А.Арустамов и И.С.Сарычев (53) 621.771.23 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1404131, кл. В 21 В 27/02, 1988 °

Авторское свидетельство СССР

9 1154015 кл, В 21 В 27/02, 1983 (54) ПРОКАТНЬЙ ВАЛОК (57) Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям опорных валков листовых станков горячей прокатки. Цель изобретения — повышение ресурса и упрощение эксплуатации валка путем последовательной замены изношенного рабочего слоя па резервные слои из износостойкого материала, локализации внутренних напряжений в объеме одного рабочего слоя и съема при переточках бандажа более технологического металла вязкоИзобретение относится к области прокатного производства, конкретнее к конструкциям опорных валков листо вых станов горячей прокатки.

Цель изобретения — повышение ресурса и упрощение эксплуатации валка путем последовательной замены изношенных рабочих слоев на резервные слои из износостойкого материала, локализации внутренних напряжений

ÄÄSUÄÄ 1600879 А1

ro слоя. Прокатный валок содержит -. ось и многослойный бандаж, направленный из материалов с разной износостой костью и вязкостью в смежных слоях, причем внешняя образующая валка выполнена из материала с большей износостойкостью, а непосредственно с осью контактирует вязкий слой. При наплавке вязкого слоя используют проволоку Св-10Х!iНВМФ, а слой наплавляют под флюсом. Его твердость составляет Н$0 52. Износостойкие слои формируют иэ проволоки Нп-ЗОХГСА и Св10Х11ВНМФ. Твердость износостойких слоев составляет HSD 70-72, Первый износостойкий слой, а затем и после" дующие эксплуатируются с перешлийовками, после чего его остатки вместе со смежным вязким слоем удаляются посредством токарной обработки, что позволяет снизить трудозатраты при вводе резервных износостойких слоев в эксплуатацию ° Технико-экономический эффект складывается из снижения расхода валков до 35Х в сравнении с базовым объектом, имеющим наплавленный бандаж только из износостойкого материала ° 1 з,п. ф-лы, 1 ил . в объеме одного рабочего слоя и съема при переточках бандажа более технологичного металла вязкого слоя.

На чертеже изображен опорный валок с многослойным бандажом, общий вид, продольный разрез.

Валок состоит из.оси и многослойного бандажа, наплавляемого из материалов с разной износостойкостью и вязкостью в смежных слоях.

16008

Количество слоев определяется размером окон, станины рабочей клети, габаритами подушек валков, минимально допустимым радиусом бочки валка и может составлять 4-8.

Слои по сечению бандажа распределяются так, что рабочая поверхность выполняется из износостойкого материала, а непосредственно. на оси наплав- 1ð ляется слой из вязкого материала при последовательном чередовании износостойких и вязких -слоев, причем толщина всех износостойких слоев постоянна и составляет (3,,;4).Н, а толщина вязких слоев уменьшается от оси в направлении к внешней образующей бочки и определяется по зависимости

-(Оо!+8 и}

Н

Ь =Не

20 где h, — толщина вязкого слоя, мм; и — норядковый номер слоя в направлении от оси к внешней образующей бочки;

R — номинальный радиус бочки 25 валка, мм;

Н вЂ” средний износ за кампанию ! (по данным эксплуатации опорных валков составляет

3-4 мм);

Зр е=2,73 — основание натурального логарифма.

Опыт эксплуатации опорных валков широкополосного стана "2000 " горячек прокатки показал, что выкрошивание рабочей поверхности происходит за 3-4 кампании их работы, при этом рабочая поверхность изнашивается на глубину

12-16 мм, при среднем износе за кампанию с учетом съема металла за перешлифовки с возможностью восстановления исходной профилировки (выпуклость

+1,5 мм) составляет 3-4 мм.

В процессе контактной усталости

"выкрошки" распространяются на всю глубину износостойкого слоя, в связи с .чем целесообразно производить после 3-.4 кампаний обновление рабочей поверхности валка, вводя в работу новые резервные износостойкие слои,, расположенные по толщине бандажа в йаправлении к оси. При сложившейся практике эксплуатации валков изношенный износостойкий слой удаляется посредством шлифовки.

Для замены трудоемкой операции шлифовки на более производительную операцию съема металла резцами, т.е. перевод переточки валков на обработку

79

4 на токарных станках при использовании предложенной конструкции после 3-4 кампаний изношенного износостойкого слоя, он удаляется обработкой резанием совместно со смежным вязким слоем, свойства которого позволяют производить его удаление металлорежущими резцами.

Толщина износостойкого слоя (3...

4)Н определяется величиной съема наклепанного слоя после первой и четвертой кампаний с учетом восстановления исходной профилировки, Для опорных валков широкополосного стана горячей прокатки "2000" Н=4 мм, а за время 3-4 кампаний прокатывается

360-500 тыс.т листового проката.

При работе валка вязкие слои,рас" положенные на разном уровне от оси валка, воспринимают различные нагрузки и в них различны условия для возникновения остаточных напряжений, Менее благоприятные условия у вязкого слоя, примыкающего непосредст-. венно к оси, так как он находится в эксплуатации наибольшее время, вязкий слой расположенный за внешним износостойким слоем находится в наиболее благоприятных условиях, а вязкие слои, расположенные между ними„ воспринимают средние нагрузки. Зто позволяет варьировать их толщину в целях экономии расхода дорогостоящего материала для наплавки вязких слоев, а также снижая общую толщину вязких слоев, повышать количество износостойких слоев, В результате обработки статистических данных была определена указанная зависимость (1) для определения толшины каждого вязкого слоя при определении количества слоев по формуле макс м ин и (3...4)Н где Š— максимально допустимый

Макс радиус валка, мм;

R „„ — минимальный радиус валка, мм, 1

Используя зависимость (1), можно определить необходимую толщину вязкого слоя в зависимости от его удаления от оси, при которой исключается пластическая деформация вязких слоев, а также гарантируется предохранение последующего износостойкого слоя при выкрошивании предшествующего износостойкого слоя, кроме того, возможно

16008

30 рациональное расходование материала при наплавке вязкого слоя.

Отработавший свой. ресурс работы опорный валок с диаметром бочки, близким к минимально допустимому диаметру 1460 мм, обтачивают на глубину 5 мм на сторону для удаления накопившихся в рабочем слое дефектов.

После чего, исходя из начального диа- 10 метра валков, величины износа за кампанию, определяются количество износостойких слоев, а также толщина вязких слоев, Количество слоев определяется по формуле ма с В мин (3...4)Н где n — - количество слоев, Вм„„ — максимальный радиус валка (для НШСГП "2000" составляет

800 мм)р

К „„- минимальный радиус валка (для НШСГП "2000" составляет

725 мм)

Н вЂ” средний износ за кампанию (для самой загруженной в условиях НЛИК восьмой клети чистовой группы составляет

4 мм).

Определим число слоев пм „,=6,2...

1 4,6 и примем количество слоев при четном их числе равным 4.

Далее по зависимости

35 (0Oii6 A h)

=Не определяем толщину вязких слоев в направлении от оси к внешней образующей валка Ьз =3,8 мм;

81

Ь =3,6 мм, аналогичньм расчетом по- 4р лучаем h ц =3,58 мм и 4 +=3,4 мм.

Затем опорный валок устанавливается на вальценаплавочную установку

КЖ-9704, в которой производится его предварительный подогрев до темпера- 45 туры 400 С в течение 36 ч.

Наплавку вязкого первого слоя производят расщепленным электродом проволокой Св-10Х11НВИФ под флюсом

АН-20С на следующих режимах: сварочный ток 900-950 А, напряжение на дуге

34-36 B скорость наплавки изменяется в пределах 20-35 м/ч для регулирования толщины вязких слоев в зависимости от расположения по поперечному сечению валка.

Первый вязкий слой 1 формируется твердостью HSD-52 толщиной 3,8 мм за два прохода.

79 6

Первый рабочий слой 2 формируют твердостью .HSD 70-72 посредством на» ,плавки расщепленным электродом проводоками Нп-ЗОХГСА и Св-10Х11ВНИФ под флюсом АН-20С на следующих режимах; сварочный ток 900-950 А, напряжение на дуге 34-36 В, скорость наплавки

25-30 м/ч.

Износостойкий рабочий слой Формируется за 5 проходов, Аналогичным образом наплавляют последующие слои -3--,5 и 6-8, соответственно формируемые из вязкого и износостойкого материалов, После наплавки валок имеет диаметр

1603 мм.

Наплавленный валок подвергают механической обработке и придают ему исходный профиль с выпуклостью. Валок с начальным диаметром 1600 мм устанавливают в клеть, где он эксплуатируется в течение 7-6 сут, при этом наработка составляет 130-140 тыс.т. Валок выводится из работы по причине недопустимого изменения первоначальной профилировки.

После первой кампании осуществляется шлифовка валка с целью восстановления профиля. Вторую кампанию с диаметром 1592 мм валок эксплуатируется в другой клети, наработка составляет

135 тыс,т, Валок выводится из работы по причине недопустимого изменения профилировки в процессе износа, После второй кампании осуществляются шлифовка валка и его профилировка. Третью кампанию с диаметром 1584 мм валок эксплуатируется до наработки 150 тыс,т.

После третьей кампании валок подвергают токарной обработке с целью удаления четвертого вязкого слоя и остатков износостойкого слоя, при этом валок обновляется, Аналогичным образом эксплуатируются 5,6 и 2 слои.

Были проведены испытания серии предлагаемых опорных валков (72 валок с ресурсом валка 1800 тыс,т), а также базового объекта (таблица).

Технико-экономический эффект от использования предложенного прокатного валка заключается в повышении длительности эксплуатации валка на 30357 в сравнении с базовым объектом.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Прокатный валок, преимущественно опорный для валковых систем листо79

Толщина подслоя

Валок Тол<<на нвносо стойкого- слоя, ми

Количество прокатанного ме- талла, тыс,т в»якого ми

Примечание

h, 4 ь,- э,е

Ь " 3,6

Ь4 3,6 н, -.20

Н * 20

Н 20

Н4 20

Выкрошиванне третьего сло» в четвертой кампании

Выработка третьего слоя 60Х

500

Ь, * 3,8

Ь 3,6

Ь 3,48

h+>34 н<16 н -16

H " "16

Н4 16

Выкрошнвание третьего слоя в третьей кампании

h 4

Ь,-Э,8

Ь1 3,8

Н1 !6

Нт * 16

Н,-16

320

Выработка третьего слоя 702

Н, - 16 ь

Н,. 16

Н -16

Ь4 4,2

h 4

Ь,-3,8

Выкрошнванне третьего слоя в третьей кампанни

Выкрошка уходит во второй нвносостойкнй слой,85

420

h - 3,1

Ь4 эв1

Ь< 4,0

hß m m3-8

Ь,-3,8

h4 35

h< 4,0

Ь,-3,4

h< -4

Нэ " б

Н,-16

Н, -16

На * 16

Н4- 16

Н4" 16

Н,-16

Нт * 16

Н "!6

Н4 " 1б

Н,40

Выкрошнванне в пятой кампании второго наносостойкого слоя

720

Внкрошнванне в шестой кампании у второго слоя

Выкрошка уходит ив второго слоя в первый

Выкрошнванне в четвертой кампании

Выработка ЭОХ ак:явного слоя

780

89 .

88 (бавовый объект) 520

1 6008 вых станов горячей прокатки, содержащий.ось и наплавленный многослойный бандаж, в котором два смежных слоя имеют по.отношению друг к другу Разную износостойкость и вязкость, а непосредственно с осью контактирует слой с большей вязкостью, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения ресурса и упрощения эксплуатации валка путем последовательной знамены изношенных рабочих слоев на резервные слои из износостойкого материала, локализации внутренних напряжений в объеме одного рабочего .слоя и съема при переточках бандажа более технологичного металла вязкого слоя, бандаж снабжен дополнительными

Слоями, выполненными из:.материалов с разной износостойкостью и вязкостью, . оторые расположены по его толщине в виде последовательно чередующихся

tray аналогично указанным смежным слоям, а внешняя образующая бандажа наплавлена из материала большей износо- стойкости, при этом толщина всех износостойких слоев постоянна и составляет (3...4)Н, где Н вЂ” средний износ за кампанию валка, а толщина вязких слоев уменьшается в направлении от оси к внешней образующей бандажа, 2. Валок по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что толщина вязких слоев h8 определяется из зависимости

-(0,0< +8 Т< и)

Н пВ Не где R - -номинальный радиус бочки валка, мм; е — основание натураяьного логарифма;

n — порядковый номер слоя в направлении от оси к внешней образующей бандажа, начиная

<с единицы.

1800 Выработаны все слои

1600879

Составитель Ю.Лямов

Редактор Л.Гратилло Техред M.Дидык Корректор Н.Ревская

Заказ 3234 Тираж 408 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Е-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательски11 комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101