Прокатный валок

 

Изобретение относится к прокатному производству, а конкретно к конструкциям бандажированных валков для листовых станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения - повышение ресурса валка путем снижения остаточных напряжений после наплавки бандажа. Прокатный валок состоит из оси 1 и многослойного бандажа, наплавленного сварочными валиками 2 и 3 из двух различных сталей. Одна из сталей имеет эквивалентное содержание углерода 0,16 - 0,25%, а для смежных валиков использована сталь с эквивалентным содержанием углерода 0,26 - 2,0%, при этом регламентируются ширина и высота наплавляемых валиков. Технико-экономический эффект от использования предложенного валка состоит в повышении эксплуатационной долговечности путем увеличения стойкости против выкрошек и отслоений. 3 ил., 5 табл.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 21 В 27/02

ГОСУДА P СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И-li вод

f.

2-и мой

1-u „

CAOtl (21) 4744970/02 (22) 29.09.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Липецкий политехнический институт и

Новолипецкий металлургический комбинат им, Ю.В.Андропова (72) В,В.Ветер, Г.А.Белкин, А.М.Курбатов, А.И.Третьяков и Д.П,Мельник (53) 621.771.023(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 151976, кл. В 21 В 27/02,.1962.

Авторское свидетельство СССР

N. 995931, кл. В 21 В 27/02, 1978, (54) ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК (57) Изобретение относится к прокатному производству, а конкретнее к конструкциям бандажированных валков для листовых ста.. Ж 1673231 А1 нов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения — повышение ресурса валка путем снижения остаточных напряжений после наплавки бандажа, Прокатный валок состоит из оси 1 и многослойного бандажа. наплавленного сварочными валиками 2 и 3 из двух различных сталей. Одна из сталей имеет эквивалентное содержание углерода

0,16-0.25%, а для смежных валиков использована сталь с эквивалентным содержанием углерода 0,26 — 2,0%, при этом регламентируются ширина и высота наплавляемых валиков. Технико-экономический эффект от использования предложенного валка состоит в повышении эксплуатационной долговечности путем увеличения стойкости против выкрошек и отслоений, 3 ил.. 5 табл, 1673231

25

35

55

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к конструкциям бандажированных валков для листовых станов горячей и холодной прокатки, Цель изобретения — повышение ресурса валка путем снижения остаточных напряжений после наплавки бандажа.

На фиг.1 изображен прокатный валок, поперечное сечение; на фиг,2 — график распределения остаточных напряжений при выполнении бандажа иэ ниэкоуглеродистой стали; на фиг,З вЂ” график распределения остаточных напряжений при наплавке бандажа из стали, претерпевающей структурные превращения.

Прокатный валок, содержащий ось и износостойкий бандаж в виде сплошного слоя направленных валиков иэ двух различных материалов, равномерно распределенных по окружности ос», имеющих в поперечных сечениях форму четырехугольных участков равной ширины и регламентированной высоты и чередующихся по окружности бандажа в шахматном порядке так, что каждый участок из одного материала граничит по обеим сторонам с участками иэ другого ма-териала, снабжен дополнительными слоями равной толщины, наплавленными из тех же материалов и ориентированными по окружности бандажа в последовательности, идентичной последовательности основного слоя, при этом в поперечных сечениях бандажа в радиальном направлении смежные участки по материалам чередуются в шахматном порядке; одни валики наплавлены из стали с эквивалентным содержанием углерода 0,16-0,25-,ь, а смежные — иэ стали с эквивалентным содержанием углерода

0,26-2,0, причем высота каждого валика составляет (3,75-4,29) 10, а его ширина— (6,25-9,375) 10 D. где 0 — диаметр валка, мм, Валок состоит иэ оси 1 и многослойно о бандажа, нанлавленного сварочными валиками 2 и 3 из двух различных сталей, одна из которых имеет эквивалентное содержание углерода 0,16-0,257., а другая — 0,262,0 .

Эквивалентное содержание углерода определяется по формуле: жЛп Ni Ce e = (С + — — — 1- -- — — -- +

20 15

В процессе наплавки в результате местного (неравномерного) нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника теплоты, в наплавляемом бандаже возникают временные и остаточные сварочные напряжения, Временные сварочные напряжения наблюдаются только в определенный момент наплавки в процессе изменения температуры. Напряжения, проявляющиеся после окончания наплавки при формировании бандажа и полного его остывания являются остаточными сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании. Затрудненность расширения и сжатия металла в период нагрева и охлаждения при наплавке приводит к образованию напряжений первого рода в объеме всего бандажа, Образование напряжений второго рода связано с неоднородностью процесса распада аустенита по объему сварных швов.

Сокращение интервала начала распада аустенита приводит к еще большему увеличению остаточных напряжений. При снижении температуры начала распада аустенита снижаются остаточные напряжения растяжения, а при значительном понижении температуры в зоне наплавки появляются остаточные напряжения сжатия. Так, например, остаточные напряжения в поперечных сечениях сварного шва могут иметь различный вид в зависимости от эквивалентного содержания углерода.

На фиг.2 представлено распределение остаточных напряжений для случая сварки низкоуглеродистой стали. В этом случае в зоне сварного шва образуется остаточные напряжения растяжения, а в близлежащих к нему зонах напряжения сжатия.

На фиг.3 представлено распределение остаточных напряжений для случая сварки стали, претерпевающей структурные превращения, В этом случае наблюдается обратная картина — в зоне сварного шва образуются остаточные напряжения сжа1ия.

При содержании в стали эквивалента углерода до 0,25 подкатки не происходит и распределение остаточных напряжений соответствует фиг.2, При Сэ 8 > 0,25 происходят структурные превращения и остаточные напряжения изменяются согласно

50 фиг,З Как определено экспериментальным путем Сэкв для первого материала иэменяется в пределах 0,16-0,25, где Ca e = 0,25 — верхняя граница, при которой еще не образуются напряжения сжатия. Для второго материала Сэкв изменяется в пределах:

0,26-2,0, где Ce e = 0,26- нижняя граница, при которой уже начинают образовываться напряжения сжатия в шве. Сзкв = 2,0 обусловлено тем, что при больших значениях образуются напряжения сжатия, значитель1673231 но превосходящие напряжения растяжения слой по всей длине бочки по спирали с шисоседнего шва и в бандаже накапливается ринсй нгплавляемых валиков Ь = 8 6 10 .

-3 большой запас остаточных напряжений . .400 — 12 мм с таким же расстоянием между сжатия, что может привести к выкрошке. валиками. Для одного валика использовали

Пример 1. Изготовлено несколько 5 проволоку СВ12ГС под флюсом АН вЂ” 20С. валков с наплавляемым MHofocfloAHb!M бан- Эквивалент углерода указанной стали равен дажом, слои которого выполнены из после- 0,227,. довательно чередующихся наплавленных Затем также по спирали в оставшийся валиков 2 и 3, выполненных из разных ста- промежуток между валиками первого мателей. Для валиков 2 была использована сталь 10 риала наносили СВ10Х5М под флюсом АН— марки СВ 10Г2 с эквивалентным содержа- 20С с теми же размерами.Напряжения сжанием углерода С „= 0,25, а для валиков 3 — тия указанного материала и его эквивалент сталь марки СВ 10Х11НВМФ с C êÿ 1,53. углерода равен 0,78 (. Высота каждого ваВ поперечных сечениях бандажа на- лика hi = hz = 4 10 . 1400 = 5,6 мм. Необхо -з плавляемые валики имели форму четырех- 15 димую высоту и ширину валика достигали угольников равной ширины Ь и равной путем регулирования сварочного тока и навысоты h. Y части наплавляемых бандажей пряжения, применяли ток 500 А, напряжеиэменяли высоту валиков (толщину слоев ние 30 В, скорость наплавки 36 м/ч. При бандажа) в диапазоне (3,75 — 4,29),0 D, а в наплавке второго слоя начинали наносить

-з других изменяли ширину наплавляемых ва- 20 проволоку 10Х5М сверху на слой из 12ГС и ликов Ь вдиапазоне(6,25-9,735).10 D, где D последовательность аналогично первому — диаметр валка (мм), в данном примере слою. Количество слоев определяется необподдерживали постоянным, равным 1600 ходимой толщиной бандажа. После термомм. обработки, валок подвергается шлифовке и

В табл. 1 представлены результаты экс- 25 заваливается в клеть. плуатационных данных при изменении вы- В табл. 4 приведены результаты эксплусоты наплаяляемых валков и при атационных данных ряда валков. Условия их постсянной их ширине Ь =- 7.5.10 .1600 =- работы — одинаковые, 11,2 мм. Как видно из табл.4, стойкость предлаКак видно из табл. 1, оптимальная высо- 30 гаемо о валка в 3 раза выше, чем стойкость та слоев находится в диапазоне (3,75-4,29) валка-прототипа, и в 2,3 выше, чем стой-з

10 D, так как при этих значениях достига- кость из стали марки 9ХФ. Количество проется наибольшая наработка на один валок катного металла выше в 1,3. Предлагаемый эа каждую кампанию, а валки выходят иэ валок выходит из строя в результате износа строя в результате своего естественного из- 35 бочки валка, что не требует аварийной останоса, новки стана для его перевалки, в случае, В табл. 2 представлены данные по стой- когда валки выходят из строя вследствие кости валков при постоянной высоте Ь = образования выкрошки.

-з

410. 1600=6,4мм и при изменении ширины Пример 3, Размеры валка и слоев наплавляемых валиков. 40 бандажа, а также технология наплавки соКак следует из табл,2. оптимальной яв- гласно примеру 2, не для бандажа применяляется ширина слоев в пределах 10-15 мм, лись материалы с различным что соответствует диапазону Ь =(6,25-9,375) эквивалентным содержанием углерода.

-з 10 D, Результаты эксплуатационных данных

В табл,3 приведены сведения о выпол- 45 представлены в табл,5, нении указанного соотношения для других Как видно иэ табл.5, наиболее оптидиаметров валков, мальным эквивалентом углерода для стали

Как видно из табл.3 для всех диаметров одного наплавляемого валика является валиков при соблюдении высоты (толщины) 0,16-0,25, а для второго 0,26 — 2,0, послоев бандажа в предлагаемом диапазоне 50 скольку в этих пределах достигнута наи(NN 2,5,8) наблюдается максимальная нара- большая стойкость валков и количество ботка на валок и производительность стана металла, прокатанного между двумя пере(количество прокатанного металла между валками. За пределами рекомендуемогодидвумя перевалками). апазона эквивалентного содержания

Пример 2, Валок из стали 9ХФ для 55 углерода наблюдается выкрашивание акнепрерывного широкополосного стана 2000 тивного слоя бандажа, после переточки (диаметр 1400 мм) устано- При использовании предложенного вили на наплавочный станок, разогрели до прокатного валка исключаются накопления температуры 410 С и произвели наплавку в бандаже усталостных явлений путем по ьсей длине бочки. Наплавляется первый уменьшения суммарных остаточных напря1673231

Таблица1

Таблица 2 жений, а выполнение рекомендуемых значений для высоты и ширины наплавляемых валиков позволяет увеличить ресурс валков, снизить количество перевалок, а следовательно, повысить производительность стана, Формула изобретения

Прокатный валок, содержащий ось и износостойкий бандаж в виде сплошного слоя наплавленных валиков из двух различных материалов, распределенных по окружности оси в шахматном порядке и имеющих в поперечном сечении форму четырехугольных участков равной ширины и регламентированной высоты, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса валка путем снижения остаточных напряжений после наплавки бандажа, он снабжеч дополнительными слоями равной толщины. наплавленными валиками иэ материалов основного слоя и в последовательности их чередования по окружности оси аналогично

5 основному слою, при этом в поперечных сечениях бандажа смежные участки в радиальном направлении по материалам наплавляемых валиков также чередуются в шахматном порядке, а в качестве материала

10 для одних валиков использована сталь с углеродным эквивалентом 0,16-0,25ф, и для смежных с ними — сталь с углеродным эквивалентом 0,26 — 2,0, причем высота каждого валика составляет (3.75 — 4,29) 10 О, а

15 ширина - (6,25-9,375) 10 О, где Π— диаметр валка, мм.

1673231

Таблица 3

Диаметр валка, мм

Таблица 4

1400

Высота слоев бандажа h, мм

3.10 .900 =2,7

4 10З,90 =3,6

5 -10 .900 = 4,5

3 10 з 1200 = 3.6

4.10а 1200-4,8

5.10 ° 1200 = 6,0

3.10 ° 1400 4,2

4.10 1400 - 5,6

5 .10 з. 1400 = 7

Ширина наплавляемых валиков

Ь,мм

5 ° 10 ° 900 = 4,5

7 10 900= 6,3

10 ° 10 . 900 =9

5 10 1200-6,0

7 10 1200-8,4

10. 10 1200 = 12

5.10 1400 = 7

7 -10 з 1400= 9.8

10 10 1400=14

Стойкость валков, млн.т прокатного металла

1,2

1,5

1,2

1,25

1,6

1,27

1,3

1,6

1,3

Число кам- Количество пропаний до катного металвыхода иэ ла, млн.т строя

0,24

0,3 .0,24

0.25

0,32

0,254

0,26

0,3

0.26

1673231

Число

Значение эквивалентов кампаний до валков млн. т валиков выхода нэ cTpoR талла

Сэкв

0,2

0,8

0 16

0, 18

Выкрошка

1,4

0 16

0,28

0,91

1,80

0 22

1««

0,91

0,3

То ше

1,60

0 25

0,91

0,26

Выкрошка

0 41

0,91

1,0

0,25

0,84

0 22

0,25

0,21

Выкрошка

0 22

0,26

0,26

1,3

1,76

0 22

1,02

0,35

То ше

1,58

0 22

«1

2,0

0,32

0 22

2,94

1,0

0,25

Выкрошка

Материалы напчавляемых

СВ 08 +

СВ 08ГА

СВ 08 +

H-40Х2Г2М

СВ 12ГС +

Н-40Х2 Г2М

CB 10Г2 +

Н-40Х2Г2М

СВ 18ХГС +

Н-840Х2Г2М

СВ 12ГС +

СВ 10Г2

СВ 12ГС +

СВ 10ГН

СВ 12ГС +

Н-40ХЗГ2МФ

СВ 12ГС +

СВ 10Х17Т

СВ 12ГС +

СВ 13Х25Т углерода, Сэкв

Стойкость прокатанного меКоличество прокатанного металла

weepy двумя перевалками, млн. т

Таблица 5

Причина выхода из строя

Износ бочки валка

Износ бочи валка

1673231

Составитель Ю. Лямов

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Заказ 2878 Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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