Способ ремонта прокатных валков

 

(19) RU (11) (51) 5 323 Р6 ОО

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТКНИЯ "::;.: ::- е

- «.»в»

К ПА 1 ЕНТУ (21) 5044073/27 (22) 26.05.92 (46) 30,1133 Бюл. Иа 43-44 (75) Ветер В.В.; Белкин ГА; Сарычев И,С„ Самойлов

M.È„. Мельников АВ. (73) Ветер Владимир Владимирович (54) СПОСОБ РЕМОНТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Использование: ремонт сваркой прокатных валков станов горячей и холодной прокатки. Сущность изобретения: по месту дефекта производят проточку. канавки с углом накпона боковой стенки канавки к ее продольной оси 8 75 при.глубине канавки Н = /0,03 0,21/0 и ширине верхней части канавки В = /0,01 2 0,46/L, при соотношении В/Н =

0,5 20, где Н â€”; L — длина бочки валка; 0- диаметр бочки валка. При нэплавке в такую канавку удается расширить номенклатуру и повысить стойкость восстанавливаемых валков. 1 ил, 2 табл.

2003449

Изобретение.относится к ремонту сваркой и может быть использован при ремонте прокатных валков станов горячей и холодной прокатки.

Известен способ ремонта прокатных валков, включающий удаление дефектов, выполнение кольцевой канавки по месту дефекта, . подогрев до температуры 350...450 С, наплавку в канавке износостойкого слоя с последующей термической и механической обработками бочки валка (Выдрин 8;А. и др.

Стойкость прокатных- валков..Челябинское кн. изд-во, 1964, с. 53).

Недостатком известного способа является низкая стойкость отремонтированного валка, так как не определены оптимальные размеры канавки в зависимости от основных размеров валка,.

Наиболее близким к изобретению является способ, включающий выполнение кольцевой канавки на участке выкрошки, подогрев до 350...450ОС, наплавку в канавке износостойкого слоя и последующие термическую и механическую обработки бочки валка, при этом боковые стенки канавки выполняют наклонными к ее продольной оси под углом 20...30 и сопрягают с дном канавки радиусом R = 0,09h+8,2, а глубину канавки определяют по.уравнению Н = 1,2h++:3,2, где h —. глубина выкрашки, мм (1).

Недостатком известного технического решения является то, чта все размеры канавки под наплавку определены в зависимости от размеров выкрошки. Однако часть валков, особенно холодного проката, выходит из строя вследствие образования трещин.в активном слое валка, наваров— налипания прокатываемого металла с поверхностью валка (в этом месте из-за локальнога местного разогрева и высбких давлений происходит приваривание прокатываемого металла к валку, значительное снижение твердости, а также часто образуется сетка трещин). На опорных валках станов горячей прокатки часта после эксплуатации. имеются трещины, которые еще не привели к выкрошке.

Таким образом, эти валки нельзя ремонтировать по способу-прототипу, так как без выкрошки нельзя определить оптимальные размеры канавки. Кроме тога, даже если .есть выкрошка, то отдельные трещины, которые распространяются в стороны и вглубь валка от выкрашенного участка, часто значительно превосходят величину разупрочненного слоя, который удаляют в способе-прототипе.

В результате валок, отремонтированный по способу-прототипу, имеет трещины в соседнем участке с наплавлением, которые не удалены и приводят к быстрому выходу валка из строя, в результате снижается его стойкость, Выполнение сопряжения боковой стенки канавки с ее дном с радиусом R, определяемым в зависимости от глубины выкрашки, тоже является необязательным (или невозможным — при отсутствии выкрошки), так как при соблюдении технологии наплавки, зашлаковок можно избежать при любом угле сопряжения. Так при изменении глубины выкрошки с 10 до 50 мм (наиболее часто встречающиеся случаи), радиус меняется лишь на 3,7 мм (с 9 до 12,7

15 мм), что не сказывается на качестве наплавки.

На чертеже изображена форма кольцевой канавки на валке, сечение.

При ремонте прокатного валка необхо20 димо глубину канавки производить не меньше толщины активного слоя валка, которая не превышает 0,03 от его диаметра. Это ° . необходимо выполнять даже при том, если глубина проникновения отдельных трещин

25 вглубь валка не достигает этого значения.

Связано это с тем, что активный. слой валка регламентирует его максимальный износ (на одну, сторону) да его выхода иэ строя.

Если дно канавки будет находиться в актив30 ном слое, то через несколько кампаний экс. плуатации валка наплавленный слой весь израсходуется и обнажится зона сплавления наплавленного слоя с валком. Так как эта зона часто имеет микрадефекты, то при прокатке под действием нагрузки в этом месте возможна образование выкрошки и валок может выйти из строя, не выработав полностью свой активный слой, а значит и полностью свой ресурс.

40 При глубине трещин больше 0,21 диаметра валка делать глубину канавки больше этого значения является нецелесообразным, так как в этом случае увеличивается обьем наплавленнаго металла, что приводит

45 к повышенному уровню остаточных сварочных напряжений. В результате в этом месте возможно образование выкрошки.

Выполнение ширины канавки в ее верхней час1 и, равной 0,012 от длины бочки вал50 ка, является ее минимальной величиной.

При меньшей ширине канавки возникают технологические трудности при наплавке, возможны зашлаковки. Выполнение ширины канавки более 0,46 длины бочки валка

55 является нецелесообразным ввиду большого обьема наплавленного металла, что резко увеличивает склонность к образованию выкрошек при эксплуатации валка;

При выполнении кольцевой канавки неабхадимо соблюдать соотношение между ее

2003449 шириной и глубиной: В/Н = 0,5...20. Минимальное соотношение В/Н = 0,5 выбрано по технологическим соотношениям. При меньшем значении этого соотношения возникают трудности при наплавке в канавку, возрастает количество трещин, несплавлений, эашлаковок из-за того, что канавка узкая и глубокая . При В/Н > 20 становится нецелесообразной наплавка в такую канавку из-за большого объема наплавленного металла и, следовательно, снижения работоспособности наплавленного валка.

Угол наклона боковой стенки канавки и ее продольной оси следует выдерживать в интервале 8...75О. Минимальное значение угла наклона следует применять при небольшой глубине канавки, которая полно-. . стью заполняется эа несколько проходов и технологических трудностей здесь при на плавке не возникает. Максимальное значение угла наклона, равное 75О, предназначено для широких и глубоких канавок. В этом случае имеется большой объем наплааленного металла, возникает явление "усадки", при кристаллизации металл шва стремится сократиться, как вдоль шва, так и поперек, В результате наплавленный металл, благодаря высоким остаточным напряжениям, стремится приблизить боковые стенки канавки друг к другу. Таким образом, по боковым стенкам возникают большие напряжения. В этом случае, для улучшения сплавления металла шва с боковыми стен, ками их следует делать более пологими, в результате увеличивается доля проплавле.ния стенки канавки, уменьшается количество дефектов — несплавлений, подрезав (при глубокой канавке), что повышает прочность зоны сплавления боковой стенки канавки и наплавленного металла. Выполнение угла наклона более 75 резко увеличивает объем наплавленного металла, что приводит к выкрашиванию наплавленного металла.

Пример 1. Выбрали ряд опорных валков стана "2000" НЛМК, вышедших из строя вследствие образования трещин на поверхности бочкй валка, но еще не приведшие к выкрашиванию,.Диаметр. опорных валков, s среднем, 1600 мм, длина бочки

2000 мм, материал — сталь 9ХФ, масса одного валка — 41 т, Валки подвергали механической обработке: производили проточку кольцевой канавки по месту дефекта. Глубину, ширину и угол наклона боковой стенки канавки определяли по рекомендуемым зависимостям, а также больше и меньше расчетных значений. Радиус закругления у дна канавки выполняли равным 12 мм. Затем производили подогрев валков до температуры 400 С и осуществляли. наплавку а ка10 рушение наплавленного слоя после 2-й

15 кампании эксплуатации валка, повышение

35

40 лагаемому способу; угол наклона 35, глуби25

30 навке проволокой Св — 10 Х5М под флюсом

АН-20С. Диаметр проволоки 5 мм. Режим наплавки; ток 500 А, напряжение на дуге 32

В, скорость наплааки 36 м/ч. После наплавки производили отпуск: нагрев до 500 С, выдержка 4 ч и замедленное охлаждение со скоростью 30 град/ч (а термостатической яме), После полного остыаания валка производили его механическую обработку.

В табл. 1 представлены результаты эксплуатационных данных.

Из табл. 1 видно, что при глубине канавки меньше расчетной (М 1) происходит раэглубины канавки выше расчетной (М 5) дальнейшего повышения работоспособности не дает и приводит к выкрошиаанию. Выполнение ширины наплавки меньше расчетной(М 6) приводит к технологическим трудносгям при наплавке и к at,têðîøèaàíèþ, Увеличение ширины более 0,46 длины бочки (hh 10) резко увеличивает объем наплааленного металла и в результате снижается стойкость валков, По этой же причине выходят валки из строя при выполнении угла наклона боковой стенки канавки более 75О (N 15), При несоблюдении соотношения между шири-. ной и глубиной канавки также происходит аыкрашивание активного слоя (М 16 и 20), П р.и м е р 2. Выбрали дв". опорных валка диаметром 1600 мм, имеющих одинаковую глубину и ширину выкрошки (27 мм и

52 мм). На первом валке произвели механическую обработку по способу-прототипу: угол наклона 25, глубина канавки 35,6 мм, радиус закругления у основания канавки 10 мм, ширина канавки 40,"- мм. На второл1 валке произвели проточку канавки по предна канавки 55 мм; ширина 60 мм (Н/В:= 1,1).

Затем произвели наплавку, термо- и механическую обработки по примеру 1. Валки поставили.в работу, условия эксплуатации одинаковые: клеть М 9 — низ

В табл. 2 представлены результаты промышленных испытаний валков с различны- ми кольцевыми канавками.

Как видно иэ данных табл, 2 стойкость валка, наплавленного по гредлагаемому способу, возрасла в 2,6 раза по сравнению с валком, восстановленному по способупрототипу. Как показали исследования, разрушение валка, восстановленного по способу-прототипу, произошло по дну проточки, когда после четвертой кампании иэрасходовался наплавленйый слой и под нагрузкой оказалась зона сплавления наплавленного металла с дном канавки. Это произошло из-эа того, что глубина канавки

2003449 (35,6 мм) оказалась меньше толщины активного слоя валка (48 мм), Кроме того, при выполнении канавки по способу-прототипу не были полностью удалены трещины, которые проходили вглубь валка на глубину до

-45 мм (при отсчете от поверхности валка).

Использование изобретения позволяет расширить технологические рамки ремонта прокатных валков, т,е. тех валков, на которых еще не образовались выкрошки, а также повысить стойкость всех отремонтИрованных валков за счет того, что удаляется при подготовке канавки под наплавку не только разупрочненный слой, расположенный возле выкрошки, но и все трещины, идущие от выкрошенного участка, по всей глубчне и

5 ширине валка, на которую они распространились. В результате уменьшается количество аварийных остановок прокатного стана для вывалки покрошившегося валка, что повышает его производительность, уменьша10 ется количество брака.при прокате. (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Q 1447446, кл. В 21 В 28/02, 1987.

Таблица 1 % и/и Глубина

Причина выхода из строя

Угол ка- . навки боковой стенки каHBBKM Q, Ширина канавки

В,мм

Количество прока. танного металла, млн. т

В

Н канавки

H,мм

Выкрошка после второй кампании

Износ активного слоя валка

0,320

1,0

Н б

1,5

1,6

0,5

Выкрощка

Выкрошка

Износ активного слоя.7 валка

Выкрошка

Вы крошка

Износ активного слоя

1,7

3,5

4,6

5,6

35 валка

Выкрошка

Выкрошка

Износ активного слоя валка

0,42

0,5

920

1,400

1,530

1,490

0,625

BblK ОШКд

48

1 10

336

24

0,5 I3,0

18,4

16,7

0,5

-35

1,455

1,550

1,500

1,480

0,425

1,450

1,580

1,450

0,510

0,540

1,360

1,620

1,380

0,725

0,525

2003449

Таблица 2

Составитель

Техред M.Mîðãåíòàë

КорреКТор Н. Кешеля

Редактор Л. Народная

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3297

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

Формула изобретения

СПОСОБ PEMOHTA ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, включающий проточку на участке дефекта валка кольцевой канавки, боковые стенки которой наклонены к ее продольной оси, подогрев, наплавку в канавке иэносостойкого слоя и последующие термическую и механическую обработки валка, отличающийся тем, что боковые . стенки канавки наклонены к ее продоль-. ной осй под углом 8 - 75, а глубина канавки Н = (0,03- 0,21)D, где 0- диаметр бочки валка, при этом ширина В канавки в ее верхней части равна (0,012- 0,46)L, а отно:шение B/H = 0,5- 20,0, где .- длина бочки валка.