Агрегат для наплавки цилиндрических изделий

 

Использование: электродуговая наплавка прокатных валков, при ремонте и восстановлении крупногабаритных прокатных валков. Цель изобретения - повышение качества наплавки за счет стабилизации нагрева валка и скорости подачи сварочной проволоки. Сущность изобретения: агрегат содержит силовой привод, наплавочный аппарат, бункер с флюсом, механизм продольного и поперечного перемещения наплавочного аппарата, механизм вращения валка, резец для снятия остатков флюса, устройство для сбора остатков флюса, термокожух и газовые горелки, размещенные под валком. Термокожух имеет съемные сводовые секции, а количество газовых горелок является четным, одна половина этих горелок имеет подвод газа со стороны передней бабки механизма вращения валка, а другая половина имеет подвод газа со стороны задней бабки. 5 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к сварке и наплавке, в частности к электродуговой наплавке прокатных валков, и может быть использовано в металлургии и машиностроении при ремонте и восстановлении крупногабаритных прокатных валков.

Известна установка Р 901 М, предназначенная для автоматической наплавки под флюсом стальных валков листопрокатных и сортопрокатных станов (Чвертко А. И. Патон В. Е. Тимченко В.А. Оборудование для механизированной дуговой сварки и наплавки. М. Машиностроение, 1981, с. 141-142, рис. 100) и содержащая установленные на станине переднюю бабку с приводом вращения и шпинделем, заднюю бабку с патроном, направляющие для перемещения тележки с индуктором, наплавочный аппарат, установленный на самоходной тележке. Установка не может обеспечить высокого качества наплавляемого слоя у крупногабаритных валков, так как индукционный нагрев не обеспечивает равномерного прогрева всей массы валка до необходимой температуры (400-500^оС), а магнитное поле индуктора отрицательно сказывается на процессе горения дуги в процессе наплавки. Наплавочный аппарат имеет низкую надежность, так как механизм подачи проволоки перегревается и работает в условиях сильной запыленности.

Известен агрегат для наплавки роликов, содержащий силовой привод, П-образную ферму, на которой размещена траверса с консолью, имеющей возможность продольного и поперечного перемещения относительно траверсы, наплавочный аппарат, установленный на консоли с возможностью вертикального перемещения, механизм вращения валка, включающий переднюю и заднюю бабки с вращающимися центрами, термокожух, газовые горелки, размещенные ниже оси вращения валка, бункер для флюса, установленный на консоли, резец для снятия остатков флюса, расположенный с возможностью перемещения синхронно с наплавочным аппаратом, и устройство отсоса флюса.

Наплавочный аппарат содержит источник питания, кассету со сварочной проволокой, правильный механизм, механизм подачи проволоки и мундштук, соединенный с шлангом подачи флюса.

Этот агрегат имеет более стабильный прогрев валка, автоматизированный сбор флюса для повторного использования. Однако и он не обеспечивает высокого качества наплавки по следующим причинам: невозможно обеспечить одинаковую температуру нагрева бочки валка по всей длине, на торцах бочки температура на 50^оС и более меньше температуры нагрева середины бочки. Механизм подачи проволоки наплавочного аппарата работает неустойчиво, так как подвергается нагреву и воздействию паров и частиц пыли флюса.

Цель изобретения повышение качества наплавленного слоя за счет улучшения стабильности нагрева валка и скорости подачи сварочной проволоки, а также повышение надежности за счет снижения отказов механизма подачи проволоки.

Это достигается тем, что в агрегате для наплавки прокатных валков, содержащем наплавочный аппарат, включающий источник питания, кассету со сварочной проволокой, правильный механизм, механизм подачи проволоки и мундштук, бункер с флюсом, соединенный шлангом подачи флюса с мундштуком наплавочного аппарата, силовой привод, исполнительные звенья которого соединены с механизмом вращения валка и механизмом продольного и поперечного перемещения наплавочного аппарата относительно оси вращения валка, резец для снятия остатков флюса, установленный с возможностью перемещения вдоль валка синхронно с наплавочным аппаратом, устройство для сбора остатков флюса, термокожух и газовые горелки, размещенные ниже оси вращения валка и выполненные в виде протяженного трубопровода с отверстиями, термокожух имеет дополнительные съемные сводовые секции, закрывающие верхнюю четверть наплавляемого валка со стороны пульта управления, в нижней части нагревательной камеры, образованной термокожухом, установлено четное количество газовых горелок, одна половина которых (например, четные) имеет штуцера ввода газа со стороны передней бабки механизма вращения валка, другая половина (например, нечетные) штуцера ввода газа со стороны задней бабки механизма вращения валка.

В одном варианте отверстия одинакового диаметра в рабочей камере каждой горелки расположены с одинаковой плотностью в промежутке от торца камеры до ее середины и с монотонно возрастающей плотностью от середины до штуцера ввода газа. В другом варианте отверстия в рабочей камере каждой горелки расположены с одинаковой плотностью по всей длине камеры, а диаметр отверстий монотонно уменьшается в промежутке от штуцера ввода газа до середины рабочей камеры и равен минимальному значению в промежутке от середины рабочей камеры до ее торца.

Механизм продольного и поперечного перемещения наплавочного аппарата содержит каретку с жестко закрепленной на ней вертикальной опорой, с которой соединена с возможностью осевого перемещения горизонтальная балка, перпендикулярная оси вращения валка, и вертикальную балку, которая соединена с горизонтальной балкой с возможностью осевого перемещения вверх-вниз и на которой установлены кассета со сварочной проволокой, правильный механизм, механизм подачи проволоки и мундштук наплавочного аппарата.

Правильный механизм и механизм подачи проволоки наплавочного аппарата размещен в теплоизоляционном кожухе, в котором установлен воздушный спрейер с возможностью обдува механизма подачи проволоки. Устройство для удаления остатков флюса выполнено в виде транспортера, расположенного в шахте под наплавляемым валком, и соединяющим эту шахту с печью прокалки флюса.

На фиг. 1 изображен агрегат, внешний вид; на фиг. 2 то же, вид со стороны задней бабки (боковой вид); на фиг. 3 то же, вид со стороны пульта управления (фронтальный вид); на фиг. 4 наплавочный аппарат; на фиг. 5 газовые горелки.

Предлагаемый агрегат для наплавки прокатки валков 1 содержит (фиг. 1) вертикальную опору 2, с которой соединены горизонтальная 3 и вертикальная 4 балки. Горизонтальная балка 3 имеет возможность перемещения относительно вертикальной опоры в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси вращения валка. Вертикальная балка 4 имеет возможность перемещения вверх-вниз относительно балки 3. На балке 4 установлен наплавочный аппарат, включающий кассету 5 со сварочной проволокой, сварочную головку 6 и мундштук 7 наплавочного аппарата, соединенный шлангом с бункером 9 подачи флюса. Источник питания наплавочного аппарата установлен на вертикальной опоре 2.

Для стабилизации температуры подогрева валок помещен в термокожух, состоящий из стационарной части 8 и съемных сводовых секций 23, количество которых зависит от скорости наплавки и равно 6 12 шт. Для удаления остатков флюса на каретке 12 пульта управления 13 установлен резец 11. Каретка 12 перемещается синхронно с кареткой 17 (фиг. 2), на которой жестко закреплена опора 2. Для обеспечения возможности осмотра бункера 9 и сварочной головки 6 имеются площадки 14 и 15. Для сбора остатков флюса под валком 1 в шахте установлен транспортер 18 (фиг. 3).

Газовая горелка 19 представляет собой однопроводную инжекционную горелку, рабочая камера которой (горелочный туннель) выполнена в виде протяженной трубы с отверстиями по образующей и торцовой заглушкой. Валок 1 (фиг. 3) закреплен между вращающимися центрами, установленными в шпинделе 21 передней бабки 20 и пиноли 22 задней бабки 10 механизма вращения валка.

Наплавочный аппарат (фиг. 4) содержит источник питания, кассету 5 со сварочной проволокой, правильный механизм 28, механизм 25 подачи проволоки и мундштук 7. Правильный механизм 28 и механизм 25 подачи проволоки размещены в теплозащитном кожухе 26. Для охлаждения этих механизмов и в теплозащитном кожухе 26 установлен воздушный спрейер 27, сопла которого ориентированы на механизм 25 подачи проволоки.

Правильный механизм 28 предназначен для выравнивания сварочной проволоки перед подачей в мундштук 7 и представляет собой подпружиненную скобу с калибровочными отверстиями.

Механизм 25 подачи проволоки представляет собой прижимные ролики, между которыми зажимается проволока, и ведущий ролик, обеспечивающий вращение прижимных роликов от привода подачи проволоки.

Источник питания наплавочного аппарата серийный сварочный выпрямитель, например, ВС-1000. Один полюс выпрямителя соединен с массой, а другой через шину питания 31 с мундштуком 7. Последний соединен с бункером 9 и шлангом 29 подачи флюса. Спрейер 27 через шланг 30 подачи воздуха может быть подключен к цеховой компрессорной сети.

Внизу стационарной части 8 термокожуха, под наплавляемым валком установлено четное количество газовых горелок 19 (фиг. 5), расположенных параллельно оси вращения валка. Штуцера 24 ввода газа в горелку для одной половины горелок выведены через боковины термокожуха в сторону передней бабки 20, для другой половины в сторону задней бабки 10 механизма вращения валка (фиг. 3). Для регулирования температуры внутри термокожуха и создания защитной газовой среды вокруг кожуха газ к каждой горелке 19 подается через индивидуальный вентиль 33. Для обеспечения одинакового подогрева торцов и середины бочки валка отверстия 32 в рабочей камере каждой горелки от торцовой заглушки до середины размещены с одинаковой плотностью, а от середины до штуцера 24 с монотонно возрастающей плотностью, либо при одинаковой плотности размещения по всей длине рабочей камеры диаметр отверстий 32, размещенных от середины до штуцера 24, монотонно возрастает по мере удаления от середины.

Заявленный агрегат для наплавки прокатных валков работает следующим образом.

После установки валка 1 в термокожухе 8 и закреплении его между центрами передней бабки 20 и задней 10 устанавливаются все съемные сводовые секции 23 и включается механизм вращения валка. Затем поджигаются газовые горелки и начинается предварительный нагрев валка со скоростью 10-20^оС в час. Для снижения теплоизлучения через боковины и шейки валка могут быть установлены дополнительные экраны, а боковины и шейки валка могут быть покрыты теплоизолирующим составом, например каолиновой глиной. После подогрева валка до 400-500^оС (температура контролируется с помощью встроенного в термокожух 8 термометра) включается механизм перемещения кареток 12 и 17 и сварочная головка устанавливается над торцом бочки валка. Снимается крайняя съемная сводовая секция 23, прикрывающая этот торец, и путем перемещения балок 3 и 4 мундштук 7 устанавливается в необходимой точке над поверхностью валка. Затем включаются механизм 25 подачи проволоки и механизм перемещения кареток 12 и 17, при этом коэффициент передач от механизма вращения валка к механизму перемещения кареток устанавливается равным заранее рассчитанному. Возможно изменение этого коэффициента по заранее определенному закону. Начинается наплавка первого слоя на валок 1. При приближении сварочной головки 6 к границам следующей съемной секции 23 последняя снимается и устанавливается на свое место ранее снятая.

После того, как наплавится первый слой, т.е. сварочная головка 6 переместится на противоположный торец бочки валка, механизм перемещения кареток 12 и 17 включается на реверс, балка 4 перемещается вверх на величину шага наплавки и автоматически начинает наплавляться следующий слой. Наплавка осуществляется под флюсом. Остатки флюса счищаются с наплавленной поверхности резцом 11 и осыпаются вниз на транспортер 18, который переносит их к прокалочной печи. Перед прокалочной печью остатки флюса просеиваются, мелкие фракции подаются опять в бункер. Температура валка 1 при наплавке контролируется с помощью пирометра 16.

По окончании наплавки последнего слоя сварочная головка 6 поднимается, устанавливаются все съемные сводовые секции 23 и валок нагревается до температуры 500-550^оС. При этой температуре валок выдерживается в термокожухе в течение 10-12 ч. Затем отключается подача газа и валок медленно охлаждается в термокожухе до 300-330^оС, после чего снимаются съемные сводовые секции 23, валок изымается из термокожуха и транспортируется в термостат для дальнейшего медленного охлаждения.

Заявленный агрегат для наплавки прокатных валков обеспечивает более высокое качество наплавки. Размещение горелок с вводом газа по обе стороны бочки вала и наличие термокожуха, закрывающего значительную часть наплавляемого валка за счет съемных сводовых секций, позволяет обеспечить стабильный равномерный прогрев валка по всей длине. Этот эффект усиливается за счет увеличения плотности газового пламени от середины к торцам бочки, компенсирующего тепловые потери от излучения боковин валка. Термоизоляция и охлаждение механизма подачи проволоки в наплавочном аппарате позволило повысить стабильность скорости подачи проволоки, что также улучшает качество наплавки. Создание избыточного давления в теплозащитном кожухе воспрепятствует попаданию пыли и паров флюса в механизм подачи проволоки и повысит надежность наплавки.

На базе вальценаплавочного станка КЖ-9704 изготовлен и испытан экспериментальный образец заявленного агрегата для наплавки прокатных валков. Термокожух 8 изготовлен из листового металла толщиной 3 мм, пространство между его двойными стенками заполнено каолиновой ватой. Термозащитный кожух для сварочной головки А-9854 изготовлен из листового асбеста. В кожух подается охлажденный сжатый воздух от компрессора. Газопламенный подогрев осуществляется четырьмя газовыми горелками низкого давления инжекционного типа с рабочей камерой в виде трубы с отверстиями. Доработан механизм перемещения колонны с целью обеспечения плавного перемещения.

Усовершенствован транспортер для удаления флюса, механизирован его просев и автоматизирована засыпка флюса в бункер.

Формула изобретения

1. АГРЕГАТ ДЛЯ НАПЛАВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий наплавочный аппарат с источником питания, кассетой для сварочной проволоки, правильным механизмом, механизмом подачи проволоки, мундштуком, бункером для флюса, а также механизм вращения изделия с передней и задней бабками, механизм продольного и поперечного перемещения наплавочного аппарата, резец для снятия флюса, установленный с возможностью синхронного перемещения с наплавочным аппаратом, устройство для сбора остатков флюса, термокожух, в нижней части которого размещены газовые горелки, выполненные в виде трубопровода с отверстиями, отличающийся тем, что термокожух оснащен верхними съемными сводовыми секциями, образующими совместно с термокожухом замкнутую нагревательную камеру, количество горелок выбрано четным, горелки выполнены длиной, большей длины изделия, половина горелок выполнена со штуцерами ввода газа со стороны передней бабки, а другая половина горелок - со штуцерами ввода газа со стороны задней бабки, при этом горелки размещены параллельно оси бабок механизма вращения изделия.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что отверстия в горелках выполнены одинакового диаметра и расположены с одинаковой плотностью от торца камеры до середины и с монотонно возрастающей плотностью от середины камеры до штуцера ввода газа.

3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что отверстия в горелке расположены одинаково по всей длине, а диаметр отверстий монотонно уменьшается от штуцера ввода газа до середины камеры, а от середины камеры до ее торца отверстия выполнены с минимальным диаметром.

4. Агрегат по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что механизм продольного и поперечного перемещения наплавочного аппарата выполнен с кареткой, на которой жестко закреплена вертикальная опора, горизонтальной балкой, соединенной с вертикальной опорой с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно к оси бабок механизма вращения изделия, и вертикальной балкой, соединенной с горизонтальной с возможностью относительного продольного возвратно-поступательного перемещения, при этом правильный механизм, механизм подачи проволоки, мундштук наплавочного аппарата и кассета для сварочной проволоки закреплены на вертикальной балке.

5. Агрегат по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что он снабжен теплозащитным кожухом со спреером, а правильный механизм и механизм подачи проволоки установлены с возможностью обдува спреером.

6. Агрегат по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что устройство для сбора остатков флюса выполнено в виде транспортера для подачи к печи прокалки флюса, под нагревательной камерой выполнена шахта, а транспортер расположен в шахте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5