Способ ремонта прокатных валков

Комитет Россо патентам К ПАГЕНТУ 3-44 А;С С Самойлов 2 та Йской Федерации товарным знакам(57) Использование:валков станов горячейность изобретения: по ладим ировичТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ремонт сваркой прокатных и холодной прокатки. Сущместу дефекта производят(19) М 3 (11) (51) 5 323 Р 6 ОО прото канав канав канав 0,5 валка чку канавки с углом накпона боковои стенки ки к ее продольной оси 8 75 при глубине ки Н = /0,03 021/О и ширине верхней части ки В = /0,012 0,46/Е, при соотношении В/Н: 20, где Н - глубина канавки; 3 - длина бочки ; 0- диаметр бочки валка. При нэплавке в таанавку удается расширить номенклатуру и поть стойкость восстанавливаемых валков. 4 ил, л.2003449 3Изобретение 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 350450 С, наплавку в канавке износостойкого слоя с последующей термической и механической обработками бочки валка (Выдрин В;А. и др. Стойкость прокатных валковЧелябинское 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 350450 ОС, 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 2030 и сопрягают с дном канавки радиусом й = 0,09 п+ 8,2, а глубину канавки определяют по уравнению Н = 1,2 п:3,2, где Ь - глубина выкрашки, мм ЯНедостатком 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 того, даже если .есть выкрошка, то отдельные трещины, которые распространяются в стороны и вглубь валка от выкрашенного участка, часто значительно превосходят величину разупрачненного 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 снижаетсяего стойкость,Выполнение сопряжения боковой стен 5 ки канавки с ее дном с радиусом В, определяемым в зависимости от глубинывыкрашки, тоже является необязательным(или невозможным - при отсутствии вы крошки), так как при соблюдении техноло 10 гии наплавки, зашлаковок можно избежатьпри 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 12,715 мм), что не сказывается на качестве наплавки.На чертеже изображена форма кольцевой канавки на валке, сечение.При ремонте прокатного валка необхо 20 димо глубину канавки производить не меньше толщины активного слоя валка, котораяне превышает 0,03 от его диаметра. Это.необходимо выполнять даже при том, еслиглубина проникновения отдельных трещин25 вглубь валка не достигает этого значения.Связано это с тем, что активный. слой валкарегламентирует его максимальный износ(на одну, сторону) да его выхода иэ строя.Если дно канавки будет находиться в актив 30 нам слое, то через несколько кампаний экс. плуатации валка наплавленный слой весьизрасходуется и обнажится зона сплавления наплавленного слоя с валком. Так какэта зона часто имеет микрадефекты, то при35 прокатке под действием нагрузки в этомместе возможна образование выкрошки ивалок может выйти из строя, не выработавполностью свой активный слой, а значит иполностью свой ресурс.40 . При глубине трещин больше 0,21 диаметра валка делать глубину канавки большеэтого значения является нецелесообразным, так как в этом случае увеличиваетсяобьем наплавленнаго металла, что приводит45 к повышенному уровню остаточных сварочных напряжений. В результате в этом местевозможно образование выкрошки.Выполнение ширины канавки в ее верхней час 1 и, равной 0,012 от длины бочки вал 50 ка, является ее минимальной величиной.При меньшей ширине канавки возникаюттехнологические трудности при наплавке,возможны зашлаковки. Выполнение ширины канавки более 0,46 длины бочки валка 55 является нецелесообразным ввиду большого абьема наплавленнаго металла, что резко увеличивает склонность к образованию выкрошек при эксплуатации валка; При выполнении кольцевой канавки неабхадимо соблюдать соотношение между еешириной 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/Н20 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 8.75 О. Минимальное значение угла наклона следует применять при небольшой глубине канавки, которая полно-. . стью заполняется эа несколько проходов и технологических трудностей здесь при наплавке не возникает. Максимальное значение угла наклона, равное 75 О, предназначено для широких и глубоких канавок. В этом случае имеется большой объем наплавленного 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, 8 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 вы-. крашиванию наплавленного металла.П р и м е р 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, в среднем, 1600 мм, длина бочки 2000 мм, материал - сталь 9 ХФ, 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 днэ канавки выполняли равным 12 мм. Затем производили подогрев валков до температуры 400 С и осуществляли наплавку в ка 10 рушение наплавленного слоя после 2-й15 кампании эксплуатации валка, повышение 20 35 40 лагаемому способу; угол наклона 35, глуби 25 30 навке проволокой Св - 10 Х 5 М под флюсом АНС. Диаметр проволоки 5 мм, Режим наплавки; ток 500 А, напряжение на дуге 32 В, скорость наплавки 36 м/ч. После наплавки производили отпуск; нагрев до 500 С, выдержка 4 ч и замедленное охлаждение со скоростью 30 град/ч (в термостатической яме), После полного остывания валка производили его механическую обработку. В табл. 1 представлены результаты эксплуэтационных данных.Из табл. 1 видно, что при глубине канавки меньше расчетной (М 1) происходит раэглубины канавки выше расчетной(йг 5) дальнейшего повышения работоспособности не дает и приводит к выкрошивэнию. Выполнение ширины наплавки меньше расчетной М 6) приводит к технологическим трудносгям при наплавке и к выкрошиванию, Увеличение ширины более 0,46 длины бочки (% 10) резко увеличивает объем наплавленного металла и в результате снижается стойкость валков, По этой же причине выходят валки из строя при выполнении угла наклона боковой стенки канавки более 75 О(Р 15), При несоблюдении соотношения между шири-. ной и глубиной канавки также происходит выкрашивание активного слоя (М 16 и 20),П р и м е р 2. Выбрали два 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 О, глубина канавки 35,6 млп,радиус закругления у основания канавки 10 мм, ширина канавки 40,5 лм. Нэ второ:1 валке произвели проточку канавки по предна канавки 55 г л 1; 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 различными кольцевыми канавками. Как видно иэ данных табл, 2 стойкость валка, наплавленного по гредлагэемому способу, возросла 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 канавки2003449 подготовке канавки под наплавку не только разупрочненный слой, расположенный возле выкрошки, но и все трещины, идущие от выкрошенного участка, по всей глубчне и ширине валка, на которую они распространились. В результате уменьшается количество аварийных остановок прокатного стана для вывалки покрошившегося валка, что повышает его производительность, уменьша 10 ется количество брака.при прокате, (56) 1. Авторское свидетельство СССР Ь 1447446, кл, В 21 В 28/02, 1987. Таблица 1 Причина выхода иэ строяУгол ка- . навки боковой стенки канавки а о ШиринаканавкиВ,мм Количество прокатанного металла, млн, т В Н канави,320 1,7 35 35 .35 1,455 1,550 1,500 алк 1,0 1,8 1,5 200 500 560 19 Ь .б ыкрошка ы крошка 480 5 5 1,6 0,5 0,425 алка 24 650 920 1000 60 48 ыкрошка ы крошка нос активного слоя 1,7 3,5 4,6 1,360 10 23 алка 1,620 1,380 0,725 Выкрошк 280(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 0,5 13,0 18,4 16,7 0,5 35 35 35 35 8 25 50 75 80 35 1,450 1,580 1,450 0,510 0,540 Выкрошка после второй кампанииИзнос активного слоя Износ активного слоя2003449 10 Та бли ца 2 СоставительТехред М,Моргентал ор Н. Кешеля акто ародна Тираж. НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская н Заказ 329 дпис оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага ула изобретения ЕМОНТА ПР.ОКАТНЫХ ВАЛ- щий проточку на участке декольцевой канавки, боковые й наклонены к ее продольгрев, наплавку в канавке иэслоя и последующие и механическую обработки ФормСПОСОБ РКОВ, включаюфекта валкастенки котороной оси, подоносостойкоготермическую ичающийся тем, что боковые авки наклонены к ее продольд углом 8-75, а глубина канав- - 0,21)0, где О - диаметр бочки этом ширина В канавки в ее ти равна (0,012- 0,46)1, а отно= 0,5 - 20,0, где . - длина бочки валка, отл стенки кан ной оси по ки Н =(0,03 валка, при верхней час :шение В/Н валка.