Способ ремонта прокатных валков

(56) Выдрин В.А.прокатных валковиэд-во, 1964, с.Авторское свиу 147446, кл, В скин инсти 8. 8)и др. СтойкостьЧелябинское кн 53.етельство СССР 23 Р 6/00, 198 ельцых напряжепределения опорного валка1. Гаксималые я цаправчець двия нагрузки (, ,чеция достигаютВ - половццва рабочего ц+2 1де а.ок, 11; авлеццс ца ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСО) РЕГ 1 ОКТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКО(57) Изобретение касается ремонтасваркой и может бьть использовано Изобретение относится к ремонтусваркой и может быть использованопри ремонте прокатньх валков становгорячей и холодной прокатки,Цель изобретения - повышениесрока службы валка за счет ликвидации трещин и отслоений в наплавляемом металле и в зоне сплавления,На фиг, 1 представлена схема распределения нанряжеций по глубинеопорного валка; на фиг. 2 - рабочийи опорный валки в контакте; на фиг,3 -график изменения значений з 1.п 2 Ы ис от угла о, где о - касательноенапряжение; на фиг. 4 - кольцеваяпроточка, сечение;Результаты анализа разрушенийвалков показывает, что очаг зарождения усталостной трещины на опорньхвалках лежит; обычно, в области дейст,8015427 при ремонте прокатчых валков становгорячей и холодной прокатки, Цель изобретения - повышение срока службыотремонтированного валка, Изменяютугол наклона кольцевой проточки, про изводимой по месту дефекта, На глуби не (0,51,0)В угол наклона боковойстенки проточки к перпендикуляруобочки валка составляет 1315 , а но остальных участках 3035 , где В половина ширины контакта рабочего и опорного валков, Затем проточку эаплавляют, В результате уменьшаетсядействие максимальных касательных напряжений вдоль эоны сплавления.4 ил., 3 табл. ия максимальных каса ий Й,с). Схема ра апряжений по глубине представлена на фиг, касательные цапряжени углом 45 к оси дейст и наибольшие свон зна на глубине 0,78 В, где ширины полосы контакт опорного валков (фиг. ется по формуле длина валка м Н2ственно радиусы онориоговалков, м;- постояццвв, 1542768чзующая упругие свойства материалаопорного и рабочего валков1-92, 1 "Й-+а фЕ Фр,; п 1 - соответственно коэффициентыПуассона опорного и рабочеговалков, ИН/м;ЕЕ- соответственно модули упругости валков, МН/м 2,10Таким образом, при наплавке вкольцевую проточку необходимо выбратьугол наклона проточки таким образом,чтобы максимальные касательные напряжения не действовали вдоль эоны 15сплавления, Это можно достичь либопутем увеличения угла разделки более 45 , что является нецелесообразным иэ-за лишнего съема металла, который затем необходимо будет наплавлять, либо уменьшением угла разделкименее 45 . Известно, что наибольшиеоокасательные напряжения под углом 45к оси действия нагрузки равны половине нормального напряжения 25"макс =1/25 к а касательная напряженпя под произвольным углом равна с,=1/гб, эп 2 ог 30 40 45 оп случа Исходя из вышеуказанного, на фиг.3приведен график изменения значениязп 2 Ы и сг,а от угламиКак видно иэ приведенного графика, касательные напряжения значительно снижаются при Ы. менее 20 и при Ы равном 15 они рав- о о ны половине максимальных касательных напряжений. Однако при К менее 30 и большой глубине проточки при наплавке возникают технологические трудности, Образуются подрезы и неметаллические включения (зашлаковки), которые являются концентратами напряжений и могут привести к преждевременному выходу валка иэ строя. Как известно, максимальные касательныео напряжения действуют под углом 45 к оси действия нагрузки и наибольшие свои значения достигают на глубине50 0,78 В (фиг, 1), где величина Вределяется по формуле, приведенной выше, и обычно не превышает 5 - 9 мм. Таким образом, именно на глубине 0,78 В=3,9 - 7,02 мм, где действуют максимальные касательные напряжения, необходимо угол наклона проточки сделать как можно меньше, в предлагаемоме 13 - 15". Уменьшение угла в=1, 128 бразом на 7 мм, уг13-1535, Кр зменяли б значений глубине (0,5-1 наклона проточ Таким о=3,8-7,составилках 30 стальных участа на оме т ольше (табл го, угол и меньые 1) клоназанныхГлу ину проточки и радиу еделяли по рекоменду Затем производи.и пр мым н ва этои зоне не приводит к технологическим трудностям при наплавке, так какзта эона невелика и ее можно заплатить за 1-2 прохода. А в зонах, расположенных выше и ниже по глубине отместа действия максимальных касательных напряжений, угол наклона боковойстенки проточки можно увеличить до30 - 35 , так как значения максимальоных касательных напряжений здесьневелики и, кроме того, при такомзначении угла улучшаются технологические возможности наплавки, а свышео35 нецелесообразно из-за повышениядействия касательных напряжений,Таким образом, оптимальным угломнаклона боковой стенки кольцевой проточки к перпендикуляру бочки валкаявляется переменный угол по глубинепроточки и изменяется в направленииот поверхности бочки валка по зависимостям (фиг, 4); на глубине до0,5 В - 30 - 35; (0,5 - 1,0) В -13 - 15 ; свыие 1,0 В - 30 - 35 , гдео оВ - половина ширины контакта рабочегои опорного валков.Ниже приведены конкретные примерыспособа восстановления прокатных валков.П р и м е р 1. Более 50% опорныхвалков на стане 2000 101 г 1 К выходят изстроя вследствие выкрашивания, не выработав и 30% своего активного слоя.Диаметр опорных валков 1600 мм, материал 9 ХФ, вес одного валка 41 т, Валки, вышедшие из строя, подвергалимеханической обработке - производилиместную кольцевую проточку с угломнаклона, изменяющимся по глубине порекомендуемым зависимостям, для чегоопределяем критерий В для валков, работающих в 8-ой клети,Для них с 1=.1,4 10 Н/м; К,=0,8 м;К =0,4 м; 1, =И,=0,27; Е =-2,1 10 Н/м;вечность валка. 5 154тельный подогрев до 400 - 450 С и осуществляли наплавку по проточке проволокой СВ 10 х 5 И под Флюсом АНС.Диаметр проволоки 5 мм. Режим наплавки Т =500 А, напряжение на дуге 35 В,скорость наплавки - Зб м/ч. После наплавки производили отпуск: нагрев дотемпературы 500+20 С, выдержка 4 ч изамедленное охлаждение со скоростьюо30 С в час (в термостатической яме).В дальнейшем производилась механическая обработка,В табл. 1 представлены результатыэксплуатационных данных.Как видно из табл, 1, приЫ(30происходит разрушение наплавленногослоя по боковой стенке из-за наличия в нем непроваров н зашлаковок, а при М р 35 - разрушение из-за действия касательных напряжений, При этом очаги разрушений не зарождаются в наиболее опасной для этого зоне - (0,5 1,0)В, где , не меняется и равен 14 .оПри неизменном же с =ЗЗ, но приос(,)13 , происходит разрушение в зоне (0,5 - 1,0)В из несплавлений, а приоп,15 - разрушение в указанной зонелиз-за действия " макс11 р и м е р 2. 1 а опорном валке диаметром 1 ЬОО мм произвели кольцевую проточку с углом наклона в зоне (0,5а1,0)В - с,= 14 , и с ссв остальных участках Ы.=33 . Глубину проточки и радиус закругления определяли по рекомендуемым Формулам в зависимости от глубины выкрошки (Ь=ЗО мм); И= =39,2 мм; К=10,9 мм. Производят наплавку, термо- и механическую обработки согласно примеру 1. Производят наплавку, по способу-прототипудругой валок - с углом наклона п=30- 35 с дальнейшей термо- и механической обработками бочки валка, по примеру 1, Валки поставили в работу, условия эксплуатации одинаковые, клеть Р 8 - низВ табл. 2 представлены результаты промышленных испытаний при различных кольцевых проточках,Как видно из табл, 2, стойкость валка, восстановленного по предлагаемому способу, возросла в 1,2 раза по сравнению с прототипом и в - 2,5 раза по сравнению с валком, где угол не меняется и равен 33 . В обоих случаях разрушение валков находилось в зоне (0,5 - 1,О). 2768 6П р и м е р 3. Произвели наплавкуопорных валков в кольцевую проточкупо технологии, описанной в примере 1.5Для восьмой клети угол наклона боковой стенки проточки на глубине 3,8 7,7 равен 14 , а на остальных участках 32 ф.При глубине выкрошки 30 мм глубина10 проточки составила 39,2 мм, а радиусзакругления у основания проточки10,9 мм. Изменяли температуру предварительного подогрева в диапазоне 350450 С,15 Результаты эксплуатационных данныхпредставлены в табл. 3.Как видно из табл. 3, оптимальоным является подогрев до 400 С. При350 С происходит ускоренный износ боч 20 ки валка так как при данной температуре подогрева идет небольшая подкалка наплавленного металла, которыйв процессе эксплуатации начинает с поверхности крошиться и, следовательно,25 быстро изнашивается. Нагрев выше450 С нецелесообразен, так как не повышает стойкость прокатных валков,Технико-экономические преимущества способа состоят в том, что исполь 30 зование способа ремонта валков позволяет исключить действие максимальныхкасательных напряжений в наиболееопасных участках параллельно углуразделки под наплавку, повысить тех 35нологичность наплавки в остальных областях за счет увеличения угла наклоона проточки до 30 - 35 , что в целомпозволяет значительно повысить долго 40Формула изобретенияСпособ ремонта прокатных валков,включающий выполнение кольцевой проточки по месту деФекта с глубиной про точки Н=1,2 Ь+3,2 и с радиусом закругления у основания проточки: К=0,09 Ь+ +8,2, где Ь - глубина выкрошки, подогрев до температуры 350450 С и наплавку в проточку износостойкого слоя 50 с последующей термической и механической обработками бочки валка, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения срока службы валка за счет ликвидации трещин и отслоений 55 в наплавленном металле и в зоне сплавления, кольцевую проточку выполняют с переменным углом Ы наклона боковой ,стенки проточки к перпендикуляру бочки валка, изменяя его в следующей1542768 Т а б л и ц а 1 В пп РадиусзакругленияВ., мм Глубинавыкрошки, Ь,мм Угол Угол Глубина кольцевой проточки, И, Мм наклона боковой наклона боковой стенки стенки вне участка(0,5 -1,0)В 10 9 14 25 1 30 39,2 39,2 36,6 34,4 45,2 14,4 30 14 33 14 35 14 38 10,9 10,6 10,5 11,4 2 30 3 27 4 26 5 35 10,5 34,4 6 26 33 27,2 27,2 26,0 39,2 10,0 1310,0 14 9,9 1510,9 17 33 33 33 33 7 20 8 20 9 19 1 О 30 Т а б л и ц а 2 Стойкость Варианты Число кампаний работыдо выхода изстроя, шт,валков(млн тонн прокатанного металла) 1,3 0,6 10 1,6 3 последовательности от поверхностибочки валка: на глубине до 0,5 В Ы,==3035, (0,51,0)В Ы =1315 3 Восстановленный валок по способу прототипу (:27 оВосстановленный валок по способу-прототипу(оС=ЗЗ )Восстановленный валок по предлагаемому ва- рианту свыше 1,0 В с 6 =30..35, где В - половина ширины контакта рабочего и опорного валков,Причина выхода валка из строя Выкрошка из-за трещин и несплавлений по боковой стенке ниже участка (05 - 1,0)В Износ активного слоя валка Износ активного слоя валка То жеВыкрошка, разрушение по углу разделки изделияВыкрошка из-за несплавления в боковой стенке в зоне (0,5 1,0)ВИзнос активного слоя Износ активного слоя То жеВыкрошка, разрушение по углу разделки в зоне (0,5-1,0)В/гиз-за смакс Причина выхода из строя Выкрошка по зоне оплавления Выкрошка в зоне (0,51,0)В Износ активного слоявалка10 1542768 ФФ пп Число довыходаиз строяшт. 1 350 1,48 2 400(млн тоннпрокатного металла) Т а блица 3 Причина выходаиз строя 9 Из активного слоя валкаТо же Износ, последующее выкрашивание