Прокатный валок

)5 В 21 В 27/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ итут имбинат тному кциям ых ста 3 ГОСУДА Р СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Липецкий политехнический инсН 6 волипецкий металлургический коим, Ю.В.Андропова(56) Авторское свидетельство СССРЬ 151976, кл. В 21 В 27/02,.1962,Авторское свидетельство СССРМ 995931, кл. В 21 В 27/02, 1978,(57) Изобретение относится к прокпроизводству, а конкретнее к констрбандажированных валков для листов 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 ф, а для смежных валиков использована сталь с эквивалентным содержанием углерода 0,26 - 2,0 О, 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, с1673231 10 15 20 25 30 35 40 45 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 - 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 оси, 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 материала, снабжен дополнительными слоями равной толщины, нэплавленными 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, а смежные - иэ стали с эквивалентным содержанием углерода 0,26-2,06, причем высота каждого валика составляет (3,75-4,29) 10, а его ширина - (6,25-9,375) 10 О. где О - диаметр валка, мм,Валок состоит иэ оси 1 и многослойного бандажа, нанлавленного сварочными валиками 2 и 3 из двух различных сталей, одна из которых имеет эквивалентное содержание углерода 0,16-0,257., а другая - 0,26- 2,06.Эквивалентное содержание углерода определяется по формуле: ЮОп йСэк - 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,З представлено распределение остаточных напряжений для случая сварки стали, претерпевающей структурные превращения, В этом случае наблюдается обратная картина - в зоне сварного шва образуются остаточные напряжения сжа 1 ия.При содержании в стали эквивалента углерода до 0,257 ь подкатки не происходит и распределение остаточных напряжений соответствует фиг.2, При Сэкв0,25 происходят структурные превращения и остаточные напряжения изменяются согласно50 фиг,З Как определено экспериментальным путем Сэк 8 для первого материала иэменяется в пределах 0,16-0,25, где Сэкв = 0,25- верхняя граница, при которой еще не образуются напряжения сжатия. Для второго материала Сэкв изменяется в пределах: 0,26-2,06, где Сэкв = 0,26 - нижняя граница,при которой уже начинают образовываться напряжения сжатия в шве. Саке = 2,0 обусловлено тем, что при больших значениях образуются напряжения сжатия, значитель 1673231но превосходящие напряжения растяжения слой по всей длине бочки по спирали с шисоседнего шва и в бандаже накапливается ринсй нгплавляемых валиков Ь = 8 6 10.-3большой запас остаточных напряжений .400 - 12 мм с таким же расстоянием междусжатия, что может привести к выкрошке. валиками. Для одного валика испольэовалиП р и м е р 1, Изготовлено несколько 5 проволоку СВ 12 ГС под флюсом АН - 20 С.валков с наплавляемым многослойным бан- Эквивалент углерода указанной стали равендажом, слои которого выполнены из после,22,довательно чередующихся наплавленных Затем также по спирали в оставшийсяваликов 2 и 3, выполненных из разных ста- промежуток между валиками первого мателей. Для валиков 2 была использована сталь 10 риала наносили СВ 10 Х 5 М под флюсом АН -марки СВ 10 Г 2 с эквивалентным содержа С с теми же размерами,Напряжения сжанием углерода С= 0,25, а для валиков 3 - тия указанного материала и его эквивалентсталь марки СВ 10 Х 11 НВМФ с Сзкв = 1,53, углерода равен 0,78 , Высота каждого ваВ поперечных сечениях бандажа на- лика Ь 1 = Ьг = 410 .1400 = 5,6 мм, Необхо -зплавляемые валики имели форму четырех димую высоту и ширину валика достигалиугольников равной ширины Ь и равной путем регулирования сварочного тока и навысоты Ь, У части наплавляемых бандажей пряжения, применяли ток 500 А, напряжеиэменяли высоту валиков (толщину слоев ние 30 В, скорость наплавки 36 м/ч, Прибандажа) в диапазоне (3,75 - 4,29) ,0 О, а в наплавке второго слоя начинали наноситьдругих изменяли ширину наплавляемых ва проволоку 10 Х 5 М сверху на слой из 12 ГС иликов Ь вдиапазоне(6,25-9,735).10 О, где О последовательность аналогично первому- диаметр валка (мгл), в данном примере слою. Количество слоев определяется необподдерживали постоянным, равным 1600 ходимой толщиной бандажа, После термомм. обработки, валок подвергается шлифовке иВ табл. 1 представлены результаты экс заваливается в клеть.плуатационных данных при изменении вы- В табл. 4 приведены результаты эксплусоты наплаяляемых валков и при атационных данных ряда валков. Условия ихпостсянной их ширине Ь =- 7.5 10,160 п -- раооты - одинаковые,11,2 мм. Как видно из табл,4, стойкость предлаКак видно из табл, 1, оптимальная высо гаемого валка в 3 раза выше, чем стойкостьта слоев находится в диапазоне (3,75-4,29) валка-прототипа, и в 2,3 выше, чем стой-з10 О, так как при этих значениях достига- кость из стали марки 9 ХФ, Количество проется наибольшая наработка на один валок катного металла выше в 1,3. Предлагаемыйэа каждую кампанию, а валки выходят иэ валок выходит из строя в результате износастроя в результате своего естественного из 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 вследствиекосги валков при постоянной высоте Ь = образования выкрошки,-з410, 1600=6,4 мм и при изменении ширины П р и м е р 3, Размеры валка и слоевнаплавляемых 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 различнымчто соответствует диапазону Ь =(6,25-9,375) эквивалентным содержанием углерода,0 зк 10 О, Результаты эксплуатационных данныхВ табл,З приведены сведения о выпол представлены в табл,5,нении указанного соотношения для других Как видно иэ табл.5, наиболее оптидиаметров валков, мальным эквивалентом углерода для сталиКак видно из табл,З для всех диаметров одного наплавляемого валика являетсяваликов 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(ИМ 2,5,8) наблюдается максимальная нара- большая стойкость валков и количествоботка на валок и производительность стана металла, прокатанного между двумя пере(количество прокатанного металла между валками,За пределами рекомендуемогодидвумя перевалками), апазона эквивалентного содержанияП р и м е р 2, Валок из стали 9 ХФ для 55 углерода наблюдается выкрашивание акнепрерывного широкополосного стана 2000 тивного слоя бандажа,после переточки диаметр 1400 мм) устано- При использовании предложенноговили на наплавочный станок, разогрели до прокатного валка исключаются накоплениятемпературы 410 С и произвели наплавку в бандаже усталостных явлений путемпо всей длине бочки, Наплавляется первый уменьшения суммарных остаточных напря1673231 Таблица 1 Таблица 2 жений, а выполнение рекомендуемых значений для высоты и ширины наплавляемых валиков йозволяет 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 поперечныхсечениях 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 0,16-0,25 и для смежных с ними - сталь с углеродным эквивалентом 0,26 - 2,0 ф, причем высота каждого валика составляет (3,75 - 4,29) 10 О, а 15 ширина -(6,25-9,375) 10 О, где О - диаметрвалка, мм.Таблица 4 900 900 900 1200 1200 1200 14 ОО 1400 1400 Высота слоев бандажа Ь, мм1,21,51,21,251,61,271,31,61,3 Число кам- Количество пропаний до катного метал- выхода иэ ла, млн.тстроя 0,240,31673231 12 Значениеэквивалентов кампаний до валков млн, т валиков выходатря талла Сэкв 0,2 0,8 0 16 0,18 Выкрошка 1,4 А 0 160,32 0 22 294 1,0 0,25 Выкрошка Материалы напчавляемых СВ 08 + СВ 08 ГАСВ 08 +НХ 2 Г 2 М СВ 12 ГС + НХ 2 Г 2 М СВ 10 Г 2 + НХ 2 Г 2 М СВ 18 ХГС + НХ 2 Г 2 М СВ 12 ГС + СВ 10 Г 2 СВ 12 ГС + СВ 10 ГНСВ 12 ГС +НХЗГ 2 МФ СВ 12 ГС + СВ 1 ОХ 17 Т СВ 12 ГС + СВ 13 Х 25 Т углерода,Сэкв Стойкость Число прокатанного меКоличествопрокатанно"го металламежду двумяперевалками,млн. т Таблица 5 Причина выходаиз строя Износ бочки валка Износ бочи валка1673231Составитель Ю. Лямов Редактор Л. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Т, Малец Зэкээ 2878 Тираж 328 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101