Способ ремонта прокатных валков

(19) (П д 4 В 21 В 28(0 ИЗОБРЕТЕН ОП ен- а ло- ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР И АВТОРСКОМУ СВИДЕГЕЛЬСТ(46) 30.12,88, Бюл, У 48Р 1) Липецкий политехнический институт и Новолипецкий металлургическийкомбинат им. 10.В.Андропова(54) СПОСОБ РКМОНТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ(57) Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатныхвалков широкополосных станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения - повышение срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в. зоне наплавки. Угол наклона боковой стенки проточенной вместе выкрошки канавки к ее продолной оси выполняют в пределах 2030 , причем глубина канавки опре"деляется по формуле Н = 1,2 Ь + 3,2а радиус сопряжения боковых стеноки дна канавки К = 0,095+ 8,2, гдеЬ - глубина выкрошки, мм. При нап"лавке в такую проточку удается избежать несплавлений, трещин, неметаллических включений, что значи-.тельно повышает стойкость наплавлного металла против отколов и отсений, 3 ил. 5 табл.Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков широкополосных станов горячей и холодной прокатки.Цель изобретения - повышение срока службы валка за счет устранения трещин и отслоений в зоне наплавки,На фиг. 1 изображена схема распределения напряжений по глубине опорного валка на йиг. 2 - график4 ь Ф изменения значений е 1 п 24 и а от угла ; на фиг. 3 - йорма проточки канавки на валке.Максимальные коаксиальные напряо жения направлены под углом 45 к оси действия нагрузки (Р, ) и наибольшие свои значения достигают на глубине 0,78 Ь, где Ь - половина ширины полосы контакта рабочего и опорных валков. Следовательно, при наплав- ке в кольцевую проточку необходимо выбрать угол наклона проточки таким образом, чтобы максимальные касатель" ные напряжения не действовали вдоль зоны сплавления, Это можно достичь либо путем увеличения углаоразделки более 45 (что является нецелесообразным из-за лишнего съема, металла, который затем необходимобудет наплавлять), либо уменьшейием угла наклона разделки меньше 45 Известно что наибольшие касательУо ные напряжения под углом 45 к оси действия нагрузки равны половине нормального напряжения"маасгКасательные напряжения под произвольным углом равныс,= 1/28; зьг(Как видно из приведенного грайика (фиг. 2), касательные напряжения значительно снижаются при с менее 25 . Но применее 20 и при большой глубине проточки при наплавке возникают, технологические трудности: образуются подрезы и неметаллические включения (зашлаковки), Следовательно, оптимальным углом наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка с учетом действия касательных напряжений и технологических трудностей наплавки является угол 20 - 30 . Как известно и подтверждено исследованиями вокругКак показали результаты экспериментальных данных, с увеличением глубины выкрошки увеличивается минимальный радиус у основания проточки, при котором не образуется шлаковых включений в углу проточки. При увеличении глубины выкрошки угол закругления должен увеличиваться по линейной зависимости К = 0,09 Ь + 8,2. Такое изменение радиуса закругления обеспечивает качество наплавки, позволяет избежать зашлаковок и неметаллических включений в сварном шве, так как чем глубже выкрошка, тем выше технологические трудности при наплавке первого слоя. 50 55 Расчетные величины радиуса закругления при различных глубинах выкрошки приведены в табл. 1. залегания дефекта (отслоения, микротрещины и т.д.) металл имеет пониженные механические свойства, повышенное напряженное состояние, здесьже возможны микротрещины, микронад"рывы, которые не возможно определить невооруженным глазом. Поэтомуперед наплавкой в кольцевую проточ 10 ку необходимо полностью удалить этотразупрочненный слой, в котором созданы условия для зарождения новыхмикродейектов, которые могут привести к микродейектам и отслоениям.15 Результаты анализа разрушений валковпоказали, что глубина выкрошек изменяется в широких пределах 14 -42 мм (табл. 1) и глубина раэупрочненного слоя зависит от глубины20 выкрошки: чем глубже выкрошка, тембольше глубина разупрочненного слоя.Математическая обработка результатовэкспериментальных данных позволилаопределить зависимость глубины раз 25 упрочненного слоя, а следовательно,требуемой глубины проточки в зависимости от глубины выкрошки. Эта зависимость носит линейный характери определяется по уравнению30 Н = 1,2 Ь.+ 3,2,Дальнейшая проточка глубже разупрочненного слоя не дает повышениякачества и ведет к излишнему расхо 35ду металла, который затем необходимо наплавлять.Ниже приведены конкретные примерыспособа восстановления прокатныхвалков,П р и м е р 1. Более 507, опорных валков на стане 2000 НЛМК выходят из строя вследствие выкрашивания, не выработав при этом и 307своего активного слоя, Диаметр опорных валков, в среднем, 1 б 00 мм, материал сталь 9 ХФ, масса одного вал"ка 41 т. Валки, вышедшие иэ строявследствие образования выкрошки,подвергали механической обработке:производили местную кольцевую проточку с углом наклона боковой стенкик перпендикулярубочки валка 18-35о(см. табл. 2). Глубину проточки ирадиус закругления определяли по рекомендуемым формулам, а также больше и меньше расчетных значений, Затем производили подогрев валков до400-450 ОС и осуществляли наплавку попроточке проволокой св 10 Х 5 М подфлюсом АНС. Диаметр проводки 5 мм. 25Режим наплавки: ток 500 А, напряжениена дуге 35 В, скорость сварки Зб м/ч,После наплавки производили отпуск:нагрев до 500+20 С, выдержка 4 чи замедленное охлаждение со скоро- З 0.стью 30/ч (в термостатической яме),В дальнейшем производини механическую обработку,В табл. 2 представлены результатыэксплуатационных данных при изменении угла наклона боковой стенки про"точки к перпендикуляру бочки валка18-35 О.Из данных табл. 2 видно, что при( 20 стойкость валков мала, происходит выкрашивание наплавленногометалла по зоне сплавления с основнымметаллом (бочки валка) из-за образования зашлаковок и несплавлений. При30 происходит разрушение металла по зоне сплавления из-за действиябольших касательных напряжений.Эксплуатационные данные при изменении глубины проточки по рекомендуемой формуле, а также больше и 50меньше расчетных значений представлены в табл. 3.Из данных 3 видно, при глубинепроточки менее расчетной происходитразрушение по первому слою, увеличение глубины проточки вьппе расчетной дальнейшего повышения работоспособности не дает и является нецелесообразным из-за лишнего расхода металла, который затем необходимо наплавлять.В табл. 4 приведены эксплуатационные данные при изменении радиуса закругления проточки по рекомендуемой формуле, а также больше и меньше расчетных значений.Из данных таблицы 4 видно, что при радиусе закругления у основания проточки менее расчетного значения происходит выкрашивание наплавленного слоя из-за образования эашлаковок в зоне сплавления с боковой стенкой проточки.При увеличении радиуса закругления больше расчетного дальнейшее повьпнение работоспособности не происходит, а следовательно, не является целесообразным и повьппение радиуса закругления выше расчетного значения,Как видно из данных табл. 2-4, оптимальными размерами местной кольцевой проточки исходя из качества наплавки и долговечности восстановленного валка являются: угол наклона боковой стенки проточки к перпендиО куляру бочки валка 20-30 , а глубина проточки и .радиус закругления у основания проточки определяются в зависимости от глубины выкрошки по форму" лам, приведенным вьппе. П р и м е р 2. На опорном валке,диаметром 1600 мм, произвели проточку с углом наклона боковой стенОки к перпендикуляру бочки валка 25Глубину проточки и радиус закругления у основания проточки определялипо предлагаемым Формулам в зависимос,ти от глубины выкрошки (Ь = 35 мм)Н = 45,2 мм, К = 11,4 мм, Произвелинаплавку, термо- и механическую обработку согласно примеру 1,Произвели наплавку с подготовкойместной кольцевой проточки по способу"прототипу с дальнейшей термо" имеханической обработкой по примеру1, Валки поставили в работу, условияэксплуатации одинаковые: клетьВ 8-низ.В табл. 5 представлены результаты промышленных испытаний при различных кольцевых проточках. Как видно из данных табл. 5, стойкость валка, наплавленного по предлагаемому способу, возросла в три раза по сравнению с валком, восстановленным по способу-прототипу.Н фф 1,2 Ь + 3,2,Таблица 1 Глубина проточки на сторону Н, мм ГГлубинавыкрошки,Ь, мм,5 14 . 20 308 15 213 15 10,9 99 5 14474Таким образом, регламентация угла наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка 20-30 приводит к повышению технологической Прочностии долговечности валка. Оп" ределение глубины проточки в зависи" мости от глубины выкрошки (Н щ 1,2 Ь+ + 3,2) обеспечивает исключение влияния разупрочненного слоя, вызванно го деФектом, Определение радиуса закругления у основания проточки в зависимости от глубины выкрошки(К0,09 Ь + 8,2) позволяет исключить несплавления и трещины у осно б вания проточки.Использование иэобретеиия позволяет исключить действие максимальных касательных напряжений параллельно углу разделки под наплавку, исклю чить влияние разупрочненного слоя от выкрошки и зашлаковок в углу про" точки, что позволяет значительно повысить долговечность валка. 46 6Формула изобретения Способ ремонта прокатных валков, включающий проточку кольцевой канавки на участке выкрошки, подогрев доФ350-450 С, наплавку в канавке износостойкого слоя и последующую термическую механическую обработку бочки валка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в зоне наплавки, боковые стенки канавки выполняют наклоннымио к ее продольной оси под углом 20-30 и сопрягают с дном канавки радиусом К0,09 Ь + 8,2, при этом глубину канавки устанавливают равной где К " радиус сопряжения боковыхстенок канавки с ее дном;Н - глубина канавки;Ь - глубина выкрошки.,450 0,4 2,0 5 1,500 8 1,450 0 ПО 34,0,6 30 1,4027 1 1,24 0,9 9,2 1,000 10,9 39,2 0 3 11,4 5,2 Глубина кольцевой проточки, Н, мм Радиус закруг ления, К мм 19 0,84 20 1,45 ичина выход строяВвпсроюка из"забразования трещин и несплавлений по боковваа тенкам разделки Износ активногослоя валка Выкроака, разшение по углуделки, Количествоо прокатанного меРадиус на- Угол наклона боко- клона вой стенки, боковойо,стенки,талла,млн.тонн 0,730 30 35,0 30 37,0 25 1,150 30 39,2 1 450 Износ активногослоя валка 40,5.30 43,5 30 Радиус закругления,мм Глубина , Глубина выкрошки,кольцевой Ь, мм проточки,Н, мм Количество прокатанного металла, млн,тонн О, 360 5,0 Выкрошка из-за образования зашлако"вок в первом слое 30 39,2 0,740 7,5 39,2 25 30 1,460 39,2 10,9 25 30 25 39,2 12,0 30 39,2 23,0 30 Глубинавыкрошки,Ь, мм Глубинакольцевойпроточки,Н, ммУгол на-, 1 клонабоковойстенки,1,460 1,460 1,460 1,460 Таблица 3 Причина выхода из строяВыкрошка в районепервого слоя из-заобразования трещин Таблица 4 Причина выхода из, строя Износ активногослоя валка1 г 144744 б Таблица 5 3 Выкрошка по зоне сплавления0,5 Прототип 9 Износ активного слоя валка1,5 Предлагаемый Восстановленный Стойкость Число Причина выхода извалок по способувалков ,компа- строя(млн. т ний до прокатного,выхода металла) из строя,шт1447446Составитель М. Козинаедактор Н. Кнштулинец Техред Л.Сердюкова Корректор И. Мус СССР роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ б 782/8 Тираж 467 ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Р