Способ ремонта прокатных валков

(я)5 В 23 Р 6/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковский институт механизации иэлектрификации сельского хозяйства(54) СПОСОБ РЕМОНТА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ(57). Изобретение относится к прокатномупроизводству и используется при ремонте Изобретение относится к прокатному производству и используется при ремонте прокатных валков шаропрокатных станов.Известен способ ремонта валков шаропрокатных станов, когда реборды изношенных валков наплавляют непосредственно в рабочей клети,Недостатком этого способа является то, что он не позволяет качественно восстанав- ливать профиль реборды, в результате чего при прокатке на поверхности шаров возникают значительные дефекты, которые в дальнейшем способствуют быстрому износу шаров. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, включающий удаление дефектов на калибрах путем обточки их до минимального диаметра (меньшего, чем диаметр изношенной части), наплавку слоя металла на бочку валка, термическую обработку. пв.Ы щ 1 722762 А 1 валков шаропрокатных станов. Цель изобретения - увеличение периода эксплуатации, сокращение продолжительности режима валков шаропрокатных станов и снижение расхода наплавленного металла, При ремонте валков шаропрокатных станов обточку их производят на глубину максимальной выкройки реборды калибра, а затем осуществляют наплавку по месту обточки калибра, При этом наплавку производят так, чтобы наплавленный слой соответствовал будущему профилю калибра, но вместе с тем имел припуск на.обработку. 6 ил., 2 табл,Недостатком этого способа является то, что при наплавке число оборотов валка и скорость перемещения дуги остаются постоянными. В результате при переходе с одного шага калибра на следующий не обеспечивается требуемая глубина проплавления, от которой зависит степень перемешивания основного металла с наплавленным, что снижает эксплуатационную стой кость восстановлен н ых вал ко в. Кроме того, металл нвплавляется не только на реборду калибра, а также и на дно калибра, При этом металл, наплавленный на дно калибра, почти полностью удаляется при механической обработке.Цель изобретения - увеличение периода эксплуатации, сокращение продолжительности ремонта валков шаропрокатных станов и снижение расхода наплавленного металла, требуемого для их восстановления.Указанная цель достигается тем, что при ремонте валков первоначально осуществляют их термическую обработку для снятия напряжений, затем производят обточку на глубину максимальной выкрошки реборды калибра, наплавку выполняют по месту реборды калибра. При этом число оборотов валка при наплавке слоя металла определяют по формуле - 04/ в " Ъ/39,5 Й/ - , б/2 а наплавляющий электрод перемещается по образующей валка со скоростьюЧлин = 0,16 Чн д, где Чн - скорость наплавки, мм/ч; т - шаг калибра валка, мм; К - радиус по дну калибра валка, мм, Указанная цель достигается также за счет того, что при нарезке калибров после наплавки оставляют припуск толщиной не менее= 0,312+ 0,012 Ов, который удаляют при помощи шлифовки после окончательной термической обработки. Для этого наплавку производят так, чтобы впадины между валиками в области рабочей поверхности калибров находились на высоте от предполагаемого профиля калибра не менее 1 = 0,312 + 0,012 О, где О - диаметр валка,Таким образом, предлагаемый способ ремонта валков шаропрокатных станов обладает следующими отличительными признаками: обточка производится на глубину максимальной выкрошки реборды калибра; наплавка выполняется по месту реборды калибра, причем число оборотов валка определяется по формуле=/// -/19,///- /, Ь/2 наплавляющий электрод перемещается по образующей валка со скоростьюЧлин = 0,16 Чн д при нарезке калибров после наплавки оставляют припуск толщиной не менее= 0,312+ 0,012 О, который удаляют при помощи шлифовки после окончательной термической обработки, для чего наплавку производят так, чтобы впадины между валиками в области рабочей поверхности калибров находились на высоте от предполагаемого профиля калибра не менее = 0,312 + 0,012 Ов.На фиг, 1 изображена схема прокатки шаров в винтовых калибрах: 1.1 - левый валок, 1.2 - правый валок, 1.3 - заготовка, 1.4 - шар; на фиг. 2 - то же, восстановление наплавкой непосредственно на стане: 2.1 - требуемый профиль калибра, 2,2 - профиль калибра после восстановления валка на 10 плавкой непосредственно на стане; на фиг.3-схема восстановления валков прокатных станов по прототипу: 3.1 - валок после обточки, 3.2 - наплавленный металл; на фиг. 4- график зависимости параметров калибров валков шаропрокатных станов; 4.1 - шаг нарезки калибров; 4,2 - высота реборды левого валка; 4;3 - высота реборды правого валка; на фиг, 5 - схема восстановления валков шаропрокатных станов по предлагаемому способу: 5.1 - металл, наплавленныйна валок в процессе восстановления; 5,2 -валок после обточки; на фиг. 6 - схема распределения скорости наплавки Чн, скорости перемещения дуги Члин и скорости вращения валка Чоки при восстановлении валковшаропрокатных станов. Способ производства шаров при помощи прокатки (фиг. 1) осуществляют следую щим образом.Исходным материалом для прокатки заготовок шаров служит круглый пруток калиброванной стали, Перед прокаткой заготовку нагревают до 1050-11500 С. При менение калиброванной стали обусловленовысокими требованиями к точности размеров и качеству поверхности прокатываемых шаров. Пруток задается между двумя непрерывно вращающимися валками с винтовы ми калибрами. Порция металла, равнаяобъему шара, захватывается валками, пруток начинает вращаться и, продвигаясь по оси прокатки, заготовка постепенно обжимается, приобретая форму шара, соединен ного перемычкой с,остальной частьюпрутка. На выходе из межвалкового зазора шар проглаживается и полностью отделяется. Одновременно валки захватывают новую порцию металла и процесс завершается 40 прокаткой всего прутка.При восстановлении валков непосредственно в стане профиль восстановленного калибра не всегда соответствует требуемым размерам калибровки. В результате этого, 45 при прокатке на поверхности шаров возникают грубые дефекты (фиг. 2), которые в дальнейшем способствуют быстрому износу шаров.При прокатке на валках, восстановлен ных по прототипу, включающему удалениедефектов на калибрах путем обточки их до минимального диаметра (меньшего, чем диаметр изношенной части), наплавку слоя металла на бочку валка, предварительную 55 термическую обработку, механическую обработку, нарезку калибров на бочке валка и окончательную обработку валка, получают шары, которые по своим геометрическим параметрам незначительно уступают шарам, прокатанным на новых валках. Однаконедостатком этого способа является то, что при наплавке число оборотов валка и скорость перемещения дуги остаются постоянными. В результате этого при переходе с одного шага калибра на следующий не обес печивается требуемая глубина проплавления, от которой зависит степень перемешивания основного металла с наплавленным, что снижает эксплуатационную стойкость восстановленных валков, 10 Металл наплавляется не только на реборду калибра, а также и на дно калибра. Причем металл, наплавленный на дно калибра, почти полностью удаляется при механической обработке. 15Кроме того, после окончательной термической обработки на поверхности валков образуется обезуглероженный слой, который приводит к схватыванию заготовки с металлом валков в первоначальный период 20 прокатки, что в дальнейшем приводит к быстрому выходу валков из эксплуатации, В результате одинаковой твердости по периметру восстановленного калибра ухудшается захват металла валками при прокатке и 25 требуется введение дополнительных мероприятий для осуществления прокатки.Предложен новый способ восстановления валков шаропрокатных станов, сущность которого состоит в следующем. 30В связи с тем, что шаг калибра валка шаропрокатного стана нарезается по винтовой линии, причем шаг нарезки калибра переменный (фиг, 4), для обеспечения наплавки металла непосредственно на ребор ду калибра дуга должна постоянно перемещаться вдоль образующей вращающегося валка. Скорость перемещения дуги должна меняться при изменении шага калибра. Только в этом случае дуга будет пе ремещаться по заданной линии наплавки и это будет гарантировать получение наплавленного металла по заданной линии нарезки калибра (фиг. 4),Исходя из этого, для обеспечения каче ственного процесса наплавки валков определили зависимость скорости перемещения дуги и вращения валка от его размеров, шага и скорости наплавки.В рассматриваемом случае скорость на плавки ЧЧи по правилу параллелограмма раС- кладывали на скорость перемещения дуги Члии и скорость вращения валка Ч 0 кр (фиг. 6)Ч =Ч,. з 1 п а. (1)55 Чокр=Чн,сон а =ЧнЪ 1.8 н а. (2). гУгол является в данном случае углом подъема витка (калибра)При заданных Чи (мм/ч), т (мм) и Й (мм) формулы (4) и (6) примут видОлин = 0,16 Чн - , мм/ч (7) и =0,42 - 39,5 К-Р, об/мин, .(8)гРемонт валков шаропрокатных станов,шедших из эксплуатации, производят едующим образом.Валки вываливают из клети, подвергают отжигу для снятия напряжений и устанавливают на токарный станок, где производят обточку реборды калибра на глубину максимальной выкрошки, Затем валки устанавливают на установку для наплавки, где и производят наплавку, начиная с реборды калибра. При этом валок вращается со скоростьюи =0,42 - 39,5 й -т, об/мин,Чи г гг вь сл а наплавляющий электрод перемещае вдоль направляющей оси валка со ско ью Члин = 0,16 Чн р, мм/ч, Наплавк производят так, чтобы впадины между валками в области рабочей поверхности калибров находились на высоте от предполагаемого профиля калибра не менее 1= 0,312+ 0,012 Ов,После наплавки реборды валки подвергают предварительной механической обработке (нарезают калибр), а затем термической обработке, после которой шлифовкой удаляют оставленный припуск металла толщиной= 0,312 + 0,012 О и небольшую часть дна калибра (фиг. 5).П р и м е р, На стане 40-80 Катав-Ивановского литейно-механического завода используют валки,6 430 мм при прокатке шаров р 60 мм, Зависимость параметров калибра валка р 430 мм при прокатке шаров60 мм от угла поворота представлена на фиг.4 и в табл. 1.В табл. 2 приведены данные расчета скорости Члии и п по формулам (7) и (8) для валка шаропрокатного стана о 430 мм (ша/ з 1 п йгде т - шаг калибра валка;К - радиус по дну калибра валка,ОтсюдасЧлин,н = Чнг- 1 гЧокр = Чн 1 (, )или через число оборотов в минутуры д 60 мм). Исходные данные: Чн = 30000 мм/ч; Я = 173 мм.Валок, вышедший из эксплуатации изза выкрашивания реборды калибра, подвергают предварительной термической обработке для снятия напряжений при т = 400 С, затем устанавливают на токарный станок, где производят обточку реборды на глубину максимальной выкрошки, после чего наплавляют реборду калибра. При наплавке калибра для обеспечения стабильной скорости наплавки и соответственно глубины проплавления, от которой зависит степень перемешивания основного металла с наплавленным и, как итог, эксплуатационные характеристики, необходимо при переходе с одного шага калибра на следующий изменить Члн и и.В современных вальценаплавочных станах скорость перемещения дуги изменяется с помощью сложных шестерен, Чтобы реализовать разработанный принцип наплавки необходимо привод перемещения дуги осуществлять от двигателя постоянного тока (в этом случае наиболее просто решается вопрос плавного изменения числа оборотов вала двигателя и соответственно скорости Члн),Управление приводом перемещения дуги должно осуществляться от устройства (можно использовать специально сконструированный копир), позволяющего изменять указанную скорость Чин в зависимости от заданных по графику нарезки калибра углов поворота валка, при которых изменяется шаг калибра.Если при наплавке реборды скорость перемещения дуги и скорость вращения валка не будут соответствовать величинам, представленным в табл. 2 (т,е. будут больше или меньше указанных), то это приведет к смещению наплавляемого валика металла на боковые поверхности калибра, в результате чего не будет выдержан профиль калибровки. Кроме того, в местах смещения валика наплавляемого металла на боковых поверхностях калибра будут образовываться непровары наплавляемого металла с основным, что также недопустимо, Следовательно, осуществление процесса восстановления валков шаропрокатных станов только при строгом соблюдении скорости вращения валка и перемещении дуги калибра позволит увеличить срок их службы, сократить продолжительность ремонта и снизить расход наплавляемого металла.При восстановлении реборды валков шаропрокатных станов предусматривается наплавка реборды с припуском = 0,312 + 0,0125 О, Этот припуск на обработку необходимо оставлять по причине проведения510 термической обработки, при которой на поверхности валков образуется обезуглероженный слой, способствующийсхватыванию металла заготовки в целом.Это приводит к быстрому выходу валков из эксплуатации. Величина припуска должна быть не менее указанной толщины, соответствующей максимальной глубине обезуглероживания поверхностного слоя валков при термической обработке. После наплавки валки подвергают отжигу: загрузка валка в печь 350 С, нагрев до 880 С, выдержка 1,5 ч, охлаждение с открытой дверцей печи до 720 С, выдержка при 15 720 С 3 ч, затем охлаждение до 400 С спечью и до комнатной температуры на воздухе,Окончательная термообработка валковпроизводится по режиму: закалка- загрузка 20 в печь при 900 С, нагрев до 950 С, выдержка 2,5 - 3,0 ч, Охлаждение сначала в смеси 45% МайОз+ 55 КИОз до 260 С, а затем в воде до комнатной температуры.После термообработки производят 25 окончательную механическую обработку калибров, т.е. удаляют припуск металла, полученный при наплавке, и обезуглероженный слой металла со дна калибра, возникающий после термической обработки.30 При рекомендуемой технологии восстановления валков наплавкой твердость по периметру калибра изменяется на 20-25%.Достигаемая гетерогенность структуры и разброс значений твердости обеспечивают 35 хороший захват металла валками.Предлагаемый способ, по сравнению ссуществующими, имеет следующие преимущества: снижает расход валков во время эксплуатации, сокращает время восстанов ления валков, позволяет улучшить захватметалла, снижает расход наплавленного металла, что обеспечивает экономический эффект, равный 30 тыс. руб, при ремонте 15 т валков.45Формула изобретенияСпособ ремонта прокатных валков,включающий предварительную термообработку, удаление дефектов на калибрах путем50 обточки, наплавку слоя металла с помощьюэлектрода, нарезку калибров и окончательную термическую обработку, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью увеличения периода эксплуатации; сокращения продолжительно 55сти ремонта валков шаропрокатных станов и снижения расхода наплавленного металла, требуемого для восстановления, валок при наплавке вращают со скоростью, определяемой по формуле1722762 10 причем при нарезке калибров после наплавки оставляют припуск толщиной не менее= 0,312 + 0,012 Ов, который удаляют путем шлифовки после окончательной термиче ской обработки, для чего при наплавке впадины между валиками в области рабочей поверхности калибров располагают нэ высоте от предполагаемого профиля калибра не менее= 0,312 + 0 012 Ов где Ое - диа метр валка,и =0,42 -Чн гоб мин род перемещаюка со скоростью ющии эл лавл напр вляющеи вал 16 Чн - , ммт лин н - скорость наплавки, мм/ч;- шаг калибра валка, мм;- радиус по дну калибра валка, мм гд лица 1 ависимость параметров калибра валков430 м6 60 мм т угла поворота при прокатке ша аблица 2 Влияние шага калибра и скорости перемещения дуги в зависимости от скорости вращен валка при наплавкеКорре Кравцова Заказ 1024 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5