СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ Российский патент 1996 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к области прокатного производства и может найти применение в машиностроении и других областях техники.

Известен электроискровый способ нанесения шероховатости на рабочие валки прокатных станов ("Trans. Iron and Steel Inst. Jap." 1986, 26, N 8, 759 (англ. )). Однако этот способ требует большой затраты энергии и времени на обработку валков.

Также известен способ нанесения хромовых покрытий на изделия типа тел вращения (пол. реш. N 448619/31-02(120031), который осуществляется в соответствии с вольтамперной характеристикой в режиме N 1, включающий электролитический нагрев валка, сопровождающийся импульсными разрядами, приведенный в книге "Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов", Машиностроение, Л. 1972, на рис. 49, 50, стр. 106, 107. Недостатком известного способа является большой расход электроэнергии и длительное время обработки валков.

Известно устройство для обработки прокатных валков, содержащее ванну с электролитом, опоры и привод вращения валка, катодную и анодную системы с токоподводами (пол. реш. N 4473087/31 02(124061)). Однако экономии электроэнергии и времени на обработку валков по предлагаемому способу оно не обеспечивает.

Цель изобретения экономия электроэнергии и сокращение времени обработки валка.

Цель достигается тем, что обработку валка осуществляют с изменением площади погружения валка, начиная от момента касания валка с электролитом до предельной площади, определяемой подводимой мощностью, исключающей интенсивный нагрев валка (более 200^oС), приводящий к структурным изменениям в его приповерхностном слое, путем погружения тела валка в электролит со скоростью погружения от 10 до 250 см/мин и тем, что ванна с электролитом снабжена рамой с механизмом подъема, смонтированным с одной ее стороны, противоположная сторона рамы при этом шарнирно установлена в корпусе, а ванна с электролитом установлена на подъемной раме.

Техническое решение со сходными признаками, отличающее заявляемое решение от прототипа, не обнаружено, следовательно, предложенное решение обладает существенными отличиями и соответствует критерию "новизна".

Способ обработки прокатных валков с поставленной целью может быть реализован на устройстве, которое изображено на фиг. 1, 2.

Устройство содержит корпус 1, на который посредством опоры 2 установлены опорные ролики 3, привод 4 вращения валка 5, катодную систему 6, которая подключается к валку, анодную систему 7, которая состоит из ванны 8, установленной посредством изоляторов 9 на подъемной раме 10, одна сторона которой шарнирно закреплена на корпусе, анода 11, установленного внутри ванны и подключенного к источнику ЭДС 12, механизм подъема 13 ванны 8, которым регулируется глубина погружения валка в электролит.

Способ обработки прокатных валков осуществляется следующим образом. На фиг. 3 (кривая а) приведена вольтамперная характеристика обработки валка диаметром 510 мм длиной бочки 1680 мм с фиксированной оптимальной площадью контакта с электролитом 2000 см², при которой идет равномерный требуемый процесс нанесения шероховатости на валок по способу "прототипа". На ней выделяется 4 участка, соответствующие различным переходным процессам на режим обработки валков:
I электролиз со стабильным пузырьковым слоем на катоде, что соответствует линейному участку;
II насыщение с бурным кипением раствора в прикатодной области (сплошной газопаровой слой);
III режим формирования сплошного газопарового слоя, сопровождающийся импульсными разрядами, что соответствует падающему участку;
IV режим устойчивого импульсного разрядного процесса, при котором достигается требуемая обработка поверхности валка.

Однако выход на стабильный процесс по этой характеристике при фиксированной оптимальной площади осуществляется в течение 7 10 мин при больших токах (до 3 кА).

На фиг. 3 (кривая б) приведена вольтамперная характеристика обработки того же валка (⊘ 510 мм, L 1680 мм) по предлагаемому способу. Для этого валок погружают в электролит от минимальной площади контакта, которая определяется условием смачиваемости валка электролитом 1000 см² (для валка МК "Запорожсталь" o 510 мм и длиной бочки 1680 мм). На фиг. 3 (кривая б) выделяются 6 участков, соответствующие различным переходным процессам выхода на режим обработки валков по предложенному способу:
1 электролиз со стабильным пузырьковым слоем на катоде, что соответствует линейному участку, но с меньшим углом наклона и меньшим максимальным током (до 1,5 кА);
2 насыщение с бурным кипением раствора в прикатодной области (сплошной газопаровой слой), но при токе в 1,5 2 раза меньшем;
3 режим формирования газопарового слоя, сопровождающийся импульсными разрядами, что соответствует падающему участку, но при меньшем токе;
4 режим устойчивого импульсного разрядного процесса, при котором достигается требуемая обработка поверхности валка, но малой его площади, что не желательно из-за длительности процесса его обработки;
5 режим устойчивого импульсного разрядного процесса, при котором происходит увеличение площади обрабатываемой поверхности валка, посредством его погружения за счет включения механизма подъема 13 ванны 8 с целью выхода на предельную площадь обработки валка (2000 см², при котором происходит устойчивый и ровный процесс нанесения шероховатости, без интенсивного нагрева валка;
6 режим, совпадающий с режимом IV по фиг. 3 (кривая а), соответствующий полному оптимальному (предельному) погружению валка в электролит. Время выхода на этот режим сокращается до 1,5 2,5 мин в зависимости от скорости погружения валка, соответственно 250 10 см/мин. При скорости погружения более 250 см/мин процесс срывается с установившегося режима. При скорости погружения менее 10 см/мин нет существенного сокращения времени на обработку валка (см. табл.).

Сравнение вольтамперных характеристик, приведенных на фиг. 3 (кривые а и б), показывает, что при предлагаемом способе достигается экономия электроэнергии и сокращение времени обработки валка.

Для осуществления способа устройство работает следующим образом.

До начала обработки валка 5 ванна 8 механизмом подъема 13 опускается до минимальной высоты, осуществляющей смачивание валка 5 электролитом. Затем включается источник ЭДС 12 и осуществляется обработка валка по вольтамперной характеристике, приведенной на фиг. 2 (кривая б), по режимам 1, 2, 3, 4. При достижении режима 4 включается механизм подъема ванны 8 со скоростью погружения валка 250 см/мин до глубины, обеспечивающей обработку оптимальной площади валка. Т.е. механизм подъема 13 обеспечивает выход на 6-й режим обработки валка через 5-й режим, соответствующий переходном процессу с изменением площади обработки валка, с указанными пределами скорости погружения валка в электролит. Таким образом, конструктивные особенности устройства, а именно механизм подъема ванны, обеспечивает выполнение способа, при котором достигается экономия электроэнергии и сокращается время на обработку валка.

Использование: обработка поверхности прокатных валков. Сущность изобретения: прокатные валки подвергают электролитическому нагреву с одновременным воздействием импульсного разряда. Погружение валков в раствор электролита производят со скоростью 10 - 250 см/мин. Устройство для обработки прокатных валков содержит корпус, ванну с электролитом, опоры, привод вращения валков, катодную и анодную системы с токоподводами, а также подъемную раму с механизмом подъема, закрепленным с одной ее стороны, противоположная сторона подъемной рамы при этом шарнирно закреплена в корпусе устройства. Ванна с электролитом установлена на подъемной раме. 2 с. п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ обработки прокатных валков, включающий погружение валка в раствор электролита, электролитический нагрев с одновременным воздействием импульсным разрядом, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки и экономии электроэнергии, погружение валка в электролит производят со скоростью 10 250 см/мин. 2. Устройство для обработки прокатных валков, содержащее корпус, ванну с электролитом, опоры, привод вращения валков, катодную и анодную системы с токоподводами, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени обработки и экономии электроэнергии, оно снабжено рамой с механизмом подъема, смонтированным с одной ее стороны, противоположная сторона рамы при этом шарнирно установлена в корпусе, а ванна с электролитом установлена на подъемной раме.