СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОСТАВНОГО ПРОКАТНОГО ВАЛКА Российский патент 2005 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к прокатному оборудованию, и может быть использовано при восстановлении прокатных валков листопрокатных станов в процессе их эксплуатации.

Известен способ восстановления составных прокатных валков, в соответствии с которым с составного прокатного валка снимают насажанный на ось с радиальным натягом бандаж, затем ось перетачивают и насаживают на нее новый бандаж (см. Полухин П.И., Пименов Г.А., Николаев В.А. и др. Производство крупных опорных валков и пути повышения их стойкости. Технология, организация и механизация кузнечно-прессового и заготовительного производства. М., НИИинформтяжмаш, 1974, Сер.2, с.31).

Недостатком известного способа является низкая надежность валка за счет того, что устранение дефектов, возникающих на поверхности валка, требует снятия значительного слоя металла. Это ведет к уменьшению жесткости несущей оси.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ восстановления составного прокатного валка, заключающийся в съеме бандажа с оси прокатного валка, переточку его поверхности и последующую насадку бандажа на ось. При этом профиль каждого последующего бандажа выполняют одного вида, определяемого по аналитической зависимости, а профиль образующей бочки несущей оси - по другой зависимости (см. патент РФ №2147947, В 21 В 28/02).

Недостатком данного способа является низкая надежность восстанавливаемого валка за счет того, что при его эксплуатации при каждой последующей замене бандажа разница в сопряженных профилях несущей оси и бандажа увеличивается. Это обусловлено тем, что разница в сопряженных профилях несущей оси и бандажа увеличивается, что ведет к неравномерному распределению контактных напряжений на посадочной поверхности и уменьшению величины натяга на части сопряженной поверхности. Как следствие, снижается величина передаваемого крутящего момента, повышается вероятность проворачивания бандажа по несущей оси.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности восстанавливаемого составного прокатного валка путем предотвращения развития микродефектов, возникающих в процессе его эксплуатации.

Техническая задача решается тем, что в известном способе восстановления составного прокатного валка, включающим съем бандажа с оси прокатного валка, переточку оси и последующую насадку бандажа на ось, согласно изобретению, после переточки поверхность оси обрабатывают в несколько проходов вращающейся металлической щеткой, направление вращения которой реверсируют при каждом последующем проходе.

Кроме того, при обработке поверхности оси валка на нее дополнительно наносят алюминий или латунь.

Известна обработка поверхности проволоки в несколько проходов вращающимися металлическими щетками для очистки поверхности от окалины и окисных пленок (см. Серебреницкий П.П. Обработка деталей механическими щетками. -Л.: Лениздат, 1967. С.64).

В заявляемом способе операция обработки поверхности оси вращающимися металлическими щетками обеспечивает создание нового технического эффекта, заключающегося в упрочнении поверхностного слоя оси валка в направлении обработки и одновременном залечивании микродефектов. Это достигается за счет того, что обработка вращающимися металлическими щетками приводит к повороту и скольжению отдельных поликристаллов по кристаллографическим плоскостям с наибольшей плотностью упаковки атомов. Плоскости скольжения, возникающие при этом вследствие необратимого перемещения атомов, разбивают зерно металла на ряд пластин, которые в процессе резания поворачиваются в направлении вектора скорости вращения металлической щетки.

Известен прием реверсирования направления вращения прокатных валков слябинга при каждом последующем проходе обрабатываемого слитка для уменьшения числа используемых в технологическом процессе рабочих клетей (см. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3 т. Т.3: Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов/А.И.Целиков, П.И.Полухин, В.М.Гребеник и др. -М.: Металлургия, 1981. -С.104).

В заявляемом способе известная операция реверсирования вращающейся металлической щетки предназначена для нового технического эффекта - вскрытия микродефектов поверхности и одновременного их залечивания.

Известен прием нанесения на поверхность оси изделия алюминия или латуни для создания защитной основы от окисления и коррозии (см. а.с.СССР №1206068, В 24 В 39/00).

В заявляемом способе нанесение на поверхность оси валка алюминия или латуни предназначено для создания нового технического эффекта, заключающегося в заваривании микродефектов, образовавшихся на поверхности оси валка, в процессе его эксплуатации.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ восстановления составного прокатного валка не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности ″изобретательский уровень″.

Способ восстановления составного прокатного валка осуществляют следующим образом.

При достижении величины предельного износа бандажа составной прокатный валок выводят из эксплуатации. Бандаж разрезают вдоль и снимают с оси прокатного валка, затем ось перетачивают. При этом удаляется только поверхностный слой, подвергшийся пластической деформации в результате натяга. Ниже этого слоя располагаются микродефекты, образовавшиеся в результате циклических нагружений составного прокатного валка, которые необходимо вскрыть, а затем эффективно залечить путем заваривания. Для этого поверхность оси валка обрабатывают вращающейся металлической щеткой в несколько проходов. После первого прохода вращающейся щетки вдоль всей поверхности оси валка направление вращения щетки реверсируют, после чего осуществляется следующий проход.

При этом с поверхностью валка контактирует сторона проволочек, образующих щетку, противоположная той, что работала при первом проходе. Это обеспечивает восстановление рабочих кромок, притупившихся при первом проходе.

Затем на ось валка насаживают бандаж по посадке с натягом, после чего восстановленный составной прокатный валок готов к дальнейшей эксплуатации.

При обработке поверхности оси металлической щеткой в поверхностном слое оси возникают упругая и пластическая деформации.

Высокие скорости относительного движения ворса металлической щетки и его большие удельные давления на поверхности оси ведут к повышению температуры в зоне контакта ворса щетки, с поверхностью оси восстанавливаемого прокатного валка, создавая при этом условия для появления пластичности в поверхностном слое оси. Внедрение кончиков ворса металлической щетки в поверхность оси валка приводит к повороту и скольжению отдельных поликристаллов по кристаллографическим плоскостям с наибольшей плотностью упаковки атомов. Беспорядочно ориентированные кристаллы под действием деформации поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации. При этом металл вдоль и поперек зерен приобретает различные свойства, а плоскости скольжения, возникающие вследствие необратимого перемещения атомов, разбивают зерно металла на ряд пластин, которые в процессе воздействия ворса металлической щетки поворачиваются в направлении вращения ее вращения. Это приводит к упрочнению поверхностного слоя оси валка в направлении вращения и одновременному залечиванию микродефектов, образовавшихся в результате циклических нагружений несущей оси валка при эксплуатации. Упрочненный поверхностный слой оси валка с залеченными дефектами исключает возможность их развития при повторной эксплуатации валка. Это предотвращает аварийный выход из строя восстановленного составного прокатного валка, следовательно, повышает надежность его эксплуатации.

Реверсирование направления вращения после каждого прохода исключает ″закатывание" микродефектов. После обработки металлической щетки в один проход, часть микронеровностей поверхности оси валка деформируются в направлении воздействия щетки и могут накладываться на микронеровности. При этом между мекронеровностями и микродефектом сохраняется окисная пленка, не позволяющая им образовать металлическую связь. При реверсировании направления вращения щетки при каждом последующем проходе обеспечивает деформацию микронеровностей в противоположном направлении, вскрытие ранее ″прикрытых" микродефектов и их ″залечивание″.

Для усиления эффекта устранения микродефектов поверхности оси при обработке последней вращающейся металлической щеткой на поверхность оси можно дополнительно наносить алюминий или латунь. Для этого к вращающейся металлической щетке поджимают слиток алюминия или латуни. Ворс металлической щетки, контактируя со слитком, разогревает и подплавляет его поверхностный слой и захватывает с него микрокапли. При дальнейшем взаимодействии ворса с поверхностью оси валка раскрытие микродефектов будет происходить под защитным слоем микрокапель, обеспечивая при этом их заваривание.

Таким образом, наличие контакта металлической щетки с алюминием или латунью обеспечивает образование на концах ворса микрокапель материала. Микрокапли удерживаются на концах ворса щетки силами поверхностного натяжения и дальнейшее взаимодействие ворса с поверхностью восстанавливаемой оси обеспечивает пластическую деформацию ее поверхностного слоя, под защитным слоем микрокапель. Это исключает взаимодействие вновь образующихся поверхностей с воздушной средой и образование на ее поверхности окисной пленки. Образовавшиеся в процессе эксплуатации несущей оси микродефекты раскрываются ворсом металлической щетки. На поверхностях микродефектов обеспечивается пластическая деформация под слоем алюминия, что ведет к их заплавлению. При повторной эксплуатации несущей оси исключается развитие микротрещин, в результате повышается надежность работы составного прокатного валка.

Изобретение может быть использовано в прокатном производстве при восстановлении валков. Задача изобретения - повышение надежности восстанавливаемого составного прокатного валка. После съема бандажа с оси восстанавливаемого прокатного валка производят переточку оси и последующую насадку бандажа на ось. После переточки поверхность оси обрабатывают в несколько проходов вращающейся металлической щеткой. Причем направление вращения щетки реверсируют при каждом последующем проходе. При обработке поверхности оси валка щеткой на нее дополнительно наносят алюминий или латунь. Изобретение обеспечивает исключение развития микротрещин. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ восстановления составного прокатного валка, включающий съем бандажа с оси прокатного валка, переточку оси и последующую насадку бандажа на ось, отличающийся тем, что после переточки поверхность оси обрабатывают в несколько проходов вращающейся металлической щеткой, направление вращения которой реверсируют при каждом последующем проходе.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке поверхности оси валка на нее дополнительно наносят алюминий или латунь.