СПОСОБ РЕМОНТА ТРЕФОВ ЧУГУННЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ Российский патент 2008 года по МПК B23P6/00 B21B28/02 B23K9/04 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для восстановления чугунных прокатных валков с поврежденными в процессе эксплуатации трефами.

В процессе эксплуатации прокатных валков происходит повреждение трефов валков из-за биения в соединении муфта-валок. Валки с поврежденными трефами не пригодны к дальнейшей эксплуатации, хотя рабочий слой их бочек еще не выработан.

Известен способ ремонта стальных прокатных валков, включающий механический съем поврежденного участка бочки посредством выполнения по месту дефекта кольцевой проточки с регламентированными размерами, зависящими от глубины и ширины дефекта. Затем валок нагревают и производят электродуговую наплавку по месту кольцевой проточки. После наплавки проводят термическую обработку валка [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что нагрев бочки валка приводит к снижению твердости ее рабочего слоя. Это снижает стойкость валка, а в некоторых случаях является недопустимым. Известный способ не пригоден к восстановлению трефов чугунных валков.

Известен также способ восстановления прокатных валков, включающий предварительный и сопутствующий подогрев валка, электродуговую наплавку с последующей термической обработкой трефа валка [2].

Данный способ не пригоден для восстановления трефов чугунных валков с поврежденными шейками, т.к. подогрев валка приводит к уменьшению твердости бочки и снижению его стойкости.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ восстановления прокатных валков с поврежденными трефами, по которому после подогрева до температуры 180°С поврежденного трефа валка проводят вырезку дефектных участков, затем треф валка вновь нагревают под наплавку до температуры 180°С, а после наплавки проводят термическую обработку путем нагрева до температуры 180°С и с замедленным охлаждением в асбестовом полотне [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что режимы нагрева для наплавки не обеспечивают удовлетворительную свариваемость с чугуном. Кроме того, не регламентирован режим наплавки, что приводит к возникновению трещин в наплавленных и переходных слоях и снижению прочности наплавленного металла на трефе валка. В результате происходит снижение стойкости трефа валка.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении стойкости чугунных валков.

Указанная задача решается тем, что в известном способе ремонта трефов чугунных прокатных валков, включающем предварительный подогрев, удаление дефектных участков, наплавку изношенной части, последующую термообработку, согласно предложению предварительный подогрев осуществляют со скоростью 50-70°С/ч до температуры 180-200°С, удаление дефектных участков проводят при температуре 180-200°С, наплавку ведут при температуре 180-200°С и осуществляют с плотностью тока 12-28 А/мм², а последующую термообработку проводят при температуре 180-200°С.

Сущность изобретения состоит в следующем. Нарушение соосности соединения валок-переходная муфта в процессе прокатки сопровождается биением и износом трефа. Валок с поврежденным трефом не пригоден к дальнейшей эксплуатации. Попытки восстановления чугунных валков с поврежденными трефами по известным способам приводили к тому, что вследствие низкой свариваемости чугуна происходило отслоение наплавленного металла, а тепловое воздействие при нагреве, электродуговой наплавке и термической обработке трефа оказывало отрицательное влияние на твердость и прочность наплавленного слоя трефа прокатного валка. Это приводило к снижению стойкости валков, а в отдельных случаях восстановленные валки оказывались полностью непригодными к дальнейшей эксплуатации.

При реализации предложенного способа соотношение указанных параметров наплавки и применение электрода из стали аустенитного класса приводит к образованию в переходном слое пластичного и прочного металла, который не образует трещины в основном (трефе) и наплавленном металле. Перед наплавкой с трефа валка механической обработкой удаляют поврежденный слой. Затем на треф с проточкой наносят слои электродуговой наплавкой электродом из стали аустенитного класса по предложенному режиму. Профиль наплавляемого трефа контролируют специальным шаблоном.

Наплавка при плотности электрического тока 12-28 А/мм² позволяет регламентировать величину проплавления в чугунном трефе и перемешивание основного металла со стальным электродом аустенитного класса. Это приводит к стабилизации химического состава и получению оптимального по механическим свойствам и свариваемости переходного слоя.

При экспериментах выявлено, что температуру трефа в процессе наплавки необходимо поддерживать в диапазоне 180-200°С из-за фазовых превращений в наплавленном слое. Благодаря этому улучшается свариваемость наплавляемого слоя с чугуном, исключается образование трещин. При последующей наплавке остальных слоев достигается их хорошее сплавление с переходным слоем.

Таким образом, предложенная технология обеспечивает полное восстановление геометрических размеров и служебных свойств поврежденного трефа валка без снижения твердости и прочности.

Экспериментально установлено, что снижение скорости нагрева трефа менее 50°С/ч приводит к удлинению процесса и перегреву валка выше допустимой температуры. При увеличении скорости нагрева более 70°С/ч возможно появление трещин в нагреваемом металле валка из-за возникновения термических напряжений.

При плотности электрического тока менее 12 А/мм² из-за недостаточного проплавления качество наплавки ухудшается. Увеличение плотности электрического тока более 28 А/мм² приводит к перегреву шейки, в особенности, низлежащего слоя, что недопустимо.

Увеличение температуры удаления дефектных участков, как и температуры трефа в процессе наплавки, выше 200°С приводит к удлинению процесса ремонта, к ухудшению свариваемости чугуна и увеличению дефектов в наплавленном слое.

Уменьшение температуры удаления дефектных участков, как и температуры трефа в процессе наплавки, ниже 180°С приводит к развитию трещин в удаляемом слое и появлению трещин при наплавке.

Увеличение температуры термообработки выше 200°С приводит к снижению твердости и прочности наплавленного трефа.

Уменьшение температуры термообработки ниже 180°С приводит к появлению остаточных напряжений после наплавки, что также уменьшает прочность наплавленного трефа.

Примеры реализации способа

Прокатный валок из чугуна марки СПХН рельсобалочного стана, с поврежденным трефом, устанавливают на месте проведения огневых работ наплавочного участка. С помощью газовой горелки производят разогрев поврежденного трефа до температуры Т_наг=190°С со скоростью V_наг=60°С/ч. Затем треф обрабатывают шлифовальной машинкой до полного удаления дефектов (трещин, наплывов и отслоений). После удаления дефектов валок вновь подогревают до температуры Т_нап=190°С и проводят наплавку. Наплавку проводят электродом диаметром 4,0 мм из стали аустенитного класса. Плотность электрического тока при наплавке J_нап=20 А/мм².

Наплавку ведут до восстановления номинального размера трефа с контролем размеров с помощью специального шаблона.

После наплавки температуру трефа доводят до T_терм=190°C и затем треф заворачивают в асбестовое полотно для медленного охлаждения.

Указанные технологические режимы обеспечивают получение бездефектного наплавленного трефа восстановленного валка.

Восстановленный чугунный валок собирают с подшипниками и подушками, заваливают в клеть рельсобалочного стана.

Варианты реализации предложенного способа и показатель стойкости рабочих валков (удельный расход восстановленных валков на тонну проката) приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение стойкости отремонтированных чугунных прокатных валков с поврежденными трефами (удельный расход валков минимален). В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) стойкость отремонтированных валков снижается. Также более низкую стойкость имеют чугунные прокатные валки с поврежденными трефами, восстановленные по способу-прототипу (вариант №6).

ТаблицаРежимы наплавки и удельный расход валков№ п/пРежимы наплавкиV_наг, °С/чТ_наг, °СТ_нап, °СJ_нап, А/мм²Т_терм, °СУдельн. расход валков, кг/т1.45170170101704,22.50180180121803,83.60190190201903,54.70200200282003,95.75210210302104,56.не регл.180180не регл.1804,8

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что регламентированные параметры электродуговой наплавки при ремонте чугунных прокатных валков с поврежденными трефами обеспечивают одновременно получение высокого качества наплавки и исключают негативное термическое воздействие на бочку валка, сохраняя ее высокую твердость и прочность. Этим достигается повышение стойкости восстановленных валков.

В качестве базового объекта принят способ-прототип. Применение предложенного способа позволит повысить рентабельность ремонта чугунных прокатных валков с поврежденными шейками на 20-30%.

Источники информации

1. Авт.свид. СССР №1683834, МПК В21В 28/02, 1991 г.

2. Патент Российской Федерации RU 2195378, МПК В21В 28/02, 2001 г.

3. Коротков В.А., Чубелов В.А. Наплавка контактно-нагруженных поверхностей чередующимися твердыми и мягкими участками // Сварочное производство, 2000, №4.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков. Осуществляют предварительный подогрев трефа прокатного валка со скоростью 50-70°С/ч до температуры 180-200°С. Удаление дефектных участков, наплавку и последующую термообработку проводят при вышеуказанной температуре. Причем наплавку осуществляют при плотности тока 12-28 А/мм². В результате обеспечивается повышение стойкости чугунных валков. 1 табл.

Способ ремонта трефов чугунных прокатных валков, включающий их предварительный подогрев, удаление дефектных участков, наплавку изношенной части и последующую термообработку, отличающийся тем, что предварительный подогрев осуществляют со скоростью 50-70°С/ч до температуры 180-200°С, а удаление дефектных участков, наплавку и последующую термообработку производят при указанной температуре, при этом наплавку осуществляют при плотности тока 12-28 А/мм².