СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВАЛКОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 2009 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к эксплуатации валков, и может быть использовано на станах холодной прокатки листовой стали.

Известен способ эксплуатации валка непрерывного стана кварто холодной прокатки полос. Способ включает чередование работы валка в клети с перешлифовками. Состояние валка контролируют по твердости бочки. По мере снижения диаметра и твердости бочки (вследствие износа и перешлифовок) валок переставляют по клетям, начиная с последней, против хода прокатки [1].

Недостатком известного способа состоит в том, что валок имеет низкую стойкость из-за усталостных явлений, развивающихся в поверхностном слое бочки, приводящих к выкрошкам и к необходимости увеличения съема при перешлифовках.

Известен также способ эксплуатации валка, включающий его работу в клети, определение величины износа и перешлифовку бочки после каждой вывалки из клети, причем съем при перешлифовке составляет 1,7…2,2 максимальной величины износа. По мере уменьшения диаметра и твердости бочки валок переставляют против направления прокатки из чистовых клетей в черновые [2].

Указанный способ также не обеспечивает высокую стойкость валка, т.к. не учитывает степень наклепа поверхностного слоя, определяемого по приращению твердости бочки.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ эксплуатации листопрокатного валка, включающий чередование их работы в клети при допустимом количестве циклов нагружения, с перешлифовками со съемом поверхностного слоя бочки [3] - прототип. Недостаток известного способа состоит в том, что съем при перешлифовке не учитывает наклеп поверхностного слоя бочки: при недостаточном съеме наклепанного слоя происходит выкрошка валка, а при повышенном - нерациональное использование активного слоя бочки. Это приводит к уменьшению стойкости валков.

Техническая задача состоит в увеличении стойкости валка.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем чередование работы валков в клети при допустимом количестве циклов нагружения, с перешлифовками со съемом поверхностного слоя бочки, согласно предложению допустимое количество циклов нагружения определяют по увеличению твердости бочки на 3-5 единицы по Шору от первоначального значения, а съем при перешлифовке ведут до снижения твердости бочки до первоначального значения.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. При работе листопрокатного валка в клети из-за действия циклических нагружений происходит упрочнение (наклеп) его рабочего слоя бочки. Степень наклепа выражается в увеличении его твердости по Шору.

Исследованиями установлено, что если допустить увеличение твердости большее 3-5 единиц, то рабочий слой валка может разрушиться, что приведет к аварийной ситуации на стане. При перешлифовках без учета увеличения твердости вследствие наклепа снимают наклепанный слой и часть ненаклепанного слоя. Поэтому согласно изобретению в процессе перешлифовки валков измеряют твердость бочки и при снижении твердости до первоначального уровня шлифовку прекращают.

В результате при перешлифовках обеспечивается полный съем наклепанного слоя, содержащего зародышевые микротрещины, а здоровый ненаклепанный закаленный слой не сошлифовывают.

Таким образом, рабочий слой бочки используется наиболее рационально и стойкость валков увеличивается.

Экспериментально установлено, что при увеличении степени наклепа больше 5 единиц по Шору возможно разрушение валка из-за развития в нем усталостных трещин. При выводе из работы валков с меньшей степенью наклепа, чем на 3 единицы по Шору, сокращается цикл наработки за одну завалку, кроме того, при перешлифовках снимается здоровый слой бочки.

Исследования выявили, что если при перешлифовке оставить часть наклепанного слоя (при съеме, не обеспечивающем снижение твердости до первоначального значения) и ввести валок в работу, то возможно выкрашивание поверхностного слоя бочки и снижение стойкости валка. При шлифовке поверхностного слоя с полным снятием наклепанного и части ненаклепанного слоя с повреждениями также уменьшается стойкость валков.

Примеры реализации способа

Опорный валок из стали 75ХМФ с диаметром 1490 мм и твердостью 60 ед. HSD (по Шору) заваливают нижним в 4 клеть пятиклетевого стана 1700 холодной прокатки. В процессе прокатки валки подвергаются циклическому нагружению. Периодически во время прокатки проводят измерение твердости поверхности и при достижении твердости 64 ед. HSD производят перевалку и перешлифовку валка. Во время шлифовки валка проводят измерение твердости поверхностного слоя валка и после снижения твердости до своего первоначального значения в 60 ед. HSD шлифовку прекращают и валок вводят в работу.

После того как активный слой бочки валка полностью израсходован, валок выбраковывают. Стойкость валка при такой эксплуатации возрастает, что характеризуется снижением коэффициента удельного расхода валков: К=0,8 кг на тонну проката.

Варианты реализации предложенного способа эксплуатации опорных валков приведены в таблице.

Таблица Режимы эксплуатации и удельный расход опорных валков с исходной
твердостью 60 ед. HSD № п/п Увеличение твердости при эксплуатации, ед. HSD Твердость после шлифовки, ед. HSD К, кг/т 1 2 58 0,95 2 3 60 0,85 3 4 60 0,80 4 5 60 0,85 5 6 62 0,93 6 не регл. не регл. 0,94 прототип      

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2-4) стойкость валков возрастает. В случаях запредельного значения заявленного параметра (варианты 1 и 5) и реализации способа-прототипа (вариант 6) стойкость валков снижается, о чем свидетельствует увеличение удельного расхода валков.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что если допустимое количество циклов нагружений определяют по увеличению твердости бочки на 3-5 единицы по Шору от первоначального значения, а съем при перешлифовке ведут до снижения твердости бочки до первоначального значения, то это позволяет восстановить служебные свойства валка, избежать усталостного разрушения его бочки и исключить съем здорового слоя. За счет этого обеспечивается повышение стойкости валка.

За базовый объект принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение уровня рентабельности производства холоднокатаной листовой стали на 5-7%.

Источники информации

1. Полухин П.И. и др. Тонколистовая прокатка и служба валков. - М.: Металлургия, 1967, с.284 и 285.

2. Авторское свидетельство СССР №1342549, кл. В21В 28/02, 1987.

3. Боровик Л.И. Эксплуатация валков станов горячей прокатки. - М.: Металлургия, 1968, с.186 и 187.

Изобретение предназначено для повышения стойкости валков станов холодной прокатки листовой стали. Способ включает чередование циклических нагружений валка при его работе в клети с перешлифовками. Исключение выкрошки валка при рациональном использовании активного слоя его поверхности обеспечивается за счет того, что допустимое количество циклов нагружений определяют по увеличению твердости бочки на 3-5 единиц по Шору от первоначального значения, а съем при перешлифовке ведут до снижения твердости бочки до первоначального значения. 1 табл.

Способ эксплуатации валков станов холодной прокатки, включающий чередование их работы в клети при допустимом количестве циклов нагружения с перешлифовками со съемом поверхностного слоя бочки, отличающийся тем, что допустимое количество циклов нагружения определяют по увеличению твердости бочки на 3-5 единиц по Шору от первоначального значения, а съем поверхностного слоя бочки при перешлифовке ведут до получения поверхностного слоя с первоначальным значением твердости.