СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОПОРНОГО ВАЛКА Российский патент 2009 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к эксплуатации опорных валков, и может быть использовано на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки.

Известен способ эксплуатации валков непрерывного стана кварто для прокатки полос, включающий чередование работы валка в клети с перешлифовками для снятия наклепанного слоя. Состояние валков контролируют по твердости их бочек [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает высокой стойкости опорных валков клетей кварто, вследствие чего возрастает их удельный расход, измеряемый в кг массы валка на 1 т прокатанных полос.

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 [2].

Указанный способ также не обеспечивает высокую стойкость опорного валка клети кварто.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ эксплуатации опорного валка листопрокатной клети кварто, включающий чередование его завалок в клеть с многопроходными перешлифовками и подачей на валок смазывающе-охлаждающей жидкости при регламентированной величине съема поверхностного слоя за каждый проход не более 0,05 мм [3] - прототип.

При такой эксплуатации на некоторой глубине от поверхности бочки формируется дефектный слой, в котором в дальнейшем образуются трещины, приводящие к выкрошкам (разрушению бочки). Шлифование опорного валка без ограничения общей толщины снимаемого слоя и минимального расхода смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) ведет к образованию прижогов на бочке, потере твердости и разупрочнению активного слоя. В результате этого увеличивается удельный расход опорных валков.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении расходного коэффициента опорных валков.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе эксплуатации опорного валка листопрокатной клети кварто непрерывного широкополосного стана горячей прокатки, включающем чередование его завалок в клеть с многопроходными перешлифовками со съемом не более 0,05 мм поверхностного слоя за каждый проход и подачей на валок при перешлифовках смазывающе-охлаждающей жидкости, согласно предложению величину съема поверхностного слоя за перешлифовку поддерживают равной 0,6-1,8 мм, а после 2-4 завалок в клеть валок подвергают профилактической перешлифовке с величиной съема 2-4 мм, при этом смазывающе-охлаждающую жидкость подают с удельным расходом не менее 0,5-10^-3 м³/с.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

Расход опорных валков определяется допустимым количеством перешлифовок, а также циклической стойкостью против усталостных разрушений, которая, в свою очередь, зависит от формирования в зоне действия максимальных скалывающих напряжений дефектного слоя, пораженного зародышевыми микротрещинами. В процессе работы валка в клети после перешлифовок с частичным съемом наклепанного слоя на 0,6-1,8 мм в более глубоких слоях происходит накопление усталостных явлений, которые после 2-4 завалок (что соответствует 10⁴-10⁵ циклам нагружения опорного валка) приводят к образованию выкрошек на его бочки опорного валка. Глубина залегания дефектного слоя, пораженного усталостными явлениями (зона действия максимальных скалывающих напряжений), определенная по результатам измерения распределения твердости по глубине наклепанного слоя, при вышеуказанном количестве циклов нагружения составляет 2-4 мм.

Периодическое проведение профилактических перешлифовок с увеличенным до 2-4 мм съемом после каждых 2-4 завалок опорного валка в клеть позволяет удалить этот дефектный слой и, тем самым, избежать образования выкрошек при максимальном использовании ресурса активного слоя бочки.

Также в предлагаемом способе введено ограничение по минимально допустимому расходу СОЖ при перешлифовке опорных валков клети стана кварто горячей прокатки. Это связано с тем, что при недостаточном расходе СОЖ из-за ухудшения охлаждения возможно образование прижогов на активной поверхности бочки рабочего валка, термического разупрочнения закаленного слоя с падением твердости. В результате имеет место снижение стойкости бочки опорного валка под действием знакопеременной контактной нагрузки, увеличение выработки и съема при шлифовках.

Экспериментальные исследования в производственных условиях показали, что при расходе СОЖ менее чем 0,45·10^-3 м³/с и съеме за проход с обрабатываемой поверхности бочки опорного валка более 0,05 мм наблюдается наличие прижогов и снижение твердости бочки вследствие перегрева. Поэтому в предлагаемом способе минимальный расход СОЖ соответствует 0,5·10^-3 м³/с.

При суммарной величине съема менее 0,6 мм на поверхности бочки сохраняются дефекты, которые при работе опорного валка в клети являются источниками образования трещин и выкрошек. Увеличение суммарной величины съема более 1,8 мм приводит к нерациональному расходу «здорового» слоя опорного валка и увеличению расходного коэффициента.

Увеличение съема за один проход при шлифовании более 0,05 мм не исключает образования прижогов, «дробления» (вибраций шлифовального круга), дефекта поверхности и потери твердости бочки опорного валка. Это увеличивает удельный расход опорных валков.

При съеме в процессе профилактической перешлифовки менее 2,0 мм дефектный слой полностью не удаляется, что приводит к образованию выкрошек бочки опорного валка. Увеличение съема свыше 4,0 мм ведет к нерациональному расходованию активного слоя бочки, увеличению расходного коэффициента опорных валков и затрат на шлифование.

При проведении профилактической перешлифовки ранее чем через 2 завалки опорного валка в клеть происходит ускоренное расходование активного слоя бочки и увеличение удельного расхода опорных валков. При проведении профилактической перешлифовки реже, чем через 4 завалки, имеют место выкрошки бочек опорных валков, что резко увеличивает их удельный расход.

Пример реализации способа

Пару новых опорных валов с диаметром бочек 1620 мм из хромникель-молибденовой стали с твердостью по Шору HSD 65 ед. и толщиной активного слоя S=70 мм заваливают в 12-ю клеть непрерывного широкополосного стана 2000. Затем производят завалку рабочих валков диаметром 830 мм. После разогрева рабочих валков (прокатки настроечных полос) производят прокатку полос текущего сортамента толщиной 1,2-12 мм. Прокатку в первую кампанию ведут до достижения 16·10⁵ циклов нагружения (8063 км прокатанных полос). После этого опорные валки вываливают из клети и производят их перешлифовку. Перешлифовку на вальцешлифовальном станке ведут за 40 проходов шлифовального круга вдоль бочки валка абразивным кругом высотой до 100 мм. Съем за каждый проход (поперечная подача шлифовального круга) составляет h=0,03 мм. Суммарный съем в этом случае равен Н=1,2 мм. В процессе шлифования на валок подают СОЖ (3%-й раствор кальцинированной соды в воде) с удельным расходом q=0,7·10^-3 м³/с.

Перешлифованные опорные валки с подушками вновь заваливают в 12-ю клеть. После разогрева валков производят прокатку полос толщиной 1,0-12 мм. Прокатку полос во вторую кампанию ведут до достижения 15·10⁵ циклов нагружения. По завершении второй кампании опорные валки вываливают из клети и производят их перешлифовку по тем же режимам (h=0,03 мм, Н=1,2 мм, q=0,7·10^-3 м³/с).

Перешлифованные опорные валки вновь заваливают в 12-ю клеть (3-я кампания). После разогрева валков производят прокатку полос толщиной 1,2-12 мм. Прокатку полос ведут в третьей кампании до достижения 14·10⁵ циклов нагружения опорных валков. По завершению третьей кампании опорные валки вываливают из клети и производят их профилактическую перешлифовку с суммарным съемом Н_п=3,0 мм при съеме за проход h=0,03 мм. В процессе профилактического съема полностью удаляется дефектный слой, расположенный на глубине 2,87-2,97 мм.

В последующем при дальнейшей эксплуатации опорных валков цикл из трех завалок с последующим профилактическим съемом осуществляется до полной выработки активного слоя.

При данном режиме эксплуатации удельный расход опорных валков составляет W=1,021 кг/т.

Варианты реализации предложенного способа представлены в таблице.

Таблица № п/п Номер завалки h, мм Н, мм q, ×10^-3 м³/с Н_п, мм W, кг/т 1. 1 0,01 0,5 0,4 1,0 1,027 2. 1 0,02 0,6 0,5 2,0 1,022 2 0,03 - 0,6   1 0,03 1,2 0,7     3. 2 0,03 1,2 0,7 3,0 1,021   3 0,03 - 0,7       1 0,05 1,8 0,8     4. 2 0,05 1,8 0,8   1,022 3 0,05 1,8 0,8 4,0   4 0,05 - 0,8       1 0,06 1,9 0,6       2 0,07 2,0 0,7     5. 3 0,075 1,85 0,75 4,2 1,045   4 0,06 1,9 0,8       5 0,075 -- 1,0     6. 1 0,060 3,5 0,25 - 1,079

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается снижение удельного расхода опорных валков. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) удельный расход опорных валков возрастает. Также более высокий удельный расход валков имеет место при реализации способа-прототипа (вариант №6).

В качестве базового объекта при определении эффективности предложенного технического решения принят способ-прототип. Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что он обеспечивает за счет регламентированной величины съема за проход шлифовального круга не более 0,05 мм и суммарного съема за перешлифовку 0,6-1,8 мм, применения профилактического перешлифовывания (со съемом 2-4 мм) после 2-4 завалок в клеть, а также удельного расхода СОЖ не менее 0,5·10^-3 м³/с в процессе перешлифовок максимальную наработку на опорный валок до полного расходования активного слоя его бочки. При этом периодически полностью удаляется дефектный слой бочки, отсутствуют прижоги, исключаются выкрошки. В результате обеспечивается снижение удельного расхода опорных валков и повышение рентабельности производства горячекатаных полос на непрерывном широкополосном стане 2000 на 5-7%.

Литература

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

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

3. Боровик Л.И., Добронравов А.И. Технология подготовки и эксплуатации валков тонколистовых станов. М.: Металлургия, 1984 г., с.44-45, 91-93 - прототип.

Способ предназначен для снижения расходного коэффициента опорных валков непрерывных многоклетевых станов горячей прокатки листовой стали. Способ включает чередование завалок валка в клеть с его многопроходными перешлифовками при регламентированной величине съема поверхностного слоя за каждый проход не более 0,05 мм и подаче на валок при перешлифовках смазывающе-охлаждающей жидкости. Исключение выкрошек при максимальном использовании ресурса активного слоя бочки, а также прижогов и снижения твердости бочки валков вследствие перегрева обеспечивается за счет того, что съем за перешлифовку поддерживают равным 0,6-1,8 мм, а после 2-4 завалок в клеть валок подвергают профилактической перешлифовке с величиной съема 2-4 мм. Кроме того, смазывающе-охлаждающую жидкость подают с удельным расходом не менее 0,5·10^-3 м³/с. 1 табл.

Способ эксплуатации опорного валка листопрокатной клети кварто непрерывного широкополосного стана горячей прокатки, включающий чередование его завалок в клеть с многопроходными перешлифовками со съемом не более 0,05 мм поверхностного слоя за каждый проход и подачей на валок при пререшлифовках смазывающе-охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что величину съема за перешлифовку поддерживают равной 0,6-1,8 мм, а после 2-4 завалок в клеть валок подвергают профилактической перешлифовке с величиной съема 2-4 мм, при этом смазывающе-охлаждающую жидкость подают с удельным расходом не менее
0,5·10^-3 м³/с.