СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ РОЛИКОВ И ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2013 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано для увеличения стойкости гибочных, натяжных, транспортных, рабочих роликов и валков прокатного производства.

Известен способ электроискрового упрочнения поверхностей стальных деталей, включающий образование покрытий с чередованием слоев, получаемых электроискровым и неэлектроискровым способами, при этом первый слой наносят способом электроискрового легирования, а второй слой наносят электродом, после чего поверхность упрочняют методом электроискрового легирования электродом с образованием дополнительного покрытия (RU №2279337, МПК В23Н 9/00, опубл. 10.07.2006 г.).

Недостатком данного способа является то, что процесс электроискрового упрочнения роликов и валков не учитывает неравномерности их износа по образующей в процессе эксплуатации, что приводит к неоптимальному использованию нанесенного на рабочую поверхность покрытия.

Известен наиболее близкий к предложенному способ восстановления прокатных валков широкополосных станов, включающий переточку бочки валка и последующую ее наплавку, при котором в процессе переточки цилиндрическую поверхность бочки валка профилируют двумя симметричными кольцевыми проточками, разнесенными к торцовым поверхностям, после чего наплавкой формируют бандаж переменной толщины до восстановления цилиндрической поверхности заданного диаметра (SU №1319389, МПК В21В 28/02, опубл. 30.09.1994 г.). Данный способ позволяет повысить стойкость валков и сократить расход наплавочных материалов.

Недостатком данного способа является то, что износостойкое покрытие невозможно нанести на новый валок, т.к. его поверхность имеет высокую твердость, а переточка возможна только на низкой и средней твердости поверхности. Кроме этого, рабочая поверхность бандажа имеет цилиндрическую форму вдоль образующей по всей длине валка. В процессе эксплуатации повышенный износ происходит вблизи торцевых поверхностей и на момент перевалки остаются остатки наплавочного слоя, которые необходимо выбирать (удалять), т.к. существуют проблемы наплавки на наплавленный слой, при этом ресурс валка зависит от толщины наплавочного слоя в центре валка, а эта толщина очень быстро вырабатывается по краям валка, где нагрузка выше. В данном способе отсутствует регулирование толщин нанесения износостойкого покрытия в центре и по краям валка, что приводит к повышенному расходу наплавочного материала, снижению ресурса работы валков и снижению эффективности использования наплавочного слоя, т.к. часть слоя приходится затем с валка удалять.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение ресурса роликов и валков прокатного производства, повышение эффективности использования наплавленного электроискровым способом покрытия.

Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки к эксплуатации роликов и валков прокатного производства, включающем нанесение износостойкого покрытия на рабочую поверхность бочки роликов и валков различной толщины по длине образующей методом электроискровой обработки толщину наплавленного слоя в зонах интенсивного износа и центральной части бочки подбирают таким образом, чтобы при последующей перевалке остаточная толщина наплавленного слоя в центральной части бочки не превышала остаточной толщины наплавленного слоя в зонах интенсивного износа, а при перешлифовке минимальный съем слоя составлял 0.01-0.02 мм, при этом нанесение различной толщины покрытия на бочку ролика и валка обеспечивают изменением токов искровых разрядов при условии, что токи искровых разрядов при наплавке зон интенсивного износа по краям бочки превышают токи искровых разрядов при наплавке центральной части бочки ролика и валка.

В процессе эксплуатации износ роликов и валков прокатного производства происходит неравномерно. В большей мере подвергаются износу зоны контакта ролика или валка с краем полосы прокатываемого листа. Размер этих зон определяется шириной полос прокатываемого листа и их возможным смещением относительно оси движения. В результате эпюра износа имеет форму гантели, поэтому толщину наплавленного слоя в зоне интенсивного износа по краям бочки и толщину наплавленного слоя центральной части бочки подбирают таким образом, чтобы на момент перевалки (замены ролика или валка и направления их на перешлифовку) на бочке равномерно присутствовали следы наплавки в зонах интенсивного износа и центральной части бочки, или на центральной части бочки только начинала появляться световая ребристость. Шлифование производят до максимально возможного диаметра, при котором на рабочей поверхности отсутствуют дефекты, а отклонения по диаметру соответствуют требованиям чертежа. В предложенном способе при перешлифовке поверхности бочки снимают минимальный слой, не более 0,01-0,02 мм на сторону, после чего снова производят процесс электроискровой наплавки согласно способу предлагаемого технического решения. Толщина наплавленного слоя в центральной части бочки может составлять от 0 до 20 мкм, так как при больших толщинах потребуется соответствующая экономически целесообразная толщина в зонах интенсивного износа и разность диаметров деталей может выйти за пределы допуска.

Форма эпюры износа в виде гантели возникает в результате того, что наружная наплавленная поверхность по всей длине ролика и валка имеет ступенчато-цилиндрическую форму, т.е. разного радиуса от оси ролика или валка, при этом толщина наплавленного слоя в зонах интенсивного износа по краям бочки больше толщины наплавленного слоя в центральной части бочки. Такое соотношение обеспечивают изменением токов искровых разрядов, при этом токи искровых разрядов при наплавке зон интенсивного износа по краям бочки превышают токи искровых разрядов при наплавке центральной части бочки ролика и валка. Такая форма наружной наплавленной поверхности позволяет повысить эффективность использования наплавленного электроискровым способом покрытия, т.е. подобрать так соотношение слоев в центре и зонах интенсивного износа, при которых к концу кампании ролика и валка разница толщин наплавленных слоев этих зон минимальна, что потребует наименьшего съема слоев основы роликов и валков.

Примеры осуществления способа.

Способ реализован при упрочнении гибочных роликов цеха травления металла производства холодного проката ОАО «Северсталь», выполненных из стали марки 9Х.

Пример 1. После шлифовки поверхности бочки ролика первоначально электроискровой наплавке подвергались зоны интенсивного износа шириной 120 мм с обеих сторон ролика, расположенные на расстоянии 100 мм от краев бочки. Покрытие формировалось электродом ВК6 размером 50×2,6×2,6 мм с производительностью 1 см²/мин при токе 0,5 А в 4 прохода. Толщина наплавленного слоя составила ~10 мкм. На момент перевалки объем переработанного проката в 1,5 раза превысил норму. Состояние рабочей поверхности роликов было рабочим (удовлетворительным): поверхность гладкая, без дефектов, следы наплавки отсутствовали, в центральной части наблюдалась световая ребристость, максимальный износ по краям бочки без учета толщины наплавки составил 20 мкм на диаметр.

Пример 2. После шлифовки поверхности бочки ролика электроискровой наплавке подвергались зоны интенсивного износа шириной 300 мм с обеих сторон ролика, расположенные на расстоянии 80 мм от краев бочки. Покрытие формировалось электродом ВК6 размером 50×7×7 мм с производительностью 1 см²/мин при токе 6А в 2 прохода. Затем наплавка выполнялась на оставшейся центральной части ролика при токе 1А за 1 проход с той же производительностью. Толщина наплавленного слоя в зоне интенсивного износа составила ~50 мкм после полировки, в центральной части ~5 мкм. На момент перевалки объем переработанного проката более чем в 2 раза превысил норму. Состояние рабочей поверхности роликов было рабочим (удовлетворительным): поверхность гладкая, без дефектов, следы наплавки присутствовали только в зоне интенсивного износа, в центральной части наблюдалась световая ребристость.

Пример 3. После шлифовки поверхности бочки ролика электроискровой наплавке подвергались зоны интенсивного износа шириной 300 мм с обеих сторон ролика, расположенные на расстоянии 80 мм от краев бочки. Покрытие формировалось электродом ВК6 размером 50×7×7 мм с производительностью 1 см²/мин при токе 6А в 2 прохода. Затем наплавка выполнялась на оставшейся центральной части ролика при токе 1А за 1 проход с той же производительностью и еще один такой же проход по всей поверхности ролика. Толщина наплавленного слоя в зоне интенсивного износа составила ~ 55 мкм после полировки, в центральной части ~ 10 мкм. На момент перевалки объем переработанного проката более чем в 2 раза превысил норму. Состояние рабочей поверхности роликов было рабочим (удовлетворительным): поверхность гладкая, без дефектов, следы наплавки присутствовали и в зоне интенсивного износа, и в центральной части, световая ребристость не наблюдалась.

Применение предложенного способа позволяет повысить эффективность использования наплавленного электроискровым способом покрытия и увеличить срок службы наплавленных роликов, что, в свою очередь, увеличивает объем переработанного проката в компании без остановки роликов на ремонт в 2 раза.

Изобретение предназначено для увеличения ресурса и стойкости гибочных, натяжных, транспортных, рабочих роликов и валков прокатного производства. Способ включает шлифование, нанесение износостойкого покрытия на рабочую поверхность бочки ролика и валка методом электроискровой обработки с последующей полировкой покрытия. Повышение эффективности использования наплавленного электроискровым способом покрытия обеспечивается за счет того, что на рабочую поверхность бочки ролика и валка наносят покрытие различной толщины по длине образующей в зависимости от интенсивности износа поверхности бочки при эксплуатации, причем толщину наплавленного слоя в зонах интенсивного износа и центральной части бочки подбирают таким образом, чтобы при последующей перевалке следы наплавки присутствовали равномерно в зонах интенсивного износа и центральной части бочки или были только в зонах интенсивного износа, а при перешлифовке минимальный съем слоя составлял 0,01-0,02 мм. Покрытие наносят многократной обработкой зон интенсивного износа по краям бочки и центральной части бочки при различных параметрах режима электроискровой обработки, при этом токи искровых разрядов при наплавке зон интенсивного износа по краям бочки превышают токи искровых разрядов при наплавке центральной части бочки ролика и валка, а также комбинацией выше перечисленных способов.

Способ подготовки к эксплуатации роликов и валков прокатного производства, включающий нанесение на рабочую поверхность бочки роликов и валков износостойкого покрытия различной толщины по длине образующей методом электроискровой обработки, отличающийся тем, что толщину наплавленного слоя в зонах интенсивного износа по краям бочки и в центральной части бочки подбирают таким образом, чтобы на момент перевалки следы наплавки присутствовали равномерно в зонах интенсивного износа и центральной части бочки или были только в зонах интенсивного износа, а при перешлифовке минимальный съем слоя составлял 0,01-0,02 мм, при этом нанесение покрытия различной толщины на бочку ролика и валка обеспечивают изменением токов искровых разрядов при условии, что токи искровых разрядов при наплавке зон интенсивного износа превышают токи искровых разрядов при наплавке центральной части бочки ролика и валка.