Составной прокатный валок Советский патент 1988 года по МПК B21B27/02 

4;; ;

00 (Г

со

05

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для изготовления и ремонта прокатных валков широкополосных про- катных станов горячей и холодной прокатки.

Цель изобретения - повьппение долговечности валка путем уменьшения остаточных внутренних напряжений.

На фиг.1 приведен пример послойного формирования бандажа по диаметру; на - изменение остаточной деформации слоев в процессе охлаждения; на фиг.З - распределение оста- точных напряжений в зоне шва при наплавке сталью 1Х18Н9Т; на фиг.4 - распределение остаточных напряжений по сечению бандажа при наплавке только IX8H9T; на фиг.З - распределение остаточных напряжений в зоне шва при наплавке сталью ВНС-2; на фиг.6 - распределе1ше остаточных напряжений, по сечению бандажа при наплавке только ВНС-2.

В процессе наплавки в результате местного (неравномерного) нагрева металла обусловленного воздействием концентрированного источника теплог ты, в наплавляемой конструкции баи- дажа возникают временные и остаточные сварочные напряжения. Временные/ сварочные напряжения наблюдаются только в определенный момент наплавки в процессе изменения температуры. Напряжения, существующие после окончания наплавки при формировании бандажа и полного его остывания являютс остаточными сварочными напряжениями, возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании. Затрудненность расширения и сжатия металла в период нагрева и охлаждения при наплавке пр йодит к образованию напряжений перво го рода в объеме всей конструкции.

Образование напряжений второго рода связано с неоднородностью процесса распада аустенита по объему сварного шва. Для различных до хими- ческому составу сталей, т.е. сталей, имеюш 1Х различные структурные превращения при одинаковых температурах, остаточные структурные превращения возникают по-разному; чем вьш1е температура начала распада аустенита, тем больше величина, остаточных напряжений, возникающих при сварке и

наплавке. Сокращение интервала начала распада аустенита приводит к еще большему увеличению остаточных напряжений. При снижении температуры начала распада аустенита наблюдается и снижение остаточных напряжений растяжения, а при значительном понижении температуры в зоне сварки появляются остаточные напряжения сжатия.

Свойства различных материалов обра зовьшать или положительные или отрицательные сварочные напряжения в зависимости от химического состава использованы при изготовлении бандажа.

Частные случаи выполнения валка Н4 примерах использования широко распространенных материалов.

Пример 1. Формирование бандажа валка по всей длине бочки представлено на фиг. Дпя получения мини- мального значения остаточных напряжений в бандаже прокатного валка, его формирования наплавкой осуществляют послойно материалами: 1 - Нп ЗОХГСА под флюсом АН-348А и 2 - ев ЮХПНВМФ под флюсом АН-348А, нанося их друг на друга поочередно. Количество слоев определяют диаметром бочки валка, до которого необходимо восстановить валок.

Результаты проведенных исследовани по определению остаточнбск сварочных напряжений для материалов Нп ЗОХГСА и свЛОХПНВМО под флюсом АН-348А представлены на фиг.2. Кривая 1 показывает, что при наложении валика Нп ЗОХГС под флюсом АН-348А остаточные сварочные деформации имеют положительный знак и равны focr - 0,9 MMJ ход кривой 2 показывает, что при наложении валика ев 10Х11НВМФ остаточные сварочные напряжения имеют отрицательный знак и ЕОСГ 0,51 мм. При наложении ев 10Х11НВМФ на шов, наплавленный Нп ЗОХГСА, остаточная сварочная деформация от двух швов л положительная и равна f ..в +0,25мм (кривая 3 на фиг.2). Следовательно, послойное чередование слоев, наллавлеиных Нп ЗОХГСА и ев 10ХПНШФ, дает намного меньшие остаточные деформации и напряжения, чем при наплавке по всей высоте на- ; плавки одним материалом

При мер 2, Конетрукция бандажа прокатного валка выполнена согласно фиг.:1. Отличие состоит в том, что чередующиеся слои выполняют из стали

1Х18Н9Т и , Химический соетав которой: С 0,5-0,6%; Сг 3-4%, Мо 1,5-2%i V 0,5-0,6%; Si 0,2%. Остальное железо. Слои бандажа выполняются методом автоматической электродуговой наплавки презолок из стали 1Х18Н9Т и ВНС-2/ПОД флюсом АН-20.

На фиг.З показаны экспериментальные данные распределения остаточных продольных напряжений в поперечном сечении шва при наплавке для стали X18H9T Для этой марки стали характерны продольные деформации остаточг ных напряжений растяжения в зоне шва и удлинения в основном металле. ПрИ наплавке по всей бочк« валка этим материалом с перекрытием швов 50% этот слой имеет остаточные напряжения р астяжения (фиг.4).

На фиг.5 показаны эксперименталь-:-: ные данные распределения остаточных продольных напряжений в поперечном сечении шва при наплавке: дл я стали ВНС-2. На распределение остаточных напряжений для этой марки стали влияет увеличение объема металла за счет распада аустенита и перехода его в мартенсит, имеющий больший объем. Это приводит к удлинению шва с образованием остаточных напряжений сжатия При наплавке по всей бочке валка с перекрытием швов 50% этот слой имеет остаточные напряжения сжатия (фиг.6).

,

14439964

Пример 4. Валок из стали 9ХФ клети дуо непрерывного широкополосного стана 2000 после переточки

устанавливают на наплавочный станок, разогревают до производят послойную наплавку по всей длине бочки валка сварочшоми проволоками: ев 15ГСТЩ)А и ев 10Х11НБМФ под флюсом АН-20. Скорость наплавки 32 м/ч, ток сварки 520 А, напряжение 32В. После окончания наплавки валок подвергается термообработке путем нагрева до и последующего охлаждения со скоростью 4°С/ч, шлифовке и завалке в клеть.

Аналогично проводят сравнение по стойкости со способом-прототипом и с новым валком из стали 9ХФ, Условия

работы для всех валков одинаковые.

Результаты зксперимеитов приведены в таблице.

Как следует из таблицы, стойкость валка, наплавленного по способупрототипу, снизилась по сравнению с новым валком в 2 раза. Стойкость валка, выполненного по предпагаемо- му спосо.бу, возросла по сравнению с новым в три раза, а по сравнению со

способом-прототипом - в шесть раз.

Ф о р,м ула изобретения Составной прокатный валок, содер

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для изготовления и ремонта валков прокатных станов. Цель изобретения - повышение долговечности валка путем уменьшения остаточных внутренних напряжений. Бандаж изготавливают послойно по диаметру из материалов с различными дилатометрическими свойствами. При этом смежные слои вьшолняют из материалов, дающих после охлаждения остаточную деформацию и напряжения разного знака (например стали 1Х18Н9Т и ВСН-2). Таким образом, напряжения по сечению валка вазимно компенсируются, что повышает срок его службы. 6 ил., 1 табл. Ш

В бандаже, сформированном на вал- 35 жащий ось и многослойный бандаж.

ке диаметром 1500 мм по примеру 2, остаточных напряжений не обнаружено. Пример 3. Конструк1 ня баида- жа согласно фиг.1 Отличие заключается в том, что чередуюидаеся слои из стали ,1Х18Н9Т и 20 ГСТЦЮА выполнены центробежн литьем послойно друг на друга.

Новый валок из стали 9ХФ

Валок, наплавленный сталью Нп ЗОХГСА + + ф1юс ЖСН-5 Валок, наплйвленньш послойно сталями ев 15ГСТЦЮА и ев 10X11НВМФ под флюсом АН-20

слои которого выполнены из различных материалов, отлича ющийся тем, что, с целью повышения долговечности валка путем уменьшения оста- точных внутренних напряжений, смежные слои бандажа вьшолнены из материалов С различными по знаку чередующимися остаточными напряжениями.

0,6

0,3

Ui.

11

п-слой ФЛЮС ,пров. сб. ЮХПНвМФ

/7- г c/fOU ФЛЮС АН- ZUQA, Пров. НП 30X ГС А

г слой ФЛЮС ,ЛрОб.Св.10ХПНВМФ

1слой ФЛЮС , Пров. Нп ЗОХГСА

////// дало/(

i.MM

//У/

Фиг,1

S 6

0tl9.2

78$ f ftt/ff

1400

то то т

W

Поп8речное cjtQfl 0i/.ff

2ff i,n

form,

-га

10

Поперечное сечение /юля

ос/п

кг IMM

0f/s,S