Способ ремонта прокатных валков Советский патент 1988 года по МПК B21B28/02 

4

м;

9:

Изобретение относится к прокатному производству может быть использовано при ремонте прокатных валков широкополосных станов горячей и холодной прокатки. .

Цель изобретения - повышение срока службы валка за счет устранения трещин и отслоений в зоне наплавки.

На фиг, 1 изображена схема распределения напряжений по глубине опорного валка; на фиг, 2 - график изменения значений sin2e( и от угла «f ; на фиг, 3 - форма проточки канавки на валке.

Максимальные коаксиальные напряжения направлены под углом 45° к оси действия нагрузки (Ро ) и наибол шие свои значения достигают на глубине 0,78Ь, где b - половина ширины полосы контакта рабочего и опорных .в алков. Следовательно, при наплав- ке в кольцевую проточку необходшо выбрать угол наклона проточки таким образом, чтобы максимальные касател ные напряжения не действовали вдоль зоны сплавления. Это можно достичь либо путем увеличения угла разделки более 45 (что является нецелесообразным из-за лишнего съем металла, который затем необходимо будет наплавлять), либо уменьшением угла наклона разделки меньше 45 , Известно, что накболыпне касательные напряжегшя под углом 45 к оси действия нагрузки равны половине нормального напряжения

макс

.

2

Касательные напряжения под произвольным углом равны

а, 1/26 г sin2c(

Как видно из приведенного графика (фиг, 2), касательные напряжения значительно снижаются при о( менее 25°, Но при oi менее 20 и при большой глубине проточки при наплавке возникают .технологические трудности образуются подрезы и неметаллические включения (зашлаковки), Следовательно, оптимальным углом наклона боковой стежки проточки к перпендикуляру бочки валка с учетом Jeйcт- вия касательных напряжений и технологических трудностей наплавки является угол 20 - ЗО . Как известно и подтверждено исследованиями вокруг

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

залегания дефекта (отслоения, микротрещины и т,д,) металл имеет пониженные механические свойства, повышенное напряженное состояние, здесь же возможны микротрещины, микронад- рьшы, которые не возможно определить невооруженным глазом. Поэтому перед наплавкой в кольцевую проточку необходимо полностью удалить этот разупрочненный слой, в котором созданы условия для зарождения новых микродефектов, которые могут привести к микродефектам и отслоениям. Результаты анализа разрушений валков показали, что глубина вьпсрршек изменяется в широких пределах 14 - 42 мм (табл. 1) и глубина разупроч- ненного слоя зависит от глубины выкрошки: чем глубже вьжрощка, тем больше глубина разупрочнениого слоя. Математическая обработка результатов экспериментальных данных позволила определить зависимость глубины раз- упрочненного слоя, а следовательно, требуемой глубины проточки в зависимости от глубины выкрошки. Эта зависимость носит линейный характер и определяется по уравнению

Н l,2h +3,2,

Дальнейшая проточка глубже раз- упрочненного слоя не дает повышения качества и ведет к излишнему расходу металла, который затем необходимо наплавлять.

Как показали результаты экспериментальных данных, с увеличением глубины выкрошки увеличивается мини- мальньй радиус у основания проточки, при котором не образуется шлаковых включений в углу проточки. При увеличении глубины выкрошки угол закругления должен увеличиваться по линейной зависимости

R 0,09h + 8,2.

Такое изменение радиуса закругления обеспечивает качество наплавки, позволяет избежать зашлаковок и неметаллических включений в сварном шве, так как чем глубже выкрошка, тем вьш1е технологические трудности при наплавке первого слоя.

Расчетные величины радиуса закругления при различных глубинах выкрошки приведены в табл. I,

Ниже приведены конкретные примеры способа восстановления прокатных валков.

Пример 1, Более 50% опорных валков на стане 2000 НШК выходят из строя вследствие выкрашивания, не выработав при этом и 30% своего активного слоя. Диаметр опорных валков, в среднем, 1600 мм, материал сталь 9ХФ, масса одного валка 41 т. Валки, вьшедшие из строя вследствие образования выкрошки, подвергали механической обработке: производили местную кольцевую проточку с углом наклона боковой стенки к перпендикуляру бочки валка 18-35 (см. табл, 2), Глубину проточки и радиус закругления определяли по рекомендуемым формулам, а также больше и меньше расчетных значений. Затем производили подогрев валков до 400-450 0 и осуществляли наплавку по проточке проволокой ев 10Х5М под флюсом АН-20С, Диаметр проводки 5 мм Режим наплавки: ток 500 А, напряжени на дуге 35 В, скорость сварки 36 м/ч. После наплавки производили отпуск: нагрев до 500 20 с, вьщержка 4 ч и замедленное охлаждение со скоро- .стью (в термостатической яме), В дальнейшем производипи механическую обработку,

В табл, 2 представлены результаты эксплуатационных данных при изменении угла наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка 18-35 ,

Из данных табл, 2 видно, что при 20 стойкость валков мала, происходит выкрашивание наплавленного металла по зоне сплавления с основны металлом (бочки валка) из-за образования запшаковок и несплавлений. При i ЗО происходит разрушение металла по зоне сплавления из-за действия больших касательных напряжений,

Эксплуатационные данные при изменении глубины проточки по рекомендуемой формуле, а также больше и меньше расчетных значений представлены в табл, 3,

Из данных 3 видно, при глубине проточки менее расчетной происходит разрушение по первому слою, увеличение глубины проточки выше расчетной дальнейшего повышения работоспособности не дает и является нецелесообразным из-за лишнего расхода ме

талла, который затеь5 необходимо наплавлять,

В табл, 4 приведены эксплуатационные данные при изменении радиуса закругления проточки по рекомендуемой формуле, а также больше и меньше расчетных значений.

Из данных таблицы 4 видно, что при радиусе закругления у основания проточки менее расчетного значения происходит выкрашивание наплавленного слоя из-за образования зашлаковок в зоне сплавления с боковой стенкой проточки.

При увеличении радиуса закругления больше расчетного дальнейшее повьшение работоспособности не происходит, а следовательно, не является целесообразным и повышение радиуса закругления выше расчетного значения,

Как видно из данных табл, 2-4, оптимальными размерами местной кольцевой проточки, исходя из качества наплавки и долговечности восстановленного валка являются: угол наклона боковой стенки проточки к перпендикуляру бочки валка 20-30 , а глубина проточки и .радиус закругления у основания проточки определяются в зависимости от глубины выкрошки по формулам, приведенным Bbmie,

Пример 2, На опорном валке, диаметром 1600 мм, произвели проточку с углом наклона боковой стенки к перпендикуляру бочки валка 25 . Глубину проточки и радиус закругления у основания проточки .определяли по предлагаемым формулам в зависимос- ,ти от глубины выкрошки (h 35 мм)

И 45,2

мм,

R 11,4 мм. Произвели

наплавку, термо- и механическую обработку согласно примеру 1,

Произвели наплавку с подготовкой

местной кольцевой проточки по способу-прототипу с дальнейшей термо- и механической обработкой по примеру 1, Валки поставили в работу, условия эксплуатации одинаковые: клеть

50 №8-низ,

В табл, 5 представлены результаты промьшшенных испытаний при различных кольцевых проточках,

55 Как видно из данных табл, 5, стойкость валка, наплавленного по предлагаемому способу, возросла в три раза по сравнению с валком, восстановленным по способу-прототипу.

Таким образом, регламентация угла наклона боковой -стенки проточки к перпендикуляру бочки валка 20-30 приводит к повьпаению технологической Прочности и долговечности валка. Определение глубины проточки в зависимости от глубины выкрошки (Н в l,2h+ +3,2) обеспечивает исключение влияния разупрочненного слоя, вызванного дефектом Определение радиуса закругления у основания проточки в зависимости от глубиньг вьтрошки (R 0,09h + 8,2) позволяет исключить несплавления и трещины у основания проточки.

Использование изобретения позволяет исключить действие максимальных касательных напряжений параллельно углу разделки под наплавку, исключить влияние разупрочненного слоя от выкрошки и зашлаковок в углу проточки, что позволяет значительно повысить долговечность валка.

Формула изобретения

Способ ремонта прокатных валков, включающий проточку кольцевой канавки на участке выкрошки, подогрев до 350-450 С, наплавку в канавке износостойкого слоя и последующую термическую механическую обработку бочки валка, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в зоне наплавки, боковые стенки канавки выполняют наклонньши

К ее продольной оси под углом 20-30 и сопрягают с дном канавки радиусом R 0,09h + 8,2, при этом глубину канавки устанавливают равной

Н « ,2h + 3,2,

где R - радиус сопряжения боковых стенок канавки с ее дном; Н - глубина канавки; h - глубина выкрошки.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при ремонте прокатных валков широкополосных станов горячей и холодной прокатки. Цель изобретения - повьшение срока службы валков за счет устранения трещин и отслоений в. зоне наплавки. Угол наклона боковой стенки проточенной в месте выкрошки канавки к ее продольной оси выполняют в пределах 20... 30, причем глубина канавки определяется по формуле Н l,2h +3,2, а радиус сопряжения боковых стенок и дна канавки R 0,09h+ 8,2, где h - глубина выкрошки, мм. При наплавке в такую проточку удается избежать несплавлений, трещин, неметаллических включений, что значи-. тельно повьшает стойкость наплавленного металла против отколов и отслоений. 3 ил. 5 табл. а (Л с

Таблица 1

19

26,0

9,9

Продолжение табл.

Таблица 2

0,730

Выкровпса из-за образования тре- щш( и несплавле тЛ по боковым стешсам разделки

Износ активного слоя валка

Выкровжа, разрушение по углу разделки

ti ||

30

35,0

II

37,0

39,2

40,5 43,5

n

11

n

М

39,2

39,2 39,2

39,2 39,2

5,0

12,0 23,0

Таблица 3

0,730

1,150 1,450

1,460 1,460

Выкрошка в районе первого слоя из-за образования трещин

Износ активного слоя валка

II

Таблица 4

0,360

0,740 1,460

1,460 1,460

Выкрошка из-за образования зашлаковок в первом слое

Износ активного слоя валка

; Стойкость |Число j валков компа- I(млн, т НИИ до прокатного выхода металла) из

строя, шт

д

т,.

t,0 Л9

и

0.1 Of

os « «J u A)

. t t I 1 1 I % «5 fa 35 30 к го 15 tt f a ы.

0llt.Z

Т а б л и ц а5

Причина выхода из строя

Sitt Zok

Редактор Ы. Киштулинец

Составитель М. Козина

Техред Л.Сердюкова Корректор И, Муска

Заказ 6782/8

Тираж А67

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

11,47

Фае.д

Подписное