Способ восстановления прокатных валков Советский патент 1991 года по МПК B23P6/00 

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

Цель изобретения - повышение качества во-г. гановления.

На фиг. 1 представлен график распределения остаточных напряжений для случая сварки низкоуглеродистой стали (в этом случае в зоне сварного шва образуются остаточные напряжения растяжения, а в близлежащих к нему зонах - сжатия; на фиг. 2 - график распределения остаточных напряжений для случая сварки стали, претерпевающей структурные превращения (в этом случае наблюдается обратная картина - в зоне сварного шва образуются остаточные

напряжения сжатия); на фиг. 3 - схема наплавки чередующимися слоями.

Чередование наплавленных слоев бандажа в шахматном порядке из материалов различного химического состава, эквивалент углерода которых определяется по указанному соотношению, дает возможность наплавить.,бандаж валка с минимальными остаточными напряжениями. Это позволяет повысить качество восстановления путем избежания трещин, отколов и выкрошек в направленном металле и увеличения межперевалочного цикла.

В процессе наплавки в результате местного (неравномерного) нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника теплоты, а наплавляво VI о VI

00

о

мой конструкции бандажа 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, называются остаточными сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывания. Затрудненность расширения и сжатия металла в период нагрева и охлаждения при наплавке приводит к образованию напряжений первого рода в обьеме всей конструкции.

Образование напряжений второго рода связано с неоднородностью процесса распада аустенита по объему сварного шва. Для различных по химическому составу сталей, т.е. сталей, имеющих различные структурные превращения при одинаковых температурах, остаточные структурные превращения возникают по разному, например, чем выше 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 образовывать или положительные или отрицательные сварочные напряжения в зависимости от химсостава использованы при изготовлении бандажа.

Существует зависимость для определения эквивалентного содержания углерода

% Сэ % С +

.2Ш +

015

% Сг + % Мо 4- Мо % V 10

В табл. 1 приведен химический состав некоторых сварочных проволок по -ГОСТ 2246-70 и рассчитанный для них эквивалент углерода.

Как известно, при содержании в стали эквивалента углерода до 0,25% подкалки не происходит и распределение остаточных напряжений соответствует фиг. 1. При Сэкв для первого материала изменяется в пределах 016-0,25% (менее 0,16% Сэкв стали не существует, так как ей соответствует прово0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лока С8-08А. а при Сзкв 0,25% - это верхняя граница, при которой еще не образуются напряжения сжатия).

Для второго материала Сэкв применяется в пределах 0,26-2,0%, где 0,26%- нижняя граница, при которой уже начинают образовываться напряжения сжатия в шве, а Сэкв - 2,0% обусловлено тем, что при больших значениях образуются напряжения сжатия, значительно превосходящие напряжения растяжения соседнего шва и в бандаже будет накапливаться большой запас остаточных напряжений сжатия, что может привести к выкрошке.

Пример 1. Валки из стали 9ХФ непрерывного широкополосного стана 2000 НЛМК после переточки (диаметр 1310 мм) установили на наплавочный станок, разогрели до 410°С и производили наплавку по всей длине бочки валка в следующей последовательности: наплавляется первый слой по всей длине бочки по спирали между валиками 15 мм проволокой первого состава с СЭКЕН под флюсом АН-20. Затем также по спирали между валиками первого материала наносится второй материал с СЭкв2- При наплавке второго и последующих слоев очередность наложения проволок меняется в шахматном порядке. Режим наплавки: ток 520 А, напряжение 32 В, скорость наплавки 30 м/ч. После окончания наплавки валок подвергается термообработке путем нагрева до 450°С и последующего замедленного охлаждения со скоростью 4°С/ч, шлифовке и завалке в клеть. Проводили сравнение по стойкости со способом-прототипом и с новым валком из стали 9ХФ. Условия работы для всех валков одинаковы.

Как видно из табл. 2, стойкость наплавленного валка по способу-прототипу снизилась по сравнению с новым почти в 2 раза. Стойкость валка, выполненного по предлагаемому способу, возрасла с новым почти в три раза, а по сравнению с прототипом в 4,5 раза. Соответственно возросло количество прокатанного металла за 1 кампанию, т.е. возросла производительность стана. У валка 4, в котором не выдержаны соотношения между Сэквт и СЭкв2 стойкость снизилась по сравнению с валком 3, в котором соотношения эквивалентов углерода соответствуют рекомендуемому соотношению. Повышение стойкости валка, а следовательно, и производительности стана у валка 3 обусловлено тем, что в данной конструкции бандажа, изготовленной по способу-прототипу, каждый слой с остаточными напряжениями растяжения (Св-10Г2) окружен с четырех сторон слоями с остаточными напряжениями сжатия (Св-10Х11НВМФ) и наоборот. В результате противоположные по знаку остаточные напряжения соседних участков взаимно компенсируются, снижая при этом общий уровень остаточных напряжений в бандаже, в результате чего значительно повышается его долговечность.

Пример 2. Валок из стали 9ХФ непрерывного широкополосного стана 2000 НЛМК после переточки (диаметр 1315 мм) установили на наплавочный станок, разогрели до 410°С и произвели наплавку по всей длине бочки (на фиг. 3 представлен фрагмент продольного разреза валка). Наплавляется первый слой по всей длине боч- ки по спирали с расстоянием между валиками 15 мм и шириной наплавляемого шва: 30мм проволокой сВ12ГС под флюсом АН-20С. Эквивалентное содержание углерода в указанном материале 0,22% (табл. 1). Следовательно, нанесенный слой имеет в зоне шва остаточные напряжения растяжения. Затем также по спирали в, оставленный промежуток между валиками первого материала наносится сВ-10ХМ5 под флюсом АН-20С с теми же размерами шва. Указанный материал дает остаточные напряжения сжатия, т.к. его эквивалент углерода равен 0,78%. При наплавке второго слоя начинают наносить проволоку Св-10Х5М сверху нз слой из 12ГС и последовательность повторяется аналогично с первым слоем. Количество слоев определяется необходимой толщиной бандажа, так на фиг 3 это слои из Св-12ГС и из Св-10Х5М, Режим наплавки: ток 520 А, напряжение 32 В, скорость наплавки 30 м/ч. После окончания наплавки валок подвергался термообработке путем нагрева до 460°С и последующего замедленного охлаждения со скоростью 4°С/ч, шлифовке и завалке в клеть. Указанный валок прокатал 1,7 млн.т металла за 6 кампаний и вышел из строя в результате износа бочки валка. Это показывает его большую долговечность и производительность стана по сравнению с новым валком и с валком восстановленным по способу-прототипу.

Способ позволяет исключить накопления в нем усталостных явлений за счет уменьшения суммарных остаточных напряжений в бандаже. Это позволяет значительно поднять его долговечность и производительность стана.

Формула изобретения

Способ восстановления прокатных валков, включающий удаление дефектного слоя, предварительный и сопутствующий подогрев, наплавку бандажа с последующей термической и механической обработкой бочки валка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества восстановления, наплавку бандажа выполняют смежными слоями, чередующимися в шахматном порядке, из материалов разного химического состава, при этом соотношение их эквивалентов углерода определяют по формуле

СЭКВ1 .0,16-0,25

СЭкв2 0,16-2,0

где Сэкв1 эквивалентное содержание углерода в первом случае, %;

Сэкв2 эквивалентное содержание углерода во втором слое, %.,

Таблица2

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к способам восстановления прокатных валков и может быть использовано для изготовления и ремонта прокатных валков широкополосных станков горячей прокатки. Цель изобретения - повышение качества восстановления. После снятия дефектного слоя производят предварительный подогрев валка. Затем производят наплавку бандажа при сопутствующем подогреве, Наплавку производят слоями, чередующимися в шахматном порядке, из материалов с различным химическим составом. При этом соотношении их эквивалентов углерода определяют по формуле Сэкв1/СЭКв2 0,16-0,25/0,26-2,0, где СЭкв1 эквивалентное содержание углерода в первом слое, %, Сэкв2 эквивалентное содержание углерода во втором слое, %. При таком порядке наплавки до минимума снижаются остаточные напряжения, что позволяет повысить долговечность валка. 3 ил., 2 табл. сл с

Фиг}

Фиг Z

2слоц 1слой

валок