способ эксплуатации листопрокатного валка

Формула изобретения

Способ эксплуатации листопрокатного валка, включающий чередование циклических нагружений при его работе в клети с перешлифовками, отличающийся тем, что валок после каждых (4 - 6) 10⁶ циклов нагружения подвергают вылеживанию при температуре 5 - 35^oC в течение 10 - 30 суток.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на станах холодной прокатки листовой стали.

Известен способ эксплуатации опорного валка, включающий создание поверхностного накопленного слоя при совместном вращении прижатых рабочего и опорного валков, определение интенсивности деформационного упрочнения по увлечению твердости бочки и частичной механический съем наклепанного слоя, с величиной съема, прямо пропорциональной увеличению твердости бочки [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что опорный валок имеет низкую стойкость из-за усталостных явлений, развивающихся в поверхностном слое бочки.

Известен также способ эксплуатации листопрокатного валка, включающий многократное чередование низкотемпературного отпуска после циклической упругомикропластической деформации поверхности бочки, с проведением первого низкотемпературного отпуска при достижении количества циклов нагружения, равного 42,5-55% от предельного, причем каждый последующий низкотемпературный отпуск осуществляют через каждые 1 10⁶ 0,3% нагружения, а величину циклической упругомикропластической деформации после по меньшей мере одного низкотемпературного отпуска уменьшают на 5-25% [2].

Недостатки известного способа состоят в сложности его реализации, необходимости использования специального термического оборудования. Кроме того, в известном способе не учтены перешлифовки бочки валка, поврежденной в процессе прокатки, которые приводят к изменению ее твердости. Это снижает стойкость валка.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ эксплуатации листопрокатного валка, включающий чередование циклических нагружений валка при его работе в клети в процессе прокатки с перешлифовками для снятия поврежденного поверхностного слоя бочки [3]- прототип.

Недостаток известного способа состоит в том, что в процессе эксплуатации валка в поверхностном слое происходит постепенное накопление и развитие усталостных повреждений, приводящих к разрушению поверхности бочки. В результате валок имеет низкую стойкость.

Техническая задача состоит в повышении стойкости валка.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем чередование циклических нагружений в клети с перешлифовками, согласно предложению, валок после каждых (4-6) 10⁶ циклов нагружения подвергают вылеживанию при температуре 5 - 35^oС в течение 10 - 30 суток.

Известные и предложенные технические решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются способами эксплуатации листопрокатного валка. Оба включают чередование циклических нагружений при работе валка в клети с перешлифовками.

Отличия предложенного способа состоят в том, что после каждых (4-6) 10⁶ циклов нагружения вадок подвергают вылеживанию, чего в известном способе нет. Кроме того, в предложенном способе вылеживание при температуре 5 - 35^oC в течение 10 - 30 суток, что в известном способе не предусмотрено.

Указанные отличительные признаки проявляют во всей совокупности новые свойства, не присущие им в известных совокупностях признаков, и состоящие в повышении стойкости валка. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличий".

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. При работе листопрокатного валка в клети из-за действия циклических нагружений происходит упрочнение (наклеп) его бочки на глубину 5 - 6 мм. Так как при периодически проводимых перешлифовках с бочки снимают лишь часть наклепанного слоя толщиной 0,2 - 0,4 мм, то в наклепанном слое идет накопление усталостных явлений. При достижении числа циклов нагружения (4 - 6)10⁶ усталостные явления еще имеют обратимый характер, т.е. могут быть полностью устранены при вылеживании. Но одновременно с этим наполненная в наклепанном поверхностном слое бочке валка энергия столь высока, что сброс и внутренних напряжений (релаксация) и восстановление накопленного слоя в неповрежденное состояние будет происходить при температуре 5 - 35^oC и полностью завершится за 10 - 30 суток.

Таким образом, вылеживание валка при температуре 5 - 35^oC в течение 10 - 30 суток после достижения им (4-6)10⁶ циклов нагружения обеспечивает частичное разупрочнение наклепанной поверхности бочки, полное залечивание усталостных микротрещин и восстановление работоспособности валка. За счет этого достигается повышение стойкости валка.

Экспериментально установлено, что при количестве циклов напружения менее 4 10⁶ до проведения вылеживания, релаксация наклепанного слоя притекает вяло и не завершается полностью. Это приводит к накоплению усталости и разрушению бочки валка. Увеличение количества циклов нагружения более 6 10⁶ приводит к образованию необратимых повреждений структуры металла усталостными трещинами и снижению стойкости валка.

Снижение температуры вылеживания валка менее 5^oC резко замедляет процесс восстановления и залечивания усталостных микротрещин, а продолжительность вылеживания менее 10 суток недостаточна для полного восстановления служебных свойств валка. Повышение температуры вылеживания более 35^oC нецелесообразно, т. к. потребует применения специальных средств для нагрева. Удлинение вылеживания более 30 суток не повышает стойкость валка, а лишь удлиняет производственный цикл.

При определении числа циклов нагружения рабочего валка листопрокатной клети кварто следует иметь в виду, что за один оборот рабочий валок претерпевает два цикла напружения - один от действия сменного опорного валка, а другой от действия очага деформации. Кроме того, при известном сортаменте прокатываемых листов, вместо количества циклов напружения можно использовать массу прокатанного металла.

Примеры реализации способа.

Рабочий валок из стали 9 х 2 МФ с длиной бочки 2030 диаметром 600 мм и твердостью 100 ед. по Шору заваливают нижним в 4-ю клеть пятиклетевого стана 2030 бесконечной холодной прокатки.

После установки заданных обжатий и натяжений по клетям производит холодную прокатку полос толщиной 0,5 - 1,5 мм из тали 08Ю. В процессе прокатки рабочие валки подвергаются циклическому нагружению. Периодически, после прокатки 4 тыс. тонн металла, производят перевалку и перешлифовку рабочих валков стана с частичным съемом наклепанного слоя.

При достижении нижним рабочим валом 4-й клети числа циклов нагружений N= 5 10⁶ его подвергают вылеживанию при цеховой температуре Тв = 20^oC в течение времени T = 20 суток. В процессе вылеживания происходит релаксация внутренних напряжений и залечивание зародышевых усталостных микротрещин, в результате чего служебные свойства валка восстанавливаются.

По завершении вылеживания валок вновь вводят в работу и после достижения числа циклов нагружения N = 5 10⁶ опять подвергают вылеживанию при температуре Тв=20^oC в течение времени T = 20 суток.

После того, как активный слой бочки будет полностью израсходован, валок выбраковывают. Стойкость валка при такой эксплуатации возрастает, что характеризуется низким коэффициентом удельного расхода валков K = 0,5 кг на тонну проката.

Варианты реализации предложенного способа эксплуатации листопрокатного валка приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2 - 4) достигается повышение стойкости валка, коэффициент удельного расхода валков минимален. В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты 1 и 5) и реализации способа-прототипа (вариант 6) стойкость валка снижается, коэффициент удельного расхода валков на тонну проката возрастает.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что принудительное периодическое вылеживание листопрокатного валка при температуре 4 - 35^oC в течение 10 - 30 суток после достижения им (4 - 6)10⁶ циклов нагружения в клети при прокатке, позволяет восстановить служебные свойства валка и избежать усталостного разрушения его бочки. За счет этого обеспечивается повышение стойкости валка.

В качестве базового объекта принят способ-прототип. Реализация предложенного способа позволит повысить рентабельность листопрокатного производства на 5 - 7%.