способ изготовления прокатных валков

Формула изобретения

1. Способ изготовления прокатных валков, включающий механическую обработку вышедшего из строя валка, нагрев бочки, закалку и последующий отпуск, отличающийся тем, что при механической обработке длину бочки вышедшего из строя валка укорачивают в 1,1-1,9 раза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для нагрева бочки под закалку используют индукционный, или газовый, или печной нагрев.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при индукционном нагреве бочки под закалку процесс закалки ведут при горизонтальном расположении валка, валок вращают со скоростью 3-300 об./мин, а индуктор перемещают вдоль бочки валка со скоростью 0,2-30,0 мм/с.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что отпуск валка после закалки проводят при 100-300°С в течение 2-200 ч.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ изготовления прокатных валков, включающий механическую обработку бочки вышедшего из строя валка до заданного диаметра, нагрев бочки валка и закалку (Гедеон М.В., Соболь Г.П., Паисов И.В. Термическая обработка валков холодной прокатки. М.: Металлургия, стр.295-299). Недостатком известного способа является низкое качество и невысокая стойкость валков.

Наиболее близким является способ изготовления прокатных валков, включающий механическую обработку бочки вышедшего из строя валка, нагрев бочки валка и закалку (Трейгер Е.Н., Приходько В.П. Повышение качества и эксплуатационной стойкости валков листовых станов. М.: Металлургия, 1988, стр.161-171). Недостатком известного способа является низкое качество и небольшая стойкость изготовленных валков.

Технический результат - повышение качества и стойкости изготовленных валков.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления прокатных валков, включающем механическую обработку вышедшего из строя валка, нагрев бочки, закалку и последующий отпуск, согласно изобретению при механической обработке длину бочки вышедшего из строя валка укорачивают в 1,1-1,9 раза. Для нагрева бочки под закалку используют индукционный, или газовый, или печной нагрев. При индукционном нагреве бочки под закалку процесс закалки ведут при горизонтальном расположении валка, валок вращают со скоростью 3-300 об/мин, а индуктор перемещают вдоль бочки валка со скоростью 0,2-30,0 мм/с. После закалки отпуск валка проводят при 100-300°С в течение 2-200 часов.

Вышедшие из строя прокатные валки могут служить заготовками для изготовления из них новых валков. Для этого валок перетачивают с большего размера на меньший, при этом уменьшают диаметр бочки валка и шеек. Исследования показали, что при использовании вышедшего из строя валка в качестве заготовки для нового желательно также укорачивать бочку валка. Это связано с тем, что при эксплуатации валка место перехода шейки в бочку подвергается значительным циклическим изгибающим нагрузкам, т.к. в процессе прокатки бочка валка испытывает давление со стороны полосы, а шейки, установленные через подшипники в подушках, сопротивляются этому давлению. В результате в месте перехода шейки в бочку накапливаются микродефекты, часто переходящие в микро- и макротрещины. Поэтому валки, изготовленные из вышедших из строя валков только уменьшением диаметра бочки и/или шеек, имеют невысокую стойкость, т.к. часто разрушаются из-за поломки шеек в месте перехода их в бочку.

Экспериментально было установлено, что стойкость валков, выполненных из вышедших из строя валков, значительно повышается, если при механической обработке вышедшего из строя валка его длину бочки укорачивают в 1,1-1,9 раза. При меньшем значении укорочения бочки переходная зона (бывший край бочки валка) находится в области действия высоких изгибающих нагрузок, что приводит к быстрому выходу валка из строя из-за поломки шеек. При превышении верхнего значения величины укорочения бочки становится экономически нецелесообразно изготавливать такие валки, что связано с резким возрастанием затрат на механическую обработку.

Высоких показателей качества и стойкости изготовленного валка удается получить как при нагреве под закалку индуктором, так и при газовом и печном нагревах.

В зависимости от марки стали и типоразмера валка, для обеспечения требуемого качества закаленного слоя, в процессе закалки валок вращают со скоростью 3-300 об./мин, а индуктор перемещают вдоль бочки валка со скоростью 0,2-30,0 мм/с. Процесс закалки ведут при горизонтальном расположении валка. При отклонении от указанных параметров закалки качество изготовленного валка резко снижается.

После закалки с целью снятия напряжений валок подвергают отпуску, режимы которого зависят от марки стали и массы валка. Чем больше масса валка, тем дольше должна быть выдержка при отпуске. Нагрев ниже 100°С не приводит к значительному снижению напряжений, а при отпуске выше 300°С начинает резко падать твердость закаленного слоя. При небольшой массе валка и использовании верхнего уровня температуры отпуска (300°С) назначают, как правило, небольшое время выдержки (2-25 часов); при увеличении массы валка и/или снижении температуры отпуска время выдержки необходимо увеличить вплоть до 200 часов. Дальнейшее повышение времени выдержки уже не приводит к значительному снижению напряжений, увеличивает затраты на отпуск и не является целесообразным.

Ниже приведены примеры реализации предложенного способа

Пример 1. Рабочий валок стана 2840 с длиной бочки 2840 мм вышел из работы вследствие износа активного слоя бочки с диаметра 710 мм до диаметра 680 мм. Произвели токарную обработку вышедшего из строя валка, при этом длину бочки уменьшили до 2030 мм (коэффициент укорочения бочки равен 1,399), а диаметр бочки и размеры шеек уменьшили до требуемых чертежных размеров валков для стана 2030. Затем валок с помощью крана устанавливают горизонтально на модернизированный вальцешлифовальный станок, который дополнительно оснащен устройством для закалки, водосборником и емкостью для воды, индуктор и спрейер закреплены на каретке станка для обеспечения возможности с заданной скоростью перемещаться вдоль бочки валка. Валок выполнен из стали 60Х2СМФ. После закрепления валка его приводят во вращение со скоростью 30 об/мин, производят индукционный нагрев края бочки под закалку. После нагрева края бочки до 900°С включают подачу воды на спрейер и начинают перемещать индуктор и спрейер вдоль бочки валка со скоростью 1,1 мм/с. После окончания закалки продолжают охлаждать валок в течение 30 мин, затем валок помещают в термостат с нагревом газовыми горелками, где производят отпуск при 160°С в течение 96 часов.

Дополнительное преимущество заявленного способа состоит в уменьшении простоев прокатного стана на внеплановую перевалку разрушенных валков и уменьшении брака, который получатся при аварийной остановке стана.