Составной прокатный валок

 

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

ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 В 21 В 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕРЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4213179/31-02 (22) 16.02.87 (46) 15.12.88. Бкп. У 46 (71) Липецкий политехнический институт и Новолипецкий металлургический комбинат им. 10.В.Андропова (72) В.В.Ветер, А.Д.Белянский, Г.А.Белкин и Г.В.Россомахин (53) 621.771.07(088.8) (56) Лещинский А.К. и др. Повьппение работоспособности крупных прокатных валков автоматической наплавкой. — Металлургическая и горнорудная промьппленность, 1979, Р 3 ° с. 15-16. (54) СОСТАВНОЙ ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК (5j) Изобретение относится к прокат„„SU„„1443996 А 1 ному производству и может быть использовано для изготовления и ремонта валков прокатных станов. Цель изобретения — повьппение долговечности валка путем уменьшения остаточных внутренних напряжений. Бандаж изготавливают послойно по диаметру из материалов с различными дилатометрическими свойствами. При этом смежные слои выполняют из материалов, дающих после охлаждения остаточную деформацию и напряжения разного знака (например стали 1X18Í9Ò и ВСН-2). Таким образом, напряжения по сечению валка вазимно компенсируются, что повышает срок его службы. 6 ил., 1 табл.

1443996

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для изготовления и ремонта прокатных валков широкополосных про- 5 катных станов горячей и холодной прокатки.

Цель изобретения — повышение долговечности валка путем уменьшения остаточных внутренних напряжений, На фиг.l приведен пример послойного формирования бандажа по диаметру; на фиг 2 — изменение остаточной деформации слоев в процессе охлаждения; на фиг.3 — распределение оста- !5 точных напряжений в зоне шва при наплавке сталью IX18H9T на фиг.4— распределение остаточных напряжений по сечению бандажа при наплавке только ХХ8Н9Т; на фиг.5 — распределение остаточных напряжений в зоне шва при наллавке сталью ВНС-2; на фиг.б— распределение остаточных напряжений по сечению бандажа при наплавке только ВНС-2. 25

В процессе наплавки в результате местного {неравномерного) нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника тепло; ты, в наплавляемой конструкции бан-. 39 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 являются остаточными сварочными напряжениями, возникают в результате затруднений, 40 расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании. Затрудненность расширения и сжатия металла в период нагрева и охлаждения при наплавке при

Водит к образованию напряжений перно-45 го рода в объеме 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: 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 химического состава использованы при изготовлении бандажа.

Частные случаи выполнения валка на примерах использования широко распространенных материалов, Пример 1. Формирование бандажа валка по всей длине бочки представлено на фиг.1 Для получения мини- . мального значения остаточных напряжений в бандаже прокатного валка, его формирования наплавкой осуществляют послойно материалами: 1 — Нп ЗОХГСА под флюсом AH-348А и 2 — св

)ОХ)!НВМФ под флюсом AH-ЗАЗА, нанося их друг на друга поочередно. Количество слоев определяют диаметром бочки валка, до которого необходимо восстановить валок.

Результаты проведенных исследований по определению остаточных сварочных напряжений для материалов Нп ЗОХГСА и св.)ОХ)!НВМФ под флюсом АН-348А пред ставлены иа фиг.2. Кривая 1 показывает, что при наложении валика Нп ЗОХГСА под флюсом АН-348А остаточные свароч- . ные деформации имеют положительный знак и равны Еост = 0,9 мм; ход кривой 2 показывает, что при наложении валика св 1ОХ1)НВМФ остаточные сварочные напряжения имеют отрицательный знак и равны f, = -0,51 мм. При наложении св )ОХ1)НВМФ на шов, наплавленный Нп ЗОХГСА, остаточная сварочная деформация от двух швов л положительная и равна Я

+ О, 25 мм { кривая 3 на фиг. 2) . Следовательно, послойное чередование слоев, наплавленных Нп ЗОХГСА и св )ОХ)!НВИФ, дает намного меньшие остаточные деформации и напряжения, чем при наплавке по всей высоте на плавки одним материалом, Пример 2, Конструкция бандажа прокатного sama выполнена согласно фиг,). Отличие состоит в том, что чередующиеся слои выполняют из стали

1443996

1Х18Н9Т и ВНС-2, химический состав которой: С 0,5-0,6X; Cr 3-4Х, Мо

1,5-2 ; V 0 ° 5-0,67! Si 0 ° 2X Остальное железо. Слои бандажа выполняются методом автоматической электродуговой наплавки праволок из стали 1Х18Н9Т и, ВНС-2.под флюсом АН-20.

На фиг.3 показаны экспериментальные данные распределения остаточных продольных напряжений в поперечном сечении шва при наплавке для стали

1Х18Н9Т, Для этой. марки стали характерны продольные деформации остаточ-. ! ных напряжений растяжения в зоне шва и удлинения в основном металле.

При-наплавке по всей бочке валка этим материалом с перекрытием швов 50Х этот слой имеет остаточные напряжения растяжения (фиг.4).

На фиг.5 показаны эксперименталь-:.г ные данные распределения остаточных продольных напряжений в поперечном сечении шва при наплавке ля 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 50Х этот слой имеет остаточные напряжения сжатия (фиг.6).

В бандаже, сформированном на валке диаметром 1500 мм по примеру 2, остаточных напряжений не обнаружено.

Пример 3. Конструкция бандажа согласно фиг.! Отличие заключает" ся в том, что чередующиеся слои из стали !Х18Н9Т и 20 ГСТЦ!ОА выполнены центробежю м литьем послойно друг на друга.

Пример 4. Валок йэ стали

9ХФ клети дуо непрерывного широкополосного стана 2000 после переточки устанавливают на наплавочный станок, d с разогревают до 420 С и производят послойную наплавку по всей длине бочки валка сварочными проволоками: св 15ГСТЦЮА и св 10Х!1НВМФ под флю10 сом АН-20. Скорость наплавки 32 м/ч, ток сварки 520 А, напряжение 32В.

После окончания наплавки валок подвергается термообработке путем нагрева до 450 С и последующего охлаж15 дения 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

20 работы для всех валков одинаковые.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Как следует иэ таблицы, стойкость валка, наплавленного но способупрототипу, снизилась но сравнению с новым валком в 2 раза. Стойкость валка, выполненного по предлагаемо- . му способу, возросла по сравнению с новым в три раза, а по сравнению со способом-прототипом — в шесть раз.

Формула изобретения

Составной прокатный валок, содер35 жащий ось и многослойный бандаж, слои которого выполнены из различных материалов, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью повышения долговеч1 ности валка путем уменьшения оста40 точных внутренних напряжений, смежные слои бандажа выполнены из материалов с различными по знаку чередующимися остаточными напряжениями.

Новый валок из стали 9ХФ

Валок, наплавленный сталью Нп ЗОХГСА +

+ флюс ЖСН-5

Валок, наплавленный послойно сталями св 15ГСТЦЮА и ев

10Х11НВМФ под флюсом

АН-20

0,6

0,3

1 8

144399б

) 44399б ourn _#_8/ЮРУ

-И

Псивречиое тчвние слоя

ФиаФ

1443996

4пп кс/ю с

tu О ф ltfr

-0 -Ю у

Фиг Х доге юг сеижие юля

-12д0

Редактор И.Касарда

Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6424/9

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 num

„ y

Составитель М.Козина

Техред Л.олийнык Корректор С.Черни