Способ эксплуатации бандажированных прокатных валков
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при восстановлении работоспособности бандажированных прокатных валков с повторным использованием осей и бандажей. Цель изобретения - повышение стойкости валков путем улучшения механических свойств материала оси и бандажа и многократного использования их для валков другого типоразмера. Способ включает повторную перековку бандажа, а вывод валков из эксплуатации осуществляют при наработке ими ресурса, соответствующего критическому числу циклов нагружения, определяемого из выражения. Повторное использование валков снижает стоимость прокатных валков на 30-35%, уменьшается расход металла на их изготовление в 2,2 раза. 1 ил.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при восстановлении работоспособности бандажированных прокатных валков, особенно листовых и широкополосных прокатных станов. Целью изобретения является повышение стойкости валков путем улучшения механических свойств материала оси и бандажа и многократного использования их для валков другого типоразмера. Способ состоит в применении повторной перековки бандажа путем двойного горячего деформирования с предварительной осадкой и последующим заковом, а выход валков из эксплуатации после очередной кампании осуществляют при наработке ими ресурса, соответствующего критическому числу циклов нагружения валка, определяемому из соотношения: nк+1= (5,5 - 7,2) 
10
,, где К - число отработанных кампаний валка, предшествующих очередной кампании. На чертеже показаны графики возрастания механических характеристик (предела прочности 
в и предела выносливости -1) материала бандажа при использовании способа. При перековке существенно повышается предел прочности и предел текучести материала, а в процессе самотренировки повышается плотность материала, а, следовательно, его прочность. Так, например, применяемая для изготовления бандажей обычная сталь 9Х после ковки, изотермического отжига и окончательной механической обработки обладает следующим комплексом свойств: HSD 33. ..35; в = (962...975) МПа и 
= 51%. Сталь марки 90ХФ после такой же обработки имеет следующие свойства: HSD 32...35; в = 698...705 МПа; т= 362...388 МПа; 
= 20...20,5; = 40...45,7%; KCV = 347...520 кДж/м2 (см. Марочник сталей и сплавов РД24.907.04-87, Минтяжмаш, 1987, с. 536). При обработке стали марки 90ХФ по предлагаемому способу эти показатели соответственно составляют: в= 990...1100 МПа; т= 720...780 МПа; = 24,0; = 45%; KCV = 405 кДж/м2, т.е. значительно возрастают значения в и т. При эксплуатации валков происходит накопление усталости в поверхностном слое бандажа и оси и предел выносливости -11 (см. чертеж) уменьшается, т. е. уменьшается усталостная прочность материала оси и бандажа. Однако при этом за счет нахождения валка под нагрузкой происходит улучшение структуры внутренних слоев материала благодаря уплотнению зерен и упрочнению связей между зернами. В результате обеспечивается получение более качественных показателей материала оси и бандажа. Снижение усталостной прочности контактного слоя оси и поверхностного слоя бандажа (предела выносливости -1) обусловлено отпускной хрупкостью первого рода, которая зависит от величины ударной вязкости закаленной стали, из которой изготавливаются ось и бандаж. Для улучшения механических характеристик материала оси и бандажа при очередной кампании валка в процессе восстановления его работоспособности используют перековку оси и бандажа с применением схемы двойного горячего деформирования, включающего их предварительную осадку и последующий заков. Осадку выполняют при вертикальном положении оси и бандажа, а заков - на оправке с установкой (опорой) на образующую. После перековки ось и бандаж используют для валков другого типоразмера. Составной валок (массой 89 т) первоначально установленный на толстолистовом стане 3600, после чего его повторно используют на стане 2030 холодной прокатки после перековки оси и бандажа. При перековке бандаж, изготовленный из стали марки 90ХФ, вначале осаждают с длины 3400 до 2400 мм, а затем заканчивают на оправке с уменьшением наружного диаметра с 1730 до 1630 мм. Применение двойного горячего деформирования при перековке оси и бандажа позволяет увеличить степень укова (по сравнению с ковкой из слитка) вдвое и тем самым значительно улучшить структуру материала, т.е. обеспечить мелкозернистую структуру, равномерную величину зерен, снизить содержание водорода. Благодаря этому улучшаются механические свойства материала оси и бандажа. Кроме того, поскольку отработанный бандаж имеет более качественный поверхностный слой благодаря удалению дефектов наружного слоя слитка при первичной механической обработке, процесс повторной ковки происходит без образования трещин на поверхности бандажа. Это обеспечивает повышение качества поверхностного слоя перед повторной механической обработкой по сравнению с качеством, получаемым после первичной обработки. Как следует из чертежа, при каждой очередной кампании валка критическое значение предела выносливости -1кр материала бандажа наступает при большем критическом числе циклов нагружения (n1 < n2 < n3< n4...< nк < nк - 1), т. е. растет усталостная прочность, а, следовательно, и долговечность бандажа и валка в целом. Благодаря перекову бандажа с применением схемы двойного горячего деформирования при каждой очередной кампании валка также возрастает и предел прочности B бандажа. Для определения критического числа циклов нагружения при очередной (К + 1)-й кампании после К отработанных кампаний валка, соответствующего наступлению критического значения предела выносливости -1кр, проводят исследования выносливости образцов из материала оси и бандажа, полученных после нескольких перековов. В результате установлено, что между числом К кампаний валка, предшествующих очередной кампании после восстановления работоспособности, и критическим числом nк + 1 циклов нагружения, соответствующим -1кр, существует тесная связь. С использованием методов теории случайных функций установлено, что эта зависимость описывается следующим соотношением: nк+1= (5,5 - 7,2) 10
,, где К - число отработанных кампаний валка, предшествующих очередной кампании. Вывод валка из эксплуатации осуществляется после наработки критического числа циклов нагружения nк + 1 при достижении критического значения предела выносливости -1кр. Т. к. это значение после каждой кампании и восстановления работоспособности валка возрастает, возрастает и долговечность валка. Соответственно уменьшается число перевозок и простоев прокатного стана и повышается его производительность. Повторное использование осей и бандажей снижает стоимость прокатных валков на 30-35%, уменьшает расход металла на их изготовление в 2,2 раза, а трудоемкость изготовления в 1,3...1,6 раза.
Формула изобретения
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ БАНДАЖИРОВАННЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, включающий вывод валков из эксплуатации и восстановление их после каждой кампании путем повторной перековки оси, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости валков путем улучшения механических свойств материала оси и бандажа и многократного использования их для валков другого типоразмера, для восстановления валков производят повторную перековку бандажа, а вывод валков из эксплуатации осуществляют после наработки критического числа циклов нагружения, определяемого из выражения
где K - число отработанных кампаний валка, предшествующих очередной кампании.РИСУНКИ
Рисунок 1
