Способ эксплуатации опорного валка

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к эксплуатации опорных валков, и может быть использовано на станах кварто для холодной прокатки листовой стали. Задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении стойкости валка. В способе эксплуатации валка, включающем чередование циклических нагружений при его работе в клети с перешлифовками и регламентированным вылеживанием, в соответствии с изобретением, перед вылеживанием производят измерение распределения коэрцитивной силы по поверхности бочки. Продолжительность вылеживания валка регламентируется математической зависимостью. Изобретение обеспечивает возможность исключения вероятности усталостного разрушения бочки валка. 1 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к эксплуатации опорных валков, и может быть использовано на станах кварто для холодной прокатки листовой стали.

Известен способ эксплуатации опорного валка, включающий создание поверхностного накопленного слоя при совместном вращении прижатых рабочих и опорных валков, определение интенсивности деформационного упрочнения по увеличению твердости бочки и частичный 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, при этом 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, поврежденного 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 при его работе в клети с перешлифовками, по которому после каждых (4÷6)×10⁶ циклов нагружения опорный валок подвергают вылеживанию при температуре 5÷35°С в течение 10÷30 суток [3].

Недостаток данного способа состоит в том, что опорный валок имеет низкую стойкость, так как в процессе вылеживания не устраняются в полной мере усталостные повреждения бочки.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении стойкости валка.

Технический результат достигается тем, что в известном способе эксплуатации валка, включающем чередование циклических нагружений при его работе в клети с перешлифовками и регламентированным вылеживанием, перед вылеживанием производят измерение распределения коэрцитивной силы по поверхности бочки, а продолжительность вылеживания валка определяют по формуле:

y=13,33·σ+3,334,

где y - продолжительность вылеживания, сутки;

σ - среднеквадратичное отклонение измеренных значений коэрцитивной силы.

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 снимают лишь часть наклепанного слоя толщиной 0,2÷0,4 мм, то в наклепанном слое идет накопление усталостных явлений. При достижении числа циклов, соответствующих обратимой повреждаемости, усталостные явления еще имеют обратимый характер, т.е. могут быть полностью устранены в процессе вылеживания. Продолжительность вылеживания до полного восстановления свойств поверхности бочки валка зависит от остаточных внутренних напряжений в наклепанном слое, которые прямо пропорциональны среднеквадратичному отклонению коэрцитивной силы (СКО).

В процессе экспериментов установили, что продолжительность вылеживания до полного восстановления свойств поверхностного слоя бочки (снижение коэрцитивной силы до исходного значения), прямо пропорциональна величине СКО и связана с ней эмпирическим соотношением:

где y - продолжительность вылеживания, сутки;

σ - среднеквадратичное отклонение измеренных значений коэрцитивной силы.

В результате экспериментов установлено, что если продолжительность вылеживания будет меньше значения, рассчитанного по соотношению (1), то в валке сохранятся усталостные повреждения и при последующей его работе в клети произойдет выкрошка бочки. Если же продолжительность вылеживания будет более значения, рассчитанного по соотношению (1), то дальнейшего повышения стойкости опорного валка не произойдет, но это приведет к нерациональному использованию оборотных средств и потребует увеличения парка валков.

Примеры реализации способа.

Опорный валок из стали марки 75ХМФ с диаметром 1490 мм и твердостью 60 ед. HSD заваливают нижним в 4-ю клеть пятиклетевого стана 1700 холодной прокатки. В процессе прокатки валок подвергается циклическому нагружению. Периодически после прокатки производят перевалку и перешлифовку валков с частичным съемом наклепанного слоя. При достижении состояния обратимой повреждаемости, определяемой по количеству циклов нагружения, равным 5·10⁶, после перешлифовки производят измерение распределения значений Н_c коэрцитивной силы по поверхности бочки. Всего коэрцитивную силу измеряют в n=10 точках:

Номер измерения, i	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Hci, А/см	9,5	9,0	10,3	10,0	9,8	9.5	9,0	9,6	10,2	10,0

По измеренным значениям производят расчет математического ожидания М по формуле:

Затем рассчитывают дисперсию D измеренных значений коэрцитивной силы Н_c по формуле:

Значение СКО σ рассчитывают по формуле:

По величине σ определяют продолжительность вылеживания y:

y=13,33·σ+3,334=13,33·0,43+3,334=9 суток

Валок направляют на вылеживание в течение 9 суток. В процессе вылеживания свойства поверхности бочки полностью восстанавливаются, за счет чего повышается стойкость опорного валка.

После того, как активный слой бочки валка полностью израсходован, валок выбраковывают. Стойкость валка характеризуется низким коэффициентом удельного расхода валков К=0,4 кг на тонну проката.

Варианты реализации предложенного способа эксплуатации опорных валков приведены в таблице 1.

Таблица 1
№п/п	СКО σ	Продолжительность вылеживания y, суток	Уд. расход К, Кг/т
1.	0,40	6<13,33·σ+3,334=8,6	0,8
2.	0,65	11,9=13,33·σ+3,334	0,4
3.	0,43	9=13,33·σ+3,334	0,4
4.	0,62	20>13,33·σ+3,334=11,5	0,5

Из таблицы 1 следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2 и 3) стойкость валков возрастает. В случае, когда продолжительность выдержки менее, чем рассчитанная по предложенной зависимости, (вариант 1) или более (вариант 4) стойкость валков снижается, о чем свидетельствует увеличение удельного расхода валков. Кроме того, удлинение вылеживания сверх необходимого периода требует увеличения парка опорных валков, что нерационально. При реализации способа-прототипа удельный расход валков также возрастает и составляет К=0,50÷0,61 кг/т.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что если срок вылеживания определяется по формуле y=13,33·σ+3,334,

где y - продолжительность вылеживания, сутки;

σ - среднеквадратичное отклонение измеренных значений коэрцитивной силы,

это позволяет восстановить служебные свойства валка и избежать усталостного разрушения бочки валка. За счет этого обеспечивается повышение стойкости валка.

За базовый объект принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение уровня рентабельности производства холоднокатаной листовой стали на 5-7%.

Источники информации

1. Авт. св. СССР №1235573, МПК В 21 В 28/02, 1986.

2. Авт. св. СССР №1525218, МПК С 21 D 8/00, В 21 В 28/02, 1989.

3. Патент РФ №2126730, МПК В 21 В 28/02, 1999.

Способ эксплуатации опорного валка, включающий чередование циклических нагружений при его работе в клети с перешлифовками и регламентируемым вылеживанием, отличающийся тем, что перед вылеживанием производят измерение распределения коэрцитивной силы по поверхности бочки, а продолжительность вылеживания валка определяют по формуле

y=13,33·σ+3,334,

где y - продолжительность вылеживания, сутки;

σ - среднеквадратичное отклонение измеренных значений коэрцитивной силы.