CC BY
52
№2, 2005 г.
95
|| УДК 621. 771. 07-192
шш
ш
щт
шш
шш
Ш
ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ ВАЛКОВ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ
111 P.O. Олжабаев, А.Ж. Касенов, Г.Т. Итыбаева
1Ш
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Мацалада металлургияльщ цурылгылардыц пайдалану 6epiKmiei мен узац сацталуын арттыру мэсемлерг царастырылады.
В статье рассмотрены проблемы повышения эксплутационной надежности и долговечности
металлургического оборудования.
The article dwells on the problems of raising the maintainability and durability of metallurgical equipment.
Повышение надёжности - одна из важнейших проблем машиностроительного производства. Важное значение повышение эксплуатационной надёжности и долговечности имеет для металлургического оборудования, у которого весьма низкие показатели. В ремонтной службе занято около 30% общей численности производственного персонала. Валки холодной прокатки работают в условиях сложного напряжённого сост ояния. Основными причинами выхода из строя валков являются разрушение поверхностного слоя бочки, носящее контактно-усталостный характер и износ. В результате многократных плановых шлифовок снимается весь закалённый слой валка, твёрдость его становится недостаточной и валок необходимо заменить. Дефекты и повреждения валков холодной прокатки при механической обработке - это кольцевые риски на внутреннем канале, подрезы в местах сопряжении, малый радиус галтелей, не выведенные волосовины и раковины, сетка шлифовальных трещин, несоответствие размеров чертежу.
96_НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
ш -и- ■ Jшmmшяs^№UiJLL■ иди —
Поверхностно пластическое деформирование (ППД) является эффективным средством повышения усталостной прочности, улучшения качества поверхности и износостойкости. Технологическими достоинствами упрочнения ППД являются: малая трудоёмкость, отпадает необходимость термических методов упрочнения со свойственными им недостатками.
Наклёпанный слой материала чувствителен к нагреву. Повышение температуры до 200°С мало снижает напряжение сжатия, созданное ППД, но при 1>450оС, а в некоторых случаях до 800°С действие ППД полностью снимается.
Обкатка роликами или шариками - простой и наиболее распространённый метод ППД. Обкатка повышает предел выносливости валов на гладких участках на 20-40%, в галтелях на 60-100%, сварных валов -в 2 раза, мест концентраторов и резьб в 2-3 раза. При упрочняющей обработке режим обкатки считается правильным, если повышение твердости составляет 24-40%, а глубина наклёпа составляет 11^(0,02-0,04) Вдет. Обкатка валков прокатного стана ЖЗТМ им. Ильича повысила срок их службы на 64%, упрочнение обкаткой штоков штамповочных молотов усилием 50-100кН позволяет повысить срок их службы в 2,5-4 раза. На качество обработки оказывает влияние исходная шероховатость. Исходна* шероховатость поверхности должна быть не выше для незакалённых сталей 2,5-5,0 мкм, для закалённых 0,75-1,25мкм.
При отделочно-упрочняющей обкатки деталей из незакалённых сталей получение минимальной шероховатости и максимального упрочнения достигается при следующих контактных давлениях: МПа 1600-1800дл* мягких сталей (20), 1800-2000 для сталей средней твёрдости (45) и 2000-2200 для твёрдых сталей. Если производится только чистовая отделочная обкатка, то давление может быть снижено, при этом получаем шероховатость 11а=0.63-0.32мкм. Подача 5~10мм/об применимы на токарные станках с высотой центров 750-2500мм и на крупных карусельных станках. Основными причинами выхода из строя стальных прокатных валко! горячей прокатки являются: износ катающей поверхности, контактно-усталостное выкрашивание отдельных участков поверхности и поломки Рабочие валки среднелистового стана 1600 диаметром 520мм упрочнял! одно роликовым приспособлением (диаметр ролика 120ммДпр=12мм установлены в суппорте вальцетокарного станка, а также вибрирующие роликом. Глубина упрочнения от статического вдавливания ролика дос тигает 11=3.5мм, вибрирующим роликом Ь=12мм.
№2, 2005 г.
97
Карагандинским политехническим институтом совместно с Кармет-комбинатом разработаны принципиально новые конструкции для упрочняюще-чистовой обработки рабочих и опорных валков прокатного стана 1700. Отличительной особенностью их является комбинированное воздействие усилия статического давления (обкатывания), энергии и частоты ударных импульсов, что позволяет значительно снизить усилие обкатки и повысить износостойкость и усталостную прочность валков стана 1700.
Разработанные ГИО позволяют создавать усилия статической обкатки в -ЗбкН и более, частоту ударных импульсов 60-120 Гц, энергию удара 30-120Дж. Г1о новой технологии обработаны опорные валки диаметром 1500мм из стали 9ХМФ массой 35т. В качестве инструмента применяли ролик диаметром 160мм, Япр=15мм из стали ШХ15 В результате обкатки валков шероховатость поверхности составила 0,32мкм (исходная 6,3мкм) микротвёрдость поверхности увеличилась на 25-30% [1, 2].
Оценка эксплуатационной стойкости валков проводилась на статистических данных в виде таблиц и графиков. На основе анализа результатов исследований разработаны рекомендации по повышению эффективности использования валков.
Таблица!
Стрела прогиба, верхней и нижней бочки но клешм
КарМК Клети 6 7 8 9 10 11 12
Стан с!=700мм верх -0,05 -0,05 -0,05 -0,05 -ОД 0,0 +0,1
1700 рабочий нижн -0,6 -0,6 -0,5 -0,45 -0,45 -ОД -0,4
D=1500мм опорный. 0 0 0 0 0 0 0
Фрактографические исследования поверхности валков после их эксплуатации с помощью электронного микроскопа типа В8-613 фирмы ТЕБЬА. Рентгенографический анализ фазового состава поверхности излома валкового материала выполнялась на установке УРС-55А в СоКа -излучении в камере Дебая-Шерера Ж57,3мм при экспозиции 50 и 60 часов в ЦЗЛ КарМК.
Характеристика и причины образования дефектов.
На этапе изготовления и эксплуатации валков в нем возникают под поверхностные трещины. По мере эксплуатации валка она прибли-
98
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
жается к рабочей поверхности, как за счёт пере шлифовки так и за счёт роста трещин. При достижении критической толщины происходит откол или отслоение.
Металлографические исследования проводились на кольце отбеленного чугуна и куска отслоившегося металла от двухслойного валка ЛПХНд-62. Этот валок № 85052 отслоился на глубину 60 мм с учётом съёма 4-5 мм, что составляет 50% от минимального значения глубины отбеленного слоя по ТУ на их производство.
Наоаботка на валок, тыс.
15
100
81.7%
%
4 6 80 100 Рис.1 График износа вашшв
На поверхности бочки валка наблюдаются поры и трещины по границе зёрен на расстоянии 15-20мм усталости расположенные под углом 90° на глубине до 50 мм.
На КарМК не достаточен запас валков с учётом естественного старения 6 месяцев, съём шлифованных валков 10-12 клетей составляет 0,2-0,3 мм, что недостаточно для полного удаления микротрещин. Валки вводятся в эксплуатацию через 1,5-2 месяца после изготовления. Запас валко в составляет 140-160 при норме 350 валков.
ЛИТЕРАТУРА
1 Олжабаев P.O., Эйдельман В.М., Ли A.B. Устройства для упрочняюще-чистовой обкатки валков//Металлург, 1986, №5, с.33-34;
2 Олжабаев P.O., Кудрявцев И.В. Гидроимпульсные силовые головки для поверхностного упрочнения деталей машин//Вестник машиностроения, 1987, №4, с. 23-24.
