Спосіб відновлення прокатних валків

Реферат: Спосіб відновлення прокатних валків включає механічне видалення дефектів, підігрів, наплавлення і наступні термічну і механічну обробки. На етапі перешліфувань робочої поверхні валків проводять неруйнівний ультразвуковий контроль структури загартованого шару. При наявності підповерхневих осередків руйнації виділяють фарбовідмітником кільцеві смуги та відповідні кільцевим канавкам при механічному видаленні дефектів. Перед наплавленням поверхню кільцевих канавок підігрівають спеціальним індуктором за допомогою автоматичної системи управління до температур, що не допускають появи несплавлення і тріщин при наплавленні. Здійснюють наплавлення під керамічним флюсом, що забезпечує необхідну однорідність структури металу. Наплавлений метал охолоджують до температур, а потім зміцнюють наплавлений в кільцевих канавках метал до значень мікротвердості робочої поверхні валка в стані "поставки". UA 83320 U (12) UA 83320 U UA 83320 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до прокатного виробництва і може бути використана при відновленні прокатних валків. Відомий спосіб відновлення прокатних сталевих валків, що включає механічну токарну обробку для видалення зношеного шару, наплавлення на бочку двошарового бандажа, при цьому внутрішній шар наплавляється з високолегованої сталі, а зовнішній зносостійкий - із легованої сталі (патент РФ № 2083342, м.кл. В23Р6/00, B22D9/10, 1997 p.). Основними недоліками такого ремонту валка є недостатня твердість робочої поверхні валка і висока вартість. Відомий спосіб ремонту прокатних валків (патент РФ № 2176938, м.кл. В21В28/02 від 20.12. 2001 p.), що включає видалення викрашувань і відшарувань за допомогою токарної обробки шляхом отримання кільцевих канавок з бічними стінками, перпендикулярно осі валка, попередній підігрів перед наплавленням за спеціальним режимом, використання кристалізатора оригінальної конструкції на всю довжину бочки валка, де в шлак, розплавлений індуктором, поміщають некомпактно матеріал у вигляді дробу, при цьому подачу дробу виробляють у функції зміни електроопір ванни, а розплав охолоджують за спеціальним режимом. Основним недоліком такого способу є його застосовність для чавунних валків, для сталевих валків необхідно подальше поверхневе загартування ТВЧ і ТПЧ в основному на установках заводу-виробника валків. Найбільш близьким за технічною суттю до розв'язуваної задачі є спосіб ремонту прокатних сталевих валків (а.с. СРСР № 1447446, м. кл. В21В28/02 від 30.12. 1988 p.), що полягає в тому, що макротріщини, викришування і відшарування на робочій поверхні зношеного прокатного валка усувають шляхом кільцевих проточок в місцях візуально виявлених викришувань і відшарувань для подальшого наплавлення, з глибиною канавки рівною Н=1.2h+3.2 mm з радіусом спряження бічних стінок і дна канавки рівним 0.09h+8.2 mm, де h - глибина викришування в мм, при цьому бічні стінки виконують у вигляді клина з кутом 40-60° до його осі симетрії. Недоліками даного способу є: 1. Відсутність об'єктивної оцінки ступеня зносу по глибині загартованого шару валка тому що в процесі експлуатації провадиться тільки візуальний контроль робочої поверхні валка, тобто відсутній неруйнівний контроль структури, щільності та розподілу мікротріщин, здатних привести до виникнення макротріщин, осередків руйнації і наступних нових, візуально не зафіксованих викришувань і відшарувань. 2. Відсутність порівняння міцнісних і деформаційних характеристик, зокрема твердості, наплавленого і основного матеріалу загартованого шару в стані "поставки". Поставлена задача вирішується тим, що в процесі експлуатації валка, при обов'язковій перешліфовці його робочої поверхні, валок піддають спеціалізованому неруйнівному ультразвуковому контролю структури загартованого шару методом зворотного розсіювання (В.А. Святов, В.Л. Бусов, Б.Н. Марченко. Про ультразвуковий контроль глибини загартованого шару валків холодної прокатки. Дефектоскопія, № 7, 1981, с. 77-83; В.Л. Бусов. Акустичний метод зворотного розсіювання в дослідах під навантаженням. Фізика і техніка високих тисків. Т.13. № 1, 2003, с. 145-149), де основним критерієм деградованих структур, що передують появі осередків руйнування, є зміна амплітуди ділянок осцилограм на екрані дефектоскопа, що перевищує норми допустимих змін амплітуд, як технічні умови даного підприємства, що експлуатує валки. У разі виявлення таким способом відповідних ділянок осцилограм, як осередків руйнації, кільцеві смуги, на які проектуються ці осередки, виділяються фарбовідмітником на робочій поверхні валка, потім за допомогою токарної механообробки (твердосплавні різці, абразивні круги і т.д.) отримують кільцеві канавки, глибина яких не перевищує 20 мм, а кут клина з бічних стінок такий же, як і в прототипі; перед наплавленням внутрішню поверхню канавок нагрівають спеціальним індуктором (патент РФ № 2219250, м.кл. C21D1/08, C21D9/32, від 06.05. 2003); наплавляють канавки під керамічним флюсом (I.В. Косирніков, А.А. Меркулов, Дорожанова М.А. Автоматичне наплавлення під керамічним флюсом. Студентський Вісник Донбаської державної машинобудівної Академії. 2012. Краматорськ, С. 112-116); охолоджують на повітрі до температур не нижче 250 °C; здійснюють поверхневу пластичну деформацію обкаткою роликами, карбуванням (Керівний технічний матеріал КТМ24. Технологічні методи зміцнення зношених поверхонь деталей виробів важкого машинобудування. НИПТМАШ. 1971. Краматорск; Звіт НДР "Дослідження ефективності зміцнення поверхневим пластичним деформуванням з урахуванням залежності між глибиною зміцнення і зоною дії концентраторів напружень". 1 UA 83320 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Краматорський індустріальний інститут. 1994.) на глибину до 20 мм для вирівнювання значень твердості в наплавлених канавках і в області основного матеріалу шару як на поверхні, так і по глибині; шліфуванням доводять шорсткість в області канавок до її значень на робочій поверхні валка в стані "поставки". Як показує практика експлуатації прокатних валків, глибина викришувань і відшарувань не перевищує 10-12 мм (патент РФ № 2202422, м.кл. В21В28/02, В23Р6/00, від 20.04. 2003 г.); згідно з експериментальними результатами (звіт НДР "Комплексне дослідження підвищення стійкості робочих валків станів холодної прокатки чорних, кольорових і надтвердих металів і сплавів". ВНІІ-МЕТМАШ. Слов'янське відділення. 1968) істотні зміни кривої твердості і розподілу залишкових напружень загартованого шару відбуваються по глибині, що не перевищує 20 мм. Приклад здійснення способу. В процесі експлуатації валка, при перешліфуванні його робочої поверхні, передбаченої технологічними картами (1 раз на тиждень), здійснюють неруйнівний ультразвуковий контроль структури методом зворотного розсіювання, де після перешліфування на робочу поверхню накладають локально-імерсійну ванну з п'єзоперетворювачем, що дозволяє зафіксувати осцилограму загартованого шару на глибину до 100 мм. Форма обвідної осцилограми для даного режиму гарту (ТВЧ або ТПЧ, кількість підігрівів і т.д.) в стані "поставки" валка із заданою маркою сталі розглядається як еталон для порівняння. В процесі експлуатації валка, в його перевантажених об'ємах відбувається деградація структур, накопичуються ушкодження у вигляді мікротріщин, що призводить до істотної зміни форми і амплітудних значень характерних точок обвідної осцилограми розсіяного від структури сигналу. Таку зміну може бути якісно (дана осцилограма в порівнянні з еталоном) і кількісно (значення амплітуд характерних точок, протяжність осцилограми і т.д.) зафіксовано і оброблено за допомогою спеціального блока накопичення та програмного забезпечення. Якщо зміни амплітуд перевищують допустимі значення як норми допустимих змін амплітуд (ТУ заводу), то спрацьовує фарбовідмітник, на робочій поверхні виділяються кільцеві смуги, відповідні кільцевим канавкам, в об'ємах яких накопичення пошкоджень може призвести до утворення осередків руйнування. Таким чином вибірка канавок токарною обробкою проводиться до появи викришувань і відшарувань. При підігріві поверхні бічних стінок і дна кільцевих канавок, ширина яких може змінюватися в широких межах, використовують петлевий індуктор з мідної трубки, охолоджуваної проточною водою. При обертанні валка і русі індуктора уздовж осі валка в межах ширини канавки, нагрівають поверхню канавки до температур, що не допускають появи несплавлень і тріщин при наплавленні, при цьому неприпустимо зіткнення індуктора і поверхні канавки. Для цього застосовують автоматичну систему управління рухом індуктора, за допомогою якої спочатку запам'ятовується профіль всіх кільцевих канавок на всій робочій поверхні валка, а потім як по копіру проводиться рух індуктора і наплавленого комплексу. Керамічний флюс добре показав себе при наплавленні коліс підйомних кранів і може бути використаний при відновленні прокатних валків. При охолодженні наплавленого металу контроль температур здійснюють цифровим пірометром; при його зміцненні використовують такі режими і такі засоби (ролики, карбувальні головки), що не допускають зазорів при поверхневій пластичній деформації і великих ударних навантажень для метастабільного загартованого шару, що має високий рівень залишкових напружень. Токарну обробку, підігрів, наплавлення, зміцнення і шліфування проводять з однієї установки на одному і тому ж верстатному устаткуванні. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб відновлення прокатних валків, що включає механічне видалення дефектів, підігрів, наплавлення і наступні термічну і механічну обробки, який відрізняється тим, що для підвищення терміну служби валків у процесі їх експлуатації, на етапі перешліфувань робочої поверхні валків проводять неруйнівний ультразвуковий контроль структури загартованого шару і при наявності підповерхневих осередків руйнації виділяють фарбовідмітником кільцеві смуги, відповідні кільцевим канавкам при механічному видаленні дефектів, перед наплавленням поверхню кільцевих канавок підігрівають спеціальним індуктором за допомогою автоматичної системи управління до температур, що не допускають появи несплавлення і тріщин при наплавленні; здійснюють наплавлення під керамічним флюсом, що забезпечує необхідну однорідність структури металу; наплавлений метал охолоджують до температур, що забезпечують достатню пластичність матеріалу, а потім зміцнюють наплавлений в кільцевих канавках метал до значень мікротвердості робочої поверхні валка в стані "поставки". 60 2 UA 83320 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3