RU2093591C1

RU2093591C1 - Continuous annealing unit roller

Info

Publication number: RU2093591C1
Application number: RU96111139A
Authority: RU
Inventors: А.А. Угаров; В.В. Ветер; И.В. Найденов; Г.А. Белкин; Е.Н. Хальзев; В.С. Рыжков
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"; Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Валок"
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, repair and manufacture of annealing unit roller. SUBSTANCE: roller has pins provided with inner layer of austenitic stainless steel and outer layer of martensitic stainless steel. Thickness of outer layer does not exceed 0.5 of total thickness of hollow pin wall. Alloy , which may be used as material for inner layer, contains, % by weight: carbon 0.01-0.12; manganese 0.1-2.0; chromium 16.0-20.0; silicon 0.01-0.08; nickel 8.0-11.0; iron the balance. Alloy used as material for outer layer contains, % by weight: carbon 0.09-0.25; silicon 0.10-0.80; manganese 0.10-0.80; chromium 12.00-14.00; nickel 0.01-0.60; iron the balance. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and enhanced reliability in operation. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при ремонте и изготовлении роликов агрегата непрерывного отжига (АНО). The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the repair and manufacture of rollers of a continuous annealing unit (ANO).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является ролик АНО, содержащий бочку и полые цапфы (АО "НЛМК", сборочный чертеж N 427040 R "Ролик АНО"). Бочка выполнена из сплава Х25Н20С, а цапфы из стали Х18Н9. Недостатком известного технического решения является низкая стойкость ролика, который быстро выходит из строй чаще всего вследствие износа наружной поверхности цапф. Closest to the claimed technical solution is an ANO roller containing a barrel and hollow trunnions (NLMK JSC, assembly drawing N 427040 R "ANO roller"). The barrel is made of X25H20C alloy, and the trunnions are made of X18H9 steel. A disadvantage of the known technical solution is the low resistance of the roller, which quickly breaks down most often due to wear on the outer surface of the pins.

Цель изобретения повышение стойкости роликов агрегата непрерывного отжига. The purpose of the invention is to increase the resistance of the rollers of the continuous annealing unit.

Поставленная цель достигается тем, что цапфы ролика выполнены из двух слоев внутреннего из нержавеющей стали аустенитного класса и наружного из нержавеющей стали мартенситного или мартенситно-ферритного класса. При этом толщина наружного слоя не превышает 0,5 общей толщины стенки полой цапфы. В качестве материала для внутреннего слоя лучше применять сталь, содержащую, мас. углерод 0,01-0,12; марганец 0,1-2,0; хром 16,0-20,0; кремний 0,01-0,08; никель 8,0-11,0; железо остальное, а для наружного сталь, мас. углерод 0,09-0,25; кремний 0,10-0,80; марганец 0,10-0,80; хром 12,00-14,00; никель 0,01-0,60; железо остальное. Причем если содержание углерода до 0,15% то сталь относится к мартенситно-ферритному классу. This goal is achieved in that the roller pins are made of two layers of inner austenitic stainless steel and outer martensitic or martensitic-ferritic stainless steel. The thickness of the outer layer does not exceed 0.5 of the total wall thickness of the hollow journal. As a material for the inner layer, it is better to use steel containing, by weight. carbon 0.01-0.12; manganese 0.1-2.0; chrome 16.0-20.0; silicon 0.01-0.08; nickel 8.0-11.0; iron the rest, and for the outside steel, wt. carbon 0.09-0.25; silicon 0.10-0.80; manganese 0.10-0.80; chrome 12.00-14.00; nickel 0.01-0.60; iron the rest. Moreover, if the carbon content is up to 0.15%, then the steel belongs to the martensitic-ferritic class.

Ролики агрегата непрерывного отжига работают в сложных условиях в условиях высокой температуры и нагрузок со стороны протягиваемой полосы. Для уменьшения возможности перегрева цапф и заклинивания подшипников цапфы выполнены пустотелыми и они охлаждаются изнутри водой. В процессе эксплуатации цапфы испытывают изгибающие нагрузки вследствие действия протягиваемой полосы, а также подвергаются истиранию в месте посадки подшипника и муфты со стороны привода. Чаще всего ролики выходят из строя вследствие износа цапф. В прототипе цапфы выполнены из стали аустенитного класса Х18Н9, которая обладает высокими жаропрочными свойствами и коррозионной стойкостью, однако она имеет низкую твердость и, следовательно, износостойкость. При эксплуатации ролика из-за неравномерного нагрева цапфы и подшипника, а также из-за различия их коэффициентов термического расширения происходит проскальзывание обоймы подшипника по наружной поверхности цапфы, что приводит к ее износу. Для повышения износостойкости наружную часть цапф предлагается выполнять из нержавеющей стали мартенситного или мартенситно-ферритного класса, т.к. этот класс сталей обладает наряду с высокой коррозионной стойкостью и жаропрочностью еще и высокой твердостью, а, следовательно, износостойкостью. The rollers of the continuous annealing unit operate in difficult conditions under conditions of high temperature and loads from the side of the stretched strip. To reduce the possibility of overheating of the trunnions and jamming of the trunnion bearings, the trunnions are hollow and they are cooled internally by water. During operation, the trunnions experience bending loads due to the action of the stretched strip, and they also undergo abrasion at the seat of the bearing and coupling on the drive side. Most often, the rollers fail due to wear on the trunnions. In the prototype, the trunnions are made of austenitic steel X18H9, which has high heat-resistant properties and corrosion resistance, however, it has low hardness and, therefore, wear resistance. During operation of the roller due to uneven heating of the journal and the bearing, as well as due to the difference in their thermal expansion coefficients, the bearing race slips along the outer surface of the journal, which leads to its wear. To increase the wear resistance, the outer part of the trunnions is proposed to be made of stainless steel of martensitic or martensitic-ferritic class, because This class of steels possesses, along with high corrosion resistance and heat resistance, high hardness and, therefore, wear resistance.

Однако этот класс материалов обладает более низкой пластичностью по сравнению со сталями аустенитного класса. Поэтому в предложенном техническом решении полые цапфы выполнены из двух слоев внутреннего из нержавеющей стали аустенитного класса, обладающего высокой пластичностью и вязкостью, и наружного из нержавеющей стали мартенситного класса, обладающего высокой износостойкостью. При этом в случае перегрузок и изгиба ролика трещина, образовавшаяся в хрупком наружном слое, вязнет в пластичном внутреннем. Причем это свойство наилучшим образом проявляется, если толщина наружного слоя не превышает 0,5 общей толщины стенки цапфы. При увеличении толщины износостойкого слоя трещина может не увязнуть в током внутреннем слое, что приведет к поломке цапфы. Таким образом, в предложенной конструкции ролика в наиболее полной мере сочетаются высокая износостойкость наружного слоя ролика с вязкостью внутреннего, что в целом повышает ресурс работы ролика. However, this class of materials has lower ductility compared to austenitic steels. Therefore, in the proposed technical solution, the hollow pins are made of two layers of an inner austenitic stainless steel with high ductility and viscosity, and an outer martensitic stainless steel with high wear resistance. In this case, in the case of overloads and bending of the roller, the crack formed in the brittle outer layer will bind in the plastic inner one. Moreover, this property is best manifested if the thickness of the outer layer does not exceed 0.5 of the total wall thickness of the journal. With an increase in the thickness of the wear-resistant layer, the crack may not get bogged down in the current inner layer, which will lead to breakage of the journal. Thus, the proposed design of the roller to the fullest extent combines the high wear resistance of the outer layer of the roller with the viscosity of the inner, which generally increases the life of the roller.

На чертеже изображен общий вид ролика, где 1 бочка, 2 цапфа (длинный конец присоединяется к электродвигателю), с толщиной стенки H. Каждая цапфа состоит из внутреннего слоя 3 толщиной δ и наружного слоя 4 толщиной h. The drawing shows a General view of the roller, where 1 barrel, 2 trunnions (the long end is attached to the electric motor), with a wall thickness H. Each trunnion consists of an inner layer 3 of thickness δ and an outer layer 4 of thickness h.

Пример. Example.

На изношенных цапфах ролика, вышедшего из строя, с помощью электродуговой наплавки формируют слой толщиной 3 мм на сторону из стали 12Х13, имеющей следующий химический состав, мас. углерод 0,10; кремний 0,40; марганец 0,43; хром 13,1; никель 0,45, остальное железо. Это сталь мартенситно-ферритного класса. Основа (внутренний слой) выполнена из стали аустенитного класса 12Х18Н9 следующего состава, мас. углерод 0,08; кремний 0,6; марганец 1,2; хром 17,5; никель 9,1; железо остальное. Общая минимальная толщина стенки цапфы (H) составляет 15 мм. Тогда при d 3 мм толщина наружного слоя составляет 0,2 от H в самом узком месте цапфы. При неизменной толщине наружного слоя ( d 3 мм) ее доля в других частях цапфы (большего диаметра) будет еще меньше, чем 0,2. On worn journal pins of a failed roller, using an electric arc surfacing, a layer of 3 mm thickness is formed on the side of steel 12X13, having the following chemical composition, wt. carbon 0.10; silicon 0.40; manganese 0.43; chromium 13.1; nickel 0.45, the rest is iron. This is a martensitic-ferritic steel. The base (inner layer) is made of austenitic steel 12X18H9 of the following composition, wt. carbon 0.08; silicon 0.6; manganese 1.2; chrome 17.5; nickel 9.1; iron the rest. The total minimum trunnion wall thickness (H) is 15 mm. Then, with d 3 mm, the thickness of the outer layer is 0.2 of H at the narrowest point of the journal. With a constant thickness of the outer layer (d 3 mm), its share in other parts of the journal (larger diameter) will be even less than 0.2.

Преимущества предложенного технического решения заключаются в том, что новая конструкция цапф роликов сочетает в себе высокую износостойкость наружного слоя с вязкостью внутреннего, при высокой жаростойкости и коррозионностойкости обоих слоев, что в целом повышает срок службы роликов АНО. The advantages of the proposed technical solution are that the new design of the journal of the rollers combines the high wear resistance of the outer layer with the viscosity of the inner, with high heat resistance and corrosion resistance of both layers, which generally increases the life of the ANO rollers.

Claims

1. The roller of the continuous annealing unit comprising a barrel and hollow trunnions, characterized in that the hollow trunnions are made of two layers of inner austenitic stainless steel and outer martensitic or martensitic-ferritic stainless steel.

2. The roller according to claim 1, characterized in that the thickness of the outer layer does not exceed 0.5 of the wall thickness of the hollow journal.

3. The roller according to claim 1 or 2, characterized in that the inner layer is made of steel containing wt.

Carbon 0.01 0.12
Manganese 0.1 2.0
Chrome 16 20
Silicon 0.01 0.08
Nickel 8 11
Iron Else
4. The roller according to claim 1 or 2, characterized in that the outer layer is made of steel containing, by weight.

Carbon 0.09 0.25
Silicon 0.1 0.8
Manganese 0.1 0.8
Chrome 12 14
Nickel 0.01 0.6
Iron Rest