RU2113326C1

RU2113326C1 - Process of reconditioning of bottom drum

Info

Publication number: RU2113326C1
Application number: RU97105884A
Authority: RU
Inventors: А.А. Маслов; Л.В. Краева; В.П. Смирнов; А.В. Артюшечкин
Original assignee: Акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-06-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: process may be used for arc deposition of bottom drum of bath for hot alumozinc plating of steel strips. Damaged upper layer of barrel is removed by turning down on lathe. Ring collar having width equal to 0.01-0.03 length of barrel is built up on each edge of it. Arc deposition is performed along helical line from center of barrel to its edges. Arc deposition can be performed in opposite direction. EFFECT: increased resistance of drum and diminished welding deformations. 1 cl

Description

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для восстановления электродуговой наплавкой донного барабана ванны горячего алюмоцинкования стальных полос. The invention relates to welding production and can be used to restore the electric arc surfacing of the bottom drum of a hot-dip galvanized steel bathtub.

Донный (погружной) барабан эксплуатируется в алюмоцинковом расплаве, заполняющем ванну агрегата непрерывного горячего алюмоцинкования, и служит для поддержания необходимой глубины погружения покрываемой стальной полосы в расплав и направления ее движения. Для быстрого прогрева донного барабана в расплаве он выполнен тонкостенным: отношение толщины стенки бочки к ее радиусу составляет 0,075, а длина бочки барабана 1800 мм. The bottom (immersion) drum is operated in an alumina-zinc melt, filling the bath of the continuous hot alumina-galvanizing unit, and serves to maintain the required immersion depth of the coated steel strip in the melt and the direction of its movement. For quick heating of the bottom drum in the melt, it is made thin-walled: the ratio of the barrel wall thickness to its radius is 0.075, and the drum barrel length is 1800 mm.

С целью повышения стойкости донного барабана против коррозии в агрессивном алюмоцинковом расплаве его изготавливают из высоколегированной хромоникелевой стали марки 03Х17Н14М3. Помимо коррозионного разрушения, поверхность бочки донного барабана подтверждена фрикционному износу от взаимодействия с транспортируемой полосой. In order to increase the resistance of the bottom drum against corrosion in an aggressive alumina-zinc melt, it is made of high-alloyed chromium-nickel steel grade 03X17H14M3. In addition to corrosion damage, the surface of the barrel of the bottom drum is confirmed by frictional wear from interaction with the transported strip.

После 5 - 6 сут работы в алюмоцинковом расплаве донный барабан становится непригодным к дальнейшей эксплуатации из-за разрушения поверхности бочки, и его приходится заменять. After 5-6 days of work in the alumina-zinc melt, the bottom drum becomes unsuitable for further operation due to destruction of the barrel surface, and it has to be replaced.

Так как донный барабан выполнен из специальной высоколегированной трудносвариваемой стали и представляет из себя тонкостенную крупногабаритную конструкцию, то при его восстановлении электродуговой наплавкой образуются трещины в металле, бочка барабана теряет правильную цилиндрическую форму из-за сварочных напряжений и деформаций. В этих случаях донный барабан быстро выходит из строя и не пригоден к дальнейшей эксплуатации. Since the bottom drum is made of special high-alloy hard-to-weld steel and is a thin-walled large-sized structure, when it is restored by electric arc welding, cracks form in the metal, the drum barrel loses its regular cylindrical shape due to welding stresses and deformations. In these cases, the bottom drum quickly fails and is not suitable for further use.

Известен способ восстановления деталей в виде тел вращения (прокатных валков, роликов, барабанов), включающий удаление поврежденного поверхностного слоя, подогрев детали, последующую электродуговую наплавку по винтовой линии [1]. A known method of restoring parts in the form of bodies of revolution (rolling rolls, rollers, drums), including the removal of a damaged surface layer, heating the part, subsequent electric arc welding along a helix [1].

Недостаток этого способа состоит в том, что при восстановлении донного барабана из высоколегированной стали происходит образование трещин в металле, бочка барабана из-за сварочных деформаций теряет правильную форму. The disadvantage of this method is that when the bottom drum of high alloy steel is restored, cracks in the metal form, the drum barrel loses its correct shape due to welding deformations.

Известен также способ подготовки и ремонта гладких валков наплавкой, включающий подготовку бочки, разогрев валка и наплавку бочки электродной проволокой по винтовой линии, причем края валка наплавляют мягким металлом, с плавным переходом к средней части на более твердый и износостойкий металл [2]. There is also a method of preparing and repairing smooth rolls by surfacing, including barrel preparation, heating the roll and welding of the barrel with electrode wire along a helix, with the edges of the roll surfacing with soft metal, with a smooth transition to the middle part to a harder and more wear-resistant metal [2].

Такой способ не пригоден для восстановления донного барабана так как при наплавке тонкостенной бочки из высоколегированной хромоникелевой стали вследствие сварочных напряжений происходит образование трещин и искажение формы цилиндра. This method is not suitable for restoration of the bottom drum, since when welding a thin-walled barrel of high-alloy chromium-nickel steel, cracking and distortion of the cylinder shape occur due to welding stresses.

Известен способ восстановления изношенных деталей в форме тел вращения, включающий удаление переточкой поврежденного поверхностного слоя бочки и последующую ее электродуговую наплавку по винтовой линии [3]. A known method of restoring worn parts in the form of bodies of revolution, including the removal of a damaged surface layer of the barrel by regrinding and its subsequent arc welding along a helix [3].

Данному способу присущи следующие недостатки. Донный барабан выполнен из высоколегированной специальной стали и представляет собой тонкостенную конструкцию. Наплавка по известному способу приводит к образованию сварочных трещин, особенно на краях бочки, и к нарушению формы барабана: поперечное сечение его становится вытянутой (эллиптической) формы, а диаметр в средней части меньше, чем по краям. Это приводит к снижению стойкости донного барабана и невозможности его эксплуатации из-за сварочных деформаций. This method has the following disadvantages. The bottom drum is made of high alloyed special steel and is a thin-walled structure. Surfacing according to the known method leads to the formation of welding cracks, especially at the edges of the barrel, and to the violation of the shape of the drum: its cross section becomes elongated (elliptical) in shape, and the diameter in the middle part is smaller than at the edges. This leads to a decrease in the resistance of the bottom drum and the impossibility of its operation due to welding deformations.

Задача изобретения состоит в повышении стойкости донного барабана и уменьшении сварочных деформаций и напряжений. The objective of the invention is to increase the resistance of the bottom drum and reduce welding deformations and stresses.

Указанная задача решена следующим образом. Способ восстановления донного барабана ванны горячего алюмоцинкования стальных полос заключается в том, что удаляют переточкой поврежденный поверхностный слой бочки, после переточки на каждый из краев бочки наплавляют кольцевой бурт шириной 0,01 - 0,03 от ее длины, а затем осуществляют наплавку по винтовой линии от середины бочки. По одному из вариантов наплавку осуществляют в противоположных направлениях. The specified problem is solved as follows. The method for restoring the bottom drum of a hot-dip galvanized steel bathtub of steel strips consists in the removal of the damaged surface layer of the barrel by regrinding, after the regrinding, an annular shoulder 0.01 to 0.03 of its length is welded to each edge of the barrel, and then helical surfacing is carried out from the middle of the barrel. In one embodiment, surfacing is carried out in opposite directions.

Сущность изобретения состоит в следующем. Хромоникелевая сталь, из которой изготовлена бочка донного барабана, характеризуется чувствительностью к локальному перегреву, склонна к возникновению и развитию горячих трещин, образованию сварочных деформаций детали. Наиболее опасными участками бочки являются ее края, где условия образования и развития горячих трещин наиболее благоприятны. Поэтому первоначальная наплавка на каждый из краев, имеющих низкую температуру кольцевых буртов регламентированной ширины, позволяет избежать образования горячих трещин. Так как кольцевые бурты на противоположных краях бочки максимально возможно удалены друг от друга, их взаимное термическое влияние при наплавке отсутствует. Наплавленные кольцевые бурты по краям бочки при охлаждении сжимают детали барабана, делая его более жестким и устойчивым к действию сварочных напряжений при последующей наплавке по винтовой линии. The invention consists in the following. Nickel chromium steel, of which the barrel of the bottom drum is made, is characterized by sensitivity to local overheating, prone to the occurrence and development of hot cracks, the formation of welding deformations of the part. The most dangerous sections of the barrel are its edges, where the conditions for the formation and development of hot cracks are most favorable. Therefore, the initial surfacing on each of the edges having a low temperature of annular collars of a regulated width, avoids the formation of hot cracks. Since the annular collars at the opposite edges of the barrel are as far away as possible from each other, there is no mutual thermal influence during surfacing. The deposited ring collars along the edges of the barrel during cooling compress the details of the drum, making it more rigid and resistant to welding stress during subsequent surfacing along a helical line.

Наплавка по винтовой линии от середины бочки к ее краю наиболее благоприятна с точки зрения равномерности распространения тепловых потоков в тонкостенной бочке и исключения локальных перегревов. В процессе такой наплавки края бочки с кольцевыми буртами, имевшими высокую, температуру, продолжают остывать, и к моменту приближения к ним сварочной дуги их температура позволяет исключить образование трещин из-за перегрева. По мере удаления сварочной дуги от середины бочки температура середины бочки также снижается. Поэтому последующая наплавка по винтовой линии второй половины бочки также происходит без локальных перегревов, трещинообразования и искажения правильной цилиндрической формы. Surfacing along a helical line from the middle of the barrel to its edge is most favorable in terms of uniform distribution of heat fluxes in a thin-walled barrel and the elimination of local overheating. During such surfacing, the edges of the barrel with ring shoulders having a high temperature continue to cool, and by the time the welding arc approaches them, their temperature eliminates the formation of cracks due to overheating. As the welding arc moves away from the middle of the barrel, the temperature of the middle of the barrel also decreases. Therefore, subsequent surfacing along the helix of the second half of the barrel also occurs without local overheating, cracking and distortion of a regular cylindrical shape.

Наиболее благоприятная схема напряженного состояния бочки достигается в случае, когда наплавку от середины бочки к ее краям осуществляют по винтовым линиям противоположного направления, при этом скручивающие напряжения в разных половинах бочки противонаправлены, компенсируют друг друга и не приводят к искажениям правильной цилиндрической формы тонкостенного барабана. The most favorable diagram of the stress state of the barrel is achieved when surfacing from the middle of the barrel to its edges is carried out along helical lines of the opposite direction, while the torsional stresses in different halves of the barrel are opposite, compensate each other and do not distort the regular cylindrical shape of the thin-walled drum.

Экспериментально установлено, что при ширине кольцевого бурта менее 0,01 от длины бочки (в нашем случае менее 18 мм) повышение жесткости недостаточно, барабан неустойчив к действию сварочных напряжений, которые нарушат правильность его геометрической формы. При ширине кольцевого бурта более 0,03 от длины бочки (т.е. более 54 мм) имеет место локальный перегрев краев бочки и образование трещин в металле. It was experimentally established that when the width of the annular collar is less than 0.01 from the barrel length (in our case less than 18 mm), the increase in rigidity is not enough, the drum is unstable to the action of welding stresses that violate the correctness of its geometric shape. When the width of the annular collar is more than 0.03 of the barrel length (i.e., more than 54 mm), local overheating of the barrel edges and the formation of cracks in the metal take place.

Пример. Донный барабан из стали марки 03Х17Н14М3 с диаметром бочки 574 мм, длиной бочки 1800 мм и толщиной стенки 42 мм, отработавший 6 сут в агрегате горячего алюмоцинкования стальных полос, устанавливают на токарный станок и с помощью резца перетачивают на диаметр 570 мм до удаления поверхностных дефектов. Example. A bottom drum made of 03Kh17N14M3 steel with a barrel diameter of 574 mm, a barrel length of 1800 mm and a wall thickness of 42 mm, which has worked for 6 days in a hot-dip galvanizing unit for steel strips, is mounted on a lathe and, using a cutter, is grind to a diameter of 570 mm until surface defects are removed.

После переточки донный барабан устанавливают на наплавочный станок КЖ 907. На один из краев бочки (например, левый) осуществляют электродуговую наплавку кольцевого бурта шириной 36 мм, что составляет 0,02 от длины бочки. Наплавку осуществляют под слоем флюса АН-26П электродной лентой ЛС-04Х18Н14Г3М2 сечением 1 • 36 мм. Сила тока при наплавке 425 А, напряжение 33 В, скорость подачи ленты 8 м/ч. После наплавки бурта на левый край бочки осуществляют наплавку бурта на правый ее край, при этом левый бурт охлаждают воздушной струей. After regrinding, the bottom drum is installed on the KZh 907 surfacing machine. On one of the barrel edges (for example, the left one), an arc welding of an annular shoulder 36 mm wide is made, which is 0.02 of the barrel length. Surfacing is carried out under an AN-26P flux layer with an electrode strip LS-04X18N14G3M2 with a section of 1 • 36 mm. The current strength during surfacing is 425 A, the voltage is 33 V, the tape feed speed is 8 m / h. After surfacing the shoulder on the left edge of the barrel, the shoulder is surfaced on its right edge, while the left shoulder is cooled by an air stream.

После наплавки обоих буртов наплавочную головку устанавливают точно посередине бочки и начинают ее электродуговую наплавку по винтовой линии правого направления от середины бочки и левому ее краю. Наплавку центральной части бочки осуществляют по тем же режимам, что и кольцевых буртов по ее краям. Во время наплавки этой части бочки правый край валка охлаждают струей воздуха. После завершения наплавки левой половины бочки наплавочную головку снова устанавливают посередине бочки и производят электродуговую наплавку по винтовой линии правого направления от середины бочки к правому ее краю с одновременным охлаждением воздушной струей левой, ранее наплавленной стороны. After surfacing of both shoulders, the surfacing head is installed exactly in the middle of the barrel and its arc welding begins along the helical line of the right direction from the middle of the barrel and its left edge. Surfacing of the central part of the barrel is carried out according to the same modes as the annular collars along its edges. During surfacing of this part of the barrel, the right edge of the roll is cooled by a stream of air. After the deposition of the left half of the barrel is completed, the surfacing head is again installed in the middle of the barrel and arc welding is carried out along a helical line in the right direction from the middle of the barrel to its right edge while air cooling the left, previously deposited side.

За счет этого исключается локальный перегрев бочки, образование горячих трещин, уменьшаются сварочные деформации и напряжения, повышается стойкость донного барабана. Due to this, local overheating of the barrel, the formation of hot cracks are eliminated, welding deformations and stresses are reduced, the resistance of the bottom drum is increased.

После завершения наплавки донный барабан подвергают переточке на номинальный диаметр и вновь устанавливают в агрегат непрерывного алюмоцинкования стальных полос. Стойкость наплавленного донного барабана в алюмоцинковом расплаве составляет 7 сут. After surfacing is completed, the bottom drum is regrind to the nominal diameter and reinstalled in the continuous aluminum galvanizing unit of steel strips. The resistance of the deposited bottom drum in the aluminum-zinc melt is 7 days.

Возможен вариант реализации способа, когда наплавку правой стороны донного барабана ведут по винтовой линии левого направления. В этом случае внутренние напряжения скручивания на правой и левой половинах бочки противонаправлены и уравновешивают друг друга, а бочка сохраняет правильную цилиндрическую форму, стойкость погружного барабана возрастает. A possible implementation of the method is when the deposition of the right side of the bottom drum is carried out along a helical line of the left direction. In this case, the internal torsional stresses on the right and left halves of the barrel are counter-directed and counterbalance each other, and the barrel retains the correct cylindrical shape, the resistance of the submersible drum increases.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что наплавка после переточки на каждый из краев бочки кольцевого бурта шириной 0,01 - 0,03 от ее длины и последующая наплавка по винтовой линии от середины бочки к ее краям позволяет исключить локальный перегрев бочки, ее трещинообразование и искажения правильной геометрической формы. Наплавка от середины бочки к ее краям, осуществленная по винтовым линиям противоположного направления, позволяет взаимно компенсировать сварочные напряжения и исключить искажения формы бочки донного барабана. Technical appraisal and economic advantages of the proposed method consist in the fact that surfacing after regrinding onto each of the edges of the barrel of an annular collar with a width of 0.01-0.03 from its length and subsequent surfacing along a helical line from the middle of the barrel to its edges eliminates local overheating of the barrel, its cracking and distortion of the correct geometric shape. Surfacing from the middle of the barrel to its edges, carried out along helical lines of the opposite direction, allows one to mutually compensate for welding stresses and eliminate distortions in the shape of the barrel of the bottom drum.

Применение предложенного способа обеспечит повышение рентабельности технологии горячего алюмоцинкования стальных полос на 7%. The application of the proposed method will increase the profitability of the technology of hot aluminizing of steel strips by 7%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения:
1. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - Л.: Машиностроение, 1987, с. 361 - 362.Literary sources used in the preparation of the description of the invention:
1. Dumov S.I. Technology of electric fusion welding. - L .: Engineering, 1987, p. 361 - 362.

2. Авторское свидетельство ЧССР N 195109, кл. B 23 K 25/00, 1982. 2. Copyright certificate of Czechoslovakia N 195109, cl. B 23 K 25/00, 1982.

3. Цеков В.И. Восстановление деталей металлургического оборудования. - М.: Металлургия, 1977, с. 33 - 34. 3. Tsekov V.I. Restoration of parts of metallurgical equipment. - M.: Metallurgy, 1977, p. 33 - 34.

Claims

1. The method of restoring the bottom drum of a hot-dip galvanized steel bath strip, which consists in the fact that the surface layer of the drum barrel is removed by re-grinding, an annular shoulder 0.01 to 0.03 of its length is deposited on each edge of the barrel and arc welding is carried out along a helical line from the middle of the barrel to its edges.

2. The method according to claim 1, characterized in that the surfacing is carried out in opposite directions.