RU2154112C1

RU2154112C1 - Method of reconditioning roll service properties

Info

Publication number: RU2154112C1
Application number: RU99114272A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ветер; А.А. Угаров; Г.А. Белкин; Ю.П. Никифоров; Е.А. Фридкин; Г.В. Лихачев; В.В. Гудухин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"; Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Валок"
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: metallurgy; applicable in hot- and cold-rolling mills for prolongation of roll service life. SUBSTANCE: working roll made from steel 9X2MB of mill 2030 is installed on machine tool to whose carriage, inductor setting up magnetic filed is secured. Roll is rotated at a speed of 30 rpm and subjected to pulse magnetic field beginning from edge of roll barrel. Intensity of magnetic field is 1000 A/m with five magnetic pulses per second and pulse duration of 5•10^-3 s. Carriage with inductor is moved along roll barrel at speed of 500 mm/min. EFFECT: increased stability rolls after reconditioning. 4 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано на станах горячей и холодной прокатки для повышения долговечности прокатных валков. The invention relates to metallurgy and can be used on hot and cold rolling mills to increase the durability of the rolling rolls.

Известен способ восстановления эксплуатационных свойств прокатных валков, в котором валок с целью удаления разупрочненного слоя (после определенного числа перешлифовок) подвергают токарной обработке на заданную глубину [1] . Недостатком известного способа является низкая стойкость валка вследствие образования на его поверхности дефектов контактно-усталостного характера, т. к. не всегда удается точно определить глубину разупрочненного слоя и удалить его полностью токарной обработкой. A known method of restoring the operational properties of rolling rolls, in which the roll in order to remove the weakened layer (after a certain number of resurfacing) is subjected to turning to a predetermined depth [1]. The disadvantage of this method is the low resistance of the roll due to the formation of defects of contact-fatigue nature on its surface, since it is not always possible to accurately determine the depth of the weakened layer and remove it completely by turning.

Известен способ восстановления эксплуатационных свойств прокатных валков, включающий нагрев поверхности валка до температуры отпуска и охлаждение [2] . Недостатком известного технического решения является низкая стойкость валка, т. к. термическая обработка не всегда предотвращает разрушение бочки валка из-за действия накопленных остаточных эксплуатационных напряжений. A known method of restoring the operational properties of rolling rolls, including heating the surface of the roll to a tempering temperature and cooling [2]. A disadvantage of the known technical solution is the low resistance of the roll, because the heat treatment does not always prevent the destruction of the barrel roll due to the accumulated residual operational stresses.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ восстановления эксплуатационных свойств прокатных валков, включающий магнитноимпульсную обработку бочки валка [3]. Closest to the technical nature of the claimed is a method of restoring the operational properties of the rolling rolls, including magnetic pulse processing of the roll barrel [3].

Недостатком известного технического решения является низкая стойкость прокатных валков, т.к. предлагаемые режимы рекомендованы для валков малого диаметра (не более 100 мм), и обработка ведется при большой напряженности магнитного поля (300-600 кА/м) и длительности импульса 0,5-1,0 с, в результате увеличивается время и снижается качество обработки. A disadvantage of the known technical solution is the low resistance of the rolls, because the proposed modes are recommended for rolls of small diameter (not more than 100 mm), and processing is carried out with a high magnetic field strength (300-600 kA / m) and a pulse duration of 0.5-1.0 s, as a result, the time increases and the quality of processing decreases .

Техническая задача изобретения - повышение стойкости прокатных валков. The technical task of the invention is to increase the resistance of the rolling rolls.

Технический результат достигается тем, что магнитно-импульсную обработку бочки валка ведут при напряженности магнитного поля 500-50000 А/м, в 1 секунду задают 2-10 импульсов, при перемещении индуктора вдоль бочки валка со скоростью 30-3000 мм/мин. The technical result is achieved in that the magnetic pulse processing of the roll barrel is carried out at a magnetic field strength of 500-50000 A / m, 2-10 pulses are set in 1 second, when the inductor is moved along the roll barrel at a speed of 30-3000 mm / min.

В процессе обработки валок вращают со скоростью 2-200 об/мин, длительность одного импульса назначают равной 2•10^-2 - 8•10^-5 с, а количество полных перемещений индуктора вдоль бочки валка назначают 1-20 раз.During processing, the roll is rotated at a speed of 2-200 rpm, the duration of one pulse is set equal to 2 • 10 ^-2 - 8 • 10 ^-5 s, and the number of complete movements of the inductor along the roll barrel is assigned 1-20 times.

В процессе эксплуатации прокатные валки подвергаются циклическим нагрузкам, что приводит к накоплению остаточных напряжений в поверхностном слое валка, которые накладываются на остаточные напряжения, имеющиеся в валке после его изготовления, и приводят к разрушению бочки валка. Проведенные исследования показали, что разрушение валка протекает в несколько стадий: накопление остаточных напряжений и зарождение микродефектов, увеличение размера дефектов до образования макротрещин, разрушение поверхностного слоя валка. При этом было установлено, что если еще на стадии накопления напряжений и микродефектов понизить в валке уровень остаточных напряжений, имевшихся в валке после изготовления и накопленных им при эксплуатации, то наступление следующей стадии разрушения, приводящей к необратимым последствиям, можно будет избежать. Снижение уровня напряжений в активном слое валка может быть достигнуто путем обработки бочки валка магнитным полем. During operation, the rolls are subjected to cyclic loads, which leads to the accumulation of residual stresses in the surface layer of the roll, which are superimposed on the residual stresses present in the roll after its manufacture, and lead to the destruction of the roll barrel. Studies have shown that the destruction of the roll proceeds in several stages: the accumulation of residual stresses and the initiation of microdefects, an increase in the size of defects before the formation of macrocracks, and the destruction of the surface layer of the roll. It was found that if, even at the stage of accumulation of stresses and microdefects, the level of residual stresses that existed in the roll after manufacture and accumulated by it during operation was reduced in the roll, then the onset of the next failure stage, leading to irreversible consequences, could be avoided. Reducing the stress level in the active layer of the roll can be achieved by treating the roll barrel with a magnetic field.

При обработке валка магнитным полем по рекомендуемым режимам в поверхностном слое вследствие неоднородности кристаллической структуры возникают вихревые токи. Магнитное поле и вихревые токи вызывают локальные микровихри, которые, в свою очередь, нагревают участки вокруг кристаллитов напряженных блоков и неоднородностей структуры металла [3]. В местах концентраций остаточных или усталостных напряжений теплота, наведенная при магнитной обработке вихревыми токами, уменьшает избыточную энергию составляющих кристаллитов и зерен структуры, особенно в зоне контакта напряженных участков, что приводит к снижению концентрации и общего уровня остаточных напряжений. When the roll is treated with a magnetic field according to the recommended modes, eddy currents occur in the surface layer due to the inhomogeneity of the crystal structure. The magnetic field and eddy currents cause local microvortices, which, in turn, heat the areas around crystallites of stressed blocks and inhomogeneities of the metal structure [3]. In places of concentration of residual or fatigue stresses, the heat induced during eddy current magnetic treatment reduces the excess energy of the constituent crystallites and grains of the structure, especially in the contact zone of stressed sections, which leads to a decrease in the concentration and overall level of residual stresses.

Поверхность валков обрабатывают импульсным магнитным полем с напряженностью 500-50000 А/м с количеством импульсов 2-10 штук в секунду и длительностью одного импульса 2•10^-2 - 8•10^-5 секунды. При меньшей напряженности магнитного поля (или количества импульсов менее 2-х) тепловой энергии, созданной магнитным полем, становится недостаточно для уменьшения в валке уровня остаточных напряжений. Увеличение напряженности свыше 50000 А/м и количества импульсов более 10 в 1 секунду уже не приводит к дальнейшему снижению уровня остаточных напряжений и не сказывается на выходе валков из строя вследствие образования контактно-усталостных дефектов. При длительности одного импульса менее 8•10^-5 с не хватает энергии для снятия напряжений, а при длительности более 2•10^-2 с продолжительность паузы между импульсами становится недостаточной для релаксации напряжений.The surface of the rolls is treated with a pulsed magnetic field with a strength of 500-50000 A / m with a number of pulses of 2-10 pieces per second and a pulse duration of 2 • 10 ^-2 - 8 • 10 ^-5 seconds. At a lower magnetic field strength (or the number of pulses less than 2), the thermal energy created by the magnetic field becomes insufficient to reduce the level of residual stresses in the roll. An increase in tension over 50,000 A / m and the number of pulses over 10 per 1 second no longer leads to a further decrease in the level of residual stresses and does not affect the rolls failure due to the formation of contact fatigue defects. With a duration of one pulse less than 8 • 10 ^-5 s there is not enough energy to relieve stresses, and with a duration of more than 2 • 10 ^-2 s the pause time between pulses becomes insufficient for relaxation of stresses.

В процессе обработки валок вращают со скоростью 2-200 об/мин. Небольшие скорости применяют для валков с большим диаметром бочки, например опорных валков, а большие скорости вращения используют при обработке валков малого диаметра, что в целом обеспечивает внесение необходимого количества импульсов на единицу поверхности. Из тех же соображений выбран интервал скорости перемещения индуктора вдоль бочки валка (30-3000 мм/мин). При малом перемещении индуктора увеличивается количество вносимой энергии в единицу времени на единицу поверхности, при быстром перемещении - уменьшается. During processing, the roll is rotated at a speed of 2-200 rpm Small speeds are used for rolls with a large barrel diameter, for example, backup rolls, and high speeds are used when processing rolls of small diameter, which generally ensures the introduction of the required number of pulses per unit surface. For the same reasons, the selected interval of the speed of movement of the inductor along the roll barrel (30-3000 mm / min). With a small movement of the inductor, the amount of energy deposited per unit time per unit surface increases, with rapid movement it decreases.

Количество магнитных обработок бочки валка назначают 1-20 раз и их число зависит от толщины активного слоя валка. При небольшой толщине (5-10 мм) достаточно 1-2 обработки; при большой, например, опорных валков (с толщиной активного слоя 110-120 мм на диаметр) количество магнитных обработок возрастает до 20 раз, и их назначают регулярно по мере эксплуатации валка и износа его активного слоя. The number of magnetic treatments of the roll barrel is prescribed 1-20 times and their number depends on the thickness of the active layer of the roll. With a small thickness (5-10 mm), 1-2 treatments are enough; with a large, for example, backup rolls (with an active layer thickness of 110-120 mm per diameter), the number of magnetic treatments increases up to 20 times, and they are prescribed regularly as the roll is used and its active layer is worn.

Ниже приведены примеры реализации предложенного способа. Below are examples of the implementation of the proposed method.

Пример 1. Обработке подвергают стальной рабочий валок стана 2030 холодной прокатки. Валок выполнен из стали 9Х2МФ, диаметр бочки 600 мм, длина бочки 2030 мм. Валок устанавливают на вальцешлифовальный станок, к каретке которого закрепляют индуктор (устройство для создания магнитного поля), индуктор подключают к генератору импульсов. Рабочий паз индуктора подводят к поверхности валка, затем валок приводят во вращение со скоростью 30 об/мин. Обработку импульсным магнитным полем начинают с края бочки с напряженностью 1000 А/м, задают 5 импульсов в 1 секунду, продолжительность одного импульса назначают 5•10^-3 секунды. Каретку с закрепленным на ней индуктором перемещают вдоль бочки валка со скоростью 500 мм/мин, в процессе обработки производят 4 полных прохода индуктора вдоль бочки валка.Example 1. Processing is subjected to a steel work roll of a cold rolling mill 2030. The roll is made of steel 9X2MF, barrel diameter 600 mm, barrel length 2030 mm. The roll is mounted on a roll grinding machine, the inductor (a device for creating a magnetic field) is fixed to the carriage, the inductor is connected to a pulse generator. The working groove of the inductor is brought to the surface of the roll, then the roll is rotated at a speed of 30 rpm. Processing with a pulsed magnetic field begins from the edge of the barrel with a strength of 1000 A / m, 5 pulses are set in 1 second, the duration of one pulse is assigned 5 • 10 ^-3 seconds. The carriage with the inductor fixed to it is moved along the roll barrel at a speed of 500 mm / min, during the processing 4 complete passes of the inductor along the roll barrel are made.

После нескольких кампаний эксплуатации валок подвергают второй раз магнитно-импульсной обработке по тем же режимам. After several campaigns of operation, the roll is subjected a second time to magnetic pulse processing in the same modes.

Пример 2. Обработке подвергают стальной опорный валок стана 2030 холодной прокатки. Валок выполнен из стали 9ХФ, диаметр бочки 1600 мм, длина бочки 2030 мм. Валок устанавливают на вальцешлифовальный станок, к каретке которого закреплен индуктор. Обработку ведут на режимах: напряженность магнитного поля 1500 А/м, 5 импульсов в 1 секунду, длительность одного импульса 6•10^-3 с. Валок вращают со скоростью 10 об/мин, каретку с индуктором перемещают вдоль бочки валка со скоростью 100 мм/мин, количество полных проходов индуктора - 10 раз.Example 2. The treatment is subjected to a steel backup roll of a cold rolling mill 2030. The roll is made of 9HF steel, barrel diameter 1600 mm, barrel length 2030 mm. The roll is mounted on a roll grinding machine, to the carriage of which an inductor is fixed. Processing is carried out in the following modes: magnetic field strength 1500 A / m, 5 pulses per 1 second, duration of one pulse 6 • 10 ^-3 s. The roll is rotated at a speed of 10 rpm, the carriage with the inductor is moved along the roll barrel at a speed of 100 mm / min, the number of full passes of the inductor is 10 times.

По мере эксплуатации валка и износа активного слоя его подвергают магнитно-импульсной обработке 8 раз по установленному выше режиму. As the roll is used and the active layer is worn, it is subjected to magnetic pulse processing 8 times according to the regime established above.

Технико-экономическое преимущество изобретения состоит в повышении стойкости прокатных валков за счет уменьшения количества дефектов контактно-усталостного характера (трещин, отслоений, выкрошек). Способ не требует капитальных затрат, имеет широкие возможности и может использоваться для валков любого типоразмера и стана. The technical and economic advantage of the invention is to increase the resistance of the rolling rolls by reducing the number of contact-fatigue defects (cracks, delaminations, chips). The method does not require capital expenditures, has ample opportunities and can be used for rolls of any size and mill.

Источники информации:
1. Полухин П. И. и др. Тонколистовая прокатка и служба валков. - М.: Металлургия, 1967, с. 281.Sources of information:
1. Polukhin P.I. et al. Sheet rolling and roll service. - M.: Metallurgy, 1967, p. 281.

2. Авт.св. СССР 210199, кл. C 21 D 9/38, 1968. 2. Auto USSR 210199, class C 21 D 9/38, 1968.

3. Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989, с. 105. 3. Malygin B.V. Magnetic hardening of tools and machine parts. - M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 105.

Claims

1. A method of restoring the operational properties of rolling rolls, including magnetic pulse processing of the roll barrel, characterized in that the processing is carried out at a field strength of 500-50000 A / m, 2-10 pulses are set in one second, and the roll during processing is rotated at a speed of 2 -200 rpm

2. The method according to claim 1, characterized in that during processing the number of full movements of the inductor along the roll barrel is prescribed 1-20 times.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the duration of one pulse is assigned 2 • 10 ^-2 - 8 • 10 ^-5 s.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that during processing the inductor is moved along the roll barrel at a speed of 30-3000 mm / min.