RU2195378C1

RU2195378C1 - Method for repairing rolling rolls

Info

Publication number: RU2195378C1
Application number: RU2001122133A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ветер; Г.А. Белкин; Г.В. Ткачук; А.И. Карев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Валок"
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: processes for restoration by welding, possibly repairing rolls of mills for hot and cold rolling. SUBSTANCE: method comprises steps of preliminary heating up and surfacing worn portion of roll for further working of it; surfacing cylindrical or flat portion of wobbler; carrying out preliminary heating up at rate no more than 70 C/h until temperature 150-500 C; at surfacing using alloy providing Shore hardness of surfaced layer equal to 0.5-2.5 of hardness value of roll necking portion; before surfacing preliminarily heating in addition roll barrel until 100-400 C; after surfacing cooling wobbler at rate no more than 50 C/h. EFFECT: increased useful life period of rolling rolls, elimination of jamming of worn wobbler in coupling, lowered consumption of roll material. 3 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к ремонту сваркой и может быть использовано при восстановлении валков станов горячей и холодной прокатки. The invention relates to repair by welding and can be used to restore the rolls of hot and cold rolling mills.

Известен способ ремонта прокатного валка, вышедшего из строя в результате пригара подшипника к шейке, включающий проточку поврежденного поверхностного слоя на регламентированную глубину, предварительный подогрев бочки и шейки, наплавку износостойкого сплава в проточку, термическую и механическую обработки [1]. There is a method of repairing a rolling roll that has failed as a result of a bearing stick to the neck, including grooving the damaged surface layer to a regulated depth, preheating the barrel and neck, surfacing the wear-resistant alloy into the groove, heat and mechanical processing [1].

Недостатком известного способа является то, что его невозможно использовать для ремонта изношенных трефов прокатных валков. The disadvantage of this method is that it cannot be used to repair worn out clubs of the rolling rolls.

Наиболее близким к заявляемому является способ ремонта прокатных валков, включающий предварительный подогрев, наплавку изношенной (дефектной) части валка с последующей механической обработкой [2]. Closest to the claimed is a method of repair of rolling rolls, including preheating, surfacing of the worn (defective) part of the roll with subsequent machining [2].

Технический результат - обеспечение возможности ремонта прокатных валков, вышедших из строя в результате износа трефа валка, а также повышение ресурса работы валков и снижение расходного коэффициента валков. EFFECT: provision of the possibility of repair of rolling rolls that fail as a result of wear of the roll club, as well as an increase in the service life of the rolls and a decrease in the expenditure coefficient of the rolls.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе ремонта прокатных валков, включающем предварительный подогрев, наплавку изношенной части и последующую механическую обработку, наплавляют цилиндрические или плоские части трефа валка, при этом предварительный подогрев трефа осуществляют со скоростью не более 70^oС/ч до температуры 150-500^oС. Для наплавки используют сплав, обеспечивающий твердость по Шору наплавленного слоя, равную 0,5-2,5 от твердости шейки валка. Перед наплавкой дополнительно нагревают бочку валка со скоростью не более 50^oС/ч до температуры 100-400^oС, а после наплавки осуществляют охлаждение трефа со скоростью не более 50^oС/ч.The technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the method of repairing rolls, including preheating, surfacing of the worn part and subsequent machining, the cylindrical or flat parts of the roll coffer are welded, while the preheating of the coffin is carried out at a speed of not more than 70 ^o C / h to a temperature of 150-500 ^o C. For surfacing using an alloy that provides Shore hardness of the deposited layer, equal to 0.5-2.5 of the hardness of the neck of the roll. Before surfacing, the roll barrel is additionally heated at a speed of not more than 50 ^o C / h to a temperature of 100-400 ^o C, and after surfacing, cooling of the club is carried out at a speed of not more than 50 ^o C / h.

Изобретение поясняется чертежом, где 1 - бочка валка, 2 - шейка, 3 - треф лопаточной формы, 4 - наплавленный слой, D - диаметр цилиндрической части трефа, Н - толщина трефа. The invention is illustrated in the drawing, where 1 is a roll barrel, 2 is a neck, 3 is a blade-shaped club, 4 is a deposited layer, D is the diameter of the cylindrical part of the club, N is the thickness of the club.

Ресурс работы прокатного валка определяется, как правило, толщиной активного слоя бочки, т.е. ограничивается минимальным диаметром бочки, при котором валок еще могут заваливать в стан. Однако приводные валки, которым передается вращение от электродвигателя, часто изнашиваются по цилиндрической и/или плоской части трефа. Для передачи вращательного движения на треф валка надевается муфта, причем между трефом и муфтой всегда имеется зазор. В процессе работы валка из-за наличия зазора происходит трение между внутренней поверхностью муфты и наружной поверхностью трефа. Кроме того, края плоской части трефа испытывают значительные нагрузки при передаче момента от электродвигателя, что часто приводит к их пластической деформации, что резко увеличивается износ трефа. В момент запуска валка, а особенно при реверсе (многие клети или даже станы работают в реверсивном режиме) наблюдаются ударные нагрузки на плоские края трефа, что не только увеличивает его износ, но может привести к образованию трещин и выкрашиванию металла трефа. Из-за износа поверхности трефа наблюдается увеличение зазора между трефом и муфтой, что, в свою очередь, увеличивает степень износа по указанным выше причинам. В результате при большом износе может наблюдаться заклинивание трефа в муфте или даже его поломка, что приводит к аварийной остановке и нарушению ритмичности работы стана. По этой причине валки с повышенным износом трефа стараются выводить из работы даже при наличии большого остаточного активного слоя на бочке валка. В результате повышается расходный коэффициент валков, что, в свою очередь, увеличивает себестоимость проката. The service life of a rolling roll is determined, as a rule, by the thickness of the active layer of the barrel, i.e. limited by the minimum diameter of the barrel, at which the roll can still roll in the mill. However, the drive rolls to which rotation is transmitted from the electric motor often wear out on the cylindrical and / or flat part of the club. To transmit rotational motion to the roll cage, a clutch is put on, and there is always a gap between the clutch and the clutch. During the operation of the roll, due to the presence of a gap, friction occurs between the inner surface of the coupling and the outer surface of the club. In addition, the edges of the flat part of the club undergo significant loads when transmitting torque from the electric motor, which often leads to their plastic deformation, which sharply increases the wear of the club. At the start of the roll, and especially during reverse (many stands or even mills operate in reverse mode), shock loads are observed on the flat edges of the club, which not only increases its wear, but can also lead to cracking and chipping of the metal of the club. Due to wear of the surface of the clubs, an increase in the gap between the clubs and the coupling is observed, which, in turn, increases the degree of wear for the above reasons. As a result, with heavy wear, jamming of the clubs in the coupling or even its breakage can occur, which leads to an emergency stop and violation of the rhythm of the mill. For this reason, rolls with increased wear of the clubs are tried to be put out of operation even in the presence of a large residual active layer on the roll barrel. As a result, the expenditure coefficient of the rolls increases, which, in turn, increases the cost of rental.

При наличии остаточного активного слоя на бочке валка целесообразно восстановить наплавкой изношенный треф до первоначальных (чертежных) размеров. В зависимости от того, какие части трефа износились - цилиндрические и/или плоские, то эти части и подвергают наплавке. In the presence of a residual active layer on the roll barrel, it is advisable to restore the worn-out club to the original (drawing) dimensions by surfacing. Depending on which parts of the club have worn out - cylindrical and / or flat, these parts are surfaced.

Наплавке подвергают цилиндрические и/или плоские части трефа на расстоянии от начала до окончания плоской части трефа в направлении вдоль оси бочки валка, т. к. именно эта часть при эксплуатации валка контактирует с муфтой, а следовательно, подвергается интенсивному износу. The cylindrical and / or flat parts of the club are surfaced at a distance from the beginning to the end of the flat part of the club in the direction along the axis of the roll barrel, since this part is in contact with the coupling during operation of the roll, and therefore undergoes intensive wear.

Твердость наплавленного слоя должна составлять 0,5-2,5 от твердости шейки валка. При эксплуатации валка вращательный момент от трефа через шейку передается на бочку. Известно, что твердость материала косвенно характеризует его прочность, поэтому при твердости наплавленного слоя менее 0,5 от твердости шейки наблюдается интенсивный износ и смятие наплавленного слоя. При твердости наплавленного слоя более 2,5 от твердости шейки валка наблюдаются трещины при наплавке в зоне сплавления с основным металлом, которые при эксплуатации валка приводят к выкрашиванию наплавленного слоя. The hardness of the deposited layer should be 0.5-2.5 of the hardness of the roll neck. During the operation of the roll, the torque from the club through the neck is transmitted to the barrel. It is known that the hardness of a material indirectly characterizes its strength, therefore, when the hardness of the deposited layer is less than 0.5 of the neck hardness, intense wear and crushing of the deposited layer is observed. When the hardness of the deposited layer is more than 2.5 of the hardness of the neck of the roll cracks are observed during surfacing in the fusion zone with the base metal, which during operation of the roll lead to chipping of the deposited layer.

Бочка прокатного валка также может иметь наплавленный слой, что приводит к повышению ресурса работы валка. The roll roll may also have a weld deposit, which leads to an increase in the life of the roll.

Предварительный подогрев трефа осуществляют со скоростью не более 70^oС/ч, т. к. при превышении указанной скорости наблюдается значительный градиент температур как в глубь трефа, так и в сторону шейки валка, что вызывает высокий уровень термических напряжений и может привести к образованию трещин как в самом трефе, так и в месте перехода трефа в шейку валка.The preheating of the club is carried out with a speed of not more than 70 ^o C / h, because when this speed is exceeded, a significant temperature gradient is observed both in the depth of the club and towards the neck of the roll, which causes a high level of thermal stresses and can lead to cracking both in the club itself and in the place where the club passes into the neck of the roll.

Все валки прокатных станов выполнены из сталей с повышенным содержанием углерода, поэтому при их наплавке для предотвращения образования трещин требуется предварительный подогрев. При наплавке трефа его следует предварительно нагревать до температуры 150-500^oС. Температуру нагрева ближе к нижнему пределу (150-300^oС) используют при ремонте трефов валков станов холодной прокатки, т. к. при более высоком нагреве возможен (за счет теплопроводности) значительный нагрев закаленного края бочки, что приведет к снижению твердости бочки валка. Нагрев до температур ниже 150^oС уже не обеспечивает требуемого качества при наплавке. Температуру нагрева ближе к верхнему пределу (300-500^oС) используют для валков станов горячей прокатки, которые, как правило, имеют нормализованную бочку, а следовательно, повышение температуры бочки не вызовет снижение ее твердости. Повышение температуры подогрева трефа выше 500^oС уже не повышает качества наплавки.All rolls of rolling mills are made of steels with a high carbon content, therefore, during their surfacing, preliminary heating is required to prevent cracking. When surfacing surf, it should be preheated to a temperature of 150-500 ^o С. The heating temperature closer to the lower limit (150-300 ^o С) is used in the repair of the clubs rolls of cold rolling mills, since with higher heating it is possible (due to thermal conductivity ) significant heating of the hardened edge of the barrel, which will lead to a decrease in hardness of the roll barrel. Heating to temperatures below 150 ^o With no longer provides the required quality during surfacing. The heating temperature closer to the upper limit (300-500 ^o C) is used for rolls of hot rolling mills, which, as a rule, have a normalized barrel, and therefore, increasing the temperature of the barrel will not cause a decrease in its hardness. Raising the temperature of the heating of clubs above 500 ^o With no longer improves the quality of surfacing.

При восстановлении крупногабаритных валков перед наплавкой трефа дополнительно нагревают бочку до температуры 100-400^oС со скоростью не более 50^oС/ч. Подогрев необходим для уменьшения градиента температур между трефом и бочкой (что особенно важно для крупногабаритных валков). В результате уменьшаются термические напряжения, а следовательно, снижается вероятность образования трещин. Нижний уровень температур используют при ремонта валков станов холодной прокатки, а верхний - для валков станов горячей прокатки по указанным выше причинам. Скорость нагрева - не более 50^oС/ч обеспечивает минимальные термические напряжения в бочке валка в процессе его нагрева.When restoring large rolls before surfacing, the barrel is additionally heated to a temperature of 100-400 ^o С at a speed of not more than 50 ^o С / h. Heating is necessary to reduce the temperature gradient between the club and the barrel (which is especially important for large rolls). As a result, thermal stresses are reduced, and therefore, the likelihood of cracking is reduced. The lower temperature level is used when repairing rolls of cold rolling mills, and the upper one is used for repairing rolls of hot rolling mills for the above reasons. The heating rate is not more than 50 ^o C / h provides the minimum thermal stresses in the roll barrel during its heating.

Для снижения уровня термических напряжений и предотвращения образования трещин в наплавленном слое и в зоне сплавления охлаждение трефа после окончания наплавки осуществляют со скоростью не более 50^oС/ч.To reduce the level of thermal stresses and prevent the formation of cracks in the deposited layer and in the fusion zone, cooling of clubs after surfacing is carried out at a speed of not more than 50 ^o C / h

Пример реализации способа. Ремонту подвергают рабочий прокатный валок клети дуостана горячей прокатки. Валок содержит бочку, шейки и треф; все части валка находятся в нормализованном состоянии, твердость шейки - 40 ед. по Шору. В процессе эксплуатации валок на 70% выработал свой активный слой по бочке, но при этом получил износ как плоских, так и цилиндрических частей трефа до 6 мм на сторону. Для ремонта валок устанавливают на вальценаплавочный станок, газовыми горелками нагревают треф и бочку со скоростью 30^oС/ч до 400^oС. Наплавку цилиндрических и плоских частей трефа осуществляют продольными валиками (вдоль оси валка) от торца трефа до окончания его плоской части. Наплавку производят под флюсом АН-20С проволокой Св-10Х5М. После окончания наплавки валок охлаждают до цеховой температуры со скоростью 20^oС/ч. После полного охлаждения плоские части трефа подвергают фрезерованию, а цилиндрические - шлифованию до чертежных размеров нового трефа. Твердость наплавленного слоя - 45 ед. по Шору, что составляет 1,125 от твердости шейки.An example implementation of the method. The work roll of the hot rolling mill stand is subjected to repair. The roll contains a barrel, necks and clubs; all parts of the roll are in a normalized state; neck hardness is 40 units. Shore. During operation, the roll 70% developed its active layer along the barrel, but at the same time it received wear of both flat and cylindrical parts of the club up to 6 mm per side. For repair, the roll is installed on a rolling mill, gas burners heat the barrel and barrel at a speed of 30 ^o C / h to 400 ^o C. The cylindrical and flat parts of the club are surfaced with longitudinal rollers (along the roll axis) from the end of the club to the end of its flat part. Surfacing is performed under the flux AN-20S with Sv-10X5M wire. After surfacing, the roll is cooled to the workshop temperature at a speed of 20 ^o C / h After complete cooling, the flat parts of the club are milled, and the cylindrical parts are ground to the drawing dimensions of the new club. The hardness of the deposited layer is 45 units. Shore, which is 1.125 of the neck hardness.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в повышении ресурса работы валка, т.к. валки с наплавленными трефами можно снова вводить в работу до полной выработки активного слоя по бочке. Также улучшается ритмичность работы стана, т.к. отпадает необходимость в эксплуатации с повышенным износом трефа, что предотвращает заклинивание изношенного трефа в муфте. В целом снижается расходный коэффициент валков и уменьшается себестоимость проката. The technical and economic advantage of the invention is to increase the service life of the roll, because rolls with deposited clubs can be put back into operation until the active layer is fully developed along the barrel. The rhythm of the mill also improves, as there is no need for operation with increased wear of the clubs, which prevents jamming of worn clubs in the coupling. In general, the expenditure coefficient of the rolls decreases and the cost of rental decreases.

Источники информации
1. RU 2121897 С1, В 21 В 28/02, 20.11.98, бюл. 32.Sources of information
1. RU 2121897 C1, B 21 V 28/02, 11/20/98, bull. 32.

2. Выдрин В.А. и др. Стойкость прокатных валков. Челябинское кн. изд., 1964, с.53. 2. Vydrin V.A. and others. The resistance of the rolls. Chelyabinsk Prince ed., 1964, p. 53.

Claims

1. The method of repair of rolling rolls, including preheating, surfacing of the worn part and subsequent machining, characterized in that the cylindrical and / or flat parts of the roll coffer are welded, the preheating of the club is carried out at a speed of not more than 70 ^o C / h to 150-500 ^o C, and for surfacing using an alloy that provides Shore hardness of the deposited layer, equal to 0.5-2.5 of the hardness of the neck of the roll.

2. The method according to p. 1, characterized in that before surfacing, the roll barrel is additionally heated at a speed of not more than 50 ^o C / h to 100-400 ^o C.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that after surfacing carry out the cooling of clubs at a speed of not more than 50 ^o C / h