RU2816704C1 - Method of heat treatment of rolls of rolling mills - Google Patents
Method of heat treatment of rolls of rolling mills Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816704C1 RU2816704C1 RU2023109936A RU2023109936A RU2816704C1 RU 2816704 C1 RU2816704 C1 RU 2816704C1 RU 2023109936 A RU2023109936 A RU 2023109936A RU 2023109936 A RU2023109936 A RU 2023109936A RU 2816704 C1 RU2816704 C1 RU 2816704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- roll
- hardening
- inductor
- heating
- barrel
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии индукционной термообработки бочек валков прокатных станов под закалку и может найти применение в машиностроении и металлургии.The invention relates to the field of technology for induction heat treatment of roll barrels of rolling mills for hardening and can find application in mechanical engineering and metallurgy.
Наиболее близким по технической сущности является способ термической обработки, включающий закалку бочки валка с индукционного нагрева с помощью индуктора и спрейера при горизонтальном положении валка и отпуск, индукционный нагрев под закалку осуществляют токами с частотой 100-980 Гц, а закалку проводят при поддержании расстояния между индуктором и спрейером, равного не менее 4 мм, перед индукционным нагревом под закалку производят дополнительный подогрев валка до 100-800°С с помощью газовых горелок или/и индуктора, осуществляют вращение валка со скоростью 10-260 об/мин и перемещение индуктора и спрейера вдоль бочки валка со скоростью 0,2-30,0 мм/с, отпуск проводят при 100-250°С в течение 2-180 ч (патент РФ №2163644, МПК C21D 9/38, 1/10, опубликовано в 2001 г.).The closest in technical essence is the heat treatment method, which includes hardening the roll barrel with induction heating using an inductor and a sprayer with the roll in a horizontal position and tempering, induction heating for hardening is carried out with currents with a frequency of 100-980 Hz, and hardening is carried out while maintaining the distance between the inductor and a sprayer equal to at least 4 mm, before induction heating for hardening, the roller is additionally heated to 100-800°C using gas burners and/or an inductor, the roller is rotated at a speed of 10-260 rpm and the inductor and sprayer are moved along roll barrels at a speed of 0.2-30.0 mm/s, tempering is carried out at 100-250°C for 2-180 hours (RF patent No. 2163644, IPC C21D 9/38, 1/10, published in 2001 ).
Недостатком известного технического решения является необходимость наличия вальцешлифовальных или вальцетокарных станков для обеспечения вращения валка в процессе закалки, что усложняет способ и ухудшает его энергоэффективность.The disadvantage of the known technical solution is the need for roll grinders or roll lathes to ensure rotation of the roll during the hardening process, which complicates the method and impairs its energy efficiency.
Технической задачей является повышение энергоэффективности процесса нагрева бочек валков прокатных станов под закалку с обеспечением требуемого качества закаленного слоя.The technical challenge is to increase the energy efficiency of the process of heating rolling mill roll barrels for hardening while ensuring the required quality of the hardened layer.
Техническая задача достигается тем, что, в способе термической обработки валков прокатных станов, включающем индукционную закалку бочки валка токами с помощью основного индуктора и спрейера при поддержании расстояния между ними равным не менее 4 мм и отпуск при 100-250°С в течение 2-180 ч, дополнительный подогрев валка перед индукционным нагревом под закалку, вращение валка со скоростью 10-260 об/мин и перемещение индуктора и спрейера вдоль бочки валка со скоростью 0,2-30,0 мм/с, согласно изобретению, вращение валка, дополнительный подогрев и индукционный нагрев под закалку осуществляют при вертикальном положении валка с применением дополнительного кольцевого индуктора с бегущим электромагнитным полем, питаемого током промышленной частоты 50 Гц, а основной индуктор питают током с частотой 500-4000 Гц.The technical problem is achieved by the fact that, in the method of heat treatment of rolls of rolling mills, including induction hardening of the roll barrel with currents using the main inductor and a sprayer while maintaining the distance between them equal to at least 4 mm and tempering at 100-250°C for 2-180 h, additional heating of the roller before induction heating for hardening, rotation of the roller at a speed of 10-260 rpm and movement of the inductor and sprayer along the roller barrel at a speed of 0.2-30.0 mm/s, according to the invention, rotation of the roller, additional heating and induction heating for hardening is carried out with the roll in a vertical position using an additional ring inductor with a traveling electromagnetic field, powered by a current of industrial frequency of 50 Hz, and the main inductor is fed by a current with a frequency of 500-4000 Hz.
Технический результат заключается в повышении энергоэффективности процесса нагрева бочек валков прокатных станов под закалку с обеспечением требуемого качества закаленного слоя.The technical result consists in increasing the energy efficiency of the process of heating the barrels of rolls of rolling mills for hardening while ensuring the required quality of the hardened layer.
Типовая конструкция валка прокатного стана представляет собой цельнометаллическое изделие, состоящее из следующих основных элементов: бочки (рабочей части)-наиболее ответственной части валка, непосредственно находящейся в соприкосновении с подвергаемым обработке металлом; шеек (опорных частей), расположенных по бокам от бочки, которыми валок опирается на подшипники; приводных концов, которыми оканчиваются шейки, служащих для передачи вращения и соединения валка со шпинделем прокатного стана.The typical design of a rolling mill roll is an all-metal product consisting of the following main elements: a barrel (working part) - the most critical part of the roll, which is in direct contact with the metal being processed; journals (supporting parts) located on the sides of the barrel, with which the roller rests on bearings; drive ends with which the journals end, serving to transmit rotation and connect the roll to the spindle of the rolling mill.
Гарантией хорошего качества закаленного слоя бочки валка прокатного стана является обеспечение требуемой скорости нагрева и распределения температуры по сечению бочки валка, что позволяет уменьшить вероятность возникновения остаточных термических напряжений для чего перед нагревом под закалку бочку валка необходимо предварительно подогревать до 100-800°С, в зависимости от марки стали валка. Для улучшения распределения температуры при предварительном подогреве и закалке осуществляют вращение валка со скоростью 10-260 об/мин, в зависимости от его массогабаритных параметров. Применение дополнительного кольцевого индуктора с бегущим электромагнитным полем позволяет решить задачу предварительного подогрева без использования вальцешлифовальных или вальцетокарных станков, обеспечивающих вращение валка, так как бегущее электромагнитное поле вызывает появление электродинамических сил, которые вращают валок с заданной скоростью. Поскольку дополнительный кольцевой индуктор с бегущим электромагнитным полем питается током промышленной частоты 50 Гц, то глубина проникновения тока в металл, а, следовательно, и глубина нагретого слоя бочки валка будет максимальной. При этом не требуется применять дополнительное оборудование для повышения частоты.A guarantee of good quality of the hardened layer of a rolling mill roll barrel is to ensure the required heating rate and temperature distribution over the cross section of the roll barrel, which reduces the likelihood of residual thermal stresses, for which, before heating for hardening, the roll barrel must be preheated to 100-800°C, depending depending on the grade of steel of the roll. To improve the temperature distribution during preheating and hardening, the roll is rotated at a speed of 10-260 rpm, depending on its weight and size parameters. The use of an additional ring inductor with a traveling electromagnetic field makes it possible to solve the problem of preheating without the use of roll grinders or roll lathes that provide roll rotation, since the traveling electromagnetic field causes the appearance of electrodynamic forces that rotate the roll at a given speed. Since an additional ring inductor with a traveling electromagnetic field is powered by an industrial frequency current of 50 Hz, the depth of current penetration into the metal, and, consequently, the depth of the heated layer of the roll barrel will be maximum. In this case, there is no need to use additional equipment to increase the frequency.
Совместное использование дополнительного кольцевого индуктора с бегущим электромагнитным полем, питаемого током промышленной частоты 50 Гц, и основного индуктора, питаемого током с частотой 500-4000 Гц, в зависимости от необходимой глубины закаленного слоя, способствует более равномерному прогреву бочки валка за счет глубинного нагрева токами частотой 50 Гц и интенсивного поверхностного нагрева токами высокой частоты 500-4000 Гц, что в совокупности обеспечивает требуемое качество закаленного слоя при повышении производительности.The combined use of an additional ring inductor with a traveling electromagnetic field, powered by an industrial frequency current of 50 Hz, and the main inductor, powered by a current with a frequency of 500-4000 Hz, depending on the required depth of the hardened layer, contributes to more uniform heating of the roll barrel due to deep heating by currents of frequency 50 Hz and intensive surface heating with high frequency currents of 500-4000 Hz, which together ensure the required quality of the hardened layer while increasing productivity.
На этапе предварительного подогрева и в процессе индукционного нагрева под закалку осуществляют перемещение обоих индукторов и спрейера вдоль бочки валка со скоростью 0,2-30,0 мм/с, в зависимости от установленной мощности индукторов.At the preheating stage and during the induction heating process for hardening, both inductors and the sprayer are moved along the roll barrel at a speed of 0.2-30.0 mm/s, depending on the installed power of the inductors.
Закалку бочек валков целесообразнее выполнять в вертикальном положении при поддержании расстояния между основным индуктором и спрейером равным не менее 4 мм для того, чтобы избежать искривления оси валка при термической обработке, а также, чтобы вода, сливающаяся от спрейера вниз, не попадала на нижние витки основного индуктора и отдельные участки бочки валка в зоне нагрева, что имеет место при горизонтальном положении валка и, как следствие, снижает качество закалки.It is more advisable to harden the roll barrels in a vertical position while maintaining the distance between the main inductor and the sprayer at least 4 mm in order to avoid curvature of the roll axis during heat treatment, and also so that the water draining down from the sprayer does not fall on the lower turns of the main inductor and individual sections of the roll barrel in the heating zone, which occurs when the roll is in a horizontal position and, as a consequence, reduces the quality of hardening.
Для транспортировки и установки валка в вертикальное положение можно использовать имеющиеся в наличии подъемно-транспортные механизмы, например, кран-балки, тельферы и др.To transport and install the roll in a vertical position, you can use available lifting and transport mechanisms, for example, beam cranes, hoists, etc.
С целью снятия остаточных термических напряжений после закалки, валок подвергают отпуску при 100-250°С в течение 2-180 ч. Режимы отпуска зависят от марки стали и массы валка. При небольшой массе валка устанавливается выдержка в 2-25 ч, а при увеличении массы валка время выдержки необходимо увеличивать вплоть до 180 ч. Дальнейшее повышение времени выдержки не приводит к значительному снижению напряжений, увеличивает затраты на отпуск, поэтому является нецелесообразным. Нагрев ниже 100°С не приводит к значительному снижению напряжений, а при отпуске выше 250°С начинает резко падать твердость закаленного слоя.In order to remove residual thermal stresses after hardening, the roll is tempered at 100-250°C for 2-180 hours. Tempering modes depend on the grade of steel and the mass of the roll. With a small roll mass, the holding time is set at 2-25 hours, and when the roll mass increases, the holding time must be increased up to 180 hours. A further increase in the holding time does not lead to a significant reduction in stress, increases the cost of tempering, and is therefore inappropriate. Heating below 100°C does not lead to a significant reduction in stress, and when tempering above 250°C, the hardness of the hardened layer begins to drop sharply.
Пример реализации предложенного способа.An example of the implementation of the proposed method.
Подлежащий термической обработке валок прокатного стана Дуо-Кварто, изготовленный из стали 9Х, имеющий следующие геометрические размеры: длина валка-2725 мм; диаметр и длина бочки валка 550 мм и 630 мм соответственно, устанавливают в вертикальном положении в закалочную установку, оснащенную подвижной платформой с размещенными на ней основным индуктором, питаемым током с частотой 1000 Гц, и спрейером, а также дополнительным кольцевым индуктором с бегущим электромагнитным полем промышленной частоты 50 Гц. Подвижная платформа имеет возможность с заданной скоростью перемещаться вдоль бочки валка.The roll of the Duo-Quarto rolling mill, subject to heat treatment, is made of 9X steel, having the following geometric dimensions: roll length - 2725 mm; the diameter and length of the roll barrel are 550 mm and 630 mm, respectively, installed in a vertical position in a hardening installation equipped with a movable platform with a main inductor, powered by a current with a frequency of 1000 Hz, and a sprayer placed on it, as well as an additional ring inductor with a traveling electromagnetic field of industrial frequency 50 Hz. The movable platform has the ability to move along the roll barrel at a given speed.
Технологический процесс закалки начинают с цикла предварительного подогрева бочки валка до 500°С, для чего подают электропитание на дополнительный кольцевой индуктор с бегущим электромагнитным полем промышленной частоты 50 Гц. Подвижная платформа начинает перемещаться вдоль бочки валка из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение и обратно со скоростью 1,1 мм/с.При этом бегущее электромагнитное поле вызывает появление электродинамических сил, которые приводят валок во вращение со скоростью 30 об/мин. Скоростью вращения валка и температурой его нагрева можно управлять путем изменения силы тока в дополнительном кольцевом индукторе с бегущим электромагнитным полем.The technological process of hardening begins with a cycle of preheating the roll barrel to 500°C, for which power is supplied to an additional ring inductor with a running electromagnetic field of an industrial frequency of 50 Hz. The moving platform begins to move along the roll barrel from the lowest position to the highest position and back at a speed of 1.1 mm/s. In this case, the traveling electromagnetic field causes the appearance of electrodynamic forces that cause the roll to rotate at a speed of 30 rpm. The rotation speed of the roller and its heating temperature can be controlled by changing the current strength in an additional ring inductor with a traveling electromagnetic field.
По завершении цикла предварительного нагрева, когда температура на поверхности валка достигнет 500°С, начинают этап индукционного нагрева бочки под закалку. Для этого при включенном дополнительном индукторе с бегущим электромагнитным полем промышленной частоты 50 Гц подают электропитание на основной индуктор от источника с частотой 1000 Гц и включают подачу воды на спрейер для закалки, а после достижения края бочки 900°С подвижная платформа начинает перемещаться вдоль бочки валка из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение со скоростью 1,1 мм/с.Upon completion of the preheating cycle, when the temperature on the surface of the roll reaches 500°C, the stage of induction heating of the barrel for hardening begins. To do this, when an additional inductor with a running electromagnetic field of an industrial frequency of 50 Hz is turned on, power is supplied to the main inductor from a source with a frequency of 1000 Hz and the water supply to the sprayer for quenching is turned on, and after reaching the edge of the barrel 900°C, the movable platform begins to move along the roll barrel from from the lowest position to the highest position at a speed of 1.1 mm/s.
По завершении закалки подвижная платформа опускается вниз в исходное положение, а валок извлекают из установки. После закалки валок помещают в термостат с газовым нагревом или в печь сопротивления, где производят отпуск в защитной газовой среде при температуре 160°С в течение 96 ч.Upon completion of hardening, the movable platform is lowered down to its original position, and the roll is removed from the installation. After hardening, the rolls are placed in a gas-heated thermostat or in a resistance furnace, where they are tempered in a protective gas atmosphere at a temperature of 160°C for 96 hours.
Преимущества заявленного способа термической обработки валков прокатных станов заключаются в том, что способ не требует наличия вальцешлифовальных или вальцетокарных станков для вращения валка, применения газовых горелок для предварительного подогрева бочки валка, что повышает энергоэффективность процесса закалки с обеспечением требуемого качества закаленного слоя.The advantages of the claimed method of heat treatment of rolls of rolling mills are that the method does not require roll grinders or lathes to rotate the roll, or the use of gas burners to preheat the roll barrel, which increases the energy efficiency of the hardening process while ensuring the required quality of the hardened layer.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816704C1 true RU2816704C1 (en) | 2024-04-03 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2163644C1 (en) * | 1999-12-29 | 2001-02-27 | Ветер Владимир Владимирович | Method of rolls heat treatment |
| RU2398892C1 (en) * | 2009-09-07 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Procedure for surface strengthening of forming rolls |
| RU161187U1 (en) * | 2015-08-26 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (АО НПО "ЦНИИТМАШ") | RING HEATING ROLLER FOR ROLLING ROLLERS FOR HARDENING |
| RU177463U1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-02-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Inductor for hardening rolls of rolling mills |
| RU187731U1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-03-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Inductor for hardening rolls of rolling mills |
| CN112981084A (en) * | 2021-02-20 | 2021-06-18 | 无锡亿宝机械设备有限公司 | Heat treatment method of full-hardened working roll |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2163644C1 (en) * | 1999-12-29 | 2001-02-27 | Ветер Владимир Владимирович | Method of rolls heat treatment |
| RU2398892C1 (en) * | 2009-09-07 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Procedure for surface strengthening of forming rolls |
| RU161187U1 (en) * | 2015-08-26 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (АО НПО "ЦНИИТМАШ") | RING HEATING ROLLER FOR ROLLING ROLLERS FOR HARDENING |
| RU177463U1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-02-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Inductor for hardening rolls of rolling mills |
| RU187731U1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-03-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Inductor for hardening rolls of rolling mills |
| CN112981084A (en) * | 2021-02-20 | 2021-06-18 | 无锡亿宝机械设备有限公司 | Heat treatment method of full-hardened working roll |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАЧАНОВ А.Н. и др. Автоматизированная система управления процессом индукционной закалки валков прокатных станов, Энерго- и ресурсосбережение - XXI век, ОГУ им. И.С. Тургенева, Орёл, 2019. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4744836A (en) | Method for selectively heating a workpiece subjected to low temperature thermomechanical processing | |
| JP4187334B2 (en) | Heat treatment method for hollow cylindrical workpiece | |
| CN108130403B (en) | Induction quenching processing method of Cr12 roller | |
| CN103602798A (en) | Method for heat treatment on high-hardness semi-steel roller | |
| CN1840714A (en) | Method for making quench hardening layer of cold roll barrel | |
| CN106868267B (en) | A kind of D2Steel roll double frequency heat treatment quenching process and device | |
| US3944444A (en) | Method for heat treating cylindrical products | |
| CN111002000B (en) | Processing method for improving grain size of flexible gear of harmonic reducer | |
| RU2816704C1 (en) | Method of heat treatment of rolls of rolling mills | |
| CN111673059A (en) | Converter pretreatment and cold charging heating method for high-carbon high-alloy continuous casting billet | |
| CN113430337B (en) | Integral quenching and tempering heat treatment method for H13 round steel | |
| CN112522501B (en) | Annealing process of surface quenching interrupted roller made of Cr3 or Cr5 | |
| WO1997017197A1 (en) | Stainless steel surface claddings of continuous caster rolls | |
| US5672217A (en) | Method for producing machine elements of steel | |
| JP4627025B2 (en) | Rolling equipment | |
| CN110565025B (en) | Preparation method of ultrahigh-strength high-carbon alloy steel | |
| JP2004043909A (en) | Process and facility for heating substrate to be heated | |
| US5009395A (en) | Method and apparatus for selectively heating a workpiece subjected to low temperature thermomechanical processing | |
| JP2013216959A (en) | Thermal treatment equipment for ring-shaped member | |
| CN113172089B (en) | Production method of high-carbon martensitic stainless steel steckel mill | |
| RU2123413C1 (en) | Roller restoration method | |
| CN101892374A (en) | Method for performing heat treatment on high-hardness semisteel roll | |
| RU2418077C1 (en) | Procedure for thermal treatment of rails | |
| RU2795332C1 (en) | Method of heat treatment of steel parts | |
| RU2123414C1 (en) | Roller restoration method |