Инструмент толстолистового стана

Полезная модель относится к инструменту для обработки металлов давлением, в частности, - к валкам клетей трио толстолистовых станов горячей прокатки. Основная задача, решаемая полезной моделью, - повышение производительности стана за счет продления рабочей кампании его валков. Предлагаемый инструмент, включающий три валка из железосодержащего хромо-никелиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем их бочек, из которых средний выполнен с диаметром d меньше, чем диаметр D у верхнего и нижнего валков, отличается тем, что при D/d=1,68...1,72 и содержании углерода в материале валков в пределах 2,7...2,9 масс.% у среднего валка, содержащего 0,580...0,595 масс.% хрома и 3,65...3,75 масс.% никеля толщина упрочненного отбеленного слоя Но составляет (0,031...0,054)d и его твердость на глубине 15 мм Т=71...76 ед. по Шору, а у верхнего и нижнего валков, содержащих 0,65...0,85 масс.% хрома и 2,8...3,0 масс.% никеля, Н₀=(0,019...0,032)D при Т=47...50 ед. по Роквеллу.

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на толстолистовых станах горячей прокатки.

Основным инструментом при производстве толстолистовой стали являются валки, устанавливаемые в клетях трио (с тремя валками) или кварто (с четырьмя валками) указанных станов. В клетях трио диаметр бочки среднего валка меньше, чем у верхнего и нижнего валков. Такие клети называются клетями трио Лаута (см., например, справочник «Прокатное производство» под ред. Е.С.Рокотяна, М., Металлургиздат, 1962, с.437-438).

Валки толстолистовых станов обычно изготавливают из хромо-никелиевых железосодержащих сплавов, причем, бочки валков упрочняют с образованием отбеленного поверхностного слоя заданной толщины и твердости (см., например, книгу А.А.Королева «Механическое оборудование прокатных и трубных цехов», М., «Металлургия», 1987, с.61-64).

Известны прокатные валки с высокой износостойкостью, имеющие из износостойкого материала, содержащего алюминий и хром в заданном соотношении, поверхность которых покрыта окисной пленкой, нанесенной плазменным напылением (см. япон. пат. №51-2284, кл. C21D 1/00, опубл. 24.01.76.). Однако эти валки непригодны для толстолистового стана горячей прокатки из-за недостаточной стойкости покрытия при высоких температурах.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является инструмент толстолистового стана, устанавливаемый в трехвалковой клети стана Лаута и описанный в книге П.И.Полухина и др. «Прокатное производство», 3-е изд., М., «Металлургия», 1982, с.357-359.

Этот инструмент включает три валка из железосодержащего хромо-никелиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем их бочек, из которых средний выполнен с диаметром бочки d меньше, чем диаметр D у верхнего и нижнего валков, и характеризуется тем, что D/d=2,4...3,5, а длина бочки этих валков больше диаметра D в 2,5...3,0 раза.

Недостатком известного инструмента является неопределенность химсостава валков, а также параметров упрочненного слоя, что может привести к ускорению износа валков и снижению производительности толстолистового стана.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение производительности указанного стана за счет продления рабочей кампании его валков.

Предлагаемый инструмент толстолистового стана включает три валка из железосодержащего хромо-никелиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем их бочек, из которых средний выполнен с диаметром бочки d меньше, чем диаметр D у верхнего и нижнего валков, и при D/d=1,68...1,72 и содержании углерода в материале валков в пределах

2,7...2,9 масс.% у среднего валка, содержащего 0,580...0,595 масс.% хрома и 3,65...3,75 масс.% никеля толщина упрочненного отбеленного слоя Но составляет (0,031...0,054)d и его твердость на глубине 15 мм Т=71...76 ед. по Шору, а у верхнего и нижнего валков, содержащих 0,65...0,85 масс.% хрома и 2,8...3,0 масс.% никеля, Н ₀=(0,019...0,032)D при Т-47...50 ед. по Роквеллу.

Приведенные параметры валков получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации материала валков, а также параметров упрочненной поверхности бочек валков клети трио Лаута толстолистового стана горячей прокатки. В результате этого возрастает износостойкость валков, снижаются простои стана, связанные с заменой (перевалкой) валков, и повышается производительность стана.

Предлагаемый инструмент схематично показан на фиг.1.

Он включает установленные в опорах-подушках рабочей клети стана (не показаны) верхний 1, средний 2 и нижний 3 валки, причем, диаметр D верхнего и нижнего валков в 1,68...1,72 раза больше диаметра d среднего валка. Бочки 4 всех валков выполнены с отбеленным слоем 5, толщина Но и твердость Т которого различны для валков с диаметрами D и d.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на толстолистовом стане 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при прокатке толстолистовой стали сортамента этого стана использовали валки клети трио с определенным содержанием в их материале углерода, хрома и никеля, но с разными параметрами (Н₀ и Т) отбеленного слоя валков, причем, твердость замерялась на глубине 15 мм от поверхности бочки. Результаты опытов оценивали по производительности стана, а влияние Н ₀ и Т на нее представлено в табл.1, из которой следует, что максимальная производительность (100%) достигнута при рекомендуемых параметрах валков.

Таблица 1.
Результаты опытной прокатки
Валок	Н0f(d) и f(D)	Т по (Шору - Нs и Роквеллу - Rc )		Производительность (в % от максимальн.)
Средний с d=550...557 мм	0,022	По Шору	71...76	87...90
	0,030		71...76	92...95
	0,031		59...70	85...96
	0,031		71...76	100
	0,031		77...85	91...97
	0,054		62...70	90...94
	0,054		71...76	100
	0,054		77...86	89...95
	0,055		71...76	91...96
	0,071		71...76	85...90
Верхний (нижний) с D=942...950 мм	0,012	По Роквеллу	47...50	86...93
	0,018		47...50	91...96
	0,019		40...46	87...94
	0,019		47...50	100
	0,019		51...57	92...96
	0,032		39...46	89...93
	0,032		47...50	100
	0,032		51...56	87...92
	0,033		47...50	93...96
	0,041		47...50	90...94

В опытах при рекомендуемых параметрах отбеленного слоя среднего валка изменяли параметры этого слоя у верхнего и нижнего валков и - наоборот. Обычно величину этого слоя (его определение - см. в книге В.В.Бахтинова «Прокатное производство», М., «Металлургия», 1987, с.208-209) принимают не менее 10 мм при диаметре валков свыше 250 мм (см. там же с.212) подразделяя закаленный слой на активную и переходную зоны.

Инструмент, выбранный в качестве ближайшего аналога, в опытах не проверялся ввиду неопределенности химсостава валков и параметров упрочненного слоя (см. выше). Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, выполненные в ОАО «ММК» показали, что использование настоящего изобретения позволит повысить производительность толстолистового стана не менее, чем на 4%.

Пример конкретного выполнения

Инструмент трехвалковой клети толстолистового стана 2350 содержит средний валок с d=555 мм и верхний и нижний валки с D=1,7d=1,7×555=944 мм.

Валки изготовлены из железосодержащего хромо-никелиевого сплава с содержанием [С]=2,8 масс.%, причем, материал среднего валка содержащий: [Cr]=0,588 масс.% и [Ni]=3,7 масс.%.

Толщина упрочненного отбеленного слоя среднего валка: Н ₀=0,042d=0,042×55523 мм, а его твердость на глубине 15 мм Т=74 ед. Н _s.

Материал верхнего (нижнего) валка содержит [Cr]=0,75 масс.% и [Ni]=2,9 масс.%; Н₀=0,0250=0,025×94424 мм и на глубине 15 мм - Т=48 ед. R_c .

Инструмент толстолистового стана, включающий три валка из железосодержащего хромо-никелиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем их бочек, из которых средний выполнен с диаметром d меньше, чем диаметр D у верхнего и нижнего валков, отличающийся тем, что при D/d=1,68...1,72 и содержании углерода в материале валков в пределах 2,7...2,9 мас.% у среднего валка, содержащего 0,580...0,595 мас.% хрома и 3,65...3,75 мас.% никеля толщина упрочненного отбеленного слоя Но составляет (0,031...0,054)d и его твердость на глубине 15 мм Т=71...76 ед. по Шору, а у верхнего и нижнего валков, содержащих 0,65...0,85 мас.% хрома и 2,8...3,0 мас.% никеля, Н ₀=(0,019...0,032)D при Т=47...50 ед. по Роквеллу.