Прокатный валок
Полезная модель относится к рабочим валкам чистовых групп клетей широкополосных станов горячей прокатки. Прокатный валок, изготовленный способом двухслойного центробежного или статического литья, содержит бочку двухслойную с наружным износостойким слоем из высокохромистого чугуна при ограниченном соотношении толщины износостойкого слоя к диаметру DH ее наружной поверхности, находящемся в интервале 0,10÷0,15; шейки и трефы, при этом трефы имеют различные наружные диаметры d1 и d2, больший наружный диаметр d1 одного трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода валков первой и второй чистовой клети, а наружный диаметр d2 другого (меньшего) трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода последующих чистовых клетей. Эксплуатация рабочего валка включает чередование работы в клети F1 или F2 с перешлифовками и после достижения конечного диаметра, обусловленного конструкцией этих клетей, перестановки в одну из клетей F3 или F4 с поворотом таким, что треф меньшего диаметра d2 соответствует муфте привода этих клетей, и эксплуатации в них до предельного диаметра, обусловленного конструкцией этих клетей или прочностными свойствами и изгибной жесткостью рабочего валка. 1 п.ф., 2 фиг.
Полезная модель относится к рабочим валкам чистовых клетей кварто широкополосных станов горячей прокатки.
Известен приводной прокатный рабочий валок с гладкой бочкой и трефами на обоих концах, которые имеют одинаковую форму при одной величине наружного диаметра трефа, соответствующего наибольшему внутреннему диаметру муфты привода рабочего валка [Зотов В.Ф. Производство проката, - М.: «Интермет Инжиниринг», 2000. - с.115]. При выходе из строя первого трефа привод рабочего валка через второй треф возможен перекладкой в одной и той же клети с переворотом валка и соединением второго трефа с муфтой, что позволяет увеличить срок службы валка и сократить время простоя стана.
Известный приводной рабочий валок не может эксплуатироваться с перекладкой из одной клети в следующую за ней по ходу прокатки клеть и в другие клети широкополосного стана горячей прокатки в случае, если в них муфты привода имеют другой наибольший диаметр внутренней поверхности, отличный от наружного диаметра трефа.
Известен приводной прокатный рабочий валок (патент GB 1339647 от 22.01.1971 г., патентовладелец - Gontermann-Peipers GmbH), изготовленный способом двухслойного центробежного или статического литья, содержащий бочку двухслойную с наружным износостойким слоем из высокохромистого чугуна при ограниченном соотношении толщины рабочего слоя бочки к диаметру ее наружной поверхности, находящемся в интервале 0,10-0,15. Износостойкий слой рабочего валка отлит из высокохромистого чугуна, имеющего следующее соотношение компонентов в мас.%:
min, % | max, % | |
Сr | 18,0 | 30,0 |
С | 1,8 | 3,5 |
Ni | 0,5 | 2,0 |
Мо | 0,2 | 0,8 |
Si | 0,3 | 0,8 |
S | 0,03 | |
Р | 0,04 |
Известные валки фирмы Gontermann-Peipers GmbH имеют шейки и один треф или два трефа одинакового диаметра [http://www.gontermann-peipers.de/].
Наружный износостойкий слой прокатного валка марки AS II 80 XX чистовой группы широкополосного стана - 2000 горячей прокатки может быть изготовлен из высокохромистого чугуна [разработка перспективных двухслойных прокатных валков фирмой «Гонтерманн-Пайперс», журнал «Сталь» 11'1998, с.40, колонка 2, сверху], имеющего следующий химический состав в мас.%:
Углерод | от 2,5 | до 3,2 |
Кремний | от 0,4 | до 0,8 |
Марганец | от 0,6 | до 1,2 |
Хром | от 16,0 | до 20,0 |
Молибден | свыше 0,8 | до 1,5 |
Ванадий | от 0,2 | до 0,5 |
Никель | от 0,5 | до 1,5 |
Фосфор | не более 0,08 | |
Сера | не более 0,05 | |
Железо | остальное |
Недостаток известных валков в том, что они имеют одинаковый диаметр трефов и не могут быть переставлены в клеть F3 или F4. Это не позволяет повысить срок службы приводного рабочего валка.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - продление срока службы приводного рабочего прокатного валка.
Техническая задача решена в конструкции прокатного валка, изготовленного способом двухслойного центробежного или статического литья, содержащего бочку двухслойную с наружным износостойким слоем из высокохромистого чугуна при ограниченном отношении толщины износостойкого слоя к диаметру ее наружной поверхности, находящемся в интервале 0,10-0,15; шейки и трефы; при этом трефы имеют различные наружные диаметры, больший наружный диаметр одного трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода валков первой и второй чистовой клети, а наружный диаметр другого (меньшего) трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода последующих чистовых клетей.
Технический эффект - продление срока службы приводного рабочего прокатного валка, - достигается за счет того, что трефы имеют различные наружные диаметры, при этом больший наружный диаметр одного трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода валков первой и второй чистовой клети, а наружный диаметр другого (меньшего) трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода последующих чистовых клетей.
Совокупность признаков конструкции рабочего валка, обеспечивающая технический эффект, не обнаружена при проведении патентно-информационного поиска, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
На фиг.1 показан рабочий валок чистовой группы клетей кварто широкополосного стана горячей прокатки.
На фиг.2 показана чистовая группа F1-F7 клетей кварто широкополосного стана горячей прокатки.
Приводной рабочий валок (фиг.1), изготавливаемый способом двухслойного центробежного или статического литья, состоит из: двухслойной бочки 1 с наружным износостойким слоем 2 из высокохромистого чугуна при соотношении толщины слоя к его наружному диаметру, находящемся в интервале 0,10÷0,15; осевой части 3 валка, отлитой из высокопрочного чугуна, имеющей шейки 4 под подшипники; трефов 5 и 6, имеющих различные наружные диаметры, при этом больший наружный диаметр трефа 5 соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода валков первой (F1) (фиг.2) и второй (F2) чистовой клети, а наружный диаметр меньшего трефа 6 соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода последующих чистовых клетей (F3-F4).
Рабочие валки с соотношением толщины износостойкого слоя из высокохромистого чугуна к наружному диаметру бочки менее 0,10 имеют небольшую наработку, измеряемую в тоннах проката на валок за период его эксплуатации, так как получаемая при таком соотношении толщина износостойкого слоя, вследствие пониженной прочности и изгибной жесткости прокатного валка, не позволяет полностью использовать значительную его часть путем изнашивания при прокатке и перешлифовками перед завалками.
Рабочие валки, имеющие на концах трефы одинаковой формы и размеров, эксплуатируются в клетях широкополосных станов горячей прокатки, имеющих соответствующие трефу форму и размеры муфты привода валков.
Рабочие валки (фиг.1) с соотношением
,
где - толщина износостойкого слоя;
DH - диаметр наружной поверхности бочки,
эксплуатируют сначала в группе клетей F1-F2 с приводом к трефу 5 до достижения наружного диаметра бочки, обусловленного конструкцией этих клетей, затем перекладывают в одну из клетей F3 или F4 с переворотом на 180° вокруг оси, перпендикулярной оси валка, и эксплуатируют с приводом к трефу 6 до достижения конечного диаметра, обусловленного конструктивными особенностями клети F3 или F4 или до предельно допустимого наружного диаметра бочки 1, обусловленного прочностными свойствами и изгибной жесткостью прокатного валка.
Пример реализации полезной модели в валках семиклетьевой непрерывной чистовой группы клетей кварто широкополосного стана-2000 горячей прокатки (ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»).
Рабочий валок с наружным диаметром бочки 858 мм, толщиной износостойкого слоя из высокохромистого чугуна, равной 86 мм, характеризуемый соотношением:
,
эксплуатируют в клетях F1 или F2 при количестве завалок (см. таблицу) до перешлифовки до наружного диаметра бочки 1, равного 808 мм и перекладывают в одну из клетей F3 или F4 с переворотом для привода к трефу с меньшим диаметром и эксплуатируют до диаметра бочки 760 мм, определяемого конструктивными особенностями клетей F3 или F4. При этом толщина рабочего слоя R определяется разницей между радиусом R наружной поверхности бочки (фиг.1) нового рабочего валка перед первой его завалкой в стан и радиусом R1 наружной поверхности бочки выводимого из эксплуатации рабочего валка: R=R-R1=429-380=49 мм, а соотношение толщины рабочего слоя к наружной поверхности бочки нового рабочего валка
R/R=49/404=0,12.
Результаты эксплуатации предложенной конструкции прокатного валка в сравнении с результатами эксплуатации известных прокатных валков, показаны в таблице.
Таблица. | |||
Эксплуатационная стойкость рабочих валков с износостойким слоем из высокохромистого чугуна, эксплуатируемых в чистовой группе клетей кварто F1-F2 и F3-F4 широкополосного стана - 2000 Листопрокатного цеха 10 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». | |||
Рабочий валок из высокохромистого чугуна | Кол-во завалок | Масса полученного проката, тн | Среднее уменьшение диаметра бочки на 1 завалку, мм |
Валок марки AS II 80 XX 858×2000 с трефами одинакового наружного диаметра в клети F1 или F2 | 207 | 352200 | 0,28 |
Предложенный валок 858×2000 с трефами разных диаметров в клети F1 или F2 | 178 | 295000 | 0,28 |
Тот же валок после перешлифовки до 808×2000 и эксплуатации в клетях F3 или F4 | 123 | 191000 | 0,39 |
Суммарная наработка предложенного валка в клетях F1-F2 и F3-F4 | 301 | 486000 | 0,32 |
Использование предлагаемого рабочего валка с соотношением и с трефами различных наружных диаметров в клетях F1 или F2 и затем в клетях F3 или F4 позволяет увеличить срок его службы и достичь суммарной наработки около 486000 тонн на валок, что в 1,38 раза превышает наработку рабочего валка марки ASII80XX с трефами одинакового диаметра, эксплуатируемого в одной клети кварто F1 или F2.
В связи с тем, что для любого двухслойного валка при отношении толщины износостойкого слоя к наружному диаметру бочки, равном или большем 0,10, его износостойкость выше, чем у валка с этим соотношением, меньшим 0,10, технический эффект достигается на всем диапазоне соотношений .
Прокатный валок, изготовленный способом двухслойного центробежного или статического литья, содержащий бочку двухслойную с наружным износостойким слоем из высокохромистого чугуна при ограниченном соотношении толщины износостойкого слоя к диаметру ее наружной поверхности, равном 0,10-0,15; шейки и трефы, отличающийся тем, что трефы имеют различные наружные диаметры, при этом больший наружный диаметр одного трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода валков первой и второй чистовой клети, а наружный диаметр другого (меньшего) трефа соответствует большему внутреннему диаметру муфты привода последующих чистовых клетей.