способ эксплуатации прокатного валка

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации прокатного валка, включающий работу валка в клети и периодический принудительный отдых, состоящий из нагрева, выдержки и охлаждения, отличающийся тем, что выдержку проводят двухступенчатой: при температуре (0,29 - 0,44) Ас₃ в течение 10 - 180 мин и при температуре (0,16 - 0,23) Ас₃ в течение 2 - 36 ч, где температура Ас₃ взята для материала рабочей поверхности валка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что валок сначала выдерживают при высокой температуре, а затем - при низкой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что валок сначала выдерживают при низкой температуре, а затем - при высокой.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что отдых проводят через 1 - 7 кампаний эксплуатации валка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может использоваться при эксплуатации валков станов горячей и холодной прокатки.

Известен способ эксплуатации прокатных валков, позволяющий повысить их срок службы (авт. св. СССР N 1235572, кл. B 21 B 28/02, 1986). Уменьшение интенсивности повреждения валков добиваются тем, что в начале кампании валков производят прокатку партии металла с наибольшей энергоемкостью, а в дальнейшем прокатывают партии металла с удельной энергоемкостью, уменьшающейся от партии к партии.

Недостаток такого способа - не всегда возможно выполнение регламентированных условий эксплуатации, а снижение вероятности отказа валков по причине усталостного разрушения снижается незначительно.

Известен способ эксплуатации прокатных валков (авт. св. СССР N 1186663, кл. C 24 D 9/38, 1984), в котором наплавленные валки эксплуатируют на 80 - 90% от нормы прокатываемого металла, затем им производят отпуск в интервале температуры: температура рекристаллизации основного металла - температура отпуска наплавленного металла.

Недостатком известного способа эксплуатации является низкая стойкость валков, не подвергавшихся наплавке, а также валков, наплавленных сплавом с невысоким уровнем легирования. Для этих валков нагрев выше 400^oC (как предлагается в известном способе) нежелателен, так как при этом снижается твердость и повышается износ бочки валка.

Наиболее близким является способ эксплуатации прокатного валка (патент РФ N 2015757, кл. B 21 B 28/02, 1984), который включает низкотемпературный отпуск валка перед вводом его в эксплуатацию в течение (0,33 - 0,48) D, ч, работу валка в клети и периодический отдых, состоящий из нагрева со скоростью 25 - 80^oC/ч, выдержки при 160 - 190^oC в течение (13 - 17) N, ч и охлаждения со скоростью 10 - 60^oC/ч, при этом отдых проводят через 3 - 6 кампаний эксплуатации валка, где D - диаметр бочки валка, мм; N - количество кампаний. В результате такого режима эксплуатация валка снижается уровень остаточных напряжений и повышается стойкость валка путем уменьшения количества отслоений и выкрашивания активного слоя валка.

Недостатком известного технического решения является низкая стойкость валков, так как температура отдыха 160 - 190^oC недостаточна для значительного снижения уровня остаточных напряжений.

Цель изобретения - повышение стойкости валка путем уменьшения отколов и выкрашивания поверхности бочки валка.

Цель достигается тем, что валок эксплуатируют в клети и периодически (через 1 - 7 кампаний) проводят принудительный отдых, состоящий из нагрева, выдержки и охлаждения, причем выдержку проводят двухступенчатой: при температуре (0,29 - 0,44) Ac₃ в течение 10 - 180 мин и при температуре (0,16 - 0,23) Ac₃ в течение 2 - 36 ч, где температура Ac₃ взята для материала рабочей поверхности валка. При этом выдержка при высокой температуре может предшествовать выдержке при низкой и наоборот.

Исследованиями установлено, что проведение только низкотемпературного отпуска (160 - 190^oC) при эксплуатации валка не позволяет значительно повысить его стойкость ввиду низкой температуры отпуска и вводимой тепловой энергии часто бывает недостаточно для снятия остаточных эксплуатационных напряжений и залечивания микродефектов. С другой стороны, продолжительная выдержка выше 200^oC значительно снижает уровень остаточных напряжений, но при этом наблюдается снижение твердости рабочей поверхности валка, что является во многих случаях (особенно для рабочих валков холодной прокатки) недопустимым. В то же время установлено, что кратковременный нагрев (несколько минут) выше 220^oC не снижает твердости бочки валка, но в то же время способствует протеканию диффузионного процесса. При дальнейшем понижении температуры ниже 190^oC диффузионный процесс продолжается, в результате снижаются уровень остаточных напряжений и залечиваются микродефекты. Проведение отдыха в обратном порядке - сначала выдержка при низкой температуре, а затем - при высокой, также позволяет повысить стойкость валка, так как кратковременная выдержка при высокой температуре дополнительно снижает уровень остаточных напряжений.

Выдержка при высокой температуре принята равной (0,29 - 0,44) Ac₃, где температура Ac₃ взята для материала рабочей поверхности валка. Нижний предел - 0,29 Ac₃ принят для сталей, имеющих невысокий уровень легирования, а, следовательно, быстро снижающих твердость при нагреве выше 200^oC. Например, для валковой стали типа 60ХН температура фазового перехода (точка Ac₃) равна 775^oC, тогда температура 0,29 Ac₃ соответствует 225^oC. Минимальное время выдержки равное 10 мин также выбрано для предотвращения снижения твердости сталей с невысокой степенью легирования. Верхний уровень температуры, равный 0,44 Ac₃, взят для легированных сталей, у которых снижение твердости наблюдается при высокой температуре и длительной выдержке. Так, при наплавке валка сталью типа 3Х2В8Ф (точка Ac₃ соответствует 850^oC) можно проводить отпуск при температуре 0,44 Ac₃ = 374^oC в течение 180 мин без значительного снижения твердости.

Выдержка при низкой температуре (0,16 Ac₃) позволяет снижать уровень остаточных напряжений только при большой длительности - до 36 ч, дальнейшее увеличение времени выдержки не дает повышения стойкости, а снижение температуры ниже 0,16 Ac₃ не позволяет заметно снизить остаточные напряжения. При повышении температуры низкой ступени отпуска до 0,23 Ac₃ позволяет сохранить время выдержки до 2 ч, что особенно заметно для валковых сталей типа 70Х2СМФ, а для валков, наплавленных легированной сталью типа 3Х2В8 отпуск должен быть более длительным - до 6 ч.

Частота проведения отдыха зависит от интенсивности эксплуатации валка: от типа стана, от номера клети, сортамента прокатываемого металла, от степени обжатия в клети и т.д. При интенсивной эксплуатации валка ему следует давать принудительный отдых через каждую кампанию, при небольших нагрузках - через 7 кампаний.

Пример. Выбирают новые рабочие валки диаметром 440 мм пятиклетевого стана 1200 НЛМК, изготовленных из стали 70Х2СМФ (Ac₃ = 835^oC). Валки подвергают шлифовке, сборке в секцию с последующей завалкой в третью клеть. Через регламентированное количество кампаний валки подвергают принудительному отдыху, состоящему из нагрева, и выдержки при двух уровнях температуры: 0,36 Ac₃ = 300^oC в течение 20 мин и 0,21 Ac₃ = 175^oC в течение 10 ч, с последующим охлаждением на воздухе.

Результаты эксплуатационных данных приведены в таблице.

Как видно из таблицы, оптимальным является проведение отдыха через 1 - 7 кампаний (варианты 1 - 3). Изменение очередности смены температуры при проведении отдыха не влияет на стойкость валка, она остается одинаково высокой (вариант 2 и 5).

Стойкость валка по предлагаемому способу возросла по сравнению со способом-прототипом в 1,5 - 1,6 раза (вариант 6).