Валки для линий листовой холодной прокатки по их использованию делят на: рабочие и опорные. См. рис. 4 и 5.

Диаметр валка подбирают на основе расчетов, выполненных при учете сортамента (его толщины), условий работы, механических свойств проката, максимальных усилий, обжатий, конструкции линии.

Длина бочки РВ зависит от ширины полосы, листа, ленты.

Приводными валками обычно делают РВ. В клетях, где отношение длины бочки к Ø валка = или > 5:1, и прокатывается очень тонкая лента из легированной стали, на многовалковых агрегатах приводными выполняются ОВ (опорные валки). У валков с подшипниками качения, шейки изготовляют ступенчатыми. На станах, где используются подшипники скольжения, шейки валков, как правило, гладкие. Для редуцирования давления на подшипники, повышения прочности валковых шеек, работающих на ПЖТ, шейки имеют макс. Ø, а места переходов от шеек к бочке закругляются.

В РВ (при Ø бочки >160 мм) делают сквозные пазы по оси, так называемые осевые каналы. В валках больших размеров эти каналы в области бочки переходят в более широкие камеры. Камеры имеют Ø, превышающий в значительной степени Ø входных отверстий.

Осевые каналы способствуют охлаждению центра валка в момент его закалки. Такое дополнительное охлаждение РВ в процессе функционирования линии создаёт стабильный термальный режим, повышая, таким образом, стойкость валка.

Опорные валки могут быть цельноковаными (как на рис. 3 и 4), литыми, бандажированными (см. рис. 5). К качеству подготовки ОВ предъявляются особо жесткие требования. Возникающее при работе биение бочки ОВ относительно шеек ведёт к разнотолщинности прокатываемой полосы. Макс. допустимое биение бочки валка Ø1500 мм будет равно 0,03 мм.

Для агрегатов холодной прокатки валки предусматривают из высококачественных сталей, в составе которых небольшое содержание вредных компонентов S и P. Наряду с механич. свойствами после термообработки стали оценивают по технологическим характеристикам — закаливаемости, склонности к перегреву, чувствительности к деформации при закалке, обрабатываемости, шлифуемости и др.

Важнейшими признаками для сталей, идущих на производство валков, считаются твердость и прокаливаемость. Твердость стали марки 9Х в закаленном состоянии достигает 100 ед. по Шору.

РВ многовалковых прокатных линий производят из сталей 9Х и 9Х2. За границей для этого служат инструментальные, среднелегированные и быстрорежущие стали. Твёрдость рабочей поверхности в состоянии после термообработки достигает HRC 61-66.

В последних технологиях все чаще упоминаются РВ, изготовленные из металлокерамических твердых сплавов (основу их образует карбид вольфрам). Изготовление валков из твердых сплавов основано, как правило, на горячем прессовании или спекании пластифицированных заготовок. Количество кобальтового порошка принимается, равным 8-15 % (остальной компонент - карбид вольфрам).

Твёрдосплавные валки, по сравнению с валками из легированных марок стали, более износостойкие. Их стойкость к износам в 30—50 раз выше. При прокатке ими может быть получена макс. шероховатость на поверхности прокатываемого материала.

Их изготавливают цельными и составными. В качестве РВ многовалковых прокатных линий, как правило, применяют цельные металлокерамические валки. При проектировании твёрдосплавных валков учитывают определенные соотношения Ø шейки к Ø бочки (≥ 0,6) и Ø и длины бочки (≤ 4).

Основным недостатком металлокерамических валков является повышенная хрупкость, что исключает возможность эксплуатации их при толчках, ударах, больших прогибах. При завалке их в клеть необходимо полностью устранить перекосы, влияющие на качество прокатываемого материала. ОВ для линий холодной прокатки обычно изготовлены из сталей марок 9X2, 9XФ, 75ХМ, 65XНМ. В последнее время сталь марки 75ХМ для цельнокованых ОВ наиболее широко применяется.

Марки сталей 40ХНМА, 55Х, 50ХГ и стали 70 идут на изготовление осей составных (бандажированных) ОВ (малых и средних). Для изготовления осей крупных ОВ тяжелонагруженных станов применяют стали марок 45XHВ и 45XHМ.

Стали 9Х, 9ХФ, 75ХН, 9X2, 9Х2Ф и 9Х2В используются для изготовления бандажей составных ОВ. Твёрдость поверхности бандажа после конечной термообработки 60—85 ед. по Шору.

Целесообразно применение литых ОВ, они дешевле кованых, обладают значительно большей износостойкостью. Крупные литые опорные валки изготавливают из хромоникельмолибденовых и хромомарганцево-молибденовых сталей. Например, изготовляют ОВ из стали типа 65ХНМЛ. Они после термообработки имеют твёрдость 45—60 ед. по Шору.

ОВ многовалковых станов изготавливают из инструментальной стали. В ней содержится 1,5% С и 12 % Сг. Твёрдость их после термообработки HRC 56— 62.

Металлургия - одна из основных отраслей современного производства. Именно благодаря ей в бюджет государства идут колоссальные финансовые поступления, ведь стальная и чугунная продукция, как правило, идет на экспорт и формирует валютную выручку как самого комбината или завода, так и страны. Существуют различные металлургические предприятия, рабочий цикл которых может быть как полным, так и неполным. Но в любом случае финальным этапом металлургического цикла будет являться прокатка металла с целью получения требуемого для потребителя профиля. Именно в прокатных цехах производят балки, швеллеры, рельсы и прочее. Основными элементами любого прокатного стана являются прокатные валки. Заводы металлургического комплекса без них просто немыслимы, поэтому о валках поговорим подробно в этой статье.

Общее описание

Прокат металла - операция достаточно сложная, энергозатратная и требующая наличия специальных навыков и знаний от персонала. Обжатие материала, которое производит прокатный валок, позволяет достичь определённых размеров обрабатываемого профиля. Важно знать, что валки в процессе своей работы берут на себя внушительное усилие, которое возникает непосредственно в процессе работы всей прокатной линии. Именно поэтому прокатный валок - наиболее изнашивающаяся часть любого прокатного стана.

Составные части и характеристики

Все прокатные валки имеют три основных компонента, в числе которых:

• Бочка валка. Именно она находится в непосредственном контакте с раскалённым и подвергаемым обработке металлом. У бочки есть два главных линейных параметра - длина (L) и диаметр (ØD).
• Шейки (опорные части) - расположены по бокам от бочки и опираются на подшипники валка. Также характеризуются длиной и диаметром.
• Приводной конец.

Для валко-сортового стана главными показателями считаются: номинальный диаметр, диаметр буртов и рабочий диаметр. В тех случаях, когда прокатный валок служит для вращения с помощью шпинделя универсального типа, его приводной конец будет иметь форму лопасти или цилиндра. Вид крестовины приводной конец будет иметь, если предусмотрено вращение валка с помощью трефа (обязательно наличие промежуточной муфты).

Валки для листового проката

Листовые прокатные валки, изготовление которых - достаточно трудоемкий процесс, выполняют прокатку ленты, полос. Бочка у таких валков гладкая, выполнена в цилиндрической форме.

Валки сортопрокатные используются для изготовления фасонного материала, который может иметь как круглое, так и квадратное сечение уголки).

Бочки прокатных валков делают немного выпуклыми, если они предназначены для холодной прокатки тонколистового проката. В остальных случаях для горячей прокатки бочке валка придают вогнутую форму. Это делается потому, что в момент движения металла по валку бочка его будет нагреваться и выпрямляться.

Валки для сортового проката

Бочка таких валков имеет специальные углубления (ручьи), которые повторяют профиль прокатываемого впоследствии металла. Ручьи пары валков при соединении между собой образовывают калибр. Длина бочки сортовых валков находится в зависимости от ширины прокатываемой заготовки и условий калибровки.

Сортовые валки характеризуются номинальным диаметром и длиной бочки. Если же стан имеет много клетей и различные по диаметру валки, то доминирующим будет диаметр валков чистовой клети.

По назначению сортовые валки разделяются следующим образом:

• Для тяжёлых обжимных станов.
• Для крупносортовых и рельсобалочных станов.
• Для среднесортового проката.
• Для мелкосортового проката.
• Для проволочных станов.
• Для штрипосвых станов.

Центробежное литье

Прокатных валков в качестве одного из основных методов предусматривает способ Этот метод является весьма дорогостоящим, однако он в полной мере позволяет по максимуму уплотнить структуру металла наружной поверхности, которая и является рабочей у валка. Такой подход позволяет в значительной степени увеличить срок службы изделия.

Для данного способа применяют специальную машину, имеющую горизонтальную ось вращения формы центробежного литья. Сама форма установлена на опорные ролики. Приводные ролики смонтированы таким образом, что в полной мере обеспечивают синхронизацию процесса вращения. Расположенный вверху страховочный ролик имеет зазор относительно обода катания самой формы. Для поглощения вибрации между роликами и ступицей имеются демпфирующие прокладки. Снижение уровня вибрации и колебания формы сводит к нулю вероятность получения брака.

Литье валков центробежным методом осуществляют из высоколегированного чугуна. Во вращающийся вокруг своей вертикальной оси кокиль заливают металл, объем которого находится в пределах 95 % от всего объема рабочего слоя прокатного валка.

Неоспоримыми преимуществами центробежного литья являются:

Метод ковки

Это самый дорогостоящий метод производства прокатных валков, который тем не менее дает возможность максимально упрочнить полностью все тело валка. Благодаря этому существенно повышаются надёжность и долговечность.

Сама же ковка выполняется на специальных автоматизированных комплексах, разработанных и изготовленных с использованием передовых технологий. Мощность этих агрегатов может составлять до 150 МН.

Полученные таким способом валки чаще всего применяют на блюмингах и слябингах, а также сортовых станах. Эти стальные валки обладают повышенным в момент соприкосновения с прокатываемой заготовкой. Такой нюанс крайне важен для клетей с высокой степенью обжатия.

Сама по себе ковка предусматривает следующие операции:

• Биллетировку слитка.
• Осадку.
• Протяжку.
• Ковку на размер поковки.

Обработка прокатных валков после ковки предусматривает сложную термическую обработку, заключительным этапом которой непременно являются и отпуск.

Титан производства

Сегодня Россия входит в число тех стран, которые регулируют мировой рынок стали и сплавов. Поэтому созданию комплектующих и деталей для металлургии в стране уделено самое пристальное внимание. В частности, Магнитогорский завод прокатных валков - один из лидеров по выпуску данной продукции.

В июле 2016 года на этом предприятии были запущены новые высокопроизводительные тигельные Эти высокотехнологичные агрегаты позволят выпускать сложнолегированные сплавы, снизить количество потребляемых ферросплавов и шихты. При этом снижение потребления электроэнергии составит порядка 10 %. Режим плавления можно будет осуществлять с частотой 250 Гц, а доводку и перемешивание - с частотой 125 Гц. Немаловажно и соблюдение экологических требований: снижение вредных выбросов на этих печах произойдет в 2,6 раза.

В целом уральское предприятие регулярно снабжает рынок прокатных валков своей продукцией и является активно развивающимся предприятием.

Свердловский гигант

Нельзя также обойти вниманием и Кушвинский завод прокатных валков. Его продукцией являются все виды валков, бандажи для них. На предприятии валки прокатных станов производятся с применением таких материалов для рабочего слоя, как:

• Индефинит.
• Индефинит, улучшенный специальными карбидами.
• Высокохромистый чугун.
• Высокохромистая сталь.
• Быстрорежущая сталь.

Шейки и сердцевина листопрокатных валков выпускаются из особо прочного чугуна.

Валки для сортопрокатных станов производятся на основе бейнитных и перлитных с шаровидной или пластинчатой формой графита.

Украинские производители

В Украине существуют три основных предприятия по производству прокатных валков: Днепропетровский, Лутугинский и Новокраматорский заводы прокатных валков.

Днепровский комбинат имеет широчайшую номенклатуру производства валков, причем не только для металлургии, но и для других отраслей. Очень часто предприятие работает для конкретного заказчика, подключая своих высококвалифицированных специалистов из технического отдела для создания разнообразных чертежей и новых моделей валков.

До начала боевых действий на Донбассе в 2014 году в когорту лучших стабильно входил и Лутугинский завод прокатных валков. Его продукция поставлялась не только на все металлургические предприятия Украины, но и во многие страны ближнего зарубежья и Европы. Однако военный конфликт привёл к тому, что завод был остановлен. Пострадали и основные фонды предприятия. Но все же в 2015 году удалось вновь запустить предприятие, а в наши дни оно начало получать заказы из Российской Федерации.

Контроль над качеством валков

В процессе производства абсолютно каждый прокатный валок в обязательном порядке проходит процедуру технического контроля качества его изготовления. Особое внимание уделяется:

Упаковка

Все прокатные валки (заводы, производящие их, имеют соответствующие сертификаты качества) поставляются к потребителю в специальной упаковке. Эта тара зачастую представляет собой деревянные ящики с перегородками, внутри которых укладываются валки и надежно закрепляются стяжными элементами. Упаковочному контейнеру производители уделяют также пристальное внимание, ведь плохое крепление валков и отсутствие надлежащей защиты рабочей и посадочной поверхностей промышленного изделия вполне могут привести к негативным последствиям в вопросе качества валков.

Заключение

Прокатные валки, технология производства которых была детально рассмотрена выше, оказывают существенное влияние на получаемую в итоге с их помощью продукцию. Поэтому ведущие мировые производители проката уделяют особо пристальное внимание этому элементу. Каждый руководитель металлургического предприятия прекрасно понимает, что от технического состояния прокатного стана в целом и прокатных валков в частности будет во многом зависеть итоговая рентабельность всего производства.

Общие требованиями к сталям для валков горячей прокатки основываются на разогреве поверхностного слоя валка деформируемым металлом, при этом поверхностный слой расширяется сильнее, чем внутренний, более холодный. Это приводит к появлению больших напряжений – сжимающих на поверхности и растягивающих в глубинных слоях. В момент завершения контакта поверхности валка с деформируемым металлом происходит быстрое охлаждение поверхностного объема и образуются напряжения сжатия. В результате чего возникают напряжения противоположного знака. Многократный, циклический быстрый нагрев поверхностного слоя с последующим быстрым охлаждением приводит к образованию сетки трещин (разгар).

Исследования показали, что в установившемся режиме прокатки поверхность нагревается до 750–800 °С, в то время как на глубине 3–4 мм она не превышает 100 °С. Термические и структурные напряжения, возникающие на поверхности валка, суммируются с напряжениями от действующих нагрузок и могут превысить предел прочности отдельных микрообъемов, что и приводит к образованию трещин. Длительный нагрев до высоких температур может привести к структурным изменениям. В сталях перлитного класса происходит сфероидизация карбидов. Основным критерием работоспособности валков является термостойкость, износостойкость и усталостная прочность. Химический состав сталей не может однозначно определить качество валков горячей прокатки, поскольку сопротивление износу и зарождению трещин зависит от множества других факторов, определяемых и термической обработкой.

Химический состав (%) сталей для валков горячей прокатки (ГОСТ 9487–70 и 10207–70)

Содержание кремния 0,17–0,37%, серы и фосфора Рассмотрим основные режимы термообработки заготовок, которые представлены на рис. 1.

Рис. 1. Режимы термической обработки поковок для производства валков горячей прокатки

Термическая обработка валков, как правило, является окончательной термообработкой после ковки и состоит из нормализации и длительной выдержки при температуре высокого отпуска. Необходимость нормализации вызвана тем, что в процессе ковки температура различных частей поковки может изменяться в широких пределах. Степень деформации также широко изменяется по сечению заготовки. Цель нормализации заключается в снижении внутренних напряжений и измельчении зерна, что приводит к повышению механических свойств.

На рис. 3а представлена термообработка поковок из стали 60ХН. Причем изотермическая выдержка в субкритическом интервале температур определялась из расчета около 4 ч на 100 мм сечения. Второй режим (3б) соответствует изотермической выдержке до 7 ч на 100 мм. В третьем случае проводится двойная термообработка – предварительная и окончательная, общая продолжительность которой доходит до 20 суток. Поковки подвергают термической обработке в печах с выкатным подом, садка которых достигает 200–250 т. Поковки располагают в несколько ярусов, причем для прогрева изделий больших сечений необходима выдержка 2,5–3 ч на 100 мм. Только в этом случае будут выполнены необходимые условия для перекристаллизации, что обеспечит измельчение зерна, устранение внутренних напряжений и выравнивание механических свойств по всему сечению.

Заводы заинтересованы в сокращении продолжительности термообработки, но это может быть реализовано только в том случае, когда известны реальные скорости нагрева и охлаждения по всему сечению заготовок, а также, если известна кинетика распада переохлажденного аустенита, как в изотермических условиях, так и при непрерывном охлаждении. Нагрев под нормализацию должен обеспечить температуру выше критических точек во всем сечении заготовки, исходя из чего выбирают режим нагрева, т.е. скорость нагрева, температуру и длительность выдержки.

Для таких садок скорость нагрева составляет от 20–60 град/ч. Скорость охлаждения также находится в этих пределах. Поэтому из анализа термокинетической диаграммы распада переохлажденного аустенита следует, что при охлаждении поковок до температур 650–600 °С в них полностью завершается перлитное превращение. Охлаждение необходимо проводить до тех пор, пока в центре поковки температура не достигнет 600 °С. Но диаметр бочки валка приблизительно в 2–2,5 раза больше диаметра шейки, из-за чего скорость охлаждения шейки значительно выше, чем скорость охлаждения бочки. Поэтому в этих местах могут возникать флокены. Таким образом, при термообработке крупногабаритных поковок необходимо учитывать обеспечение замедленного охлаждения шеек.

Четвертый режим обеспечивает сокращение длительности термообработки на 20–30 часов при обеспечении необходимого качества.

Качество поковок определяют по механическим свойствам на глубине, составляющей 1/3 радиуса от поверхности шейки на продольных образцах (см. рис. 2). Кроме того, проводится контроль по макроструктуре на флокены и ликвационную неоднородность.

Рис. 2. Схема отбора пробы металла в процессе контроля поковок для валков горячей прокатки

В состоянии поставки валки горячей прокатки должны иметь следующие свойства: σ в>800 МПа, σ 0,2>500 МПа, δ>8%, ψ>33%, KCV≥0,3 МДж/м2. Если в пробе выявляются флокены, то валки бракуются и подвергаются перековке. Обычно флокены наблюдаются на глубине от 1/3 до 2/3 R и не наблюдаются в поверхностной и центральной зонах, поскольку из поверхностной зоны водород успевает выделиться, а в центральной зоне имеются микронесплошности, в которые выделяется водород и не создает критического давления.

Значительный процент повреждений рабочих валков (в среднем около 40-50%) и в очень многих случаях преждевременный выход их из строя объясняются недо­брокачественностью изготовления валков.

а) Литье валков . В области составления шихты ряд американских и ан­глийских фирм имеет тенденцию к применению наименьшего количества компонен­тов, максимально однородных и по химическому составу (в особенности по содер­жанию кремния) и по физическим свойствам.

Английские фирмы составляют шихту для валков из 25-30% «переплава», соот­ветствующего по химическому составу изготовляемым валкам с поправкой на угар, 40-50% валковой ломи и 20-35% подшихтовочных материалов (шведский древесноугольный чугун, или чугун «холодного дутья»).

Ряд американских и английских фирм и широко применяет раскис­ление и дегазификацию расплавленного металла (в ковше), используя в качестве раскислителя ферро-карботитан и ферро-кремнетитан. Первый из них, содержащий около 15-18% Тi имеет высокую точку плавления (1400°) и трудно растворяется в основной массе, второй имеет точку плавления значительно более низкую (1200°) и поэтому дает лучшие результаты. На основе ряда исследований, произведенных в СССР, считают , что значительно целесообразнее вводить титан и алюминий в состав чушковых доменных чугунов.

Формовочные материалы должны обладать высокими физическими свойствами в отношении огнестойкости, газонепроницаемости и связывающей способности.

Отливка валков прокатных станов производится в опоках, кокилях, а также в сборных кокилях. В последнем случае шейки и трефы валков предварительно формуются в опоках, формы просушиваются, затем для бочки валка устанавливается кокиль.

Мягкие валки из серого чугуна отливаются в глиняных опоках, стальные-в специальных опоках, имеющих для бочки песчаную форму с холодильниками (фиг. 187, а).

Чугунные валки большой твердости с отбеленной поверхностью бочки отлива­ются в металлических кокилях без футеровки, тогда как кокили для полутвердых валков обмазываются внутри глиной, что противодействует резкой отбелке чугуна. Шейки и трефы валков отливаются в глиняных формах.

При производстве двухслойных чугунных валков (шведский способ) формовка производится как обычно, но только диаметр литника делается больше на 25-30%, причем для спуска промытого металла на верхней прибыли устанавливается спуск­ной жолоб (фиг. 187, б). Отливка ведется в кокилях обычной формы и размеров. Количество серого чугуна, потребного для промывки, зависит от химического состава белого и серого чугунов, веса и назначения валков. На европейских заводах оно достигает 25% от общего веса валка, на Надеждинском заводе - 40% и даже больше.

Сборные кокили устраиваются с прорезями для свободного выхода газов и для ослабления деформаций, возникающих под влиянием термических ударов, или с го­фрированной, волнообразной поверхностью, обеспечивающей меньшую овальность закаленного слоя после обработки поверхности валка на токарных станках.

На фиг. 188, а, б, в изображено кольцо сборного кокиля Никольса.

Гладкие и калиброванные закаленные и даже полутвердые валки отливаются теперь с готовыми трефами, формовка которых осуществляется по моделям в пес­чаных формах в одной опоке с шейками.

Калиброванные валки отливаются с уплотненными ручьями, для чего в отдельные участки формы чугунных кокилей помещаются холодильники.

Литниковые лейки применяются с вертикальной стенкой и квадратным сечением воронки, что способ­ствует спокойной заливке металла (патент Даниэльса) (фиг. 189, а, б).

Некоторые английские фирмы (Акрилл и др.) опоки для полутвердых валков и кокили для закаленных по­догревают перед заливкой до температуры 250 - 400° в зависимости от диаметра, химического состава и тре­буемых механических свойств валков.

Широко распространилась отливка калиброванных (фиг. 190, а) и комбинированных (фиг. 190, б) валков для сортовых и рельсобалочных станов ввиду зна­чительного экономического преимущества их перед глад­кими отливками, которые при вырезке калибров зна­чительно ослабляются.

б) Термическая обработка имеет целью уничтожение литейной неоднородности, перевод всей ме­таллической массы в твердый раствор, получение по­требной структуры и необходимой твердости, уменьше­ние внутренних напряжений.

Известная английская фирма «Брайтсайд Чиллед Грейн и Элоу Ролле» для валков со стальной основой применяет двойную или при высококачественных вал­ках даже тройную термическую обработку.

1. Первый нагрев до температуры выше верхней критической точки Асз - 50° со скоростью 15-20°/час и выдержкой при этой температуре (час на каждые 25 мм диаметра) с последующим охлаждением на воз­духе (без сквозняков) до температуры 300°.

2. Второй нагрев с 300° до температуры, близкой к нижней критической точке, с выдержкой в течение не­скольку часов для облегчения перлитного превращения.

Фиг. 187. Способы отливки валков: а - отливка сталь­ных валков по способу «Юнай­тед»; б - отливка чугунных (двухслойных) валков «швед­ским» способом

Фиг. 188. Устройство кольца сборного кокиля Никольса: а - вид сверху; б- разрез по АВ; в - разрез, показывающий углубление формы для местной закалки

3. Третий нагрев производится до температур кри­тического интервала (в зависимости от желаемой струк­туры и твердости), но не выше верхней критической точки. За нагревом следует выдержка при этой температуре (час на каждые 25 мм диаметра) с последующим насколько возможно быстрым охлаждением в печи (до 450°). Затем новая вы­держка при этой температуре (минимум час на каждые 25 мм диаметра) с по­следующим медленным охлаждением вместе с печью.

На этом же заводе режим термической обработки валков с чугунной основой заключается в следующем: нагрев (15-20°/час) ниже нижней критической точки Ас выдержка при температуре 500-450° (час на каждые 25 мм диаметра) и медленное охлаждение вместе с печью.

Чтобы облегчить уничтожение литейной неоднородности и дендритности струк­тур при термообработке, за границей широко практикуют производство валков с об­щим содержанием углерода в пределах растворимости его в основной металлической массе. Широко применяют также заливку валков при возможно более высокой температуре, причем для защиты кокилей и форм шеек и трефов, последние покры­вают при помощи пульверизатора специальной огнестойкой краской, способствующей активному удалению газов.

Внутренние напряжения, возникающие от усадки и при переходе критического интервала в углеродистых валках ослабляют охлаждением в кокилях до 180-200°; в легированных - при помощи замедленного охлаждения до температуры окружаю­щего воздуха. Высоколегированные и специальные валки нуждаются в неоднократ­ном нагреве, охлаждении, нормализации и выдержке. Охлаждение применяется как быстрое, так и замедленное, в частности охлаждение вместе с печью.

Фиг. 189. Сборный кокиль Даниэль­са: а -вид свер­ху; б - продоль­ный разрез

Фиг. 190. Отливка в кокилях калиброванных (а) и комбинированных (б) валков

Американская фирма «Люис фаундри Ко» применяет для охлаждения цилиндри­ческие кожухи, изготовленные из котельного железа с внутренним диаметром, боль­шим внешнего диаметра кокилей на 150-200 мм. Пространство между кожухом и кокилем засыпается сухим песком или другим каким-либо нетеплопроводным материалом.

Некоторые американские и английские фирмы придают большое значение вопро­су естественного и искусственного старения. Прежде чем пустить валки в работу, фирма «Пери и Сын» выдерживает их на стеллажах в течение 3-6 месяцев.

Искусственное старение прокатных валков заключается в нагреве их до темпе­ратуры ниже нижней критической точки Ас и выдержке при этой температуре с последующим медленным охлаждением.

в) Ковка валков , как и литье, тесно связана с термической их обра­боткой, отдельные операции которой чередуются со стадиями ковки, оказывая влияние на режим всего процесса в целом при изготовлении стальных кованых валков.

г) Сведения о механической обработке валков подробно излагаются ниже, здесь же приводим только общие указания о шлифовке и поли­ровке, завершающих процесс изготовления валков.

Валки твердостью до 90 единиц по Шору требуют зеркальной отделки, осу­ществляемой полировкой несколькими (2-6) шлифовальными кругами с постепенно возрастающим номером зерна (24-500). Шлифовку на предшествующих стадиях необходимо вести очень тщательно, так как дефекты шлифовки не могут быть испра­влены последующей полировкой на более тонких шлифовальных кругах.

Недостаточное охлаждение и смазка, внезапные остановки при шлифовке валка, большая подача и т. д. могут вызвать местное горение валка, приводящее к тре­щинам. Трещины могут появиться также от шлифовки валка слишком твердым кругом.

д) Хромирование валков , впервые освоенное в СССР в 1936г. на заводах «Красный гвоздильщик» , и НКМЗ , в последнее время получает все более широкое применение в технике.

Осуществленные электрическим способом хромовые покрытия придают валкам большую твердость, повышенную стойкость на истирание, пониженный коэффициент трения и высокие антикоррозийные свойства. Стойкость хромированных валков в 2-6 раз выше стойкости нехромированных . Твердость первых выше твердости вторых на 2-4 единицы по Шору.

Процесс хромирования валков можно разбить на три основных этапа: механи­ческая очистка поверхности валка, химическая подготовка, хромирование.

Механическая очистка заключается в шлифовке и полировке бочек валков. Шлифовка производится корундо-шеллаковыми кругами с зернистостью 90-120, полировка - при помощи войлочного круга, покрытого полировочной пастой (венская известь, техническое сало, стеарин и жир) или пастой ГОИ акад. Гребенщикова (прокаленная окись хрома и стеариновая кислота).

Химическая подготовка поверхности валка заключается в обезжиривании в бензине, протирке венской известью, промывке и подогреве в горячей воде (до 50°).

Нормальное проведение процесса хромирования обеспечивается установлением правильного режима, подбора состава электроли­та, его температуры и плотности тока.

На заводе «Красный гвоздильщик» состав электролита (нормальная ванна) таков: хромового ангидрида-250 г/л, серной кислоты - 2-2,5 г/л; плотность тока 15 А/дм (в начальный момент 10 А/дм ); температура электролита 45-47°.

На этом заводе хромированию подвергались валки диаметром 100-220 мм, с твердостью по Шору не ниже 90 единиц. Каждый валок помещался в отдельную ванну и, будучи подвешен крючком (фиг. 191, а) на токоподводящую ванну, служил катодом; анод имел форму цилиндра, разделенного на две части и подвешенного на крючках к токоподводящей шине.

Для лучшего сцепления хрома с основным металлом через 30-40 сек. пребывания валка в ванне подавался обратный ток. Хромирование 1лилось 2 часа, после чего валок вынимали из ванны, промывали в горячей воде и выдерживали в течение суток, прежде чем отправить на стан.

Впоследствии благодаря изменению форм анода схемы подвода тока получили возможность вместо одного хромировать одновременно несколько валков (фиг. 191, б), с расстоянием между ними а =270 мм.

Фиг. 191. Хромирование валков: а - рабочий валок (сверху) и приспособления для хромирования (снизу); б - одновременное хромирование в одной ванне трех валков

Фиг. 192. Способы хроми­рования валков и крупных деталей на НКМЗ: 1- ролик; 2 - вентиляцион­ные клапаны; 3 - анодная шина; 4 - деревянное кольцо; 5 - аноды; 6 - электролитная ванна; 7 - целлулоидный экран; 8 - водяная рубашка; 9 - за­жимной хомут, 10 - шту­цер для спуска электролита; 11 - резина; 12 -подвод тока

Большого внимания заслуживает способ хромирования крупных деталей, примененный на НКМЗ при изготовлении роликов моечной машины тонколистового стана завода «Запорожсталь».

Вследствие больших размеров роликов (диаметр 220 мм, длина 1700 и 2200 мм, соответственно хромируемые поверхности 1,36 и 1,76 м ) и ограниченной мощности источников тока (максимум 1000 А) была применена ванна (фиг. 192), в которой можно было вести хромирование по частям. Ванна представляет собой бак с водяной рубашкой, подогреваемой паровым змеевиком. В дне ванны имеется отверстие, выложенное резиной. Диаметр отверстия соответствует диаметру ролика, подвергающегося хромированию. Дно ванны выложено трехслойным целлулоидом с толщиной каждого слоя в 0,5мм.

Фиг. 193, в. Схема действия сил между полосой и валками, вызываемых трением при истечении материала

Концы роликов на длине в 360 мм сначала хромировались в обычной хромовой ванне. Для хромирования середины ролики переносили в ванну, изображенную на фиг. 192, где процесс хромирования осуществлялся поясами высотой в 350 мм каж­дый. При переходе от одного пояса к другому ролик не вынимался из ванны, а продвигался на необходимую высоту сквозь отверстие, обложенное резиной.

Исследования показали , что хромированные валки имеют твердость по от­ношению к нехромированным больше на 2-4 единицы по Шору.

Фиг. 193, а и о. Схемы буксования полосы при ее задаче в валки (а), буксования валков при выходе полосы (б)

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Украины

Запорожский национальный техничный университет

Технология производства валков

Выполнил ст.гр. Мз 811

Антипов Д.В/

Проверил Матюхин А.Ю.

Запорожье 2015

Изготовление прокатных валков

Валки прокатных станов по сравнению с другими деталями работают в неблагоприятных условиях, так как они воспринимают большие знакопеременные изгибающие усилия и тепловые нагрузки. Поверхность валка, работающая при прокатке металла на истирание, должна обладать высокой твердостью и износостойкостью, т. е. материал валков должен быть одновременно вязким в сердцевине и достаточно твердым на рабочей поверхности бочки (не менее 90 ед. по Шору), а глубина закаленного слоя должна составлять не менее 3% от величины радиуса валка. Поковки валков холодной прокатки изготовляются способом свободной ковки на гидравлических прессах; в качестве заготовок используют крупные слитки массой 40...90 т. Перед окончательным получением заготовки валка слиток или часть его предварительно проковывается. Основная цель ковки заключается в обеспечении проработки литой структуры металла слитка, полном разрушении карбидной сетки и измельчении зерна, достижении наиболее выгодного расположения волокон в поковке и получении необходимых механических свойств металла в поперечном, продольном направлениях и по сечению поковки. Из двух существующих схем ковки: «круг -- круг» и «круг -- квадрат -- круг» более предпочтительной является последняя, так как с ее помощью обеспечивается получение более качественной структуры металла поковки, достигается лучшая прорабатываем ость слоев сердцевины и завариваемость макро- и микронесплошностей металла, что определяется его металлургическими свойствами. Поковки крупных валков массой более 3 т следует изготовлять с двумя осадками слитков. Правильный выбор степени деформации при осадке слитков обеспечивает улучшение качества поковок и повышение прочности и износостойкости валков. Технологическая схема ковки валков предусматривает биллетировку слитка, осадку, предварительную протяжку, а также ковку на окончательные размеры.

Особое место в технологии изготовления валков холодной прокатки занимает термическая обработка, с помощью которой обеспечивается получение необходимых свойств матер иала валка.

В качестве предварительной термообработки при изготовлении валков используют изотермический отжиг, сущность которого заключается в перекристаллизации стали при температуре 950...960 .° С, последующем охлаждении в печи до 300...350.° С, изотермической выдержке при температуре 700...710СС и медленном охлаждении. Предварительная термообработка производится после обдирки поковки валка с припуском 8...12 мм и глубокого сверления центрального отверстия. Для подготовки структуры под поверхностную закалку применяется нормализация с отпуском: нормализация производится при температурах 850...870.°С с последующим охлаждением валков на воздухе и нагревом под отпуск до 600,..620.° С; отпуск обеспечивает получение требуемой твердости на шейках валков в пределах 35...55 ед. по Шору. Закалка валков осуществляется путем нагрева током промышленной 50 Гц или высокой частоты 1000 Гц, а также с помощью газопламенного нагрева. Износостойкость и долговечность работы валков в значительной степени зависят от величины и распределения остаточных напряжений, возникающих при термообработке. Рабочие валки тяжелонагруженных станов холодной прокатки нуждаются в закалке с предварительным подогревом по всему сечению валка до температуры 600...650.°С или с предварительным подогревом поверхности валка до 800...820.° С с помощью тока промышленной частоты. Дополнительное охлаждение должно осуществляться через поверхность осевого отверстия валка, в результате чего получается наиболее рациональное распределение остаточных напряжений по сечению валка.

Малонагруженные валки холодной прокатки закаливают с подогревом внутренних слоев до 500...550 . С; это снижает уровень растягивающих напряжений на поверхности валка и не вызывает образования больших напряжений растяжения во внутренних слоях.

Крупные валки, работающие в легких условиях эксплуатации, можно закаливать с подогревом центральной зоны бочки до 300...400 .° С без дополнительного внутреннего охлаждения. После закалки током промышленной частоты при температуре 900...910.°С и последующего отпуска при 400...520. С достигается твердость рабочей поверхности валка в пределах 45...90 ед. по Шору (в зависимости от технических требований на изготовление валка). Термическая обработка, результатом которой является сочетание высокой вязкости металла в сердцевине с высокой твердостью поверхности валка, повышает долговечность работы валков прокатных станов. Последовательность обработки валка состоит из следующих этапов: черновая обработка поверхности валка под изотермический отжиг и нормализация с припуском 8...12 мм; глубокое сверление центрального канала и растачивание камеры; изотермический отжиг и нормализация; обработка под закалку поверхности бочки с припуском 0,5...1,5 мм и шеек с припуском 5...6 мм; обработка всех мелких поверхностей; закалка токами промышленной частоты с отпуском; обработка закаленных валков под второй отпуск; второй отпуск для снятия напряжений; окончательная механическая обработка. Обработка крупных валков начинается с разметки осевых линий и центров. После центрования отверстий валок устанавливается на токарном станке, где обрабатываются шейки под люнеты и базовые поверхности установки на станке для глубокого сверления; торцы валка намечаются с припуском 5...6 мм; концы заготовки отрезаются по намеченным надрезам. Центральное отверстие обрабатывается сверлом для глубокого сверления с последующим растачиванием камеры. В процессе глубокого сверления возникают значительные технологические трудности, связанные со сверлением консольным инструментом, имеющим значительный вылет, трудностью получения прямолинейной оси и цилиндрической формы отверстия, ухудшением теплоотвода и охлаждения инструмента. Для глубокого сверления применяются перовые, пушечные, двух - и четырех-кромочные и кольцевые сверла; последние используют при сверлении отверстий диаметром свыше 70 мм.

Четырех кромочные сверла с напайными твердосплавными пластинками для сверления глубоких отверстий диаметром до 70 мм. Двухперое четырехкромочное сверло при сверлении валков длиной до 7500 мм дает увод отверстия 10...15 мм; четырехкромочное сверло с центральной выточкой позволяет уменьшить увод до 1...1.5 мм на той же длине сверления. При сверлении глубоких отверстий диаметром более 70 мм применяют кольцевые сверла. С помощью режущих пластинок сверла, закрепленных в корпусе, выбирают кольцевую канавку в обрабатываемой заготовке. Прочность шеек вала зависит от диаметра осевого отверстия, поэтому в полости бочки растачивается камера с плавными переходами от осевого отверстия. Растачивание ведется при работе борштанги на сжатие или на растяжение. Производительность расточки повышается при работе борштанги на сжатие. После изотермического отжига и нормализации валок обрабатывают под закалку; устанавливают в отверстие временные пробки и на токарном станке протачивают на шейках две выточки под люнеты, пробки удаляют. Поверхность валка не должна иметь острых кромок и рисок, переход от одной поверхности к другой должен выполняться плавно, через галтели. Перед закалкой следует обрабатывать различные мелкие поверхности. Трефы обрабатываются на специальных трефофрезерных станках в размер. На продольно-фрезерных станках фрезеруются шпоночные пазы или квадраты с припуском на сторону 2 мм; радиальные отверстия сверлятся в размер. После закалки валок устанавливают в патроне и люнете с точностью до 0,25 мм, используя бочку как базовую поверхность, после чего растачивают отверстия под центровые пробки. Пробки после охлаждения в жидком азоте запрессовывают в отверстие. Деталь устанавливают в центрах и протачивают бочку до устранения биения. Для повышения производительности при обработке закаленных валков используют точение резцами с широкими лезвиями, оснащенными минералокерамиче скими пластинками из сплава ВЗ.

Задний угол резца с широким лезвием--6е, передний угол -- (--6а), угол наклона режущей кромки -- 13°, ширина фаски режущей кромки --0,5 мм. Валки площадью до 26 м обрабатывают резцами с такими геометрическими параметрами. Шероховатость поверхности при этом не превышает Ra = 1,25 мкм. При шлифовании валок устанавливается в центрах, поверхность бочки шлифуется до снятия следов токарной обработки. При этом необходимо поддерживать правильный режим охлаждения и правки круга во избежание появления прижогов, которые снижают поверхностную твердость валков и способствуют появлению микротрещин. Затем проводится окончательная обработка мелких поверхностей -- пазов, трефов, шлицев н. т. п. После второго отпуска выполняют чистовое шлифование поверхности бочки и окончательную обработку шеек валков. Заправку галтелей после шлифования производят твердосплавными радиусными резцами на токарном станке. В качестве материала для изготовления валков горячей прокатки используют легированные стали, а также чугун с отбеленной поверхностью. Валок для горячей прокатки. Валок изготовляется из стали 55Х, масса детали 20 890 кг, масса заготовки 26 000 кг. Технологический процесс обработки валка для горячей прокатки аналогичен процессу обработки валков для холодной прокатки, но несколько проще, Обработка валка делится на три стадии: черновую обработку заготовки, термическую и чистовую обработки. На заготовку наносят осевые линии и центры, а затем проверяются величина и расположение припусков на обработку. Целью токарной черновой операции является снятие основной массы металла припуска с поверхности валка и с торцов, а также подготовка валка к термической обработке.

При этом надрезается прибыль, которая удаляется на слесарной операции; здесь же проверяется твердость бочки и шеек валка, а также размечается лопатка под черновую обработку. Деталь передается на термическую обработку, которая производится с целью улучшения структуры, устранения внутренних напряжений и получения твердости.

После термообработки исправляются центровые гнезда детали, и производится чистовая токарная обработка, которая должна обеспечить точность и концентричность всех цилиндрических поверхностей, перпендикулярность к ним торцов детали и требуемую шероховатость поверхности. Перед шлифованием или упрочняющим обкатыванием роликом предварительно протачивают шейки валка. Обкатка шеек валков производится на тяжелых токарных станках специальными рычажными или гидравлическими устройствами. На токарном станке за счет натяжения суппорта винтом поперечной подач» нельзя получить силу обкатки выше 3000 ДаН.

Гидравлическое обкатное устройство для обработки валов большого диаметра. Усилие обкатки (до 6000 ДаН) создается автономным гидравлическим цилиндром установленным в корпусе; оно передается на поверхность детали через тарельчатые пружины, снижающие жесткость системы. Недопустимые перекосы цилиндрических роликов во время обкатки устраняются за счет их самоустановки; для этого головка, несущая рабочий ролик диаметром 32 мм, свободно поворачивается на цапфах вокруг оси, перпендикулярной к линии контакта ролика с деталью. Под действием момента, возникающего при перекосах, ролик поворачивается до восстановления равномерного контакта с деталью по всей длине образующей. После разметки трефы обрабатывают начерно, а затем начисто на расточном станке. При изготовлении валков из отбеленного чугуна твердость на поверхности бочки составляет НВ 500...650, что способствует увеличению их стойкости. При механической обработке отбеленных чугунных валков трудно обеспечить требуемую производительность процесса. Значительного увеличения производительности при изготовлении валков из отбеленного чугуна можно добиться, применяя шлифование только для снятия литейной корки, а лезвийную обработку использовать в качестве основной обдирочной операции. Для увеличения стойкости резцов из сплавов ВК применяют резание при вводе в зону обработки низкого напряжения, а также резание с предварительным подогревом поверхности заготовки. Прокатные валки. Валки для прокатных станов

ковка заготовка сортовый листовой

Общее описание прокатных валков

Главная операция в процессе прокатки осуществляется валками стана, состоит в деформации металла. Она достигается обжатием материала, при чем достигаются определенные размеры и поперечный профиль. Валки при вращении берут на себя усилие, имеющее место в процессе работы прокатной линии, и передающееся на составные элементы прокатной клети стана.

См. рис.1. со схематичным отображением прокатного стана.

Рис. 1 - Прокатный стан в схематичном отображении: 1- валки в клети; 2- основание; 3- треф; 4- шпиндель; 5- клеть стана; 6- клеть шестерни; 7- муфта; 8- редуктор; 9- эл. двигатель

Рисунок 2 (а и б)

Составные компоненты валка. Характеристики параметры валков

Тремя главными компонентами валка прокатной клети являются (см. рис. 2а):

· бочка валка (O D и длина L); она контактирует в процессе прокатки непосредственно с подвергаемым деформации металлом;

· опорная часть или шейки (O dш и длина lш); они находятся с одной и другой сторонам бочки, опираясь на подшипники валка;

· приводной конец валка.

Характеризующими параметрами валков сортового стана являются: рабочий диаметр (Dб), диаметр буртов и номинальный диаметр (Dp). Если валок предназначен для вращения посредством универсального шпинделя, то приводной конец валка изготавливается в форме лопасти плоской конструкции или в виде цилиндра (чтобы насадит на него втулку с лопастью). Если же валок предназначен для вращения посредством трефа, то приводной конец имеет вид крестовины, выполняющей функцию соединения валка со шпинделем (соединение идет через промежуточную муфту трефа).

Листовые и сортовые валки. Гладкие валки

Среди прокатных валков имеются листовые и сортовые. Листовые осуществляют процессы листопрокатки, прокатки полос, ленты. Эти валки ещё называют гладкими, бочка у них в форме цилиндра. Сортовые прокатные валки применяют для прокатывания фасонного материала, имеющего сечение круглое и квадратное, прокатки рельсов, балок двутавровых).

При шлифовке бочки валка в вальцешлифовальной мастерской (для горячей прокатки тонколистового материала) ей придают вогнутый профиль. Металл при прокатке разогревается, разогревается и центральная часть валков. Бочка их становится при разогреве цилиндрической. И при прокатке получают равномерную толщину по всей ширине обрабатываемого материала. Для холодной же прокатки тонколистового проката бочку валков шлифуют несколько выпуклой.

Во время прокатки средняя часть валков сильно изгибается в сравнении с кромками валков, образующая валка также становится цилиндрической.

Прокатываемый материал приобретает правильные размеры в своей геометрии по всей ширине. НА сортовых валках прокатных линий, предназначенных для сортового материала, прокатывают заготовки и сортовой профильный подкат. На бочке у таких валков имеются так называемые рифы (углубления). Они как бы повторяют профиль прокатываемого металла. У этих углублений есть определение, их называют "ручьи". Ручьи двух валков с промежутками между ними называют калибрами). Сами валки определяют как ручьевые (калиброванные). См. калиброванные валки на рис. 2 б.

Длина бочки листового валка на стане листового проката определяется, прежде всего, максимальным значением ширины прокатываемого материала (листа, полосы).

Длина бочки сортового валка, на котором прокатывают материал на обжимных и сортовых линиях прокатки, зависит от условий калибровки, от ширины раскатываемого материала.

Важным соотношением валков прокатной линии является отношение длины бочки L к ее O D. При выборе рациональных отношений L/D стремятся к получению высокой прочности валков при их минимальной упругой деформации.

Для различных станов прокатки установлены следующие отношения длины бочки и диаметра (L/D):

· станы обжимные 2,2--2,7;

· сортовые станы прокатки 1,6--2,5;

· толстолистовые станы прокатки 2,0--2,8;

· четырехвалковые станы: а) 3--5 (для РВ); б) 0,9--2,5 (для ОВ).

Длину шейки валка обычно выбирают равной диаметру валка. Диаметры шеек валков с подшипниками качения и скольжения (закрытый тип) принимают с учетом конструкции. А для валков в первом случае, с подшипниками качения, диаметр определяют, учитывая размеры самих подшипников. Когда размеры валков будут согласованы и приняты, окончательные размеры необходимо будет согласовать с персоналом фирмы ENCE GmbH. Необходимо провести проверочные и дополнительные расчетов прочности валков, способности к деформации.

Валки обжимных и сортовых линий прокатки

Валки обжимных и сортовых линий прокатки можно рассматривать по назначению, материалу, твердости и изменению (спаду) твердости, исходя из поперечного сечения валка. ПО назначению сортовые валки можно подразделить на:

1) валки тяжелых обжимных станов, как блюмингов, слябингов, заготовочных станов;

2) рельсобалочных и крупносортных станов;

3) линий для прокатки среднесортового проката;

4) прокатных линий для мелкосортового проката;

5) проволочных станов;

6) штрипсовых станов.

Основной характеристикой сортовых валков являются номинальный (средний) O D и длина бочки L. Если стан многоклетьевой с валками различных диаметров, то определяющим является номинальный O валков чистовой клети. ПО материалу сортовые валки могут быть стальные (кованые, литые) и чугунные.

Изготовление заготовок для валков

В настоящее время изготовление заготовок для валков осуществляется методом вертикального литья, центробежным литьем заготовок или методом ковки первоначального слитка. Метод вертикального литья заготовок является наиболее дешевым, но при этом металл валка имеет менее плотную структуру и соответственно меньше срок его эксплуатации.

Современные способы получения валков. Центробежное литье

Одним из современных способов получения литых валков является способ центробежного литья. Данный метод более дорогой, но позволяет максимально уплотнить структуру металла ближе к наружной поверхности, которая является рабочей и обеспечивает более долгий срок службы валка. Для этого используют машину с горизонтальной осью вращения формы для центробежного литья. Машина содержит форму, установленную на опорные ролики. Два приводных ролика с двигателями размещены в одной плоскости переднего ряда. Это обеспечивает синхронизацию их вращения. Верхний страховочный ролик установлен с зазором относительно ободов катания формы. Все ролики одного ряда установлены в одной опорной раме, что исключает непараллельность осей вращения роликов и формы. Между ободами роликов и ступицей установлены демпфирующие прокладки, поглощающие вибрацию. Опорная рама отделена от кожуха и передает вибрацию только на несущую раму, влитую в бетонный фундамент. За счет уменьшения вибрации и рыскания формы исключается брак отливок, например прокатных валков из металлов и сплавов. Центробежное литье валков выполняют из высоколегированного чугуна. В литейную форму, вращающуюся вокруг вертикальной оси, заливают металл рабочего слоя в объеме 0,95±0,05 объема рабочего слоя валка.

Изготовление валков методом ковки

Наиболее дорогой способ изготовления валков методом ковки литой заготовки, который позволяет упрочнить метал во всем объеме тела валка, что существенно повышает надежность детали и увеличивает долговечность. Валки, изготавливаемые из стали, особенно кованые, высокопрочные.

Ковка производится на автоматизированных ковочных комплексах 31,5МН, 60МН, 150МН с применением передовых технологий. Такие валки широко применяют, прежде всего, на тяжелых обжимных станах, как блюминги, слябинги, заготовочных станах, на черновых клетях сортовых станов. Валки из стали имеют при соприкосновении с прокатываемым материалом повышенный коэффициент трения. Это положительно сказывается на применении в клетях, где осуществляются высокие обжатия. Ковка цельных опорных валков ничем не отличается от ковки рабочих валков и состоит из следующих операций: биллетировки слитка, осадки, протяжки и ковки на размер поковки. После ковки валки подвергаются сложной термической обработке, на заключительной стадии - поверхностной закалке с отпуском. У чугунных валков прочность не такая высокая, однако, они обладают высокой износостойкостью. Их монтируют, как правило, в предчистовые и чистовые клети, иногда и в промежуточных клетях прокатных линий. Валки для многих сортовых станов отливают в специальных формах из металла, отливают с черновыми калибрами, которые по форме должны напоминать конфигурацию ручьев будущих калибров. Такие валки целесообразно отливать из чугуна, тогда весь ручей будет иметь определенную толщину отбеленного слоя. В случае вреза ручья в бочку валка снимается наиболее износостойкий слой высокотвердого материала валка. Материальное исполнение валков

Таблица Валки обжимных и сортовых станов изготавливаются из различного сортамента сталей при учете их назначения

Марка стали	Станы (назначение валков)
50, 55, 55Х, 50ХН и 60ХН	Блюминги, слябинги и заготовочные станы
50, 55, 55Х, 40ХН, 50ХН,	Рельсобалочные и крупносортные
60ХН, 9Х н 9ХФ
50, 55, 5ГХ и 50ХН	Среднесортные
50, 55, 55Х и 60ХГ	Мелкосортные
50, 9Х, 9ХФ и 9Х2МФ	Проволочные
	Штрипсовые
	Нenрерывно - заготовочные, среднесортные, мелкосортные, штрипсовые и проволочные

В прокатные цехи валки поставляются после термического отделения. Механические характеристики и твердость валков регламентированы. Например, валки

· из сорта стали 9ХФ должны иметь твёрдость HB241-285;

· из углеродистой стали 55--НВ215 - 255;

· валки из сорта стали 9Х2МФ -- HВ 352 -429.

Сортовые линии горячей прокатки оснащают, как правило, валками из различного сортамента чугуна.

Для прокатных агрегатов мелкосотового и среднесортового проката валки предусматривают из чугуна СПХН-60 (химсостав с % - им содержанием элементов: С - 3,9; Si - 0,7; Мn-0,8; Р-0,5; Сr-0,16; Ni- 0,4--1,0; Мо- 0,6--1,2). Твердость их по Шору выбирают 60--70.

Материал прокатных валков очень важен для получения высококачественного проката, заданных значений обжатий материала и высокой стойкости валков. Материал для валков определяют специфично, учитывая действительные условия функционирования. Для обжимных и черновых клетей выбирают стальные валки (литые, кованные), для промежуточных групп клетей -- из полутвердого чугуна. Чистовые клети оснащают валками из полутвердого или закаленного чугуна.

На новых прокатных агрегатах для сортового проката, характеризующихся высоким темпом скорости прокатки, для получения прецизионного проката с заданными допусками и качеством поверхности применяют высокопрочные прокатные валки с повышенными показателями по износостойкости. Их изготавливают из заэвтектоидной стали, которые заменяют стальные кованые и литые чугунные валки.

Применение валков. Стойкость к износу и твердость валков

Следует отметить, что кованые валки на металлургических сортовых агрегатах горячей прокатки используют мало. Применяют литые валки в основном из заэвтектоидных (так называемых адамитовых) марок стали. Стальные литые валки применяют иногда даже на тяжелых обжимных станах, как блюминги, слябинги.

При использовании вновь разработанных технологических смазочных средств в процессе прокатки эффективно повышается стойкость прокатных валков. Стойкость к износу у валков в 1,5--2 раза при такой смазке выше.

По качеству материала валки бывают из

· мягких,

· полутвердых,

· твердых и

· сверхтвердых сортов.

Мягкие валки с твердостью ниже НВ 270. Их применяют на обжимных станах, в обжимных клетях, иногда в черновых клетях сортовых прокатных линий. Их изготавливают из кованой и литой стали. Для повышения стойкости рабочие поверхности мягких валков обычно подвергают наплавке высокопрочными материалами (3X2BS, 18ГСЛ и др.). Для черновых клетей при небольших нагрузках мягкие валки могут быть изготовлены чугунными с перлито-графитным рабочим слоем. Полутвердые валки, твердость которых НВ 270-420. Их применяют в чистовых, предчистовых и черновых клетях линий сортового проката. Это основной тип валков для рельсобалочных и крупносортных прокатных линий. Кроме того, полутвердые валки применяют довольно широко в среднесортных и черновых клетях прокатных линий мелкосортного и проволочного проката. Их изготавливают из половинчатого чугуна, а также из заэвтектоидной стали. Твердые валки (твердостью НВ 420-600) применяют на чистовых и черновых клетях проволочных, мелкосортных станов. Изготовляются они из отбеленного чугуна. Делают их однослойными и двухслойными.

Сверхтвердые валки (твердостью по Шору более 100 единиц) изготовляют из металлокерамических сплавов. Основа - карбид вольфрам. С такой основой валки долго стоят в чистовых клетях проволочных станов. Стойкость валков с такой основой в несколько десятков раз выше стойкости валков из чугуна (отбеленного).

В процессе прокатки калибры сортовых прокатных валков изнашиваются. При выработке (износе) калибров валков нарушается рассчитанный для прокатки режим обжатия, а, следовательно, страдает качество поверхности проката. Поэтому выработанные валки подвергают переточке на вальцешлифовальных станках. Число переточек сортовых валков зависит от типа стана, качества валков, условий режимов эксплуатации и колеблется пределах (от 3-4 до 8-9 раз и более). В результате многократных перешлифовок валков их исходный (максимальный) диаметр Dmax становится меньше.

Валки к листовому стану горячей прокатки

При прокатывании листов создаются большие усилия, значительные термические воздействия на валки. Поэтому для таких условий прокатывания и требования к качеству прокатных валков выше:

· по механическим свойствам;

· структуре;

· стойкости к износам;

· качеству поверхности и

· твердости.

Чем выше стойкость валков, тем меньше простоев при перевалке валков. Производительность, следовательно, выше. Меньше расход валков, значит, лучше технико-экономические характеристики производства.

Широкий сортамент листов (относительно толщины и ширины), огромное число листовых станов, отличающихся по расположению, числу и исполнению рабочих клетей, предопределяют большое число размеров валков, жесткие требования к их качеству. На основании выше названных характеристик, прокатные валки для листовых станов изготовляют стальными или чугунными.

Рабочие валки изготовляют цельноковаными или литыми, а опорные - и цельноковаными (литыми), и составными (с кованым или литым бандажом, кованой осью).

Для каждого сорта стали и валков каждого размера стандартом предусмотрены соответствующие виды термообработки. Валки из чугуна для линий горячекатаных полос и листов изготовляют литыми:

· из чугуна нелегированного с пластинчатым графитом;

· из легированного с шаровидным графитом и

· из легированного с пластинчатым графитом.

Твердость поверхности бочек валков, глубина слоя (рабочего) из отбеленного чугуна, хим. состав являются главными показателями качества чугунных валков, определяющими эксплуатационную стойкость валков в работе. Эти требования при учете условий режимов эксплуатации, сортамента и нагрузок на валки оговариваются специальными стандартами качества или техническими условиями фирмы ENCE GmbH.

Валки к линиям холодной прокатки листового проката

Валки для линий листовой холодной прокатки по их использованию делят на: рабочие и опорные. См. рис. 3 и 4.Диаметр валка подбирают на основе расчетов, выполненных при учете сортамента (его толщины), условий работы, механических свойств проката, максимальных усилий, обжатий, конструкции линии. Длина бочки РВ зависит от ширины полосы, листа, ленты.

Приводными валками обычно делают РВ. В клетях, где отношение длины бочки к O валка = или > 5:1, и прокатывается очень тонкая лента из легированной стали, на многовалковых агрегатах приводными выполняются ОВ (опорные валки). У валков с подшипниками качения, шейки изготовляют ступенчатыми. На станах, где используются подшипники скольжения, шейки валков, как правило, гладкие. Для редуцирования давления на подшипники, повышения прочности валковых шеек, работающих на ПЖТ, шейки имеют макс. O, а места переходов от шеек к бочке закругляются.

Рис. 3. Рабочий валок

Рис. 4 Рабочий и цельнокованый опорный (б) валки четырехвалковой клети 1700

В РВ (при O бочки >160 мм) делают сквозные пазы по оси, так называемые осевые каналы. В валках больших размеров эти каналы в области бочки переходят в более широкие камеры. Камеры имеют O, превышающий в значительной степени O входных отверстий. Осевые каналы способствуют охлаждению центра валка в момент его закалки. Такое дополнительное охлаждение РВ в процессе функционирования линии создаёт стабильный термальный режим, повышая, таким образом, стойкость валка. Опорные валки могут быть цельноковаными (как на рис. 3 и 4), литыми, бандажированными. К качеству подготовки ОВ предъявляются особо жесткие требования. Возникающее при работе биение бочки ОВ относительно шеек ведёт к разнотолщинности прокатываемой полосы. Макс. допустимое биение бочки валка O1500 мм будет равно 0,03 мм. Для агрегатов холодной прокатки валки предусматривают из высококачественных сталей, в составе которых небольшое содержание вредных компонентов S и P. Наряду с механич. свойствами после термообработки стали оценивают по технологическим характеристикам -- закаливаемости, склонности к перегреву, чувствительности к деформации при закалке, обрабатываемости, шлифуемости и др. Важнейшими признаками для сталей, идущих на производство валков, считаются твердость и прокаливаемость. Твердость стали марки 9Х в закаленном состоянии достигает 100 ед. по Шору. РВ многовалковых прокатных линий производят из сталей 9Х и 9Х2. За границей для этого служат инструментальные, среднелегированные и быстрорежущие стали. Твёрдость рабочей поверхности в состоянии после термообработки достигает HRC 61-66.В последних технологиях все чаще упоминаются РВ, изготовленные из металлокерамических твердых сплавов (основу их образует карбид вольфрам). Изготовление валков из твердых сплавов основано, как правило, на горячем прессовании или спекании пластифицированных заготовок. Количество кобальтового порошка принимается, равным 8-15 % (остальной компонент - карбид вольфрам). Твёрдосплавные валки, по сравнению с валками из легированных марок стали, более износостойкие. Их стойкость к износам в 30--50 раз выше. При прокатке ими может быть получена макс. шероховатость на поверхности прокатываемого материала. Их изготавливают цельными и составными.

В качестве РВ многовалковых прокатных линий, как правило, применяют цельные металлокерамические валки.

При проектировании твёрдосплавных валков учитывают определенные соотношения O шейки к O бочки (? 0,6) и O длины бочки (? 4).Основным недостатком металлокерамических валков является повышенная хрупкость, что исключает возможность эксплуатации их при толчках, ударах, больших прогибах. При завалке их в клеть необходимо полностью устранить перекосы, влияющие на качество прокатываемого материала. ОВ для линий холодной прокатки обычно изготовлены из сталей марок 9X2, 9XФ, 75ХМ, 65XНМ. В последнее время сталь марки 75ХМ для цельнокованых ОВ наиболее широко применяется. Марки сталей 40ХНМА, 55Х, 50ХГ и стали 70 идут на изготовление осей составных (бандажированных) ОВ (малых и средних). Для изготовления осей крупных ОВ тяжелонагруженных станов применяют стали марок 45XHВ и 45XHМ. Стали 9Х, 9ХФ, 75ХН, 9X2, 9Х2Ф и 9Х2В используются для изготовления бандажей составных ОВ. Твёрдость поверхности бандажа после конечной термообработки 60--85 ед. по Шору. Целесообразно применение литых ОВ, они дешевле кованых, обладают значительно большей износостойкостью. Крупные литые опорные валки изготавливают из хромоникельмолибденовых и хромомарганцево-молибденовых сталей. Например, изготовляют ОВ из стали типа 65ХНМЛ. Они после термообработки имеют твёрдость 45--60 ед. по Шору. ОВ многовалковых станов изготавливают из инструментальной стали. В ней содержится 1,5.% С и 12 % Сг. Твёрдость их после термообработки HRC 56-- 62.

Контроль качества

При роизводстве валков особое внимание уделяется контролю качества на стадии литья материала и качества готового изделия, в том числе осуществляется контроль:

· Химического состава исходного материала

· Анализ структуры материала валка

· Анализ геометрических размеров и центричности

· Контроль твердости рабочей поверхности

· Контроль шероховатости рабочей поверхности

· Структура металла в поверхностном слое

Упаковка валков

Не менее важным для заказчика является качественная упаковка валков для транспортировки готовых изделий от производителя к конечному заказчику. Отсутствие надежного крепления валков и хорошей защиты рабочей и посадочной поверхностей может свести на нет все усилия производителя валков по качественному изготовлению.

Валки горячей прокатки для черновой и промежуточной клетей стана

Структура: легированный хромом, никелем, молибденом перлитный-карбидный чугун с шаровидным графитом;

Глубина поверхностной закалки 120 мм;

Твердость бочки валка 58-64 HSC

Таблица Химический состав предлагаемых валков для промежуточных клетей

Структура: легированный хромом, никелем, молибденом перлитный-карбидный чугун с шаровидным графитом

Глубина поверхностной закалки 85 мм

Твердость бочки валка 67-72 HSC

Твердость шейки валки 45-47 HSC

Валки горячей прокатки из стали

Таблица Химический состав предлагаемых валков для черновых клетей

Структура: адамит

Твердость валка 58-64 HSC

Таблица Химический состав предлагаемых валков для промежуточных клети

Структура: высокоуглеродистая сталь упрочненная карбидами хрома и молибдена

Глубина поверхностной закалки: изменение твердости валка нет

Твердость валка 67-72 HSC

Размещено на Allbest.ur

...

Подобные документы

Описание непрерывного стана 1200 холодной прокатки Магнитогорского металлургического комбината им. В.И. Ленина. Оборудование и технология прокатки. Выбор режимов обжатий и расчет параметров, рекомендации по совершенствованию технологии прокатки.

курсовая работа , добавлен 27.04.2011


Выбор стали для заготовки, способа прокатки, основного и вспомогательного оборудования, подъемно-транспортных средств. Технология прокатки и нагрева заготовок перед ней. Расчет калибровки валков для прокатки круглой стали для напильников и рашпилей.

курсовая работа , добавлен 13.04.2012


Проект автоматизации регулирования скорости электропривода стана горячей прокатки. Расчёт мощности главного привода; определение параметров системы подчинённого регулирования. Настройка контура тока возбуждения; исследование динамических характеристик.

курсовая работа , добавлен 19.02.2013


Понятие и структура валков холодной прокатки, их назначение и предъявляемые требования. Критерии выбора ковочного оборудования и исходного слитка. Характеристика оборудования участков цеха. Производство валков холодной прокатки на "Ормето-Юумз".

курсовая работа , добавлен 04.05.2010


Организационная структура ремонтной службы. Трудоемкость капитального и текущего ремонтов стана горячей прокатки "2000". Баланс времени рабочего оборудования. Планирование и сетевой график ремонта агрегата. Организация заработной платы на ОАО "НЛМК".

курсовая работа , добавлен 19.04.2012


Анализ производства на РУП "Белорусский металлургический завод". Краткая характеристика участка горячей прокатки труб. Технология производства литой заготовки. Описание технологического процесса прокатки бесшовной трубы на редукционно-растяжном стане.

отчет по практике , добавлен 12.05.2012


Специфика управления на предприятиях черной металлургии с полным циклом производства. Функции и структура автоматизированных систем управления стана 630 холодной прокатки. Устройство и принципы работы локальной системы автоматического управления САРТиН.

контрольная работа , добавлен 17.01.2010


Технология получения шаров в винтовых калибрах. Требования к выпускаемым мелющим шарам на базе ПФ ТОО "Кастинг". Монтаж и смазка оборудования стана горячей прокатки. Дефекты при нагреве круглых заготовок и их предупреждение. Расчет такелажной оснастки.

дипломная работа , добавлен 27.04.2014


Разработка проекта реверсивного одноклетевого стана холодной прокатки производительностью 500 тыс. тонн в год в условиях ЧерМК ОАО "Северсталь" с целью производства холоднокатанной полосы из низкоуглеродистой и высокопрочной низколегированной сталей.

дипломная работа , добавлен 26.10.2014


Описание выбора цеха холодной прокатки, прокатного стана и разработка технологического процесса для производства листа шириной 1400мм и толщиной 0,35мм из стали 08кп производительностью 800 тысяч тонн в год (Новолипецкий металлургический комбинат).