ИНСТРУМЕНТ ТОЛСТОЛИСТОВОГО СТАНА

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
0
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=(0,019...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».
0
0
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 (Н и Т) отбеленного слоя валков, причем, твердость замерялась на глубине 15 мм от поверхности бочки. Результаты опытов оценивали по производительности стана, а влияние Н 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
Н<sub>0</sub>→f(d) и f(D)
Т по (Шору - Н<sub>s</sub> и Роквеллу - R<sub>c</sub>)
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.%.
0
s
Толщина упрочненного отбеленного слоя среднего валка: Н=0,042d=0,042×555≈23 мм, а его твердость на глубине 15 мм Т=74 ед. Н.
0
c
Материал верхнего (нижнего) валка содержит [Cr]=0,75 масс.% и [Ni]=2,9 масс.%; Н=0,0250=0,025×944≈24 мм и на глубине 15 мм - Т=48 ед. R.