ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК

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 Δ - толщина износостойкого слоя;
H
D - 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:
,
R
1
R
1
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 Δ определяется разницей между радиусом R наружной поверхности бочки (фиг.1) нового рабочего валка перед первой его завалкой в стан и радиусом R наружной поверхности бочки выводимого из эксплуатации рабочего валка: Δ=R-R=429-380=49 мм, а соотношение толщины рабочего слоя к наружной поверхности бочки нового рабочего валка
R
Δ/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 .