Промышленные испытания валков, изготовленных из слитков электрошлакового переплава, на листовых станах холодной прокатки

19. Sotnikov A.L., Nagorniy V.M., Orobtsev A.Y., Ptukha S.V., Rodionov N.A. Normalization of modes and levels of vibration of CCM mold oscillator. Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie [Metallurgical processes and equipment]. 2013, no 1, pp. 44-54.

20. Sotnikov A.L., Rodionov N.A., Olszewski A.A., S. Ptukha S.V. Calculation of pre-tightening force of thread joints of the reducer hollow shaft. Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie [Metallurgical processes and equipment]. 2013, no 2, pp. 50-57.

21. Sidorov V.A. Research of vibration state of mould oscillating mechanism of CCM. Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie [Metallurgical processes and equipment]. 2013, no. 2, pp. 58-68.

22. Sidorov V.A., Sotnikov A.L., Ptukha S.V. Maintenance and repair of CCM mold oscillatior. Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie [Metallurgical

processes and equipment]. 2009, no. 4, pp. 39-43.

23. Sotnikov A.L., Rodionov N.A. Equilibration of mould oscillating mechanism of CCM. Zbirnik naukovikh prats' Donbas'kogo derzhavnogo tekhnichnogo universitetu [Proceedings of Donbass State Technical University]. Iss. 35. Alchevsk: State Technical University, 2011, pp. 102-106.

24. Rodionov N.A. Study of durability of bearing of mould oscillating mechanism of CCM. Sovremennoe mashinostroenie. Nauka i obrazovanie: materialy 3-j Mezhdunar. nauch.-prakt. konferentsii [Modern engineering. Science and Education: Proceedings of the 3rd. scientific and practical]. S. Petersburg: Publishing House of the Polytechnic University, 2013, pp. 371-378.

25. Schepetilnikov V.A. Uravnoveshivanie mekhanizmov [Balancing of mechanisms]. M.: Mechanical Engineering, 1982, 256 p.

УДК 621.771

Белевский Л.С., Исмагилов P.P.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВАЛКОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ СЛИТКОВ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА, НА ЛИСТОВЫХ СТАНАХ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Аннотация. Приведены результаты испытаний валков, изготовленных из слитков электрошлакового переплава, на листовых станах холодной прокатки. Стойкость литых валков с содержанием хрома 2,5-3,5% превышает стойкость кованых валков с содержанием хрома 1,5-2,5% в 1,42-1,64 раза.

Ключевые слова: валки, холодная прокатка, электрошлаковый переплав, стойкость.

Краткая характеристика прокатных станов, на которых прошли промышленные испытания литокованых и литых валков из слитков электрошлакового переплава (ЭШП) [1], приведены в табл. 1. Проведены расчеты напряжений в элементах валков по известной методике [2]. В клетях кварто усилие прокатки на 95-98% передается на опорные валки и последние надо рассчитывать на изгиб от этого усилия, причем максимальные напряжения изгиба возникают в шейках валков. В шейках опорных валков размером 500x400 стана 400 максимальные напряжения изгиба достигают всего 34 МПа. При этих напряжениях запас прочности литых шеек из слитков ЭШП достигает 22,0 (при требуемом пятикратном запасе и

ов=736 МПа). Рабочие валки клетей кварто рассчитывают только на кручение. Максимальные значения ткр возникают в приводном трефе валка. Запас прочности всех рабочих литых валков из металла ЭШП колеблется в пределах 1,65-3,40 (допускаемый запас прочности валков при кручении п=1,1-1,4).

Проведенные расчеты широкого сортамента прокатных валков показали, что литой металл ЭШП обеспечивает прочностные свойства по запасу прочности для работы во всех станах и может применяться как для рабочих, так и для опорных валков.

Промышленные испытания валков в литокованом и литом исполнениях с содержанием хрома 1,5-2,5%

Целью испытания опытных валков с традиционным содержанием хрома в пределах 1,5-2,5% являлось определение влияния литой структуры бочки и шеек валков на их эксплуатационные показатели. Общий объём промышленной партии опытных валков для испытания на станах ОАО «ММК» вполне достаточный для того, чтобы делать выводы об их служебных характеристиках и составляет: в литокованом исполнении - 176 шт., в литом исполнении - 130 шт.

В табл. 2 приведены данные о количестве валков, прошедших испытания на каждом стане, средней стойкости опытных валков в сравнении с валками полностью в кованом исполнении. Все валки испытывали в одинаковых условиях с соблюдением технологиче-

ских инструкций по эксплуатации валков. При обработке данных по стойкости валков, с целью упрощения и получения более достоверных сведений, при определении средней стойкости не проводилась разбивка по материалам валков.

Таблица 1

Характеристика непрерывных листовых станов холодной прокатки ОАО «ММК», на которых происходили испытания валков

Стан Число клетей Размер прокатываемых полос, hxb,MM Толщина подката, мм Относительное обжатие, % Скорость прокатки, м/с Максимальное давление металла на валки, х104Н Максимальный момент прокатки, х104Нм

2500 4 (0,6-2,5)х(1250-2350) 1,5-5,0 70 21,0 2000 13,5

1200 5 (0,18-0,63)х(500-105 0) 2,2-2,5 92 28,0 1000 7,6

1450 3 (0,5-2,0)х(630-1005) 1,8-3,7 72 4,3 900 5,1

630 5 (0,5х4,0)х(250-465) 2,0-8,0 83 15,0 400 2,8

400 4 (0,2-2,0)х(245-300) 0,7-3,5 75 15,0 100 0,4

Таблица 2

Стойкость прокатных валков с содержанием хрома до 2,5% различных исполнений на станах ОАО «ММК»

Назна- чение валка Размер валка Исполнение валка Кол-во, шт. Причина списания, шт. % Средняя стойкость на один валок

Износ Повре- ждение бочки Навар Повреждение шейки Прочие Прокат, т Износостойкость, т/мм Коэффициент стойкости

Рабочий 500х 1200 кованый 131 40/31 65/49 9/7 17/13 - 20701 1884 1,0

литокованый 52 15/29 29/55 4/8 4/8 - 22293 2143 1,08

литой 45 15/33 21/47 8/18 1/2 - 23462 2316 1,13

Рабочий 500х 2500 кованый 305 177/58 27/9 101/33 - - 74041 3938 1,0

литокованый 2 1/50 - 1/50 - - 77808 4248 1,05

литой 2 2/100 - - - - 121681 6580 1,64

Рабочий 450х 1450 кованый 18 12/69 4/20 - 2/11 - 25432 2246 1,0

литокованый 20 14/70 3/15 2/10 1/5 - 26696 2370 1,05

литой 18 13/76 2/10 3/14 - - 26322 2315 1,035

Рабочий 420х 630 кованый 97 37/38 22/23 31/32 7/7 - 32580 2458 1,0

литокованый 102 42/41 35/34 25/25 - - 36553 2574 1,12

литой 42 25/59 11/27 6/14 - - 35948 2531 1,10

Опорный 500х 400 кованый 28 - 26/91 - 2/9 - 29757 3112 1,0

литокованый - - - - - - - - -

литой 23 - 23/100 - - - 31275 3266 1,05

Анализ данных табл. 2 позволяет сделать следующие выводы.

1. Стойкость всех валков с литой бочкой превышает стойкость валков с кованой бочкой на 3,5-13,0%. Исключения составляют только валки размером 500x2500, испытания которых показали превышение стойкости на 64%. Но эта цифра требует уточнения ввиду малочисленной партии валков литого исполнения (в количестве 2 шт.). Общее повышение стойкости литой бочки всех валков объясняется повышением их износостойкости (количество прокатанного металла, приходящегося на 1 мм износа бочки валка). При прокатке износ литой структуры несколько меньше кованой. В результате при плановых перевалках на вываленных валках при перешлифовке снимается меньший объём металла.

2. Повреждаемость бочки валков, как кованых, так и литых, в виде отслоений и выкрошек находится на одном уровне. Замеры глубины закаленного слоя методом замера твердости при послойном шлифовании показали одинаковые результаты для всех видов валков. Глубина закалённого слоя составила 1012 мм, поэтому повреждаемость литой бочки валков не уменьшилась. Следовательно, литая структура не позволяет в чистом виде получить требуемую глубину закаленного слоя более 20 мм, необходимую для предотвращения повреждений бочки при прокатке складок. Для этой цели необходимо легирование валков большим содержанием хрома.

3. Положительным результатом испытания валков с литой шейкой является значительное снижение выхода валков по повреждению шеек в виде абразивного износа и при аварийных повреждениях подшипников. Так, из суммарного парка валков с коваными шейка-

ми (валки кованые и литокованые) в количестве 755 шт. списано по повреждению шеек 33 валка, что составило 4,37%. Из общего парка валков с литыми шейками в количестве 130 шт. списан по повреждению шеек только 1 валок, что составило 0,8%. Не зафиксировано ни одного случая поломок валков в литом и литокованом исполнениях.

4. Результаты испытаний свидетельствуют об эффективности применения на станах холодной прокатки валков, изготовленных в литом исполнении из металла ЭШП, как наиболее экономичных.

Промышленные испытания валков с содержанием хрома 2,5-3,5%

Целью испытания опытных валков с содержанием хрома 2,5-3,5% является определение влияния повышенного содержание хрома на эксплуатационные свойства валков по сравнению с валками с содержанием хрома 1,5-2,5%. Все опытные валки изготовлены в литом исполнении из ЭШП в следующем количестве: рабочие валки 500x1200 - 8 шт.; рабочие валки 200x400 - 10 шт.; опорные валки 500x400 - 6 шт. Валки испытывали на станах в одинаковых условиях с коваными валками. В процессе работы валка №584 размером 500x1200 с твердостью бочки 93,5 Н8Б периодически замерялась твердость бочки после сошлифов-ки через каждые 2-3 мм по радиусу. Распределение твердости по глубине закаленного слоя приведено на рис. 1. Для сравнения здесь же приведено распределение твердости в кованом валке с содержанием хрома 1,89%. Из графиков рис. 1 следует, что увеличение содержания хрома до 3,09% позволило вдвое повысить прокаливаемость бочки валка. Глубина закалки до минимально допустимой твердости в 90 Н8Б на валке

с содержанием хрома до 3,5% составила 19 мм, тогда как на валке с пониженным содержанием хрома она составила всего 9 мм. Увеличение глубины закалённого слоя привело и к значительному повышению стой -кости валков. Средняя стойкость опытных валков для каждого стана приведена на диаграммах (рис. 2-4). В среднюю стойкость валков включены валки из всех марок стали с различным содержанием хрома.

I*

Qj

85

Валок N т

^ с содер) хрома 3, WHUEM 09%

Валок Л с с одер, хрома 1, ю375 7 \ жанием ' '89% i У

20

30

Гпфина от поверхности, мм

Рис. 1. Распределение твердости в рабочих валках размером 500x1200 с различным содержанием хрома

Рис. 2. Диаграмма стойкости валков 500x1200 разных исполнений и с различным содержанием хрома

Рис. 3. Диаграмма стойкости валков 200x400 разных исполнений и с различным содержанием хрома

Рис. 4. Диаграмма стойкости валков 500x400 разных исполнений и с различным содержанием хрома

Заключение

Анализ данных эксплуатации опытных валков позволяет сделать следующие выводы.

1. Общая стойкость литых валков из слитков ЭШП с повышенным содержанием хрома в пределах 2,5-3,5%о превосходит стойкость кованых валков с традицион-ным содержанием хрома 1,5-2,5%о в 1,42-1,64 раза.

2. В 8-9 раз повышается списание валков, вышедших из строя по естественному износу, а повреждаемость бочки валков снижается, что является следствием возрастания контактной выносливости закалённого слоя большей глубины при прохождении складок при обрывах полосы во время прокатки листа на станах.

Список литературы

1. Белевский Л.СИсмагилов P.P. Опыт изготовления литых стальных рабочих валков станов холодной прокатки из слитков электрошлако-вого переплава // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. №3 (43). С. 78-81.

2. Королев А.А. Конструкция и расчёт машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985. 373 с.

Сведения об авторах

Белевский Леонид Сергеевич - д-р техн. наук, проф. кафедры прикладной механики и графики ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия. Тел.: 8 (3519) 29-84-38. E-mail: l.belevskiy@mail.ru.

Исмагилов Рамиль Равкатович - аспирант кафедры прикладной механики и графики ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», ведущий специалист по валкам и подшипникам отдела оборудования ОАО «ММК», Россия. Тел.: 8 (3519) 24-75-20. E-mail: valki@mmk.ru.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

INDUSTRIAL TESTS OF ROLLERS PRODUCED FROM ELECTROSLAG REMELTING INGOTS ON COLD ROLLING SHEET MILLS

Belevskiy Leonid Sergeevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8 (3519) 29-84-38. E-mail: l.belevskiy@mail.ru.

Ismagilov Ramil Rafkatovich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, a leading expert on rollers and bearings of Equipment Division, OJSC «Magnitogorsk Iron and Steel Works», Russia. Phone: 8 (3519) 24-75-20. E-mail: valki@mmk.ru.

References

Belevskiy L.S., Ismagilov R.R. The experience of manufacture of cast steel work rolls of cold rolling mill from ingot by electroslag remelting. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2013, no. 3(43), pp. 78-81.

Korolev A.A. Konstruktsia i raschet mashin i mekhanizmov prokatnykh stanov [The design and calculation of machinery and mechanisms of mills]. Moscow: Metallurgy, 1985, 373 p.

Abstract. The resuts of tests of rollers produced from elec- 1. troslag remelting ingots on cold rolling sheet mills have been presented. The durability of cast rolls with 2,5-3,5% chromium content exceeds the durability of forging rollers with 1,5-2,5% chromium content in 1,42-1,64 times. 2

Keywords: rollers, cold rolling, electroslag remelting, durability.

УДК 621.926.22

Кольга А.Д., Айбашев Д.М.

ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ НАГРУЗОК В ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛКАХ

Аннотация. Приведены исследования взаимодействия кусков породы с выступами дробящих плит щековых дробилок. В результате теоретических исследований, подтвержденных экспериментальными данными, было определено, что тенденцией снижения нагрузок, необходимых для разрушения кусков породы, является уменьшение контактной площади кусков породы с выступами дробящих плит.

Ключевые слова: выступы дробящих плит, контактная площадь, нагрузка, разрушение, напряжение, деформация.

По мере развития горной, строительной, химической промышленностей все большую актуальность приобретает проблема повышения эффективности дезинтеграции твердых материалов и, прежде всего, минерального сырья в виде горных пород. Это вызывает, в свою очередь, необходимость совершенствования дробильных машин и изыскания принципиально новых конструктивных решений, повышающих технико-экономические показатели.

Современное повышение эффективности производства в настоящее время решается комплексно и базируется на энергоресурсосберегающих технологиях в рамках разработки и внедрения высокопроизводительных машин.

Щековые дробилки широко применяются во многих отраслях промышленности для дробления различных по прочности и хрупкости материалов. Однако они обладают высокой энергоемкостью, повышенной изнашиваемостью дробящих плит и рядом других недостатков.

Дробящие плиты - основные рабочие органы щековых дробилок, являются сменными быстроизнаши-вающимися элементами. Конструкция плит и износостойкость материала, из которого они изготовлены, оказывают большое влияние на такие техникоэкономические показатели процесса дробления, как:

- производительность;

- удельный расход энергии;

- фракционный состав;

- форма зерен дробленого продукта.

Как известно, щековые дробилки работают по принципу раздавливания материала дробящими плитами, сопровождающегося раскалыванием кусков породы на несколько частей под действием напряжений сжатия [<7сж] [1].

Проблеме снижения нагрузок, необходимых для разрушения кусков породы и повышения эффективности дробления, посвящены работы многих исследователей. Предложено много конструктивных решений. Это разные по форме и высоте рифления дробящие плиты, ступенчатое и плавное уменьшение высоты рифлений от входного отверстия к выходному и др. [1]. Данные работы можно назвать попытками частичной замены самого энергоёмкого вида разрушения на менее энергоёмкие, т.е. замены напряжений сжатия (Гсж на напряжения растяжения <7р.

Результаты исследований показывают, что для разрушения кусков породы при концентрации усилий на меньшей площади, соответствующей выступам дробящих плит, разрушение происходит при значительно меньших усилиях. Это объясняется тем, что процесс разрушения кусков породы в результате напряжений сжатия (раздавливание) частично заменяется такими видами разрушения, как излом в результате изгиба [2] и раскалывание в результате расклинивания.

Уменьшение контактной площади выступов дробящих плит с куском породы играет важную роль в процессе дробления в щековых дробилках.

Именно этим можно объяснить тот факт, что подавляющее количество современных щековых дроби-