СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БАНДАЖИРОВАННЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ
METHOD OF RESTORATIVE FUNCTION OF BANDED FORMING ROLL

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к восстановлению работоспособности бандажированных опорных валков листовых прокатных станов.
Применение бандажирования является эффективным направлением увеличения стойкости и наработки валков (количества прокатанного металла в течение полного срока эксплуатации), сокращения расхода валков и затрат на их закупку. Вместе с тем, одним из недостатков бандажированных валков является достаточно высокая вероятность продольного осевого смещения бандажа относительно оси валка. Смещение происходит в основном из-за недостаточного натяга бандажа на ось валка при его изготовлении или несимметричного распределения растягивающих напряжений от натяга относительно центрального поперечного сечения бандажа.
При возникновении осевого смещения бандажа оно происходит в одну сторону и в процессе эксплуатации валка не прекращается. При достижении некоторой величины смещения бандаж своим торцом упирается в крышку подшипника валка, и дальнейшая эксплуатация валка становится невозможной из-за последующего разрушения подшипника или поломки валка. Валок выводится из эксплуатации, как правило, задолго до полной выработки ресурса закаленного рабочего поверхностного слоя бандажа. Бандаж подлежит замене или валок вместе с бандажом отправляется в металлолом. Это приводит к увеличению расхода валков, затрат на их приобретение и снижению эффективности прокатного производства.
Существующие способы восстановления работоспособности бандажированных прокатных валков основаны на замене бандажей при неоднократном использовании осей после выработки ими полного ресурса или после выхода бандажей из строя по другим причинам, в том числе и по причине осевого смещения. При этом процент выхода валков по этой причине достигает 30% [Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.П и др. Прочность прокатных валков. Алма-Ата: Наука, 1984, с.90-104]. Для исключения осевого смещения бандажей при изготовлении валков используют различные типы торцевых креплений бандажа на оси валка (там же, с.100-101). Однако в большинстве случаев на практике используются бандажированные валки, у которых бандаж с осью соединяется путем гарантированных натягов без использования торцевых креплений. В этом случае при осевом смещении бандажей валки подлежат восстановлению работоспособности только с заменой бандажей на новые или списанию в металлолом.
Известен способ восстановления работоспособности бандажированных прокатных валков (аналог), включающий вывод валков из эксплуатации, демонтаж бандажей и их повторную перековку для использования в валках другого типоразмера [Авторское свидетельство СССР №1658474, МПК В21В 28/02, 1995 г.].
Недостатком способа является необходимость демонтажа бандажа и невозможность продолжения его использования при осевом смещении после повторной перековки в валках того же типоразмера. Кроме того, способ характеризуется высокой трудоемкостью, высокими энергозатратами и стоимостью, сравнимой со стоимостью новых цельных валков.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ восстановления работоспособности бандажированных опорных валков, который может быть реализован при использовании бандажированных валков со средствами окружной и осевой фиксации бандажа на оси валка по патенту США №4813258, В21В 21/01, В21В 29/00. В соответствии с этим патентом бандаж устанавливается на ось валка по посадке с натягом на половине длины посадочной поверхности и фиксируется на оси валка от окружного смещения призматической шпонкой, от осевого - буртом на шейке оси валка и болтами, притягивающими к бурту торец бандажа. Вторая половина длины посадочной поверхности оси выполнена конусообразной с плавно убывающим диаметром.
В отличие от аналога в прототипе при осевом смещении бандажа валок может быть восстановлен с сохранением этого бандажа. Однако для восстановления работоспособности валка требуется снятие бандажа с оси, нарезание новых шпоночных пазов на посадочных поверхностях бандажа и оси, резьбовых отверстий в торце бандажа под болты и повторная насадка с разворотом бандажа на оси.
При использовании такого способа требуется перешлифовка посадочных поверхностей оси и бандажа, что ведет к существенному снижению натяга и увеличению нагрузки на болты осевого крепления бандажа, значительно снижается прочность бандажа из-за нарезания дополнительного шпоночного паза и существенно увеличивается трудоемкость восстановления работоспособности валков, что делает его экономически нецелесообразным в сравнении с обычным повторным использованием осей и заменяемых новых бандажей.
Техническим результатом изобретения является повышение срока службы, сокращение расхода бандажированных валков, затрат на валки и повышение эффективности прокатного производства за счет обеспечения полной выработки ресурса закаленного рабочего поверхностного слоя бандажей.
Технический результат достигается тем, что после ввода бандажированных валков в эксплуатацаю, начиная с первой перевалки, контролируют появление окружного и осевого смещения бандажа вдоль оси валка и при обнаружении смещения выводят валок из эксплуатации, торец бандажа, выступающий за пределы посадочной поверхности оси, подвергают механической обработке до номинальных размеров его первоначальной криволинейной поверхности как у нового валка и по окружности сопряжения торцевых поверхностей бандажа и оси устанавливают средства фиксации бандажа на оси от окружного и осевого смещения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено следующее.
Фиг.1 - бандажированный валок с продольным смещением бандажа относительно оси до восстановления работоспособности.
Фиг.2 - бандажированный валок с обработанным торцом бандажа со стороны выхода за пределы посадочной поверхности оси.
Фиг.3 - фрагмент осевого сечения валка после обработки торца бандажа и выполнения глухих отверстий под дюбели.
Фиг.4 - бандажированный валок после восстановления работоспособности.
Фиг.5 - вид по стрелке «А» на фиг.4.
Фиг.6 - узел I на фиг.4.
Способ восстановления работоспособности бандажированных прокатных валков включает контроль появления осевого смещения (сползания) бандажа с оси (в дальнейшем - осевого смещения). Осевое смещение может начаться как сразу после ввода валка в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации. Поэтому контроль осевого смещения бандажа выполняют после ввода валка в эксплуатацию сразу после первой перевалки. Осевое смещение обнаруживают визуально по состоянию мест стыков криволинейных торцевых поверхностей бандажа и посадочного участка оси с обеих сторон валка после его разборки с подшипниками валка для переточки или перешлифовки для последующей эксплуатации. В процессе прокатки выявить осевое смещение невозможно, так как торцы бандажа и оси в местах стыков закрыты задними крышками подшипников валка с манжетными уплотнениями.
При появлении осевого смещения торец бандажа 1 с одной стороны выступает за приделы посадочной поверхности оси 2 на некоторую величину 6 (на фиг.1 - с правой стороны), с другой (с левой стороны) надвигается на посадочную поверхность на такую же величину. В процессе эксплуатации, если валок из нее не выводится, осевое смещение бандажа будет продолжаться в том же направлении, и при некотором критическом значении δ бандаж упирается в заднюю крышку подшипника, что может привести к разрушению подшипника или поломке валка. Процесс осевого смещения происходит не мгновенно, в течение достаточного времени, чтобы его обнаружить до достижения критического значения δ.
При выявлении осевого смещения бандажа валок выводится из эксплуатации и поступает непосредственно на восстановление работоспособности.
Восстановление происходит в следующем порядке. На вальцетокарном станке торец бандажа, выступающий за пределы посадочного участка оси, обрабатывается до номинальных (первоначальных) размеров с сопряжением его криволинейной торцевой поверхности с криволинейной поверхностью торца посадочного участка оси (фиг.2). Торцевая поверхность бандажа с осью обычно выполняется круглого продольного сечения радиуса R.
Противоположный торец бандажа не обрабатывается, так как обнаруживаемая величина осевого смещения невелика и не влияет на работоспособность подшипника со стороны этого торца при последующей эксплуатации валка. При этом длина бандажа при обработке выступающего торца уменьшается на величину выявленного смещения δ. Это смещение ввиду его малости не снижает прочности бандажа. Вместе с тем, чем раньше выявляется начало осевого смещения бандажа, тем меньше оказываются съем металла при обработке торца бандажа, сроки восстановления работоспособности валка и трудоемкость его механической обработки. Поэтому контроль выявления осевого смещения при данном способе начинается сразу же после ввода валка в эксплуатацию.
После обработки торца сопряжения бандажа с осью по окружности их сопряжения устанавливают средства фиксации бандажа на оси от окружного и осевого смещения.
Для окружной и осевой фиксации бандажа на оси могут применяться различные способы. Исследования известных способов показали, что одним из наиболее надежных способов является фиксация с помощью дюбелей, устанавливаемых с торца бандажа по окружности его сопряжения с осью по патенту РФ №2254184, МПК В21В 27/03, 2005 г. В соответствии с этим способом под углом к оси валка (фиг.3) выполняют глухие отверстия 3, проходящие через тело бандажа и тело оси. В дне отверстий в теле оси нарезают соосные с ними резьбовые отверстия 4. В глухие отверстия устанавливают цилиндрические дюбели 5 с осевыми отверстиями, через которые дюбели крепят болтами 6 с шайбами 7 к оси 3 валка. Болты закручивают в резьбовые отверстия, при этом дюбели и головки болтов с шайбами располагают в глухих отверстиях так, чтобы они не выступали за пределы криволинейных сопряженных торцевых поверхностей бандажа и оси валка. На этом восстановление работоспособности бандажированного валка завершается, и валок готов к продолжению эксплуатации.
Под углом к оси валка выполняют глухие отверстия 3, проходящие через тело бандажа и тело оси (фиг.3). В дне отверстий в теле оси нарезают соосные с ними резьбовые отверстия 4. В глухие отверстия устанавливают цилиндрические дюбели 5 с осевыми отверстиями, через которые дюбели крепят болтами 6 с шайбами 7 к оси 3 валка. Болты закручивают в резьбовые отверстия в дне глухих отверстий, при этом дюбели и головки болтов с шайбами располагают в глухих отверстиях так, чтобы они не выступали за пределы криволинейных сопряженных торцевых поверхностей бандажа и оси валка. На этом восстановление работоспособности бандажированного валка завершается, и валок готов к продолжению эксплуатации.
После механической обработки торца при эксплуатации валка обеспечивается требуемое расстояние между торцом бандажа и задней крышкой подшипника валка, что обеспечивает нормальную эксплуатацию валка и подшипника после восстановления работоспособности до полной выработки ресурса бандажа.
Установка средств фиксации требуется только со стороны обрабатываемого торца бандажа, так как после установки средств фиксации осевое смещение бандажа в противоположную сторону невозможно.
Практика и исследования заявителя показали, что осевому смещению, как правило, предшествует окружное смещение бандажа на оси валка. Поэтому контроль окружного смещения также важен. Применение указанных средств фиксации исключает появление окружного смещения бандажа, что повышает надежность и его осевой фиксации.
Применение предлагаемого способа позволяет эксплуатировать бандажированные валки после восстановления работоспособности до полной выработки ресурса закаленного рабочего поверхностного слоя бандажей, так как при последующей эксплуатации исключается осевое смещение бандажей. Благодаря этому обеспечивается повышение срока службы, сокращается расход валков и затраты на их приобретение. Благодаря исключению осевых смещений после восстановления работоспособности валков уменьшаются отказы их подшипников, сокращаются поломки валков, уменьшаются аварийные простои, повышается производительность прокатного стана и эффективность прокатного производства.