Валки для прокатных станов ремонт

Валки для прокатных станов ремонт

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к восстановлению работоспособности (ремонту) прокатных валков широкополосных станов горячей прокатки, и может использоваться при ремонте прокатных валков с поврежденными трефами.

Известен способ восстановления (ремонта) прокатных валков, включающий проточку кольцевой канавки на участке выкрошки, подогрев бочки валка до температуры 350. 450 o С, наплавку в канавку износостойкого слоя, термическую и механическую обработку (см. описание к авторскому свидетельству СССР 1683834, МПК 5 В 21 В 28/02, публ. 1991 г.). Этот способ не обеспечивает восстановления (ремонт) прокатных валков с изношенными трефами.

Патентом Российской Федерации 2139764, МПК 6 В 21 В 28/02, публ. 1999 г. защищен способ ремонта прокатного валка с поврежденными в процессе эксплуатации шейками, который включает съем поврежденного слоя, электродуговую наплавку шейки по месту съема и последующую ее термическую обработку по режиму — нагрев до 400. 500 o С, выдержку при этой температуре 0,5. 2,0 часа и последующее охлаждение до 60. 90 o С со скоростью 10. 50 град./час. Этот способ также не обеспечивает восстановления (ремонт) прокатных валков с поврежденными трефами.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, — обеспечение возможности ремонта (восстановления работоспособности) прокатных валков с изношенными трефами.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе ремонта прокатных валков с изношенными трефами, включающем электродуговую наплавку износостойкого слоя и механическую обработку, механическую обработку наплавленных поверхностей трефа осуществляют на токарном станке с установленной на суппорте вместо резцедержателя фрезерной головкой на колонне в следующей последовательности: прокатный валок устанавливают между центрами планшайбы и задней бабкой на люнетах с закреплением шейки без трефа в планшайбе, а шейки с трефом с помощью центра задней бабки с ориентацией поверхностей трефа в горизонтальной плоскости, далее освобождают шейку с трефом от центра задней бабки и путем перемещения по вертикали шейки с трефом совмещают ось вращения валка с осью вращения токарного станка, затем ориентируют плоскость обработки верхней поверхности трефа параллельно направляющим токарного станка путем разворота прокатного валка вокруг его оси вращения и фиксации параллельности контрольной поверхности шпоночного паза и плоскости горизонтального перемещения суппорта токарного станка и фрезерованием обрабатывают верхнюю поверхность трефа в размер, после чего прокатный валок проворачивают на 180 o и аналогичным образом осуществляют настройку другой поверхности трефа и ее фрезерование.

Заявленное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень», так как отсутствуют источники информации, в которых бы содержалось описание отличительных признаков формулы изобретения. Авторам также неизвестен источник информации, в котором было описано восстановление работоспособности (ремонт) прокатных валков с изношенными трефами.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображен токарный станок, используемый для механической обработки поверхностей трефа прокатного валка. На фиг.2 показано, как осуществляется перемещение шейки с трефом по вертикали. На фиг.3 показано, как осуществляется разворот прокатного валка при выставке плоскости трефа параллельно направляющим станины станка.

На фиг.1. 3 цифрами обозначены:
1 — станина токарного станка;
2 — передняя бабка;
3 — планшайба;
4 — задняя бабка с центром;
5 — каретка суппорта;
6 — суппорт;
7 — колонна;
8 — фрезерная головка;
9 — передний люнет;
10 — задний люнет;
11 — устройство юстировки поверхности трефа;
12 — прокатный валок;
13 — узел вертикального перемещения шейки с трефом;
14 — узел разворота прокатного валка вокруг его оси вращения;
15 — имитатор поверхности трефа;
16 — шпоночный паз прокатного валка;
17 — силовой гидравлический домкрат;
18 — пята гидравлического домкрата;
19 — шейка прокатного валка;
20 — ручные домкраты;
21 — упоры ручных домкратов;
22 — нижняя поверхность трефа;
23 — верхняя поверхность трефа.

Заявленный способ реализуется следующим образом. Прокатный валок после электродуговой наплавки поверхностей трефа устанавливают на люнеты и зажимают между центрами токарного станка, у которого на суппорте вместо резцедержателя на колонне установлена фрезерная головка. Вследствие того, что проворотом планшайбы токарного станка невозможно с необходимой точностью обработать плоские поверхности трефа прокатного валка, шейку с трефом освобождают от центра задней бабки и, изменяя ее положение по вертикали, совмещают ось вращения прокатного валка с осью вращения токарного станка. Далее путем разворота прокатного валка вокруг своей оси вращения добиваются параллельности плоскости контрольного шпоночного паза прокатного валка плоскости перемещения суппорта. Технологически это осуществимо с прецизионной точностью, например, с использованием микрометра, закрепленного на фрезерной головке. Такая последовательность операций позволяет снизить требование к точностным характеристикам используемого оборудования. После обработки верхней поверхности трефа прокатный валок разворачивают вокруг оси вращения на 180 o и аналогичным образом выставляют поверхность обработки трефа параллельно плоскости перемещения суппорта.

Пример реализации заявленного способа. Устройство, с помощью которого осуществляется механическая обработка поверхностей трефа после наплавки (фиг. 1), включает токарный станок, содержащий станину 1, на которой установлены передняя бабка 2 с закрепленной в шпинделе планшайбой 3, заднюю бабку 4, каретку 5 с суппортом 6 и установленной на суппорте 6 колонной 7 с фрезерной головкой 8, передний люнет 9, задний люнет 10 и устройство 11 юстировки поверхности трефа. Прокатный валок 12 закрепляется между центрами передней 2 и задней 4 бабок. Каретка 5 включает механизм перемещения каретки и суппорта. Колонна 7 содержит механизм перемещения фрезерной головки. Механизм юстировки 11 включает в себя узел 13 вертикального перемещения шейки с трефом, узел 14 разворота прокатного валка вокруг его оси вращения и имитатор 15 (фиг.2) поверхности обработки трефа, закрепленный в шпоночном пазу 16 прокатного валка. Узел 13 (фиг.2) выполнен в виде силового гидравлического домкрата 17, пята 18 которого упирается в шейку 19 прокатного валка 12. Узел 14 (фиг.3) выполнен в виде двух ручных домкратов 20, упоры 21 которых упираются в нижнюю поверхность 22 трефа симметрично оси вращения прокатного валка 12.

Механическая обработка поверхности трефа прокатного валка осуществляется следующим образом. Прокатный валок 12 устанавливается на люнеты 9 и 10 и закрепляется между центрами планшайбы 3 и задней бабки 4. Шейка валка без трефа закрепляется в планшайбе 3. Наплавленные поверхности трефа ориентируются в горизонтальной плоскости. Задняя бабка 4 отводится до упора и под нижнюю поверхность 22 трефа подводится устройство 11 юстировки поверхности трефа, а в шпоночном пазу 16 (фиг.2) прокатного валка закрепляется имитатор 15 поверхности трефа. На фрезерной головке 8 закрепляется индикатор часового типа на магнитной стойке (не показан). С отводом задней бабки 4 прокатный валок 12 проседает в люнете 10 и ось вращения валка 12 отклоняется от оси вращения токарного станка. Для совмещения оси вращения прокатного валка с осью вращения токарного станка шейку с трефом перемещают по вертикали с помощью силового гидравлического домкрата 17, пята 18 которого упирается в шейку 19 (фиг.2). Контроль осуществляют по индикатору часового типа при продольном перемещении каретки 5 и соприкосновении головки микрометра с поверхностью шейки 19. После совмещения осей вращения прокатного валка 12 и токарного станка выставляют обрабатываемую поверхность трефа параллельно плоскости перемещения суппорта 6. Для этого индикатор часового типа приводят в соприкосновение с поверхностью имитатора 15, а упоры 21 ручных домкратов 20 с нижней поверхностью 22 трефа. Поднимая один упор 21 и опуская другой, разворачивают прокатный валок 12 до тех пор, пока при продольном и поперечном перемещении суппорта 6 показания микрометра станут изменяться только в пределах допуска. После этого положение шейки 19 фиксируют скобой (не показано), закрепляемой на станине, и верхнюю поверхность 23 трефа обрабатывают в размер фрезой, установленной в шпинделе фрезерной головки 8. Размер контролируют с помощью индикатора. После окончания фрезерования верхней поверхности 23 освобождают скобу, фиксирующую шейку 19, подводят заднюю бабку 4, закрепляют в ее центре шейку 19 и отводят устройство 11 юстировки поверхности трефа. Путем поворота планшайбы 3 прокатный валок 12 поворачивают на 180 o так, чтобы обработанная поверхность 23 оказалась внизу. Далее операции повторяются с той лишь разницей, что контроль выставки плоскости обработки параллельно плоскости перемещения суппорта осуществляют при соприкосновении головки микрометра с двусторонним уровнемером, закрепленным на имитаторе 15.

Использование заявленного способа позволяет осуществлять ремонт прокатных валков с изношенными трефами непосредственно в цехах прокатного производства, где широко используется ремонт (восстановление работоспособности) прокатных валков путем токарной обработки бочки и/или шейки.

Источник

Охрана труда и БЖД

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

Общие меры по обеспечению безопасности при прокатке металла.
Перевалка валков и ремонт станов

В процессе работы в связи с износом бочки или калибров валков, либо в связи с переходом на прокатку другого профиля возникает необходимость в замене (перевалке) валков. Кроме того, вследствие больших динамических усилий, действующих на оборудование прокатных станов и вспомогательных механизмов, возникают поломки отдельных деталей. Перевалка валков и текущие ремонты прокатных станов обычно выполняются силами производственного и ремонтного персонала прокатных цехов.
Работа по замене валков и ремонтам станов является довольно сложной операцией, так как производится в короткие промежутки времени большим количеством людей, которые работают на ограниченной площадке и связаны с перемещением и поднятием больших тяжестей. Перед началом ремонта все нагретые части оборудования охлаждают водой.
Основной мерой безопасности при смене валков и ремонтах станов является правильная организация труда. Смену валков и текущий ремонт станов производят по заранее разработанным графикам с подготовкой необходимого количества исправного инструмента, смазочного и обтирочного материала [20].
Мастер и бригадиры обеспечивают правильную расстановку рабочих. Разрабатывается подробный план последовательного выполнения отдельных операций, подробно инструктируется каждый рабочий о выполняемой им работе и о безопасных приемах выполнения каждой операции.
Обычно травмы при перевалке возникают вследствие раскатывания валков, неправильной их транспортировки и выполнении других ремонтных работ. Для предотвращения раскатывания валков хранение их производится на специальных стеллажах с вырезами. При укладывании валков у стана под них устанавливают специальные деревянные подкладки (стеллажи), причем основным требованием безопасности является размещение их только в один ряд во избежание произвольного раскатывания валков. Стеллажи для хранения валков должны иметь устойчивую конструкцию. Расстояние между рядами стеллажей должно составлять не менее 1,5 м.
На практике при замене валков широко используют такие приспособления и устройства, как скобы различных конструкций и тележки. Скобы используют для замены валков некрупных размеров; смену крупных валков осуществляют при помощи тележки. Так, перевалка валков блюминга и слябинга осуществляется при помощи перевалочной тележки.

На непрерывных сортовых станах валки удаляют из станины и закладывают в нее целые комплекты с помощью особых рам, переносимых краном. Валки собираются в сборной раме заблаговременно на специально отведенной площадке или в отдельном помещении. После этого валки комплектно вставляются в станину вместо сменяемых, которые удаляются из станины также вместе с другой рамой.
При перевалке валков целой клетью валки также в стороне укладываются в запасные станины, и при замене вся заранее собранная клеть устанавливается краном вместо снятой. Такой способ перевалки валков является наиболее безопасным, так как при этом необходимо соблюдать обычные меры безопасности, связанные с переноской краном и установкой больших тяжестей.
Пуск стана после ремонта или перевалки должен производиться при условии выполнения определенных требований безопасности, устанавливаемых заводскими инструкциями [5, 20].
Перед пуском стана мастер или старший вальцовщик выполняет следующие требования:

• проверяет весь стан, включая вспомогательное оборудование, так как малейшее упущение при ремонте и сборке стана может привести при пробном пуске к серьезным авариям и травматизму;
• тщательно осматривает и проверяет состояние и наличие всех оградительных и защитных устройств;
• проверяет наличие всех рабочих, участвовавших в ремонте, чтобы никто не остался в опасном месте;
• проверяет все системы охладительных и смазочных устройств.

Все плиты возле клетей и крышки на отверстия в полу должны быть уложены до пуска стана. Инструмент, материалы, забракованные детали, канаты и т. п. убирают с площадки у станов, а площадку тщательно подметают.
Только после принятия этих мер руководитель, ответственный за проведение текущего ремонта или перевалки валков, может дать указание об опробовании и начале работы стана. Перед пуском прокатного стана подают звуковой сигнал, Отчетливо воспринимаемый всеми рабочими на любом участке цеха.
Чтобы при ремонте стана не было случаев травмирования рабочих механизмами (манипуляторами, подъемными столами, уравновешивающими устройствами и т. п.) в результате преждевременного или случайного их пуска, перевалку валков, ремонт станов, а также ремонт отделочных агрегатов осуществляют по системе ключей-жетонов. Жетоном является ключ, размыкающий пусковую цепь соответствующего механизма, или ключ от механического замка, запирающего его пусковое устройство. Применение ключей-жетонов является обязательным требованием Правил безопасности в прокатном производстве.

Источник

способ ремонта прокатных валков

Изобретение относится к ремонту сваркой и может быть использовано при восстановлении валков станов горячей и холодной прокатки. Технический результат — обеспечение возможности восстановления работоспособности прокатных валков, вышедших из строя в результате износа трефа валка, а также повышение ресурса работы валков и снижение расходного коэффициента валков. В способе ремонта прокатных валков, включающем предварительный подогрев и наплавку изношенной части с последующей ее механической обработкой, наплавляют цилиндрические или плоские части трефа, при этом предварительный подогрев осуществляют со скоростью не более 70 o С/ч до 150-500 o С. Для наплавки используют сплав, обеспечивающий твердость по Шору наплавленного слоя, равную 0,5-2,5 от твердости шейки валка. Перед наплавкой дополнительно нагревают бочку валка до 100-400 o С, а после наплавки осуществляют охлаждение трефа со скоростью не более 50 o С/ч. Изобретение обеспечивает повышение ресурса валков, предотвращает возможность заклинивания изношенного трефа в муфте. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения

1. Способ ремонта прокатных валков, включающий предварительный подогрев, наплавку изношенной части и последующую механическую обработку, отличающийся тем, что наплавляют цилиндрические и/или плоские части трефа валка, предварительный подогрев трефа осуществляют со скоростью не более 70 o С/ч до 150-500 o С, а для наплавки используют сплав, обеспечивающий твердость по Шору наплавленного слоя, равную 0,5-2,5 от твердости шейки валка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед наплавкой дополнительно нагревают бочку валка со скоростью не более 50 o С/ч до 100-400 o С.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после наплавки осуществляют охлаждение трефа со скоростью не более 50 o С/ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ремонту сваркой и может быть использовано при восстановлении валков станов горячей и холодной прокатки.

Известен способ ремонта прокатного валка, вышедшего из строя в результате пригара подшипника к шейке, включающий проточку поврежденного поверхностного слоя на регламентированную глубину, предварительный подогрев бочки и шейки, наплавку износостойкого сплава в проточку, термическую и механическую обработки [1].

Недостатком известного способа является то, что его невозможно использовать для ремонта изношенных трефов прокатных валков.

Наиболее близким к заявляемому является способ ремонта прокатных валков, включающий предварительный подогрев, наплавку изношенной (дефектной) части валка с последующей механической обработкой [2].

Недостатком известного способа является то, что его невозможно использовать для ремонта изношенных трефов прокатных валков.

Технический результат — обеспечение возможности ремонта прокатных валков, вышедших из строя в результате износа трефа валка, а также повышение ресурса работы валков и снижение расходного коэффициента валков.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе ремонта прокатных валков, включающем предварительный подогрев, наплавку изношенной части и последующую механическую обработку, наплавляют цилиндрические или плоские части трефа валка, при этом предварительный подогрев трефа осуществляют со скоростью не более 70 o С/ч до температуры 150-500 o С. Для наплавки используют сплав, обеспечивающий твердость по Шору наплавленного слоя, равную 0,5-2,5 от твердости шейки валка. Перед наплавкой дополнительно нагревают бочку валка со скоростью не более 50 o С/ч до температуры 100-400 o С, а после наплавки осуществляют охлаждение трефа со скоростью не более 50 o С/ч.

Изобретение поясняется чертежом, где 1 — бочка валка, 2 — шейка, 3 — треф лопаточной формы, 4 — наплавленный слой, D — диаметр цилиндрической части трефа, Н — толщина трефа.

Ресурс работы прокатного валка определяется, как правило, толщиной активного слоя бочки, т.е. ограничивается минимальным диаметром бочки, при котором валок еще могут заваливать в стан. Однако приводные валки, которым передается вращение от электродвигателя, часто изнашиваются по цилиндрической и/или плоской части трефа. Для передачи вращательного движения на треф валка надевается муфта, причем между трефом и муфтой всегда имеется зазор. В процессе работы валка из-за наличия зазора происходит трение между внутренней поверхностью муфты и наружной поверхностью трефа. Кроме того, края плоской части трефа испытывают значительные нагрузки при передаче момента от электродвигателя, что часто приводит к их пластической деформации, что резко увеличивается износ трефа. В момент запуска валка, а особенно при реверсе (многие клети или даже станы работают в реверсивном режиме) наблюдаются ударные нагрузки на плоские края трефа, что не только увеличивает его износ, но может привести к образованию трещин и выкрашиванию металла трефа. Из-за износа поверхности трефа наблюдается увеличение зазора между трефом и муфтой, что, в свою очередь, увеличивает степень износа по указанным выше причинам. В результате при большом износе может наблюдаться заклинивание трефа в муфте или даже его поломка, что приводит к аварийной остановке и нарушению ритмичности работы стана. По этой причине валки с повышенным износом трефа стараются выводить из работы даже при наличии большого остаточного активного слоя на бочке валка. В результате повышается расходный коэффициент валков, что, в свою очередь, увеличивает себестоимость проката.

При наличии остаточного активного слоя на бочке валка целесообразно восстановить наплавкой изношенный треф до первоначальных (чертежных) размеров. В зависимости от того, какие части трефа износились — цилиндрические и/или плоские, то эти части и подвергают наплавке.

Наплавке подвергают цилиндрические и/или плоские части трефа на расстоянии от начала до окончания плоской части трефа в направлении вдоль оси бочки валка, т. к. именно эта часть при эксплуатации валка контактирует с муфтой, а следовательно, подвергается интенсивному износу.

Твердость наплавленного слоя должна составлять 0,5-2,5 от твердости шейки валка. При эксплуатации валка вращательный момент от трефа через шейку передается на бочку. Известно, что твердость материала косвенно характеризует его прочность, поэтому при твердости наплавленного слоя менее 0,5 от твердости шейки наблюдается интенсивный износ и смятие наплавленного слоя. При твердости наплавленного слоя более 2,5 от твердости шейки валка наблюдаются трещины при наплавке в зоне сплавления с основным металлом, которые при эксплуатации валка приводят к выкрашиванию наплавленного слоя.

Бочка прокатного валка также может иметь наплавленный слой, что приводит к повышению ресурса работы валка.

Предварительный подогрев трефа осуществляют со скоростью не более 70 o С/ч, т. к. при превышении указанной скорости наблюдается значительный градиент температур как в глубь трефа, так и в сторону шейки валка, что вызывает высокий уровень термических напряжений и может привести к образованию трещин как в самом трефе, так и в месте перехода трефа в шейку валка.

Все валки прокатных станов выполнены из сталей с повышенным содержанием углерода, поэтому при их наплавке для предотвращения образования трещин требуется предварительный подогрев. При наплавке трефа его следует предварительно нагревать до температуры 150-500 o С. Температуру нагрева ближе к нижнему пределу (150-300 o С) используют при ремонте трефов валков станов холодной прокатки, т. к. при более высоком нагреве возможен (за счет теплопроводности) значительный нагрев закаленного края бочки, что приведет к снижению твердости бочки валка. Нагрев до температур ниже 150 o С уже не обеспечивает требуемого качества при наплавке. Температуру нагрева ближе к верхнему пределу (300-500 o С) используют для валков станов горячей прокатки, которые, как правило, имеют нормализованную бочку, а следовательно, повышение температуры бочки не вызовет снижение ее твердости. Повышение температуры подогрева трефа выше 500 o С уже не повышает качества наплавки.

При восстановлении крупногабаритных валков перед наплавкой трефа дополнительно нагревают бочку до температуры 100-400 o С со скоростью не более 50 o С/ч. Подогрев необходим для уменьшения градиента температур между трефом и бочкой (что особенно важно для крупногабаритных валков). В результате уменьшаются термические напряжения, а следовательно, снижается вероятность образования трещин. Нижний уровень температур используют при ремонта валков станов холодной прокатки, а верхний — для валков станов горячей прокатки по указанным выше причинам. Скорость нагрева — не более 50 o С/ч обеспечивает минимальные термические напряжения в бочке валка в процессе его нагрева.

Для снижения уровня термических напряжений и предотвращения образования трещин в наплавленном слое и в зоне сплавления охлаждение трефа после окончания наплавки осуществляют со скоростью не более 50 o С/ч.

Пример реализации способа. Ремонту подвергают рабочий прокатный валок клети дуостана горячей прокатки. Валок содержит бочку, шейки и треф; все части валка находятся в нормализованном состоянии, твердость шейки — 40 ед. по Шору. В процессе эксплуатации валок на 70% выработал свой активный слой по бочке, но при этом получил износ как плоских, так и цилиндрических частей трефа до 6 мм на сторону. Для ремонта валок устанавливают на вальценаплавочный станок, газовыми горелками нагревают треф и бочку со скоростью 30 o С/ч до 400 o С. Наплавку цилиндрических и плоских частей трефа осуществляют продольными валиками (вдоль оси валка) от торца трефа до окончания его плоской части. Наплавку производят под флюсом АН-20С проволокой Св-10Х5М. После окончания наплавки валок охлаждают до цеховой температуры со скоростью 20 o С/ч. После полного охлаждения плоские части трефа подвергают фрезерованию, а цилиндрические — шлифованию до чертежных размеров нового трефа. Твердость наплавленного слоя — 45 ед. по Шору, что составляет 1,125 от твердости шейки.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в повышении ресурса работы валка, т.к. валки с наплавленными трефами можно снова вводить в работу до полной выработки активного слоя по бочке. Также улучшается ритмичность работы стана, т.к. отпадает необходимость в эксплуатации с повышенным износом трефа, что предотвращает заклинивание изношенного трефа в муфте. В целом снижается расходный коэффициент валков и уменьшается себестоимость проката.

Источники информации
1. RU 2121897 С1, В 21 В 28/02, 20.11.98, бюл. 32.

2. Выдрин В.А. и др. Стойкость прокатных валков. Челябинское кн. изд., 1964, с.53.

Источник