RU1771914C - Method of repairing coupled working rollers for universal girder mill - Google Patents

Abstract

Использование: т желое машиностроение . Сущность изобретени : снимают бандаж с оси тепловой резкой, в процессе подготовки посадочной поверхности оси в каждом цикле ремонта ее диаметр уменьшают дл  уменьшени  нат га и устанавливают новый бандаж. Валок после ремонта устанавливают в менее нагруженную клеть. 1 з.п.ф-лы, 2 ил, 2 табл.Use: heavy engineering. SUMMARY OF THE INVENTION: the bandage is removed from the axis by heat cutting, during the preparation of the axle seating surface in each repair cycle, its diameter is reduced to reduce the tension and a new bandage is installed. After repair, the roll is installed in a less loaded stand. 1 C.p. f-crystals, 2 silt, 2 tab.

Description

Изобретение относитс  к т желому машиностроению и может быть использовано на предпри ти х-изготовител х прокатных валков.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to heavy mechanical engineering and can be used in an enterprise producing rolls.

Известен способ ремонта прокатных валков путем их перезакалки, включающий контроль твердости поверхности бочки, ультразвуковой контроль внутренних дефектов , отпуск оставшегос  закаленного сло , удаление дефектов с поверхности бочки дл  предупреждени  растрескивани  валков при закалке и собственно перезакалку с целью восстановлени  рабочего сло  необходимой твердости.A known method for repairing rolls by re-quenching includes controlling the hardness of the surface of the barrel, ultrasonic testing of internal defects, tempering the remaining hardened layer, removing defects from the surface of the barrel to prevent cracking of the rolls during quenching and re-quenching in order to restore the working layer to the required hardness.

Однако анализ и обобщение опыта перезакалки валков показали, что не все валки , имеющие запас конструкционного диаметра, могут подвергатьс  перезакалке, так как при этом имеютс  случаи растрескивани  рабочей поверхности и их разрушени .However, analysis and generalization of the experience of re-hardening rolls showed that not all rolls having a margin of structural diameter can be re-hardened, since there are cases of cracking of the working surface and their destruction.

Указанный способ увеличени  долговечности валков примен етс  дл  цельнокованых стальных валков и направлен на повышение ресурса рабочего сло , тогда как дл  составных валков не менее важной проблемой  вл етс  также увеличение долговечности их оси.This method of increasing the durability of the rolls is used for solid forged steel rolls and is aimed at increasing the life of the working layer, while for composite rolls an increase in the durability of their axis is also an equally important problem.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ ремонта рабочих составных бандажирован- ных валков УБС - универсальных балочных станов.Closest to the technical nature of the invention is a method of repair of working composite bandaged rolls of UBS - universal beam mills.

Указанный способ включает удаление бандажа с оси путем его разрезани  и разрушени , контроль пригодности оси, ее механическую обработку, механическую обработку подобранного бандажа, нагрев его до температуры 300°С, собственно гор чую посадку и механическую обработку изготовленного таким образом вапкаThe specified method includes removing the bandage from the axis by cutting and destroying it, controlling the suitability of the axis, machining it, machining the selected bandage, heating it to a temperature of 300 ° C, actually hot landing and machining the vapka made in this way

Целью изобретени   вл етс  увеличение долговечности составных рабочих валков УБС путем установки валков после ремонта в менее нагруженную клегь.The aim of the invention is to increase the durability of the composite UBS work rolls by installing the rolls after repair in a less loaded light.

(Л(L

СWITH

VIVI

оabout

ЈЈ

Способ ремонта составных рабочих валков УБС, отработавших ресурс, осуществл етс  следующим образом.The method of repair of composite work rolls of the UBS, spent resource, is carried out as follows.

Изношенные бандажи нагревают мощными источниками тепла, например - газовыми горелками с подачей кислорода. Ось при этом защищают от воздействи  теплового потока. При разнице температур оси и бандажа, достаточной дл  образовани  зазора между ними, их смещают в осевом направлении относительно друг друга и таким образом разъедин ют на составные элементы , Ось подвергают, например, ультразвуковому контролю на наличие внутренних и поверхностных дефектов, последние удал ют механической обработкой. Величину остаточных напр жений в поверхностном слое посадочной поверхности определ ют , например, с помощью приборов ИОН-4М, работа которого основана на использовании магнитоупругого эффекта, про вл ющегос  в ферромагнетиках под воздействием напр жений, измен ющих магнитные характеристики материала. Подобранный дл  посадки новый бандаж растачивают до обеспечени  величины нат га в соответствии с условиемWorn bandages are heated with powerful heat sources, for example, gas burners with oxygen supply. The axis is protected from the effects of heat flow. When the temperature difference between the axis and the brace is sufficient to form a gap between them, they are displaced in the axial direction relative to each other and thus separated into constituent elements, the axis is subjected, for example, to ultrasonic inspection for the presence of internal and surface defects, the latter are removed by machining . The magnitude of the residual stresses in the surface layer of the seating surface is determined, for example, using ION-4M devices, whose operation is based on the use of the magnetoelastic effect, which is manifested in ferromagnets under the influence of stresses that change the magnetic characteristics of the material. The new bandage selected for planting is bored to provide a tension value in accordance with the condition

Д-А,(1- S ai).D-A, (1- S ai).

i 1i 1

где Лн - величина нат га при однократном использовании оси;where Ln is the value of the tension with a single use of the axis;

Л и ai - соответственно текуща  величина нат га и степени накоплени  усталостных повреждений при I 1,2,3,... п-кратном использовании оси,L and ai are, respectively, the current value of the tension and the degree of accumulation of fatigue damage at I 1,2,3, ... n-fold use of the axis,

Величина максимального допустимого нат га определ етс , исход  из допустимого напр жени  дл  материала оси с учетом остаточных напр жений в соответствии с номограммой, приведенной на фиг.1. Номограмма получена в результате решени  на ЭВМ задачи распределени  напр жени  в оси и бандаже, изготовленных из материалов с различными пределами прочности и остаточными напр жени ми, соедин емых методом гор чей посадки с различными нат гами . Известное значение предела прочности наход т на оси пределов прочности, провод т горизонталь до пересечени  с линией величины остаточных напр жений равной нулю. Через точку пересечени  провод т вертикаль (лини  I) до пересечени  с линией измеренных остаточных напр жений и, провод  горизонталь из точки пересечени  на ось нат гов, наход т искомый нат г.The value of the maximum allowable tension is determined based on the allowable stress for the axis material, taking into account the residual stresses in accordance with the nomogram shown in Fig. 1. The nomogram was obtained by solving on a computer the task of distributing stresses in the axle and brace made of materials with different tensile strengths and residual stresses connected by a hot fit method with different tension. The known value of the tensile strength is found on the axis of the tensile strengths, they are drawn horizontally until the residual stresses are equal to zero with the line. A vertical line (line I) is drawn through the intersection point to the intersection with the line of measured residual stresses, and the horizontal wire from the intersection point to the tension axis is used to find the desired tension.

Так, например, дл  оси с поеделом прочности 1200 МПа (120 кг/мм ) максимальный нат г будет равен 1,12 мм при отсутствии остаточных напр жений. ПриThus, for example, for an axis with a durability of 1200 MPa (120 kg / mm), the maximum tension will be 1.12 mm in the absence of residual stresses. At

накоплении остаточных напр жений в 50 МПа величина нат га уменьшаетс  до 1,05 мм, при остаточных напр жени х 100 МПа - до 0,98 мм, при 150 МПа - до 0,9 мм и т.д.the accumulation of residual stresses of 50 MPa, the tension decreases to 1.05 mm, with residual stresses of 100 MPa - to 0.98 mm, at 150 MPa - to 0.9 mm, etc.

0 При первой сборке валка нат г устанавливают на уровне 0,3...0,4 значени  максимального , чтобы избежать поломок при пиковых нагрузках, возникающих во врем  эксплуатации при захвате металла валками0 During the first assembly of the roll, the tension n is set at a level of 0.3 ... 0.4 maximum values in order to avoid breakdowns during peak loads that occur during operation during the capture of metal by rolls

5 или прокатке подстуженной полосы. При последующих циклах ремонта необходимо учитывать не только напр жени , возникающие в оси при посадке и прокатке, но и остаточные напр жени  в поверхностном5 or rolling undercoated strip. In subsequent repair cycles, it is necessary to take into account not only the stresses arising in the axis during landing and rolling, but also the residual stresses in the surface

0 слое посадочной поверхности.0 layer of the landing surface.

Так, например, дл  материала с пределом прочности 1200 МПа и максимальным нат гом 1,12 мм при отсутствии остаточных напр жений первоначальный нат г, равныйSo, for example, for a material with a tensile strength of 1200 MPa and a maximum tension of 1.12 mm in the absence of residual stresses, the initial tension equal to

5 0,4 максимального, составит 0,45 мм. При накоплении в последующих циклах ремонта остаточных напр жений до 50 МПа - нат г уменьшаетс  до 0,41 мм, при 100 МПа - до 0,36 мм и т.д. (см. лини  II на фиг.1).5 0.4 maximum, will be 0.45 mm. With the accumulation of residual stresses up to 50 MPa in subsequent repair cycles, the tension g decreases to 0.41 mm, at 100 MPa it decreases to 0.36 mm, etc. (see line II in figure 1).

0 На фиг,2 графически показано, что при посто нной величине допускаемого напр жени  материала оси. часть этого напр жени  (0,3...0,4), отводима  при первой посадке дл  создани  нат га, при последу5 ющих посадках уменьшаетс  на величину остаточных напр жений, котора  возрастает с каждой последующей посадкой, уменьшаетс  и нат г.0 Fig. 2 graphically shows that for a constant value of the permissible stress of the axis material. part of this stress (0.3 ... 0.4), which is diverted during the first landing to create tension, during subsequent landings decreases by the value of the residual stresses, which increases with each subsequent landing, and tension decreases.

Минимальный нат г определ етс  изThe minimum tension is determined from

0 услови  неподвижности соединени  при передаче максимального крут щего момента. Описанные физические  влени  отражены в вышеприведенной формуле и на фиг.2, где 1 -дол  допустимого напр жени  материа5 ла, отводима  дл  напр жений в оси, возникающих при эксплуатации; 2 - дол , отводима  дл  напр жений, возникающих от посадки с нат гом; 3 - дл  остаточных напр жений; Омин - напр жени  при мини0 мальном нат ге. После определени  величины нат га и соответствующей мехобработки бандажа, его нагревают до температуры посадки 300°С по режиму, определенному дл  каждой марки стали, и производ т собст55 венно гор чую посадку. После охлаждени  по заданному режиму между бандажом и осью за счет нат га образуетс  неразъемное соединение, достаточное дл  передачи крут щего момента. Изготовленный таким0 conditions of immobility of the connection when transmitting maximum torque. The described physical phenomena are reflected in the above formula and in Fig. 2, where 1 is the fraction of the allowable stress of the material, is given for axial stresses arising during operation; 2 - part, allotted for stresses arising from the fit with tension; 3 - for residual stresses; Omin is the voltage at minimal tension. After determining the tension value and the corresponding mechanical processing of the bandage, it is heated to a landing temperature of 300 ° C according to the regime defined for each steel grade, and a really hot landing is performed. After cooling in a predetermined mode, an integral connection is formed between the bandage and the axis due to the tension, sufficient to transmit torque. Made like that

образом валок проходит механическую обработку в соответствии с размерами чертежа и подвергаетс  окончательному контролю . Отремонтированные валки следует устанавливать в менее нагруженные клети стана.In this way, the roll is machined in accordance with the dimensions of the drawing and subjected to final inspection. Repaired rolls should be installed in less stressed mill stands.

Выбор граничных параметров обусловлен тем, что при выходе значени  максимального нат га за верхний предел 0,4 Амакс при первой посадке во врем  эксплуатации при пиковых нагрузках напр жени  в оси пре- вышают допустимые, что приводит к разрушению поверхностного сло  посадочной поверхности и преп тствует многократному использованию оси. При выходе за нижний предел 0,3 Амакс число циклов ремонта уменьшаетс  до числа циклов при существующем способе и эффект от за вл емого способа не достигаетс .The choice of boundary parameters is due to the fact that when the maximum tension value exceeds the upper limit of 0.4 Amax during the first landing during operation at peak loads, the axial stresses exceed the permissible ones, which leads to destruction of the surface layer of the landing surface and prevents multiple use axis. When going beyond the lower limit of 0.3 Amax, the number of repair cycles is reduced to the number of cycles in the existing method and the effect of the claimed method is not achieved.

Таким же образом и при последующих циклах ремонта если текущий нат г, найденный с учетом остаточных напр жений по формуле, выходит за верхний предел - то повышаетс  опасность выкрошек на посадочной оси и дальнейшее использование оси становитс  невозможным. Если текущий нат г выходит за нижний предел -- число циклов ремонта становитс  сравнимым с числом циклов существующей технологии и эффект от за вл емого способа ремонта не про вл етс . Оптимальным  вл етс  текущий нат г, определ емый по приведенной выше зависимости.In the same way, and during subsequent repair cycles, if the current tension, found taking into account the residual stresses by the formula, exceeds the upper limit, then the risk of crumbs on the landing axis increases and further use of the axis becomes impossible. If the current tension goes beyond the lower limit, the number of repair cycles becomes comparable with the number of cycles of the existing technology and the effect of the claimed repair method is not manifested. The optimal current tension is determined by the above relationship.

В качестве примера параметры технологии ремонта составных рабочих валков главных универсальных клетей универсально-балочного сгана.As an example, the parameters of the technology for repairing composite work rolls of the main universal stands of a universal beam girder.

Валок состоит из оси с шейками и посаженного на нее бандажа с наружным диаметром 1500 мм, длинной 300...1020 мм, внутренним посадочным диаметром 850 мм. Ось изготавливаетс  из стали 60ХН, с пределом прочности сга равным 1200 МПа (120 кг/мм ). бандаж - из износостойкой заэвтектоидной стали 150 ХНМ, твердостью 50...55 Н5Д. При переточке бандажа до диаметра 1350 мм его снимают по приведенной выше технологии. При этом разница температур бандажа и оси - не менее 120°С. Нат г при первой посадке равен 0,45 мм. При втором цикле ремонта остаточные напр жени  достигают 25 МПа и нат г, определ емый по приведенной выше номограмме (фиг.1) уменьшаетс  до 0,42 мм, при третьем цикле напр жени  равны 50 МПа и нат гО.39, при четвертом -75 МПа и 0,36 мм, при п том -100 МПа и 0,33 мм.The roll consists of an axis with necks and a bandage planted on it with an outer diameter of 1500 mm, a length of 300 ... 1020 mm, an inner bore diameter of 850 mm. The axis is made of 60XH steel, with a tensile strength of sga equal to 1200 MPa (120 kg / mm). the bandage is made of wear-resistant hypereutectoid steel 150 KhNM, hardness 50 ... 55 N5D. When regrinding the bandage to a diameter of 1350 mm, it is removed according to the above technology. In this case, the temperature difference between the brace and the axis is at least 120 ° C. Nat g at the first landing is 0.45 mm. In the second repair cycle, the residual stresses reach 25 MPa and tension, determined by the above nomogram (Fig. 1), decreases to 0.42 mm, in the third cycle of stress they are 50 MPa and tension gO.39, in the fourth -75 MPa and 0.36 mm, with a value of -100 MPa and 0.33 mm.

При достижении минимального нат га 0,33 мм ось валка подвергают высокому отпуску при температуре 600ПС дл  сн ти  остаточных напр жений и производ т шестую посадку бандажа с нат гом 0,42 мм, седьмую - 0,37 мм, восьмую - 0,31 мм.When the minimum tension of 0.33 mm is reached, the roll axis is subjected to high tempering at a temperature of 600 PS to relieve residual stresses and the sixth fit of the bandage with a tension of 0.42 mm, the seventh is 0.37 mm, the eighth is 0.31 mm .

При существующей технологии ремонта ось при каждом из п ти циклов перетачивают на 1,6 мм, т.е. суммарный сьем за п ть переточек составл ет 8,0 мм. В предлагаемой технологии переточка составл ет 1,0...1,1 мм, что позвол ет при тех же 8 мм на переточки осуществл ть 7...8 циклов ремонта . При увеличении суммарной величины переточки увеличиваетс  и количество циклов ремонта с промежуточным отжигом. Нагрев бандажа производитс  в газовой печи со скоростью 15°С в час в течение 24 ч до 300°С, выдержка в течение 2..5 часов (в зависимости от длины бандажа). Охлаждение в печи со скоростью не выше 15°С/ч в течение 20 ч до температуры 60...70°С и далее - на воздухе. После окончательного охлаждени  - контроль наличи  внутренних дефектов и величины напр жений в бандаже и окончательна  мехобработка в соответствии с размерами чертежа.With the existing repair technology, the axis during each of the five cycles is sharpened by 1.6 mm, i.e. the total removal of five regrind is 8.0 mm. In the proposed technology, the regrinding is 1.0 ... 1.1 mm, which makes it possible to carry out 7 ... 8 repair cycles with the same 8 mm. As the total regrind increases, so does the number of repair cycles with intermediate annealing. The bandage is heated in a gas furnace at a rate of 15 ° C per hour for 24 hours to 300 ° C, holding for 2..5 hours (depending on the length of the bandage). Cooling in an oven at a speed of no higher than 15 ° C / h for 20 hours to a temperature of 60 ... 70 ° C and then in air. After the final cooling, control of the presence of internal defects and the magnitude of the stresses in the bandage and final machining in accordance with the dimensions of the drawing.

Отремонтированные валки используютс  в менее нагруженных клет х стана или прокатке балок меньшего профилеразмера. Увеличение количества циклов возможным за счет того, что удаление остаточных напр жений в поверхностном слое оси путем переточки на 1,6 мм заменили удалением остаточных напр жений путем термообработки (высокий отпуск). При этом переточка на 1.0-1,1 мм служит дл  удалени  поверхностных дефектов. Уменьшение глубины переточки позвол ет при одном и том же суммарном съеме поверхностного сло  оси произвести большее количество циклов ремонта. В зависимости от усилий и моментов, действующих нэ валок при эксплуатации , ось валка имеет 7...8 циклов ремонта вместо п ти при существующей технологии.Repaired rolls are used in less stressed mill cages or in the rolling of beams of a smaller profile. An increase in the number of cycles is possible due to the fact that the removal of residual stresses in the surface layer of the axis by regrinding by 1.6 mm was replaced by the removal of residual stresses by heat treatment (high tempering). At the same time, regrinding by 1.0-1.1 mm serves to remove surface defects. Reducing the depth of regrinding allows for the same total removal of the surface layer of the axis to produce more repair cycles. Depending on the efforts and moments acting on the roll during operation, the roll axis has 7 ... 8 repair cycles instead of five with the existing technology.

Проведенный анализ за вл емого способа ремонта составных валков свидетельствует , что положительный эффект при осуществлении изобретени  будет получен благодар  тому, что поверхностный слой оси валка, предназначенный дл  переточек при гор чей посадке, используетс  дл  большего числа циклов ремонта валка. Тем самым долговечность оси валка продлеваетс , что позвол ет сохранить расход валков и повысить производительность труда при ремонте валков.An analysis of the claimed method for repairing composite rolls indicates that a positive effect in the practice of the invention will be obtained due to the fact that the surface layer of the roll axis intended for resharpening during a hot fit is used for a larger number of roll repair cycles. Thus, the durability of the roll axis is extended, which allows to save the consumption of rolls and increase labor productivity in the repair of rolls.

Сравнительные данные эффективности использовани  за вл емого технического решени  приведены в табл.1.Comparative data on the efficiency of use of the claimed technical solution are given in Table 1.

В табл.2 приведены данные эксплуатационной надежности прокатного валка, полученные в результате физического моделировани  при различных параметрах, втом числе при значени х, которые выход т за указанный диапазон, в результате чего цель не достигаетс .Table 2 shows the operational reliability of the roll obtained as a result of physical modeling with various parameters, including values that fall outside the specified range, as a result of which the goal is not achieved.

Claims (2)

Формула изобретени  1. Способ ремонта составных рабочих валков универсального балочного стана, включающий съем изношенного бандажа с оси, подготовку посадочной поверхности оси, контроль ее качества, определение нат га , посадку нового бандажа на ось и последующую механическую обработку валка, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  долговечности оси путем установки валков после ремонта в менее нагруженную клеть, при подготовке посадочнойSUMMARY OF THE INVENTION 1. A method of repairing composite work rolls of a universal beam mill, including removing a worn bandage from an axis, preparing an axle seating surface, controlling its quality, determining tension, fitting a new bandage onto an axis and subsequent machining of the roll, characterized in that, the purpose of increasing the axle durability by installing rolls after repair in a less loaded stand, while preparing the landing поверхности оси в каждом цикле ремонта ее диаметр уменьшают до обеспечени  нат га в соответствии с условием:the axis surface in each repair cycle, its diameter is reduced to provide tension in accordance with the condition: Л-Ан(1- J ai),L-An (1- J ai), i 1i 1 где АН нат г при однократном использовании оси;where AN nat g with a single use of the axis; Д и ai - соответственно текущие значени  нат га и степени накоплени  усталостных повреждений при I 1,2,3... п-кратном использовании оси, а при достижении значением Д минимально допустимого нат га ось подвергают высокому отпуску.D and ai are, respectively, the current values of the tension and the degree of accumulation of fatigue damage when I use the axis 1,2,3 ... n times, and when the value D reaches the minimum allowable tension, the axis is subjected to high tempering. 2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что при первой сборке валка нат г устанавливают равным 0,3...0,4 максимально2. The method according to claim 1, characterized in that during the first assembly of the roll, the tension n is set equal to 0.3 ... 0.4 as much as possible допустимого его значени .its permissible value. Таблица 1Table 1 Сравнительные технико-экономические показатели работы составныхComparative technical and economic performance indicators of the composite рабочих валков УБС НТМКwork rolls UBS NTMK Таблица 2 Данные физического моделировани  эксплуатационной надежности валковTable 2 Data of physical modeling of operational reliability of rolls Значение параметра и его величинаParameter value and its value Текущий нат г при посадке ДThe current tension g during landing D - выход за нижний предел Д 0,9 Дч(1 - 2) а ).- Going beyond the lower limit D 0.9 Dh (1 - 2) a). 1 1eleven - нормальное значение Д ш Дн(1 - У ai),- the normal value of D W Dn (1 - At ai), 1 1.eleven. -выход за верхний предел Д 1.1 Дч(1 Значение максимального нат га:- going beyond the upper limit D 1.1 Dh (1 value of maximum tension ha: -выход за нижний предел 0,2 Д«кс-exit for the lower limit of 0.2 D "ks -нижнее значение 0,3 Д«кс-lower value of 0.3 D "ks -среднее значение 0.35 Длакс- average value 0.35 Dlax -верхнее значение 0,4 upper value 0.4 -выход за верхний предел 0,5 Амакс-exceeding the upper limit of 0.5 Amax i 1i 1 Коэффициент снижени  эксплуатацион- ной надежностиOperational reliability reduction factor 1,05 1,001.05 1.00 1.151.15 1,20 1.00 1,00 1,00 1,201.20 1.00 1.00 1.00 1.20 125125 (DO Ј(DO Ј JUtf.Jutf. чh || OMOM 0,25.0.25. 0Остаточные , напр жет, fl/la Фиг .10 Residual, for example, fl / la Fig. 1 5 5 IIII /гоо/ goo tt iOOQ f,iOOQ f, Ш IW I II II II 44 676 n676 n . Ј. Ј