RU2341343C1 - Roller of sheet mill - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: roller is in preference operable for hot rolling contains barrel of diameter D with external hardened case of determined thickness and hardness and inner layer. Counteraction to roller rotation by means of external layer braking, leading to destruction of roller microstructure, is excluded at the expense of that between external and internal layer of barrel it is located interlayer made of heavy-duty steel, placed in barrel at casting of roller at distance (0.050...0.035) D from its surface; hardness of interlayer is 0.95...1.05 of external surface hardness of barrel, and it is made from corrugated sheet steel, involuted as cylinder, with corrugations, which are parallel to longitudinal axis of roller, and thickness of sheet steel can be (0.0085...0.0095) D at height of semicircular corrugations, equal to (0.035...0.040) D.

EFFECT: prolongation of working run of sheet mill rollers.

2 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к инструменту для обработки металлов давлением и может быть использовано на станах горячей прокатки листовой (полосовой) стали.The invention relates to a tool for metal forming and can be used on hot rolling mills of sheet (strip) steel.

Основным инструментом листопрокатных станов являются валки - рабочие и опорные, причем наибольшему износу подвержены рабочие валки, непосредственно контактирующие с прокатываемым металлом, а длительность их рабочей кампании определяет производительность стана. Существующие конструкции прокатных валков (в том числе для листовых станов) достаточно подробно описаны, например, в справочнике под ред. Е.С.Рокотяна «Прокатное производство», т.I, M., «Металлургия», 1962, с.175-187. Валки листопрокатных станов обязательно подвергаются упрочнению тем или иным способом, при этом максимальная твердость наблюдается на поверхности бочек валков с постепенным убыванием ее в глубь бочки.The main tool of sheet rolling mills are rolls - work and backup, and the work rolls directly in contact with the rolled metal are subject to the greatest wear, and the duration of their working campaign determines the productivity of the mill. Existing designs of rolling rolls (including for sheet mills) are described in sufficient detail, for example, in the manual edited by. E.S. Rokotyan “Rolling production”, vol. I, M., “Metallurgy”, 1962, p.175-187. The rolls of sheet rolling mills are necessarily hardened in one way or another, while the maximum hardness is observed on the surface of the roll barrels with a gradual decrease in depth of the barrel.

Известен прокатный двухслойный валок, содержащий бочку, на поверхности которой выполнены чередующиеся выступы ромбической формы заданных размеров, а бочка выполнена из чугуна повышенных износостойкости и термостойкости (см. а.с. СССР №1653875, Кл. В21В 27/02, С22С 37/08, опубл. в БИ №21, 1991 г.). Однако этот валок неприменим для прокатки гладких листов (полос).Known rolling two-layer roll containing a barrel, on the surface of which are made alternating projections of a rhombic shape of a given size, and the barrel is made of cast iron with increased wear resistance and heat resistance (see AS USSR No. 1653875, Cl. B21B 27/02, C22C 37/08 , published in BI No. 21, 1991). However, this roll is not applicable for rolling smooth sheets (strips).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является прокатный валок, описанный в японской заявке №63-33537, Кл. С22С 19/05, С22С 27/06.The closest analogue to the claimed object is a rolling roll described in Japanese application No. 63-33537, CL. C22C 19/05, C22C 27/06.

Этот валок содержит бочку заданного радиуса с наружным упрочненным слоем и внутренним слоем, хромоникилиевый сплав наносится на внутреннюю часть бочки, изготовленную из углеродистой стали, в которую вставлены и зафиксированы сваркой концевые детали валков.This roll contains a barrel of a given radius with an outer hardened layer and an inner layer, a chromium-nickel alloy is deposited on the inside of the barrel, made of carbon steel, into which the end parts of the rolls are inserted and fixed by welding.

Недостатком известной конструкции валка является возможность выхода его из строя вследствие проворачивания бандажа при недостаточно надежном закреплении его на внутренней части бочки, что сокращает длительность рабочей кампании валка.A disadvantage of the known design of the roll is the possibility of its failure due to the rotation of the bandage with insufficiently reliable fixing on the inside of the barrel, which reduces the duration of the working campaign of the roll.

Технической задачей настоящего изобретения является продление рабочей кампании валков.An object of the present invention is to extend the roll campaign.

Для решения этой задачи валок листопрокатного стана, преимущественно рабочий для горячей прокатки, содержит бочку диаметра D с наружным упрочненным слоем и внутренним слоем и отличается тем, что между наружным и внутренним слоями бочки расположен промежуточный стальной слой, твердость которого составляет 0,95...1,05 от твердости наружной поверхности бочки, размещаемый в бочке при отливке валка на расстоянии (0,050...0,035)D от ее наружной поверхности, при этом промежуточный слой выполнен в виде свернутого в цилиндр гофрированного листа, гофры которого параллельны продольной оси валка; толщина гофрированного листа составляет (0,0085...0,0095)D, гофры выполнены полукруглыми, высотой (0,035...0,040)D.To solve this problem, the roll of a sheet rolling mill, mainly working for hot rolling, contains a barrel of diameter D with an outer hardened layer and an inner layer and is characterized in that between the outer and inner layers of the barrel there is an intermediate steel layer whose hardness is 0.95 ... 1.05 of the hardness of the outer surface of the barrel, placed in the barrel when casting a roll at a distance of (0,050 ... 0,035) D from its outer surface, while the intermediate layer is made in the form of a corrugated sheet rolled into a cylinder, which corrugation th parallel to the longitudinal axis of the roller; the thickness of the corrugated sheet is (0.0085 ... 0.0095) D, the corrugations are made semicircular, height (0.035 ... 0.040) D.

Приведенные параметры валка получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.The given roll parameters are obtained as a result of processing experimental data and are empirical.

Сущность заявляемого технического решения заключается в упрочнении валка за счет размещения внутри его бочки и определенном месте слоя повышенной твердости, образованного свернутой в цилиндр гофрированной стальной полосой.The essence of the proposed technical solution consists in hardening the roll by placing inside its barrel and at a certain place a layer of increased hardness formed by a corrugated steel strip rolled into a cylinder.

Опыт эксплуатации рабочих валков станов горячей прокатки листовой (полосовой) стали в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» показал, что на определенной глубине от поверхности бочки валка во время его работы происходит разрушение микроструктуры с образованием «рыхлого» слоя, высота которого постепенно увеличивается с одновременным снижением прочностных характеристик (прежде всего - твердости) тела бочки вплоть до наружных слоев. Такое явление происходит, по-видимому, от воздействия на внутренние слои бочки крутящих моментов противоположного направления, вращению валка (от его оси) противодействует торможение наружного слоя, взаимодействующего с прокатываемой полосой (давление при прокатке, например, широких полос достигает многих сотен тонн).The experience of operating the work rolls of hot rolling mills of sheet (strip) steel at the Magnitogorsk Iron and Steel Works OJSC showed that at a certain depth from the surface of the roll barrel during its operation, the microstructure is destroyed with the formation of a “loose” layer, the height of which gradually increases while decreasing strength characteristics (primarily hardness) of the barrel body up to the outer layers. This phenomenon apparently occurs from the action of the opposite directions of torque on the inner layers of the barrel, and the rotation of the roll (from its axis) is counteracted by the braking of the outer layer interacting with the rolled strip (the pressure during rolling, for example, of wide strips reaches many hundreds of tons).

Описанное явление наиболее ярко проявляется у рабочих валков листовых станов горячей прокатки, у которых оно усугубляется значительным перепадом температур по сечению бочки валка. Наличие же в бочке синусоидального слоя повышенной твердости, образованного гофрированным листом, препятствует «микропрокрутке» наружного и внутреннего слоев бочки друг относительно друга с ярко выраженным положительным эффектом.The described phenomenon is most clearly manifested in the work rolls of sheet mills of hot rolling, in which it is aggravated by a significant temperature difference along the cross section of the roll barrel. The presence in the barrel of a sinusoidal layer of increased hardness formed by a corrugated sheet prevents the “micro-scrolling” of the outer and inner layers of the barrel relative to each other with a pronounced positive effect.

Предлагаемый валок листопрокатного стана показан на чертеже.The proposed roll sheet rolling mill shown in the drawing.

Валок содержит цилиндрическую бочку 1 с диаметром D, а также цапфы 2 и приводной конец (хвостовик) 3. Внутри бочки на расстоянии h=(0,050...0,035)D от ее поверхности 4 размещен промежуточный слой 5, образованный гофрированной листовой сталью, твердость которой может составлять 0,95...1,05 от твердости поверхности 4. Гофры полукруглой формы с высотой h_г=(0,035...0,040)D, а толщина листовой стали - S=(0,0085...0,0095)D. Ниже промежуточного слоя 5 бочки лежит ее внутренний слой 6.The roll contains a cylindrical barrel 1 with a diameter D, as well as trunnions 2 and a drive end (shank) 3. Inside the barrel at a distance h = (0,050 ... 0,035) D from its surface 4 an intermediate layer 5 is formed, formed by corrugated sheet steel, hardness which can be 0.95 ... 1.05 of the surface hardness 4. The corrugations are semicircular with a height h _g = (0.035 ... 0.040) D, and the thickness of the sheet steel is S = (0.0085 ... 0, 0095) D. Below the intermediate layer 5 of the barrel lies its inner layer 6.

Валок изготавливается отливкой в соответствующую форму (опоку), причем наиболее часто применяется центробежное литье. Перед заливкой металла на днище опоки устанавливается цилиндр из гофрированной стали, причем гофры расположены параллельно оси их валка. Эта сталь при заливке расплавленного металла нагревается до высокой температуры, но не расплавляется (т.е. гофрированный цилиндр сохраняет свою форму и твердость).The roll is made by casting in the appropriate form (flask), and centrifugal casting is most often used. Before pouring metal, a cylinder made of corrugated steel is installed on the bottom of the flask, and the corrugations are parallel to the axis of their roll. This steel, when pouring molten metal, is heated to a high temperature, but not melted (i.e., the corrugated cylinder retains its shape and hardness).

Готовый валок подвергается шлифовке (шлифуется поверхность бочки) и упрочнению поверхностного (наружного) слоя до заданной величины.The finished roll is subjected to grinding (the barrel surface is polished) and hardening of the surface (outer) layer to a predetermined value.

Принципиально предлагаемый валок может применяться и на станах холодной прокатки, но для уточнения его параметров будут нужны дополнительные исследования.In principle, the proposed roll can be used on cold rolling mills, but additional studies will be needed to clarify its parameters.

Опытную проверку предлагаемого валка осуществляли в ОАО «ММК».An experimental verification of the proposed roll was carried out at OJSC MMK.

С этой целью были изготовлены рабочие валки широкополосного стана горячей прокатки 2500, отличавшиеся диаметром бочки (от 710 до 855 мм), а также размерами цилиндров из листовой гладкой и гофрированной стали марки 10 ХСНД с твердостью 60...80 ед. H_s различных толщины и твердости и с разной высотой полукруглых гофров (такие гофры наиболее просты в изготовлении и практически не подвержены трещинообразованию изогнутых участков).For this purpose, work rolls of a 2500 wide-band hot-rolling mill were manufactured, which differed in barrel diameter (from 710 to 855 mm), as well as cylinder sizes from smooth and corrugated sheet steel of 10 HSND grade with a hardness of 60 ... 80 units. H _{s of} various thicknesses and hardnesses and with different heights of semicircular corrugations (such corrugations are the easiest to manufacture and practically not susceptible to cracking of curved sections).

Наилучшие результаты (максимальная длительность рабочей кампании) получены с использованием предлагаемых валков. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.The best results (maximum duration of the work campaign) were obtained using the proposed rolls. Deviations from the recommended parameters worsened the achieved indicators.

Прежде всего, длительность работы валков заявляемой конструкции, но с использованием гладкого листа (хотя и оптимальной толщины и твердости и с предлагаемым диаметром цилиндра) не была больше, чем у валков известной конструкции, по-видимому из-за малого сопротивления промежуточного слоя бочки противоположно направленным крутящим моментам (см. выше). Недостаточная длительность работы валков отмечена и при h_г<0,035 D при h_г<0,04D этот показатель заметно не возрос, но увеличился расход дорогостоящей стали на изготовление цилиндров). Аналогичные результаты получены и при малой твердости гофрированного листа (менее 0,95 твердости наружной поверхности бочек), а при твердости более 1,05 этой величины затруднялось профилирование гофров (в отдельных случаях появлялись трещины), как и при толщине листовой стали S>0,0095D.First of all, the duration of the rolls of the claimed design, but using a smooth sheet (albeit of optimal thickness and hardness and the proposed cylinder diameter) was not longer than the rolls of known design, apparently due to the low resistance of the intermediate layer of the barrel in opposite directions torques (see above). The insufficient duration of the work of the rolls was also noted for h _g <0.035 D and h _g <0.04 D, this indicator did not significantly increase, but the consumption of expensive steel for the manufacture of cylinders increased). Similar results were obtained with a low hardness of the corrugated sheet (less than 0.95 hardness of the outer surface of the barrels), and with a hardness of more than 1.05 of this value, profiling of the corrugations was difficult (cracks appeared in some cases), as well as with the thickness of sheet steel S> 0. 0095D.

При S<0,0085·D (особенно для D<750 мм) длительность работы валков также уменьшалась из-за частичного утонения листовой стали при отливке валка, что подтвердил анализ их микроструктуры. При уменьшении h до (0,025...0,034)·D ограничивалось число переточек бочек валков при их износе (из-за приближения гофров к поверхности бочки), а при h>0,05·D (удаление гофров от этой поверхности) гофрированный цилиндр, расположенный в слишком «мягких» слоях бочки, не оказывал влияния на упрочнение ее структуры.At S <0.0085 · D (especially for D <750 mm), the duration of the work of the rolls also decreased due to partial thinning of the sheet steel during casting of the roll, which confirmed the analysis of their microstructure. When h was reduced to (0.025 ... 0.034) · D, the number of regrind of roll barrels during wear was limited (due to the approach of corrugations to the surface of the barrel), and for h> 0.05 · D (removal of corrugations from this surface), the corrugated cylinder , located in too “soft” layers of the barrel, did not affect the hardening of its structure.

Известный валок, выбранный в качестве ближайшего аналога, имел длительность рабочей кампании меньше, чем у заявляемого валка, почти на 30% (см. выше). Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.The known roll, selected as the closest analogue, had a working campaign duration of less than the claimed roll, by almost 30% (see above). Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantage over a known object.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование предлагаемых валков в качестве рабочих на станах горячей прокатки листов (полос) позволит продлить их работу не менее чем на 25%.According to technical and economic studies conducted at OJSC MMK, the use of the proposed rolls as workers on hot rolling mills of sheets (strips) will extend their work by at least 25%.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Рабочий валок широкополосного стана горячей прокатки 2500 имеет диаметр D=780 мм и выполнен согласно схеме на чертеже. Твердость поверхности бочки Т=70 ед. H_s (по Шору).The work roll of a broadband hot rolling mill 2500 has a diameter D = 780 mm and is made according to the diagram in the drawing. The surface hardness of the barrel T = 70 units H _s (Shore).

Промежуточный слой бочки выполнен в виде гофрированного цилиндра из ст.10ХСНД толщиной S=0.009D=0,009·780=7,0 мм с твердостью 70 ед. H_s.The intermediate layer of the barrel is made in the form of a corrugated cylinder from st.10HSND with a thickness of S = 0.009D = 0.009 · 780 = 7.0 mm with a hardness of 70 units. H _s .

Высота полукруглых гофров свернутой в цилиндр стали составляет:The height of the semicircular corrugations of steel rolled into a cylinder is:

h_г=0,038·D=0,038·780

30 мм.h _g = 0.038D = 0.038.780

30 mm

Цилиндр размещен в бочке на расстоянии от ее поверхности, равном:The cylinder is placed in the barrel at a distance from its surface equal to:

h_г=0,043·D=0,043·780

34 мм.h _g = 0.043D = 0.043.780

34 mm.

Claims (2)

1. Валок листопрокатного стана преимущественно рабочий для горячей прокатки, содержащий бочку диаметра D с наружным упрочненным и внутренним слоями, отличающийся тем, что между наружным и внутренним слоями бочки расположен промежуточный стальной слой, твердость которого составляет 0,95...1,05 от твердости наружной поверхности бочки, размещаемый в бочке при отливке валка на расстоянии (0,050...0,035)D от ее наружной поверхности, при этом промежуточный слой выполнен в виде свернутого в цилиндр гофрированного листа, гофры которого параллельны продольной оси валка.1. The roll of a sheet rolling mill is mainly working for hot rolling, containing a barrel of diameter D with outer hardened and inner layers, characterized in that between the outer and inner layers of the barrel there is an intermediate steel layer whose hardness is 0.95 ... 1.05 from hardness of the outer surface of the barrel, placed in the barrel when casting the roll at a distance of (0,050 ... 0,035) D from its outer surface, while the intermediate layer is made in the form of a corrugated sheet rolled into a cylinder, the corrugations of which are parallel to the longitudinal axis of the roll. 2. Валок по п.1, отличающийся тем, что толщина гофрированного листа составляет (0,0085...0,0095)D, гофры выполнены полукруглыми, высотой (0,035...0,040)D.2. The roll according to claim 1, characterized in that the thickness of the corrugated sheet is (0.0085 ... 0.0095) D, the corrugations are made semicircular, height (0.035 ... 0.040) D.