Стойкость и расход прокатных валков на станах горячей прокатки ОАО "ЧМЗ"

Федеральное агентство по образованию 
 

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

«липецкий государственный  технический университет» 
 
 
 

Кафедра прокатки 
 
 
 

Курсовая  работа

по предмету «Эксплуатация валков» 
 

«СТОЙКОСТЬ И РАСХОД ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ НА СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ОАО “ЧМЗ”» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил                      студент   гр. ОД-03-2           И.И. Шопин  
 
 

Принял                                                                         А. В. Басуров 
 
 
 
 

Липецк 2007

     Аннотация

     С. 15. Ил. 8. Табл. 1. Библиогр.: 7 назв.

 

     Рассмотрены особенности эксплуатации валков на прокатных станах ОАО «ЧМЗ». Показана целесообразность использования отработанных валков за счет переточки на валки  меньшего диаметра. Изложен опыт применения комбинированных шаблонов при нарезке калибров. Описано устройство для плазменной закалки валков и результаты его опытной эксплуатации.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 
 

Показатели срока службы валков, условия работы.

Причины вывода валков из строя ….………………..…………….…………..  3

 

Использование отработанных валков …………..……………….…………  7

 

Применение комбинированных шаблонов и

использование допусков готового профиля ..………………..………..….  8

 

Конструкция калибров, их рациональное расположение

на валках и технология прокатки  ……………………………..……………….  10

 

Обкатка поверхности калибров валков ……………………………………...  11

 

Наплавка валков  ……………………………………………..…..…………..  11

 

Плазменная закалка чугунных прокатных валков ……………………………..  13

 

Библиографический список   ……………………………..……….   15

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ПОКАЗАТЕЛИ  СРОКА СЛУЖБЫ ВАЛКОВ, УСЛОВИЯ РАБОТЫ. ПРИЧИНЫ ВЫХОДА ВАЛКОВ ИЗ СТРОЯ

 

     Прокатные валки — основной инструмент, эксплуатационные характеристики которого оказывают  влияние на производительность прокатных станов и качество продукции. Расход валков — составная часть себестоимости прокатной продукции. Парк валков составляет значительную долю оборотных средств Чусовского металлургического завода. Влияние валкового хозяйства на экономику завода не ограничивается только его масштабами и величиной затрат. Велико также значение качества валков. Актуальность проблемы повышения эксплуатационных характеристик валков и, в первую очередь, их стойкости постоянно возрастает.

     Стойкость валков характеризуется продолжительностью их работы до полного износа. В зависимости от типа стана и сложности профилей стойкость валков колеблется в широких пределах.

     Обычно  для оценки качества валков на заводе пользуются следующими показателями: стойкостью комплекта валков между переточками, стойкостью комплекта валков до полного износа и удельным расходом валков.

     Стойкость комплекта валков между переточками  характеризуется износом калибров. Чем меньше интенсивность износа, тем выше стойкость. Однако стойкость  комплекта валков между переточками не всегда правильно отражает качество валков данного типа, так как бывают случаи неравномерной выработки валков, особенно на валках имеющих дублирующие калибры. Также имеются случаи отправки невыработанных комплектов валков по причине окончания кампании прокатки одного профиля. Стойкость валков за установку или между переточками не всегда объективно характеризует качество валков. Более полно качество валков характеризует их стойкость до полного износа. Срок службы валков зависит от допускаемого уменьшения их диаметра и стойкости между переточками: чем больше допустимое уменьшение диаметра валков, тем больше срок их службы.

 

Таблица 1

Удельный  расход валков на прокатных станах Чусовского металлургического завода

 

     Показателем стойкости валков является также  и удельный их расход. Данные по расходу  валков на прокатных станах приведены  в табл.1. Анализируя удельные расходы  валков трудно сразу определить, почему расход больше или меньше на данном стане, так как он зависит от массы одного погонного метра прокатываемой полосы, конечной температуры прокатки, трудоемкости профиля, применяемой системы калибровки валков, режима обжатий, материала валков, условий их эксплуатации и т.д. Наибольший расход валков наблюдается на стане 550 и наименьший стан 370.

     Износ калибров на одном и том же комплекте валков происходит неодинаково. На выработку калибров влияют:

     ♦ Величина обжатия и давление металла на валки;

     ♦ Форма калибров;

     ♦ Скольжение прокатываемого металла по валкам в очаге деформации вследствие неравенства катающих диаметров валков;

     ♦ Температурные условия прокатки;

     ♦ Охлаждение калибров валков;

     ♦ Материал валка и его твердость.

     Кроме того, выработка калибров зависит от числа пропусков и длины прокатываемых в ней полос, состояние трущихся поверхностей, а также попадание в зону деформации продуктов истирания, окалины и т.д.

     Так как износ происходит под действием  многочисленных факторов, определить степень влияния каждого из них весьма затруднительно.

      Одним из основных факторов, вызывающих неравномерность износа калибра, является работа сил трения, возникающих при скольжении прокатываемого металла в очаге деформации. Прокатные валки работают в очень тяжелых условиях. При наличии больших давлений имеет место скольжение прокатываемого металла в очаге деформации и, следовательно, появляются напряжения трения, под действием которых поверхность валков истирается, т.е. подвергается абразивному износу. При окислении поверхности валка возрастает коэффициент трения и, следовательно, увеличивается абразивный износ.

     Большое влияние на неравномерность износа фасонных калибров оказывает разная твердость на поверхности калибра. Чем больше твердость металла на поверхности ручья и равномернее по периметру калибра, тем выше его стойкость против износа, меньше влияют на износ технологические параметры прокатки и большее количество прокатанного металла. При расточке калибров на гладких отбеленных чугунных валках твердость поверхности калибров уменьшается с увеличением глубины вреза. На основании замеров твердости и паспортных данных о работе чистовых валков стана 550 [1] построен график зависимости стойкости валков от их твердости, для прокатки угловой стали (рис: 1а) и прокатки швеллерных и балочных профилей (рис. 1б).

     Существенно влияет на износ калибра неравномерность (перепад) температуры раската между  отдельными элементами профиля. Элементы профиля с пониженной температурой более интенсивно истирают соответствующие участки калибра вследствие повышения сопротивления металла деформации.

     Значительное  влияние на срок службы валков оказывает  интенсивность процесса прокатки. Частый ввод металла в валки с соответствующими «тепловыми ударами» ускоряет износ  калибров.

     На  поверхности валка всегда имеются  микронеровности (впадины и выступы). Внедряясь под давлением в  эти впадины, металл при скольжении раздвигает (расклинивает) выступы  и образует микротрещины, которые  постепенно углубляются, и начинается разрушение рабочей поверхности валка.

     Поверхность калибра сортопрокатного валка  подвергается при прокатке попеременному нагреванию и охлаждению благодаря контакту калибра с нагретым металлом и последующему охлаждению валков водой, т.е. валок подвергается термоциклической нагрузке. В результате попеременного нагрева и охлаждения на поверхности валка появляется сетка разгара, представляющая мелкие хаотически расположенные трещины, соединяющиеся между собой (тепловой износ).

     Под действием высокого локального давления и высокой температуры частицы прокатываемого металла навариваются на поверхность валков или внедряются в микротрещины и вырывают частицы валков. Получаются дефекты износа «навары» и «выкрашивания». Большие термические и местные контактные напряжения в поверхностном слое валков толщиной 3-6 мм могут приводить к образованию поперечных или продольных трещин на поверхности валков.

     Интенсивное окисление металла валка в  образовавшихся трещинах и знакопеременное  нагружение вращающего валка способствует дальнейшему развитию этих трещин. Постепенно углубляясь, трещины приобретают кольцевой характер. Если глубина трещины превысит допустимую величину переточки, валок становится негодным для эксплуатации. Такие трещины являются одной из причин выхода валков из строя.

     Другой  причиной выхода валков из строя являются поломки, которые могут иметь  различный характер. По мере углубления кольцевой трещины «здоровая» часть  валка, воспринимающая нагрузку при  прокатке, уменьшается и, следовательно  напряжения в теле валка увеличиваются. Когда они достигнут предела прочности, валок ломается. Наряду с описанным усталостным характером нагружения валка причиной поломки валков может быть чрезмерная нагрузка при прокатке, дефекты изготовления валка, неправильная установка привалковой арматуры и др.