RU2202442C2

RU2202442C2 - Method for making composite rolls with grooved passes

Info

Publication number: RU2202442C2
Application number: RU2000111102A
Authority: RU
Inventors: Георгий Маркович Скударь; Сергей Викторович Севостьянов; Владимир Александрович Невидомский; Владимир Пантелеевич Гулида
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Новокраматорский машиностроительный завод"
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2003-04-20

Abstract

FIELD: manufacture of rolling rolls. SUBSTANCE: method comprises steps of working barrel of steel blank for receiving surface corresponding to profile of roll grooved pass; surfacing working layer of chilled cast iron; cutting grooved passes on surface of surfaced layer with use of gage according to profiled surface; providing uniform hardness and wear resistance in cross section of surfaced layer in zone of grooved passes. EFFECT: enhanced useful life period of rolling rolls. 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к способу изготовления композитных валков с калибрами. The invention relates to rolling production, and more specifically to a method for manufacturing composite rolls with calibers.

Известны цельнолитые двухслойные чугунные валки, изготавливаемые методом статического или центробежного литья (см., например, Н.А. Будагьянц, В.Е. Карсский "Литые прокатные валки" - Москва, Металлургия, 1983, с. 9). Known cast-iron double-layer cast iron rolls made by the method of static or centrifugal casting (see, for example, N.A. Budagyants, V.E. Karsky "Cast rolling rolls" - Moscow, Metallurgy, 1983, p. 9).

Рабочий износостойкий слой известных валков имеет две градации - отбеленный слой и переходную зону. Эти валки изготовляют методом статического или центробежного литья, что предопределяет ограниченную глубину отбеленного слоя - при увеличении глубины отбела резко увеличивается переходная зона, которая при небольших диаметрах бочки может доходить до шеек валка, снижая его прочность. Кроме того, при центробежном литье достижение достаточной глубины отбела сопряжено с необходимостью большей выдержки до затвердения заливаемого легированного чугуна, предназначенного для формирования рабочего слоя, вследствие этого после последующей заливки серого чугуна для формирования сердцевины бочки увеличивается вероятность несвариваемости между слоями, что ведет к появлению трещин на поверхности валка. The working wear-resistant layer of known rolls has two gradations - a bleached layer and a transition zone. These rolls are produced by the method of static or centrifugal casting, which determines the limited depth of the bleached layer - with an increase in the bleached depth, the transition zone sharply increases, which, with small barrel diameters, can reach the neck of the roll, reducing its strength. In addition, in centrifugal casting, achieving sufficient bleached depth requires more exposure to hardening of the cast alloyed cast iron intended for forming the working layer, as a result of which, after subsequent casting of gray cast iron to form the core of the barrel, the likelihood of weldability between the layers increases, which leads to cracking roll surface.

Эти недостатки особенно резко проявляются в случае изготовления валков с литыми калибрами, так как выступающие части профиля калиброванного валка будут иметь более толстый отбеленный слой, чем глубинные части (см. там же, стр. 16-17). В результате нижние участки полостей калибров после механической обработки, а затем и после последующих переточек, имеют низкую износостойкость. These disadvantages are especially pronounced in the case of manufacturing rolls with cast gauges, since the protruding parts of the calibrated roll profile will have a thicker bleached layer than the deep parts (see ibid., Pp. 16-17). As a result, the lower sections of the caliber cavities after machining, and then after subsequent regrinding, have low wear resistance.

Указанные недостатки значительно устраняются при изготовлении валков с наплавкой на стальную ось рабочего слоя чугуном электрошлаковым способом (см. Автоматическая сварка, 1966, 5, с. 63-67, статья "Кольцевая электрошлаковая наплавка цилиндрических деталей в вертикальном положении", автор Г. В. Ксендзык). These shortcomings are significantly eliminated in the manufacture of rolls with surfacing on the steel axis of the working layer by electroslag cast iron (see Automatic welding, 1966, 5, pp. 63-67, article "Electroslag annular surfacing of cylindrical parts in a vertical position", by G. V. Xendzik).

По совокупности существенных признаков вышеуказанный способ является наиболее близким к заявляемому и может быть принят за прототип. By the combination of essential features of the above method is the closest to the claimed and can be taken as a prototype.

Преимуществом этого способа является использование стальной оси, что позволяет повысить удельные нагрузки на валок при прокатке; кроме этого указанный способ обеспечивает наплавку на валок рабочего слоя толщиной до 100 мм и более с последующей нарезкой калибров. The advantage of this method is the use of a steel axis, which allows to increase the specific load on the roll during rolling; in addition, this method provides surfacing on the roll of the working layer with a thickness of up to 100 mm or more, followed by cutting calibers.

Как видно, в известном и заявляемом способах имеются следующие сходные существенные признаки: наплавка на стальную основу слоя отбеленного чугуна электрошлаковым способом с последующим изготовлением на бочке валка калибров. As can be seen, in the known and claimed methods there are the following similar essential features: surfacing on a steel base of a layer of bleached cast iron by electroslag method, followed by the manufacture of a roll of calibers on a barrel.

Однако прототип имеет существенные недостатки. However, the prototype has significant disadvantages.

Для изготовления валков с калибрами толщину наплавляемого слоя выбирают равной расстоянию от наплавленной наружной поверхности бочки валка до нижней кромки полости калибра после его окончательной переточки при последней завалке валка в клеть. Это требование обуславливает уменьшение массы стальной бочки, ее жесткости, а следовательно, снижение долговечности валка; уменьшение сечения и массы наплавляемой заготовки ведет к снижению твердости рабочего слоя в зоне у линии сплавления по сравнению с наружной поверхностью из-за снижения теплоотвода и недостаточной степени отбела чугуна, что тоже отрицательно сказывается на долговечности валка. For the manufacture of rolls with calibers, the thickness of the deposited layer is chosen equal to the distance from the deposited outer surface of the roll barrel to the lower edge of the caliber cavity after its final regrind at the last filling of the roll into the crate. This requirement leads to a decrease in the mass of the steel barrel, its rigidity, and consequently, a decrease in the durability of the roll; a decrease in the cross section and mass of the deposited workpiece leads to a decrease in the hardness of the working layer in the zone near the fusion line compared to the outer surface due to a decrease in heat removal and insufficient degree of bleaching of cast iron, which also negatively affects the durability of the roll.

Кроме того, неэффективно используется наплавленный рабочий слой, особенно при однониточной прокатке, когда на бочке валка выполняется 1-2 калибра. In addition, the deposited working layer is ineffectively used, especially for single-thread rolling, when 1-2 calibres are performed on the roll barrel.

В основу изобретения положена задача создать способ изготовления композитных валков с калибрами, имеющих повышенную долговечность. The basis of the invention is the creation of a method of manufacturing composite rolls with calibers having increased durability.

Эта задача решается за счет технического результата, который заключается в том, что по сечению наплавленного рабочего слоя в зоне калибров обеспечивается равномерная степень отбела, а следовательно, одинаковая износостойкость. This problem is solved due to the technical result, which consists in the fact that a uniform degree of bleaching is provided over the cross section of the deposited working layer in the gauge zone, and therefore, the same wear resistance.

Для достижения этого технического результата в способе изготовления композитных валков с калибрами, включающем электрошлаковую наплавку на стальную заготовку рабочего слоя отбеленного чугуна с последующим изготовлением калибров на поверхности рабочего слоя валка, предварительно на стальной заготовке образовывают профильную поверхность, соответствующую по контуру профилю калибров валка, после чего производят наплавку профилированного рабочего слоя. To achieve this technical result, in a method for manufacturing composite rolls with calibers, including electroslag surfacing on a steel billet of a working layer of bleached cast iron with subsequent manufacture of calibers on the surface of the working layer of a roll, a profile surface is formed on the steel billet, corresponding in shape to the profile of the roll calibers, and then surfacing the profiled working layer.

Между отличительными признаками изобретения и техническим результатом имеется причинно-следственная связь. Between the distinguishing features of the invention and the technical result there is a causal relationship.

В процессе электрошлаковой наплавки профилированного рабочего слоя у кромок полостей создаются благоприятные условия для отбела, вследствие чего по сечению наплавленного рабочего слоя в зоне калибров обеспечивается одинаковая структура чугуна, с равномерным уровнем твердости, что повышает износостойкость, а следовательно, долговечность валка. In the process of electroslag surfacing of the profiled working layer at the edges of the cavities, favorable conditions are created for bleaching, as a result of which the cross section of the deposited working layer in the gauge zone provides the same structure of cast iron, with a uniform level of hardness, which increases the wear resistance and, consequently, the durability of the roll.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 показана стальная заготовка, на которой предварительно образовывают профильную поверхность, соответствующую профиль калибров валка:
- на фиг.2 показан валок после электрошлаковой наплавки профилированного рабочего слоя;
- на фиг. 3 показан тот же валок после нарезки на поверхности рабочего слоя калибров;
- на фиг. 4 приведен фрагмент продольного макрошлифа с электрошлаковой наплавкой профилированного рабочего слоя; на фотографии цифрами показаны значения твердости НRС_Э в зоне калибра;
- на фиг.5 показан валок, изготовленный по известному способу, принятому за прототип.The invention is illustrated by drawings, where:
- figure 1 shows a steel billet on which the profile surface is first formed, corresponding to the profile of the roll calibers:
- figure 2 shows the roll after electroslag surfacing profiled working layer;
- in FIG. 3 shows the same roll after cutting on the surface of the working layer of calibers;
- in FIG. 4 shows a fragment of a longitudinal macro section with electroslag surfacing of a profiled working layer; the numbers on the photograph show the hardness НРС _Э in the caliber area;
- figure 5 shows a roll made by a known method, adopted as a prototype.

Буквами обозначено:
δ - максимально допустимая глубина переточки поверхности бочки валка;
F₁ - площадь сечения наплавленного слоя по заявленному способу;
F₂ - площадь сечения наплавленного слоя по известному способу.The letters indicate:
δ is the maximum allowable depth of regrinding of the surface of the roll barrel;
F ₁ - the cross-sectional area of the deposited layer according to the claimed method;
F ₂ - the cross-sectional area of the deposited layer by a known method.

Заявленный способ осуществляется в следующей последовательности действий:
1. Предварительно на бочке стальной заготовки 1 образовывают профильную поверхность, соответствующую по контуру профилю калибров валка, состоящую из выступов 2 и впадин 3. При этом на заготовке 1 предусмотрены технологический уступ 4, предназначенный для разведения электрошлакового процесса и начала наплавки, и припуск 5 - для выполнения конечного участка наплавки (фиг.1).The claimed method is carried out in the following sequence of actions:
1. Previously, on the barrel of the steel billet 1, a profile surface is formed corresponding to the contour of the roll gauge profile, consisting of protrusions 2 and depressions 3. At the same time, a technological step 4 is provided on the workpiece 1 for breeding the electroslag process and the start of surfacing, and allowance 5 - to perform the final portion of the surfacing (figure 1).

2. Затем осуществляют электрошлаковую наплавку профилированного рабочего слоя 6 отбеленным чугуном с образованием линии сплавления 7 по профильной поверхности заготовки 1 (фиг.2). 2. Then carry out electroslag surfacing of the profiled working layer 6 with bleached cast iron with the formation of a fusion line 7 along the profile surface of the workpiece 1 (figure 2).

3. После наплавки рабочего слоя 6 на его поверхности нарезают калибры в соответствии с профильной поверхностью в виде выступов 2 и впадин 3 (фиг.1 и 3). 3. After surfacing of the working layer 6, calibers are cut on its surface in accordance with the profile surface in the form of protrusions 2 and depressions 3 (Figs. 1 and 3).

В процессе эксплуатации валка выполняют последующие переточки рабочей поверхности валка по профильному контуру 8 на глубину 6, величина которой соответствует максимальной выработке калибров в результате последней переточки валка (фиг.3). In the process of operation of the roll, the subsequent regrinding of the working surface of the roll is carried out along the profile contour 8 to a depth of 6, the value of which corresponds to the maximum development of calibers as a result of the last regrinding of the roll (Fig. 3).

Из сопоставления композитных валков с калибрами, изготовленных по заявленному способу (фиг. 3) и известному способу (фиг.5), следует, что в зоне сплавления у кромок впадин профильной поверхности (фиг.2) в процессе электрошлаковой наплавки создаются более благоприятные условия для оптимального процесса отбеливания чугуна. В результате этого твердость по сечению наплавленного слоя в зоне калибров oт наружной поверхности до линии сплавления распределяется равномерно (фиг.4). From a comparison of composite rolls with calibers made according to the claimed method (Fig. 3) and the known method (Fig. 5), it follows that in the fusion zone at the edges of the depressions of the profile surface (Fig. 2), more favorable conditions are created for electroslag surfacing optimal cast iron bleaching process. As a result, the hardness over the cross section of the deposited layer in the gauge zone from the outer surface to the fusion line is distributed evenly (figure 4).

По этой же причине, а также учитывая хорошие литейные свойства чугуна, можно увеличивать глубину канавок под калибры при выполнении стальной заготовки с профильной поверхностью, соответствующей профилю калибров валка, что обеспечивает возможность увеличить число переточек валка в процессе его эксплуатации, а следовательно, повысить его долговечность. For the same reason, and also taking into account the good casting properties of cast iron, it is possible to increase the depth of grooves for calibers when making a steel billet with a profile surface corresponding to the profile of the roll calibers, which makes it possible to increase the number of regrindings of the roll during its operation and, therefore, increase its durability .

Заявленный способ изготовления композитных валков обеспечивает получение попутного эффекта. The claimed method of manufacturing composite rolls provides a passing effect.

За счет того, что общая площадь F₁ (фиг.3) сечения наплавленного слоя в случае наплавки по заявленному способу в 1,3-1,6 раза меньше, чем площадь F₂ (фиг.5) при изготовлении валка с калибрами известным способом, снижаются затраты по изготовлению валка. Это наглядно подтверждается чертежами: наплавленный слой в заявленном способе очерчен изогнутой линией сплавления 7, проходящей по выступам 2 и впадинам 3 (фиг.2-3), а в известном - по прямой линии 7 (фиг.5).Due to the fact that the total area F ₁ (figure 3) of the cross section of the deposited layer in the case of surfacing according to the claimed method is 1.3-1.6 times less than the area F ₂ (figure 5) in the manufacture of a roll with calibers in a known manner , reduces the cost of manufacturing the roll. This is clearly confirmed by the drawings: the deposited layer in the claimed method is outlined by a curved fusion line 7, passing along the protrusions 2 and depressions 3 (Fig.2-3), and in the known - in a straight line 7 (Fig.5).

Пример конкретной реализации заявленного способа. An example of a specific implementation of the claimed method.

Валок изготовлен из поковки - сталь 40ХН. На валке предусмотрен технологический уступ 4, предназначенный для разведения электрошлакового процесса и начала наплавки, а также технологический припуск 5 для выполнения конечного участка наплавки. The roll is made of forgings - steel 40XH. A technological step 4 is provided on the roll, intended for diluting the electroslag process and the beginning of surfacing, as well as technological allowance 5 for the final surfacing section.

Предварительно на бочке стальной заготовки 1 путем механической обработки образовывали профильную поверхность в виде выступов 2 и впадин 3. Previously, on the barrel of the steel billet 1 by machining, a profile surface was formed in the form of protrusions 2 and depressions 3.

Электрошлаковая наплавка осуществлена при вертикальном положении стальной заготовки 1 на специальной установке. В качестве наплавочного материала использовался легированный чугун типа ЧХН2М1. Electroslag surfacing was carried out with the vertical position of the steel billet 1 in a special installation. As surfacing material, alloyed cast iron of the type CHKHN2M1 was used.

После наплавки и последующего удаления технологических припусков 4 и 5 произведена нарезка калибров по шаблону с выполнением контура 8, соответствующего профильной поверхности, предварительно образованной в виде выступов 2 и впадин 3 на стальной заготовке перед наплавкой. After surfacing and the subsequent removal of technological allowances 4 and 5, the gauges were cut according to the template with the contour 8 corresponding to the profile surface previously formed in the form of protrusions 2 and depressions 3 on the steel billet before surfacing.

Исследования изготовленного композитного валка с калибрами по заявленному способу показали, что за счет оптимального отбеливания наплавленного слоя чугуна, твердость вдоль глубины полости калибра, измеренная на продольном темплете, распределилась равномерно (фиг.4). Studies of the manufactured composite roll with calibers according to the claimed method showed that due to the optimal bleaching of the deposited cast iron layer, the hardness along the depth of the caliber cavity, measured on a longitudinal template, was evenly distributed (Fig. 4).

Claims

A method of manufacturing composite rolls with calibers, including electroslag surfacing on a steel billet of a working layer of bleached cast iron, cutting on the surface of a working layer of calibers, characterized in that the surfacing is carried out on a profile surface previously made on a steel billet, corresponding to the profile profile of the roll calibers.