Прокатка и калибровка фасонных профилей. Справочник
Илюкович Б.М. и др.
Металлургия, 1989 г.
2. ПРОКАТНЫЕ ВАЛКИ
Чугунные валки характеризуются по сравнению со стальными пониженной прочностью, но обладают высокой износостойкостью и высокой твердостью. Их применяют иногда в черновых, но главным образом в предчистовых и чистовых клетях. В последние годы просматривается тенденция замены стальных валков чугунными, где это только возможно.
Чугунные валки для сортовых станов горячей прокатки изготавливают [6] по ГОСТ 11143—65 следующих видов: из нелегированного чугуна с пластинчатым (СП) и шаровидным (СШ) графитом; из легированного хромом и никелем чугуна с пластинчатым (СПХН) и шаровидным (СШХН) графитом.
Нелегированные чугунные валки с пластинчатым графитом (СП) изготавливают с отбеленным перлито-графитовым и с перлито-кар-бидо-графитовым рабочим слоем.
Легированные чугунные валки с пластинчатым графитом (СПХН) изготавливают с отбеленным или перлито-карбидо-графитовым рабочим слоем, а также двухслойными с рабочей поверхностью из легированного отбеленного чугуна и с сердцевиной из серого или легированного чугуна.
Нелегированные чугунные валки с шаровидным графитом (СШ) изготавливают с отбеленным перлито-графитовым и перлито-карбидо-графитовым рабочим слоем.
Легированные чугунные валки с шаровидным графитом (СШХН) изготавливают с перлито карбидо-графитовым рабочим слоем, а также двухслойными с рабочей поверхностью из легированного отбеленного чугуна и с сердцевиной из серого или легированного чугуна. Все указанные выше типы чугунных валков отливают гладкими или с профильными ручьями.
Твердость поверхности бочек отбеленных чугунных валков, как правило, определяют приборами Шора. Твердость валков с перлито-карбидо-графитовой структурой должна определяться по Бринеллю.
Твердость каждого валка должна быть измерена.
Стальные валки для сортовых станов горячей прокатки по ГОСТ 9487—70 (технические требования) и ГОСТ 5399—69 (основные размеры) могут быть литыми и коваными. Стальные литые валки для горячей прокатки отливают из доэвтектоидных (0,45—0,70 % С, 24-27 HS), заэвтектоидных (0,75-0,85 % С, 30-40 HS) и заэвтектоидных (1,1—1,6 % С, 32—50 HS) сталей. Стальные кованые валки изготавливают для рельсобалочных и крупносортных станов из сталей: 50, 55, 55Х, 40ХН, 50ХН, 60ХН, 9Х и 9ХФ; среднесортных станов из сталей: 50, 55, 55Х и 50 ХН; мелкосортных станов из сталей: 50, 55, 55Х и 60ХГ. Для валков среднесортных и мелкосортных станов применяют также литые валки из стали 150ХНМ.
Химический состав металла валков должен соответствовать ГОСТ 1050—74 для сталей марок 50 и 55; ГОСТ 4543-71 для сталей марок 40ХН и 50ХН; ГОСТ 5950-73 для стали 9Х.
После определения положения нейтральной линии во всех калибрах делается [2] монтажный чертеж валков, по которому определяется необходимый врез калибров в валки и рассчитываются диаметры промежуточных буртов. На рабочем чертеже проставляются также диаметры, соответствующие характерным элементам калибров.
Монтажные чертежи валков представляют собой контуры совместно работающих валков: если промежуточные бурты валков выше, чем ограничения калибров, то их часто называют положительными буртами, если ниже — отрицательными. Обычно крайние бурты для каждого из валков комплекса делают одинакового диаметра. Эти крайние бурты можно называть опорными. При "посадке вала на вал" соприкасаются своими поверхностями только опорные бурты, а между всеми промежуточными буртами сохраняется небольшой зазор.
Для чугунных валков ширина буртов равна их высоте. В тех случаях, когда нет значительных боковых усилий, ширина буртов может быть меньше. Ширина буртов для стальных литых или кованых валков обычно равна половине их высоты. Крайние бурты часто делают более широкими, чтобы оставалось достаточно места для установки валковой арматуры.
При разработке монтажных чертежей для трехвалковых клетей минимальное перекрытие в калибре обычно равно 8—10 мм и определяется по первому калибру. По остальным калибрам клети эта величина является произвольной. Если имеется сочетание закрытых и полузакрытых калибров, то диаметры промежуточных буртов не одинаковы, и они конструируются в сдвоенном виде.
Уклоны (выпуски) по разъемам калибров, как правило, небольшие. Во избежание подрезания кромок раската верхней частью стенок калибра иногда бывает целесообразно выполнить уклон дифференцированным, увеличивающимся за пределами очага деформации. Для фиксирования взаимного расположения валков предусматриваются опорные конусы с уклоном 6—8 %. Уклон стенок промежуточных буртов составляет 15—20 %.
При прокатке профилей оснований автоободов, а также других тонкостенных профилей, необходимо предусматривать равенство опорных буртов, так как разница между их диаметрами может привести к кратковременной остановке одного из валков с последующим резким ударом, поломкой муфты или трефа валка. Обычно с учетом выполнения опорных конусов крайние бурты сдвоены. Для обеспечения равенства диаметров крайних опорных буртов иногда приходится предусматривать тройные бурты.
Величина зазоров между наклонно-вертикальными и горизонтальными элементами буртов, а также и в разъемах калибров, определяются следующим образом. При отсутствии зазоров в опорных буртах должны оставаться зазоры между промежуточными буртами не более 0,2—0,3 мм. При этом должна быть исключена также вероятность касания между элементами верхнего и нижнего ручьев. При смещении верхнего валка вправо или влево до соприкосновения опорных буртов должны оставаться зазоры в разъемах калибров до 0,2—0,3 мм, а также зазоры между стенками промежуточных буртов.
Комплект шаблонов должен обеспечить возможность наиболее рациональной последовательности нарезки калибров. На рис. 2 представлен комплект шаблонов для нарезки калибров на валках чистовой клети для прокатки основания обода колеса 6.00F- 16, который включает рабочий (а), контрольные (б и в), посадочный (г)) посадочный на замочную часть (д) и вспомогательные (е, ж, и) шаблоны.
Прокатные валки комплекта чистовой клети для прокатки обода изготавливаются в определенной последовательности. Обработка начинается с валка, имеющего закрытые ручьи. При этом вначале резцом прямоугольной формы производится врез в средней части калибра до диаметра на 2 мм превышающего указанный на чертеже. Затем фасонными резцами растачиваются последовательно боковые участки, соответствующие замочной и бортовой частям, также с соответствующим припуском до 1,5—2,0 мм на чистовую обработку. Далее переходят к чистовой обработке калибров. Глубина вреза контролируется посадочными шаблонами (рис. 2, г, д). Открытый ручей калибра верхнего валка обрабатывают с установленным над ним нижним валком, при этом средняя часть калибра растачивается резцом, соответствующим форме профиля.
Первоначально глубина вреза контролируется кронциркулем с припуском на чистовую обработку затем просвет между опорными буртами устанавливают по чертежу и проводят чистовую обработку калибров, контролируя размеры ручья вспомогательными шаблонами
(рис. 2, е, ж, и), а также специальными мерками определенной толщины и рабочим шаблоном (рис. 2, а). Контрольные шаблоны (рис. 2, бг в) применяют для периодической проверки рабочих и вспомогательных шаблонов, а также для контроля режущей кромки резцов. Аналогичная технология используется на вальцетокарных станках при изготовлении валков и для других сложных профилей.
Шаблоны изготавливают слесари-лекальщики (шаблонщики) из тонколистовой стали. Перед разметкой подготавливается исходная заготовка прямоугольной формы, две стороны которой составляют между собой точный угол в 90° и прямизна поверхностей этих сторон подгоняется по лекальной линейке. Эти две прямые стороны являются базовыми, от которых в целях повышения точности изготовления откладываются все размеры шаблона.
На рис. 3 показаны комплект шаблонов для чистового калибра для прокатки замочного кольца БелАЗ-540 (в калибровке замочного кольца применена диагональная система разъемов со свободным уширением кромок) и контрольный шаблон с замкнутым контуром для чистового калибра при прокатке профиля бортового кольца 1099.