книги из ГПНТБ / Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением учеб. пособие для студентов металлург. спец. вузов

Несущим узлом установки УМН-10 является станина /. На ней смонтирован неподвижно закрепленный манипулятор 5, который может использоваться в качестве передней бабки, и подвижная зад­ няя бабка 4 с электроприводом для перемещения вдоль станины. Наплавка роликов производится в центрах манипулятора и задней бабки. Манипулятор обеспечивает вращение наплавляемой детали с заданной скоростью и при необходимости поворот ее в наиболее

Рис. 9.40. Установка типа УМН-10. Размеры в скобках — для установки УМН-4

удобное для наплавки положение. Для возможности наплавки на этом же станке плоских деталей предусмотрен стол 6 с подвижной верхней плитой размерами 700—1500 мм.

На отдельной раме 3 для тележки 2 установлен рельсовый путь. Тележка обеспечивает: перемещение наплавочного аппарата вдоль изделия с маршевой (установочной) скоростью, перемещение на шаг наплавки при наплавке тел вращения и перемещение со ско­ ростью наплавки при наплавке плоских деталей. Кроме того, в тележке предусмотрены механизмы вертикального маршевого и ра­ бочего перемещения аппарата. Электрическая схема предусматри­ вает кнопочное управление настройкой установки и процессом на­ плавки; контроль осуществляется по приборам.

Установка типа УМН-4 отличается от УМН-10 размерами и кон­ струкцией манипулятора.

П р и в е д е м т е х н и ч е с к у ю х а р а к т е р и с т и к у э т и х у с т а н о в о к :

440

Д ля повышения износостойкости роликов, наплавленных сталя­ ми марок 45 и ЗОХГСА, их после механической обработки подвер­ гают газопламенной поверхностной закалке. Закалку производят на имеющемся в цехе оборудовании.

В результате проведенного исследования установлен следующий технологический режим поверхностной закалки наплавленных ро­ ликов (при использовании в качестве горючего газа кислородноацетиленовой смеси):

Соотношение кислорода и ацетилена в смеси в обоих случаях составляет 1,2. Твердость закаленной поверхности 40—50HRC.

Описанная технология восстановления и упрочнения роликов рольгангов оказалась весьма эффективной.

Значительный интерес представляет повышение долговечности узлов подшипников рольгангов прокатных станов. Как известно, опорные узлы рольгангов часто представляют собой опоры сколь­ зящего трения. Цапфы роликов опираются непосредственно на вкладыши.

Рассмотрим узел подшипника рольганга при пилах среднесортного цеха. В зазор между цапфой и вкладышем подается смазка для создания смазочной пленки между цапфой и рабочей поверх­ ностью подшипника, в результате чего становится возможным уменьшить или полностью избежать контакта между трущимися поверхностями, а следовательно, уменьшить трение >и износ тру­ щихся поверхностей. Режим жидкостного трения в подшипнике обеспечивается бесперебойной подачей смазки к рабочим поверх­ ностям цапфы и вкладышам. Смазка к подшипникам подается централизованно. От станции автоматической густой смазки сма­

Подвод смазки к поверхностям трения осуществляется через маслоподводящее отверстие в верхнем вкладыше или через маслоподводящее отверстие и смазочную канавку в нижнем вкладыше. Станцию включают периодически — один раз в 2—3 ч. Средняя удельная нагрузка на рассматриваемый подшипник находится в пределах 40—60 н/см2 (4—6 кг/см2) при скорости скольжения 0,5 м/сек.

Во время работы на подшипники рольгангов значительное влия­ ние оказывает высокая температура раскатов, транспортируемых

441

так как наплавленный слой в большинстве случаев имеет большое количество раковин и трещин, причем качественные результаты на­ плавки зависят от индивидуального искусства сварщика.

Производственные испытания полностью подтвердили резуль­ таты лабораторных исследований. При работе подшипниковых уз­ лов, изготовленных в соответствии с измененной технологией, яв­ лений торможения, заедания, увеличения расхода электроэнергии не отмечается. Срок службы подшипниковых узлов рольгангов, в которых отсутствуют дефицитные цветные металлы и сплавы, уве­ личился в среднем в 3—5 раз.

4. КЕРНЫ КЛЕЩЕВЫХ КРАНОВ

Как известно, керны являются основными рабочими элементами клещевого крана, служащего для посадки слитков в нагреватель­ ные колодцы и выдачи горячих слитков для прокатки на блюминге и слябинге. Масса слитка в последние годы достигает 25 т, темпера­ тура после нагрева 1260—1280° С. В процессе эксплуатации керны многократно нагреваются до весьма высоких температур (при тран­ спортировке слитков) и охлаждаются под воздействием окружаю­ щего воздуха и при замочке в воде. Помимо этого, отмечается ин­ тенсивный износ их рабочей поверхности. Следствием является быстрый выход кернов из строя. И действительно, большинство кер­ нов выбраковывают в результате смятия острия, а также появления развитой сетки разгара на рабочей поверхности; иногда отмечается пластическая деформация конца керна, выступающего из клеще­ вины.

На металлургических заводах отсутствует единая технология изготовления кернов. На некоторых заводах их изготовляют из стали марок 45, 55С2 и др., после чего рабочую часть наплавляют вручную твердым сплавом сормайт № 1 электродуговым способом либо при помощи кислородно-ацетиленового пламени. Иногда в качестве на­ плавочного материала используют шихту сталинита, феррохром, борсодержащие электроды Т-590, Т-620 и др. Малая термостойкость этих материалов способствует быстрому выходу из строя наплав­ ленных кернов. Действительно, срок службы пары кернов не превы­ шает 1,5 ч. Более эффективен процесс автоматической электрошла­ ковой наплавки кернов, разработанный И. К. П ох о д н е й и И. И. Ф p у м и н ы м [158, 260]. При этом в рабочей части керна соз­ дается стержень из термостойкого материала, обладающего удовле­ творительной сопротивляемостью термической усталости, износо­ стойкостью и вязкостью.

Как известно, при электрошлаковой наплавке кернов электрод 1 диаметром 20 мм закорачивается через электропроводный флюс АН-25 с заготовкой 5 (рис. 9.41). Место наплавки засыпается моло­ тым флюсом АНФ-1. При прохождении тока флюс АН-25 расплав­ ляется и образуется шлаковая ванночка 2, быстро растущая за счет плавления флюса АНФ-1. Устанавливается электрошлаковый про-

443

цесс, шлак нагревается до температуры около 2000° С, что вызывает оплавление поверхности заготовки и плавление электрода. Вытека­ ние шлака и металла предупреждается разъемным медным водоохлаждаемым кокилем. Расплавленный металл каплями стекает с электрода и поступает в металлическую ванну 4. По мере расплав­ ления электрод автоматически подается в шлаковую ванну. После

расплавления заданного участка электрода ток выключается и про­

1,3 мин. Наплавленный керн имеет небольшой прилив; окончатель­ ную форму ему придают горячей штамповкой. Штамп, применяемый на Коммунарском заводе для придания головке керна конической формы, представлен на рис. 9.42.

Обычно электрошлаковую наплавку кернов клещевых кранов производят аппаратом А-578 (рис. 9.43). Как уже указывалось, наплавка происходит в полости, образованной заготовкой и стенка­

подается в шлаковую ванну подающим механизмом 3; скорость по­ дачи изменяется с помощью сменных шестерен.

Положение электрода в продольном и поперечном направлени­ ях регулируется червячными корректорами электрододержателя в пределах ± 3 0 мм. Аппарат смонтирован на небольшой сварной ста­

444

Питание сварочным током производится от источника с крутопа­

Рис. 9.43. Аппарат А-578 для электрошлаковой: наплавки:

445

Для решения вопроса о выборе наплавочного материала и разра­ ботки варианта и режима упрочняющей технологии необходимо ус­ тановить динамику температурных изменений поверхности и сече­ ния кернов, изготовленных различными методами, в период работы

электрошлаковый процесс. Наплавку проводили на аппарате А-578 по методу, описанному выше. Процесс велся при токе 950 а и напря­ жении дуги 20 в. Последующий анализ микроструктуры показал, что слой состава ЗХ2В8Ф в исследованных кернах распространяет­ ся на глубину до 25 мм.

Изготовленные керны подвергали отжигу по оптимальному ре­ жиму. Затем проводили их специальную подготовку для исследова­ ния динамики изменения температуры в процессе эксплуатации. По

В отверстия головной части кернов запрессовывали диски 4 толщи­ ной 1,5; 5,0 и 8,0 мм, соответствующей глубине, на которой предпо­ лагалось замерять температуру кернов. В центре дисков приварива­

ние воды и замыкание термопары с телом керна при замочке его в

446

жается, 3—6 слитков разгружается). Температура свода ячеек ко­ лодцев составляла 1350—1380° С, температура разогрева слитков достигала 1200—1250° С.

Результаты измерения температуры по сечению кернов с внут­ ренним стержнем из стали марки ЗХ2В8Ф в период нормальной ра­ боты клещевого крана приведены на рис. 9.45, а. Измерение темпе­ ратуры начали с загрузки в колодцы слитков горячего всада с тем­ пературой 800° С. При подъеме 1-го слитка отмечается повышение температуры кернов. Более интенсивно температура поверхности увеличивается в момент опускания слитка в нагревательный коло­ дец. При движении крана за следующим слитком температура по­ верхности кернов несколько снижается. Загрузка новых слитков приводит к дальнейшему постепенному повышению температуры по-

447

а

| Ö O O

I 600

С;

200'

60 120 180 240 300 360 420 Ш Время,сеЧ

Рис. 9.45. Результаты осциллографической записи изменения температуры по сечению кернов с внутренним стержнем из стали марки ЗХ2В8Ф (а), наплавленных сормайтом № 1

(б) и ненаплавленных (в):

t—3— температура соответственно на расстоянии 1, 5; 5 и 8 мм от поверхности

верхности кернов. Небольшое понижение температуры отмечается' лишь периодически (в период перемещения крана без слитка). После загрузки 4 слитков температура поверхности керна и слитка становится практически одинаковой.

По истечении 5 мин работы керна начинается подача слитковдля прокатки на блюминге. При этом температура уже нагретой до"

катку мало меняет общую картину температурных изменений кер­ нов: отмеченная выше цикличность в изменении температуры пов­ торяется.

Динамика изменения температуры участков, расположенных на глубине 5,0 и 8,0 мм, несколько отличается от рассмотренной выше. На обеих глубинах в течение всего периода загрузки и разгрузки колодцев отмечается постепенное монотонное повышение температу­ ры. Понижение ее наблюдается лишь в период замочки кернов в р.оде. В этот период разность температур поверхности и глубинных слоев достигает максимальной величины. Следствием этого являют­ ся высокие термические напряжения в рабочем слое кернов. К ним добавляются еще и значительные фазовые напряжения, возникаю­ щие в поверхностном слое в результате мартенситного превращения. Поскольку замочка кернов в воде производится после обработки 4—6 слитков, возникающие напряжения весьма велики. Уменьше­ ние же количества замочек невозможно из-за резкого снижения прочности стали при повышении температуры.

Изменение температуры поверхности кернов, наплавленных сормайтом № 1 и без наплавки (рис. 9.45, б, в), в основном аналогично описанному выше. Наблюдаются лишь количественные изменения, связанные с ритмом работы производственных агрегатов. Что же касается температуры глубинных слоев, то здесь отмечаются более существенные различия. Последнее связано с разной теплопровод­ ностью металла. Действительно, теплопроводность стали 45 велика, поэтому выравнивание температуры по сечению происходит более интенсивно. Температура керна, наплавленного сормайтом, на глу­ бине 5 и 8 мм в период подачи слитка к слитковозу несколько рас­ тет. При движении крана за новым слитком она лишь слегка умень­ шается. В последующем при захвате и транспортировке слитков температуры на этих глубинах практически выравниваются, значи­

меняется аналогично. В кернах, установленных без наплавки, тем­ пературы поверхностных и глубинных слоев быстро выравнивают-