Разработка технологии изготовления заготовки кованого валка для холодной прокатки (стр. 1 из 7)
Курсовая работа
на тему: "Разработка технологии изготовления заготовки кованого валка для холодной прокатки"
Надёжность и долговечность листопрокатных валков являются решающими факторами, определяющими качество продукции, производительность и экономическую эффективность работы станов холодной прокатки. Поэтому проблема повышения качества валков в условиях внедрения в прокатное производство станов непрерывной и бесконечной прокатки является также актуальной. В связи с этим решение этой проблемы требует комплексного подхода к процессу изготовления валков холодной прокатки, позволяющего найти рациональное сочетание технологических операций, а также всестороннего изучения условий эксплуатации валков.
1. Анализ литературных данных по производству валков холодной прокатки
1.1 Требования, предъявляемые к валкам холодной прокатки
Прокатные валки станов холодной прокатки работают в весьма тяжелых условиях с большими статическими и динамическими нагрузками, и поэтому к ним предъявляются высокие требования по прочности, пластичности и износоустойчивости. Твердость поверхности бочки рабочих валков должна быть 90 – 102 единицы по Шору, что превышает твердость закаленной быстрорежущей стали. /1/
Согласно ГОСТ 3541–57, цельнокованые валки холодной прокатки в зависимости от твердости закаленной поверхности бочки делят на классы. Данная градация представлена в табл. 1.
Таблица 1. Классы цельнокованых валков холодной прокатки в зависимости от твердости закаленной поверхности бочки
| Класс | Твердость по Шору |
| А (рабочие валки) | 95–102 |
| Б (рабочие валки) | 90–94 |
| В (опорные валки) | 70–85 |
| Г (опорные валки) | 45–69 |
Твердость поверхности бочки рабочих валков диаметром свыше 500 мм должна соответствовать техническим условиям, согласованным между заводом-изготовителем и заводом-потребителем валков. Твердость закаленной бочки опорных валков задается в пределах 45–85 единиц по Шору, т.е. должна быть значительно ниже твердости рабочих валков. Это снижает вероятность передачи в процессе прокатки различных дефектов с поверхности опорных валков на рабочие.
Бочка валков должна характеризоваться одинаковой твердостью по всей площади в пределах, предусмотренных государственным стандартом или техническими условиями для валков данного класса. Кромки бочек должны характеризоваться более низкой твердостью. Во избежание появления трещин их предохраняют от резкого охлаждения во время закалки.
При выборе допустимой ширины проката (листа или ленты) для данного стана следует принимать во внимание ширину кромок валков с более низкой твердостью, составляющую 25 – 55 мм в зависимости от длины бочки валка. Шейки рабочих и опорных валков подвергаются незначительному износу по сравнению с бочкой и их нормальная твердость по Шору 30 – 55.
Наружная поверхность валков должна быть гладкой и чистой без острых кромок и дефектов, видимых невооруженным глазом. К дефектам поверхности относят трещины, волосовины, плены, раковины, закаты, неметаллические включения, вмятины, глубокие риски от резца и т.д. На поверхности осевых отверстий и камер также не должно быть острых кромок и перечисленных выше дефектов.
Согласно ГОСТ 2789–59, чистота обработанных поверхностей бочки и шейки валков должна быть не ниже 7 класса, а чистота поверхности осевых отверстий и камеры – не ниже 4 класса.
Для производства валков холодной прокатки следует выбирать сталь, характеризующуюся хорошей прокаливаемостью, высокими пластическими и прочностными свойствами, без наружных и внутренних дефектов: флокенов, трещин, неметаллических включений и пр.
Перечисленным выше свойствам в основном отвечает высокохромистая сталь типа 9Х с добавлением некоторых легирующих элементов в зависимости от назначения и размера валков.
Несмотря на большое разнообразие типоразмеров рабочих и опорных валков, применяемых в нашей промышленности, в основном соблюдается одинаковая последовательность технологических операций их изготовления. Ниже проанализированы типовые технологические процессы производства рабочих валков, которые освоены на УЗТМ, ЭЗТМ и НКМЗ.
Необходимо учесть, что технология изготовления опорных валков в основном принципиально не отличается от технологии изготовления рабочих валков тех же размеров.
Процесс производства валков холодной прокатки состоит из двух обособленных циклов: металлургического и механического./1/
К металлургическому циклу относятся: выплавка стали, ковка слитков и заготовок, а также термическая обработка поковок и валков, включая отжиг, нормализацию, улучшение, закалку и низкий отпуск.
Цикл механической обработки включает токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и все слесарные операции.
Технологический процесс производства стальных цельнокованых рабочих валков холодной прокатки представлен на рис. 1. Он состоит из следующих этапов: изготовление поковок, механическая обработка до термического улучшения, термическое улучшение, механическая обработка под закалку, закалка (объёмная или токами промышленной частоты) и механическая обработка после закалки.
В зависимости от размеров, конструктивных особенностей и назначения валков, а также особенностей технологии производства, принятой на данном заводе, на том или ином этапе может быть различное число технологических операций.
Так, например, при изготовлении из слитка одной поковки валка в I этапе выпадает 4-я операция (ковка заготовок). На УЗТМ поковки валков с бочкой диаметром до 230 мм подвергают термическому улучшению до обдирки, т.е. все операции III этапа предшествуют II этапу.
На других заводах поковки валков термическое улучшение проходят после обдирки. На Ижорском заводе и ЭЗТМ шпоночные пазы на незакаленных шейках фрезеруют после закалки валка, а на УЗТМ эту операцию выполняют в два приема: предварительная фрезеровка (с припуском) до завалки и окончательная (в.размер) после закалки валка.
На УЗТМ рабочие валки с бочкой диаметром ниже 250 мм и опорные валки, твердость бочки которых ниже 85 единиц по Шору, вторичному низкому отпуску
| I этап | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Выплавка стали | 2. Нагрев слитка | 3. Ковка слитка | 4. Ковка заготовок | 5. Нагрев заготовок | 6. Отжиг поковок | 7. Отжиг поковок | 8. Определение твёрдости | |||||||||||||||||||||||||
  II этап | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9. Разметка | 10. Центровка | 11. Обдирка | 12. Отрезка прибыльной части | 13. Глубокое сверление | 14. Расточка камеры | |||||||||||||||||||||||||||
| III этап | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 15. Нагрев | 16. Закалка | 17. Отпуск (отжиг) | 18. Определение твёрдости | |||||||||||||||||||||||||||||
 IV этап | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 19. Токарная обработка | 20. Разметка | 21. Фрезерная обработка | 22. Слесарная обработка | |||||||||||||||||||||||||||||
| V этап | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1-й способОбъёмная закалка | 2-й способЗакалка ТПЧ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 23. Подготовка валка к закалке | 24. Нагрев | 25. Закалка | 26. Низкий отпуск | 27. Определение твёрдости | 23'. Подготовка валка к закалке | 25'. Нагрев и закалка | 26'. Низкий отпуск | 27'. Определение твёрдости | ||||||||||||||||||||||||
| VI этап | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 28. Токарная обработка | 29. Слесарная обработка | 30. Токарная обработка | 31. Шлифование предварительное | 32. Определение твёрдости | 33. Разметка | |||||||||||||||||||||||||||
| 34. Фрезерная обработка | 35. Сверление мелких отверстий | 36. Слесарная обработка | 37. Шлифование окончательное | 38. Второй низкий отпуск | 39. Слесарная обработка | |||||||||||||||||||||||||||
| 40. Травление | 41. Токарная обработка | 42. Определение твёрдости | 43. Слесарная обработка | 44. Окончательная приёмка | 45. Слесарная обработка | |||||||||||||||||||||||||||
| 46. Упаковка | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 1. Схема технологического процесс производства стальных цельнокованых рабочих валков холодной прокатки
не подвергают, поэтому в схеме технологического процесса производства этих валков выпадает 38 операция.
Валки с удовлетворительной твердостью после закалки (до предварительного шлифования) подвергают токарной обработке (I вариант, операция 28 и 30), при этом допускается снятие верхнего закаленного слоя металла бочки резцами из твердого сплава. После предварительного шлифования и проверки твердости поверхности бочки (операция 32) валок направляют на дальнейшую механическую обработку.
1.2 Выбор ковочного оборудования и исходного слитка
На большей части заводов технологический процесс ковки валков почти одинаков. Он состоит из биллетировки слитка, осадки, протяжки после осадки и окончательной отделки валка на требуемый размер. Поковки валков с бочкой диаметром менее 250 мм куют на молотах из предварительно протянутой круглой или квадратной заготовки или из слитка весом до 750 кг. Некоторые заводы ограничиваются одной осадкой, другие – двумя.
Осадка применяется не только для достижения требуемой уковки, но и для получения более однородной поковки по механическим свойствам. Даже при интенсивном процессе ковки и глубоких обжатиях, если не произведена предварительная осадка, поковка получится низкого качества из-за строчечного расположения карбидов.