Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ условий работы

1.1 Установка вводной роликовой коробки

1.2 Испытание работы ролика

1.3 Вводная роликовая коробка прокатной клети

1.4 Регулировку зазора между роликами

1.5 Проводка вводная роликовая проволочного стана

2. Выбор материала

3. Анализ технологий термической обработки

4. Расчет режимов термообработки

5. Контроль качества

Заключение

Библиографический список



Введение

Термическая обработка - это один из важнейших этапов производства проката инструментов, деталей машин и стальных изделий. Так с помощью термической обработки можно добиться требуемых свойств исследуемого ролика пропусков вводной коробки. Термическая обработка детали и выбор материала обосновываются расчетом детали на прочность и ее условиями работы в конструкции. При чтении чертежа следует просмотреть все указания о термообработке, убедиться, что выбранный материал действительно упрочняется при термообработке

Целью данной работы является разработка технологии термической обработки ролика пропусков, вводной коробки в овальный калибр при прокатке кругов в условиях ЦПШБ «ЕВРАЗ НТМК», обеспечивающая заданную твёрдость, повышенную стойкость к ударам, надежность в процессе эксплуатации.



1. Анализ условий работы

В ЦПШБ круглый профиль прокатывают по системе «овал - круг».

Предчистовой калибр - овал, чистовой - круг.

Рис. 1

Для задачи в чистовой калибр полосу кантуют на 90^о задают вводные ролики перед чистовой клетью.

Температура полосы перед задачей в чистовой калибр находится в интервале 900 - 950 ^оС.

Вращение роликов от трения металла осуществляется за счет подшипников.

1.1 Установка вводной роликовой коробки

Роликовый пропуск устанавливается строго горизонтально. Центр калибров роликов должен совпадать с продольной осью коробки и находиться точно против центров калибров валков. Настройка роликовой коробки производится по специальному темплету, который имеется у старшего вальцовщика. Вводная воронка роликового пропуска должна соответствовать размеру овального калибра. Зазор между роликами устанавливать так, чтобы темплет проходил без особого усилия. Окончательный зазор между роликами необходимо установить при настройке стана. Необходимо следить, чтобы ролики работали всей рабочей поверхностью, этим устраняется преждевременный их износ.

Обжатие полосы роликами не допускается, так как это приведет к выходу из строя подшипников. Запрещается работа без поступления смазки на подшипники роликов и без охлаждения роликов водой. Темплет в металловедении -- плоский образец, вырезанный из металлического изделия или заготовки и предназначенный для выявления и изучения на нём макроструктуры изделия. Для этих целей темплет шлифуют, а затем обрабатывают растворами щелочей и кислот.

К валковой арматуре, устанавливаемой с передней стороны клети, относятся, в частности, направляющие линейки, которые являются неподвижным продолжением буртов ручья. Они обеспечивают направленную подачу полосы в валки.

Если нет необходимости непрерывно удерживать полосу при ее подаче и прокатке, например в прямоугольных или ромбических калибрах, то отдельные линейки заменяют общим литым столом с постоянными линейками, которые располагают соответственно каждому калибру.

С входной стороны при прокатке, например, овала в круглом калибре полосу приходится непрерывно удерживать от сваливания и скручивания. Линейки при этом изготовляют с соответствующей профилировкой, причем их очень тщательно устанавливают по калибру в приемной коробке. Такие профилированные линейки называют пропусками. В данном случае наблюдаются особо тяжелые условия службы направляющей арматуры, так как пропуски при работе соприкасаются с горячим металлом и испытывают высокие скорости скольжения.

Все это приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей пропусков, а при прокатке ряда сталей (особенно нержавеющих, жароупорных и др.) можно наблюдать значительное наваривание (налипание) металла на контактную поверхность пропусков, что приводит к образованию на прокатываемом металле рисок и задиров, а в конечном итоге -- к браку. Длительное время пропуски изготовляли из отбеленного или серого чугуна. И хотя впоследствии пропуски начали изготовлять из легированной стали с последующей термической обработкой, стойкость их против истирания и налипания металла на рабочую поверхность не может считаться удовлетворительной. Разница в диаметрах рабочих валков и их окружных скоростей (при равенстве числа их оборотов) вызывает изгиб полосы по выходе из валков в сторону с меньшим диаметром. Кроме того, неправильная установка валков, неравномерный прогрев металла перед прокаткой, неравномерная деформация, вызываемая формой калибра или формой заготовки, неправильная подача полосы в валки могут привести к появлению изгиба полосы в вертикальной или горизонтальной плоскостях или закручиванию ее вокруг своей оси при выходе металла из валков. Чтобы предотвратить это, на выходе полосы из валков устанавливают выводную арматуру -- линейки, а также нижнюю и, где необходимо, верхнюю проводки, которые сохраняют правильный выход полосы в вертикальной плоскости.

При значительных сечениях полосы проводки воспринимают большие нагрузки. Поэтому их, как правило, изготовляют коваными из стали.

Проводки, устанавливают заостренным концом на валок и пяткой на проводковый брус. Носок проводки должен постоянно плотно прижиматься к валку, иначе выходящая полоса будет выбивать проводку, что может привести к аварии на стане. Нижняя проводка прижимается в валку своим весом, плотное же прилегание верхней проводки к валку обеспечивается пружинами или контргрузом.

Поперечное сечение проводки определяется формой прокатываемого профиля. В некоторых случаях, например, при прокатке фланцевых профилей (рельсы, балки, швеллеры), в калибре устанавливают не одну проводку, а несколько (до трех), так как при этом опасность оковывания валка особенно велика из-за заклинивающего действия закрытой части калибра. Проводки, соответствующие фланцевым частям калибра, называют перьевыми проводками.

На непрерывных и заготовочных станах по ходу технологического процесса прокатки, когда отсутствуют клети с вертикальными валками, требуется кантовка полос после выхода из одной клети перед подачей в следующую.

Эта операция на непрерывных станах выполняется автоматически кантующими проводками, которые называют геликоидальными.

Кантующая проводка состоит из двух половин и устанавливается вблизи валков со стороны выхода полосы. Так как ее внутренняя поверхность имеет очертание пологой винтовой линии, то полоса, проходя через проводку, скручивается вокруг своей оси на некоторый угол, а к моменту подхода к валкам следующей клети закручивается на необходимый угол кантования.

Угол закручивания полосы в проводке ф₀ определяется необходимым углом кантования ср, длиной проводки / и расстоянием между соседними клетями Ь.

Угол кантования чаще всего составляет 90°, но может быть равен и 45°; угол закручивания (р₀ в проводке обычно берется в пределах 14--18°.

Давление скручиваемой полосы на рабочую поверхность проводки совместно с влиянием трения скольжения, развивающегося в данном случае, вызывает, во-первых, интенсивный износ проводок, а следовательно, потерю времени для их замены и настройки, во-вторых, имеет место снижение качества поверхности проката из-за появления рисок, царапин, вызываемых наваривающимся металлом на проводках, и, в-третьих, наблюдается повышенный расход энергии.

Указанные недостатки кантующих проводок устраняются применением кантующих валков (роликов), трение скольжения, в которых заменено трением качения. На бочке кантующего валка имеются калибры с косым расположением, попадая в которые полоса закручивается в них на угол ф₀, а затем по мере приближения к валкам следующей клети заканчивается ее поворот на требуемый угол ф (90 или 45°).

1.2 Испытание работы ролика

В процессе работы ролик испытывает:

1. Ручьи ролика испытывают удары заготовками.

2. Постоянное трение металла по ручьям ролика

3. Коррозионное воздействие из внешней среды, но оно не значительно.

4. Воздействие высоких температур.

Проанализировав условия работы ролика, можно сделать вывод о том, какими свойствами должен обладать материал, из которого она изготовлена:

1) Высокая прочность;

2) Высокая износостойкость;

3) Повышенная твердость.

Также необходимо отсутствие металлургических дефектов и дефектов структуры металла, минимальная величина остаточных термических напряжений и отсутствие конструктивных дефектов, снижающих прочность детали или вызывающих несоответствие размерам чертежа.

1.3 Вводная роликовая коробка прокатной клети

Включающая цилиндрический корпус с пропусками, на котором шарнирно установлены роликодержатели, несущие ролики и упругие элементы, средства регулировки их положения, выполненные в виде резьбового элемента, установленного на корпусе с возможностью продольного перемещения относительно него и имеющего конусную наружную поверхность, обращенную к роликодержателям и взаимодействующую с их торцами, скошенную поверхность, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения ее работоспособности при пропуске утолщенных концов проката за счет создания дополнительной упругости роликодержателей, резьбовой элемент средств регулировки положения роликодержателей выполнен в виде конусной гайки, имеющей форму стакана, обращенного своей полостью к роликодержателям, стенки которого, имеющие конусную поверхность, выполнены с продольными прорезями.

Изобретение относится к вспомогательному оборудованию для прокатного производства, в частности к конструкциям вводной роликовой арматуры прокатной клети, и может быть использовано на всех сортовых и проволочных прокатных станах. Недостатком данного устройства является невозможность пропуска проката с утолщенным концом. Целью изобретения является обеспечение работоспособности коробки при пропуске утолщенных концов проката за счет создания дополнительной упругости роликодержателей .

Вводная роликовая коробка состоит из цилиндрического корпуса 1 с основанием для крепления на клети стана В корпусе 1 смонтирована поворотная втулка 2, в передней части которой на осях 3 установлены роликодержатели 4 с роликами 5 и со скошенными поверхностями 6 в их торце, Для сохранения зазора между роликами роликодержатели 4 снабжены пружинами 7. B задней части поворотной втулки 2 на резьбе установлена регулировочная гайка 8, которая выполнена в виде полого стакана, стенки которого охватывают корпус 1 и имеют конические и внутренние поверхности. Угол конуса наружной поверхности 8 равен суммарному углу скоса скошенных поверхностей 6 роликодержателей 4. Для обеспечения упругости в стенках гайки выполнены продольные прорези 9. В поворотной втулке 2 установлены направляющие 10, зафиксированные болтами 11 для регулировки положения роликов предусмотрены болты 12.

Вводная роликовая коробка

1.4 Регулировка зазора между роликами

В предложенной коробке производят вращением гайки , которая своей наружной конической поверхностью контактирует одновременно с обеими скошенными поверхностями 6 роликодержателей 4 , т.е. ролики 5 перемещаются одновременно и симметрично оси корпуса , за счет чего достигается более высокая точность настройки при сокращении ее продолжительности. Одновременно регулируется также расстояние между осями роликов и валков, причем требуемое расстояние подбирают в каждом конкретном случае выбором направления резьбы и шага нарезки. Упругое пружинение роликодержателей 4, необходимое для пропуска утолщенных участков раската и предохранения от перегрузок, обеспечивается упругостью стенок гайки , в которой для ее повышения выполнены продольные пазы 9, В предлагаемой вводной роликовой коробке обеспечивается одновременное перемещение роликов при регулировке зазора между ними, за счет чего упрощается процесс настройки, повышается ее точность и сокращается время настройки. Сокращение процесса настройки уменьшает простои стана при настройке клетей при смене сортамента и повышает точность прокатываемого профиля.

1.5 Проводка вводная роликовая проволочного стана

Проводка вводная роликовая проволочного стана предназначена для направления раската в калибры всех чистовых клетей проволочных станов и состоит из унифицированных взаимозаменяемых деталей.

Технические характеристики:

-диаметр роликов 52-60 мм;- длина 300 мм;- ширина 108-120 мм;- высота 133-168 мм. Вводная роликовая проводка промежуточной клети мелкосортного стана.

Роликовая проводка предназначена для направления раската в калибры промежуточных клетей мелкосортных станов. Технические характеристики: - диаметр роликов 96-100 мм; - длина 555 мм; - ширина 292 мм.

Вводная роликовая проводка чистовой клети мелкосортного стана

Вводная роликовая проводка предназначена для направления раската в калибры чистовых клетей мелкосортных станов.

Технические характеристики: - диаметр роликов 56 мм; - длина 298 мм; - ширина 108-120 мм.

Стан волочильный проволочный прямоточный

Для высокоуглеродистой, легированной, низкоуглеродистой, нержавеющей проволоки. Укомплектован моторами, инвертерами, PLC и панелью управления производства Siemens.



2. Выбор материала

Ролики пропусков изготовляют из стали 50, она отвечает требуемым свойствам.

Марка:	50
Заменитель:	45, 50Г, 50Г2, 55
Классификация :	Сталь конструкционная углеродистая качественная
Применение:	зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжело нагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие на трение.

Химический состав в % материала 50 ГОСТ 1050 - 88

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.47-0.55	0.17-0.37	0.5-0.8	до 0.3	до 0.04	до 0.035	до 0.25	до 0.3	до 0.08

Температура критических точек материала 50.

Ac₁ = 725, Ac₃(Ac_m) = 760, Ar₃(Arc_m) = 750, Ar₁ = 690, Mn = 300

Технологические свойства материала 50.

Свариваемость:	трудносвариваемая.
Флокеночувствительность:	малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна.

Механические свойства при Т=20^oС материала 50

Сортамент	Размер	sв	sT	d5	y	Термообр.
-	мм	МПа	МПа	%	%	-
Прокат, ГОСТ 1050-88	до 80	630	375	14	40	Нормализация
Прокат нагартован, ГОСТ 1050-88		660		6	30
Прокат отожжен, ГОСТ 1050-88		560		12	40
Лист толстый, ГОСТ 1577-93	6 - 60	580		17		Отжиг

3. Анализ технологий термической обработки

Рассмотрим виды термообработок, которые предлагают различные источники для изделий подобных ролику.

Заготовки, как правило подвергают предварительной и окончательной термической обработке.

Предварительная термическая обработка заготовок состоит из нормализации или нормализации и отпуска, или отжига и производиться для снятия остаточных напряжений, улучшение обрабатываемости резанием, подготовки структуры стали к окончательной термической обработке, повышения механических свойств.

Окончательная термическая обработка заготовок состоит из нормализации и отпуска, улучшения, иногда химико-термической обработки или поверхностной закалки с нагрева токами высокой частоты или газовым пламенем. Заготовки небольших сечений и простой конфигурации, от которых не требуется высоких механических свойств, обычно подвергают только окончательной термической обработке.

Для устранения дендритной ликвации заготовки из легированной стали подвергают диффузионному отжигу при 1100 - 1150° С с выдержкой 10 - 15 ч; затем для измельчения зерна проводят обычный отжиг при температуре Ас з + (30 - 50 ^oC). ролик технологический механический термический

Проанализировав изученную литературу, для ролика пропусков выбираем окончательную термическую обработку полный отжиг, нормализация 840 - 860 ^оС и высокий отпуск 600 - 630 ^оС.



4. Расчет режимов термообработки

Для ролика пропусков производим расчет режимов термообработки отжиг, нормализацию и высокий отпуск.

Расчет нагрева заготовки под термообработку производим по формуле:

, где

общее время нагрева и выдержки

- время нагрева

время выдержки

принимаем 5 часов выдержки заготовки в печи

, где

- размерная характеристика изделия - минимальный диаметр максимального сечения.

коэффициент среды (для газа - )

коэффициент формы (т.к. деталь цилиндрической формы - )

коэффициент равномерности нагрева (т.к. всесторонний нагрев

,

,

Для стали 50 производим отжиг.

Время охлаждения в печи составит:

, где

радиус заготовки

,

,

скорость охлаждения в печи , скорость охлаждения на воздухе ,

Произведем расчеты:

,

Затем производим процесс нормализация.

Определяем время охлаждения при нормализации. Охлаждение на воздухе со скоростью

Затем производим высокий отпуск.

Температуру высокого отпуска зададим 600 °С

Время отпуска при 600°С составит 30 сек на 1 мм детали.

,

Определяем время охлаждения при высоком отпуске. Охлаждение на воздухе со скоростью

Общее время термообработки составит:

,



5. Контроль качества

В производстве роликов особое внимание уделяется контролю качества на стадии литья материала и качества готового изделия, в том числе осуществляется контроль:

1. Химического состава исходного материала

В аналитической лаборатории на оптическом эмиссионном спектрометре в течение 3-х минут с точностью до сотой доли процента получают информацию о количественном химическом составе выпускаемого металла.

2. Анализ структуры материала ролика

Специалистами лаборатории проводится ультразвуковой контроль (УЗК) валков для определения внутренних дефектов. Оценка структурно-напряженного состояния валков на всех стадиях производится с помощью цифрового полуавтоматического структуроскопа КРМ-Ц-КМ.С помощью прибора «Feritoscop MP-30» контролируется содержание ферритной фазы (мартенсита) на стадиях изготовления валков.

3. Анализ геометрических размеров и центричности

4. Контроль твердости рабочей поверхности

5. Контроль шероховатости рабочей поверхности

6. Структура металла в поверхностном слое

Анализ микроструктуры чугуна и стали проводятся на современном металлографическом микроскопе немецкой фирмы Karl Zeis «Axiovert 40» с использованием программно-аппаратного комплекса «SIAMS 700тм». Лаборатория оснащена современными стационарными твердомерами. Контролируются следующие параметры: форма и распределение графита; структура металлической основы; содержание и размеры цементита; микротвердость структурных составляющих; твердость металла по HRC, HВ.

Рабочая часть ролика может быть выполнена из термостойкого металла.

Устройство может быть дополнительно снабжено блоком задания величины прижатия ролика к поверхности резьбы изделия.

В преимущественном варианте выполнения предлагаемого устройства между рабочей частью ролика и его осью может быть установлен подшипник скольжения или подшипник качения.

Достигаемый технический результат обеспечивается за счет следующего.

Благодаря тому, что устройство дополнительно снабжено датчиком перемещения, выполненным в виде индикатора, соединенного с чувствительным элементом, обеспечивается, наряду с высокой точностью контроля за усилием прижатия многовиткового ролика к изделию, еще и дополнительное регулирование как в ручном, так и в автоматическом режиме этой величины прижатия, что позволяет проводить упрочнение резьбы при оптимальных режимах для резьб с различной формой поперечного сечения ее витков и для металлов с различными прочностными характеристиками. Такие оптимальные режимы при регулировании усилия прижатия и обеспечивают возникновение во всем поверхностном слое резьбы благоприятной системы остаточных напряжений, низкой шероховатости и высокой микротвердости, влияние которых и определяет высокий упрочняющий эффект, приводящий к появлению высокой износостойкости резьбового соединения, к повышению конструктивной прочности изделия.



Заключение

В данном проекте закрепил данные лекционного курса. Произвел анализ условия работы ролика пропусков. Произвел выбор материала на основе механических и технологических свойств. Изучив литературу, выбрал наиболее подходящий режим термообработки, с учетом требуемых свойств. Рассчитал время выбранных режимов термической обработки, как важной и ответственной детали прокатного оборудования. Учтены заменители для выбранного материала, даны некоторые рекомендации к их выбору.



Библиографический список

1. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. М.: Металлургия, 2012. 641 с.

2. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия,1987. 480с.

3. Попова Л.Е. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана. М.: Металлургия, 1991. 503 с.

4. Соколов К.Н., Коротич И.К. Технология термической обработки и проектирование термических цехов. М.: Металлургия, 2014. 384с.

5. Самохоцкий А.И. «Технологии термической обработки».М.: Машиностроение, 1976 г.

Размещено на Allbest.ru