Технология и оборудование для автоматической наплавки роликов для машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)

Внедрены: ОАО «Уралмаш», Новолипецком и Магнитогорском металлургических комбинатах.

Состояние работ по наплавке роликов МНЛЗ
Опыт металлургических предприятий показывает, что технические и технико-экономические показатели машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) в значительной степени зависят от долговечности роликов поддерживающих систем. Так, для роликов слябовых МНЛЗ, изготовленных из теплостойкой стали 25Х1М1Ф, срок службы при непрерывном производстве составляет 3-6 мес. Это вызвано жесткими условиями эксплуатации, когда одновременно на ролик действуют циклические термомеханические нагрузки и абразивный износ в коррозионноактивной среде. В соответствии с требованиями производства интенсивность изнашивания материала рабочих поверхностей не должна превышать 0,1-0,25 мм на 1 тыс. плавок, при этом МНЛЗ должна выпустить не менее 1 млн т заготовок без смены роликов. Известно, что электродуговая наплавка рабочих поверхностей роликов износо- и коррозионностойкой сталью — наиболее эффективный и распространенный способ увеличения срока службы подобных деталей. Данный способ упрочнения роликов применяется большинством фирм, создающих МНЛЗ как в нашей стране, так и за рубежом.
Материал наружного наплавленного слоя наряду с высокой износостойкостью должен также обладать повышенной термоциклической стойкостью, заданной твердостью и низкой чувствительностью к концентраторам напряжения.


Highslide JS
Рис. 1. Внешний вид наплавленных роликов

В зависимости от условий работы ролики подразделяются на три группы по твердости рабочей поверхности:
1) HRC 32…37,
2) HRC 37…42,
3) HRC 43…55.
При этом содержание хрома в наплавленном металле должно составлять не менее 12 %, толщина упрочняющего слоя должна находиться в пределах 3…4 мм, а стойкость роликов должна обеспечивать разливку не менее 1 млн т стали. Материал основы роликов: стали 25X1МФ или 40X1МФА.

При дуговой наплавке в качестве наплавочного материала применяют порошковую проволоку марки 25Х5ФМС и некоторые хромистые стали.

Разработка технологии наплавки в среде защитных газов

Начиная с 1997 г. мы по предложению ОАО «Уралмаш» начали проводить работы, направленные на повышение срока службы роликов МНЛЗ. Рассмотрены условия работы роликов и причины выхода их из строя, способы ремонта.
Установлено, что основной причиной дефектов в наплавленном слое при наплавке порошковой проволокой под флюсом является нестабильное качество порошковой проволоки из-за пропусков порошка либо рыхлостей шихты внутри сердечника проволоки.
При наплавке в защитных газах двумя проволоками сплошного сечения по технологии фирмы Fronius (Австрия), первоначально внедренной на ОАО «Уралмаш» и Новолипецком металлургическом комбинате, основной причиной дефектов в наплавленном металле являлось кинжальное проплавление основного металла и несплавления между соседними валиками. Это вызывало неравномерное распределение хрома по ширине наплавки, а следовательно, являлось причиной неравномерного износа роликов. По вершинам наплавленных валиков и краям Раз-ница глубины выработки материала на¬плавки достигала 1,5 мм.
Для исключения указанных дефектов в наплавленном металле и по¬вышения срока службы роликов мы разрабо¬тали и внедрили собственную технологию наплавки в смеси защитных газов.


Highslide JS
Рис. 2. Станок для вращения изделия и перемещения наплавочной горелки

Наплавка роликов МНЛЗ производится дугой, горящей между плавящейся электродной проволокой и поверхностью ролика, в смеси газов — аргона 90 % и углекислого газа 10 %. Полярность — обратная, плюс — на электродной проволоке. Электродная проволока совершает поперечные колебания относительно оси наплавляемого валика, которые уменьшают глубину проплавления и долю. участия основного металла в металле наплавки, что способствует плавному формированию наплавляемого валика и исключает несплавления. Наплавка ведется проволокой диаметром 1,6 мм марки СВ 15Х17МГС.

Выбранные режимы наплавки одной проволокой обеспечивают производительность наплавки до 12 кг/ч, что позволяет отказаться от применения второй присадочной проволоки и повысить надежность процесса. Высокая скорость плавления электродной проволоки была достигнута за счет увеличения «вылета» электрод¬ной проволоки (расстояния между торцом токоподводящего наконечника и концом проволоки). Дополнительное джоулево тепло, выделяемое на вылете, способствует повышению скорости плавления проволоки. Наплавка может производиться как в среде защитных газов, так и под флюсом проволокой марки СВ15Х17МГС.

Рабочие варианты наплавки:

  • «по винту», т. е. наплавочная головка перемещается по оси вращающегося ролика не-прерывно, с постоянной скоростью;
  • «по кольцу», т. е. наплавка происходит без перемещения наплавочной головки.

Предложенная технология обеспечивает твердость наплавленного слоя HRC 50…52, со-держание хрома 12,5… 13,5 %. Краскокапиллярный и ультразвуковой методы контроля показали отсутствие дефектов в наплавленном металле, по линии сплавления и в зоне термического влияния.

Техническая характеристика и состав оборудования
Установка состоит из станка для вращения изделия и перемещения наплавочной горелки, сварочной головки с подающим механизмом, источника сварочного тока типа ВДУ- 506, аппаратуры управления, механизма колебания, узла крепления и регулировки наплавочной головки. Внешний вид установки для наплавки приведен на рис. 2.
Каждая установка должна быть оборудована системой вытяжной вентиляции, защитными экранами от ультрафиолетового излучения, горелками для предварительного подогрева изделий перед наплавкой.
На участке должны быть две шахтных печи с необходимой рабочей зоной и температурой нагрева до 900 ºС для последующей термообработки роликов.



Highslide JS


Highslide JS

Техническая характеристика

 Параметр  Показатель
 Наплавляемое изделие:  
 диаметр, мм……………………..  140…400
 длина, мм……….. 100…2000
 масса, кг…………   До 2000
 Станок:  
 частота вращения изделия, об/мин  0,1…2,0
 скорость перемещения каретки, м/ч  0,3…60,0
 Сварочная головка:  
 номинальный сварочный ток при ПВ = 100 %, А . . .  400
 номинальное напряжениедуги, В  36
 скорость наплавки, м/ч . . .  10…32
 диапазон скорости подачи электродной проволоки, м/мин  5…16
 перемещение горелки по вы соте, установочное, мм . . .  200
 время наплавки слоя толщиной 3,5 мм, при длине роли¬ка 1 м, мин:  
 диаметр 100 мм   60
 диаметр 325 мм   140
 производительность наплавки, кг/ч  До 12*
 Питающая сеть:   
номинальное напряжение трехфазного переменного тока, В   380
 номинальная частота, Гц. .  50
 первичная мощность, кВт,  50
  *При необходимости производительность может быть увеличена до требуемой величины.

Опыт внедрения

Технология и оборудование (более 10 установок), разработанные и изготовленные нами, внедрены на ОАО «Уралмаш», Новолипецком и Магнитогорском металлургических комбинатах. Наплавлено несколько тысяч роликов МНЛЗ. Оборудование показало высокую надежность в работе и удобство в эксплуатации.
Высокое качество наплавляемых роликов существенно повысило надежность их работы и срок службы. Благодаря поперечным колебаниям дуги получается правильная цилиндрическая форма наплавленной поверхности (без впадин между наплавленными валиками), которая легче поддается механической обработке.

Выводы
Новая технология и оборудование для автоматической наплавки роликов МНЛЗ обес-печивает высокое качество наплавленных слоев, повышает срок службы роликов. Опыт применения этого оборудования следует расширить на другие металлургические предприятия.

Мы откpыты для долгоcpочных взаимовыгодных отношений c клиентами, дилеpами и паpтнёpами! Компания «ЭTА» серийно изготавливает cиловые однофазные и тpехфазные cухие тpанcфоpматоpы TП, разделительные трансформаторы ТР, cваpочные иcточники питания (тpанcфоpматоpы) ТДМ, одно- и многопостовые выпpямители, cовpеменные трансформаторные станции для электpопpогpева бетона СПБ, системы очистки сточных вод , устройства заряда аккумуляторов. Также компания принимает заказы на разработку, проектирование и изготовление различных электротехнологических устройств с нестандартными характеристиками рабочим напряжением до 1000В.