3. Конструкция валка.

Исходя из вышеперечесленных результатов описанных исследований, была одобрена конструкция валка с осевым отверстим как для верхних, так и для нижних валков, которые изготовляются из ранее использовавшейся высоколегированной стали марки 8620.

Заключение о среднем сроке службы для разных типов валков, включая валок с осевым отверстием из высоколегированного сплава, основывалось на 15-летнем исследовании валков. Данные результаты отображены на рис.6

Данные, отображенные на рис.6, показывают средний тоннаж продукции до того, как валки выходят из строя. Здесь показана диаграмма общих поломок валков за период 5 лет.

Средний срок службы валка для типичного 4-составного (пустотелого) валка составляет приблизительно 425,000 тонн. Средний срок службы сплошного валка, сделанного из стали марки 8620 составляет 500,000 тонн; срок службы высоколегированного валка с осевым отверстием превышает 1.2 миллиона тонн.

Дополнительные причины, которые обусловили переход на высоколегированный валок с осевым отверстием:

- Применение как верхних валков, так и нижних ( в отличие от четырёхсоставных валков, которые используются только с верхними валками).

-Сложность инвентаря для внутренней и внешней центробежно-литой муфты, концов без буртиков и т.д., необходимого для создания четырёх-составного валка.

– Первоначальная стоимость высоколегированного валка с осевым отверстием на 30% меньше по сравнению как с четырёхсоставным валком, так и со сплошным валком, сделанным из стали марки 8620.

По сравнению с валками с осевым отверстием, 80% поломок валков и всего 50% тоннажа выплавки соответствуют двум типам четырёхсоставных валков.

В 1988 году, количество поломок валков уменьшилось на 90% по сравнению с 1981 годом.

Было проведено исследование, целью которого являлось определение уровня увеличения трещин от нагревания в новых высоколегированных валках с осевым отверстием. Для исследования было отобрано 20 валков. Валки были изъяты из литейных машин. Исходя из результатов исследования, можно создать программу, которая могла бы предопределять глубину трещин в валках и устанавливать возможные методы реконструкции, которые позволили бы снизить цены и время восстановления оборудования.

3.1 Строение Подпятника. Подшипники качения со сферическими роликами обычно используются при вытягивании заготовки. Когда данные подшипники стали использоваться при высоких температурах и в среде с системой водянного охлаждения и накала, возникли проблемы в сравнительно ранние сроки.

На рис.7 показана типичная схема подшипников качения со сферическими роликами. В положении 52 сделан полный анализ тянущего валка (Рис.5).

Действующие силы:

- Вес плиты (Fп - 6700 фунтов);

- Ферростатическое давление, оказываемое на жидкое ядро (Fф - 134,000 фунтов);

- Вес валка (Fв - 6100 фунтов);

- Тяговое усилие, вызываемое крутящим моментом, который создается приводным электродвигателем (Fэ - 21,000 фунтов);

- Сила сжатия, присутствующая между подпятником и корпусом (Fс - 2500 фунтов);

Силы, действующие на валок, показаны на рис.8 следующие:

1) горизонтальная:

Fг= Fэ=2100 фунтов= 10.5 тонн

2) вертикальная

Fв= Fп + Fф+Fв=146,800 фунтов= 73.4 тонн

3) сила сжатия

Fc=2500 фунтов= 1.25 тонн

На рис.5 изображен тянущий валок. Каждый верхний валок содержит два сферических подшипника на каждом конце, каждый нижний валок содержит сферический и вторичный подшипник на каждом конце. Было обнаружено, что 65% всех поломок подшипников происходит на криволинейной секции конвейера. Кроме того, 60% поломок в криволинейной секции происходит на нижних валках и 40% поломок наблюдается у подшипников, диаметр которых 15,5 дюймов. Поскольку валки с диаметром 15,5 дюймов составляют 15% от общего числа тянущих валков, именно они являются причиной поломок 40% подшипников.

В октябре 1981 была установлена первая партия протестированных валков, имеющие позиции с 52 до 55. Результаты показали, что срок службы валков увеличился вдвое по сравнению со сферическими подшипниками.

В 1981 году у валков, имеющих позицию с 52 по 54, наблюдались сбои в работе (15 подшипников в месяц). Эта характеристика наблюдалось у 112 вышедших из строя подшипников за один миллион плавок. В 1988 году заранее прогнозировали объем вышедших из строя валков с целью заблаговременного устранения или ремонта. За 6 месяцев было насчитано 2 миллиона вышедших из строя валков.

Другим фактором, повлиявшим на переход на валок, имеющий позиции с 52 по 54, является цена консистентной смазки. Такой валок необходимо смазывать раз в месяц, тогда как подшипник качения со сферическими роликами требуется смазывать каждый 10 минут на протяжении 24-х часов. Таким образом, цена консистентной смазки снижается на 90%.

Преимущество валков данного типа – уменьшение цены ремонта шейки валка. Опыт показал, что стоимость ремонта шейки валка можно снизить даже после разрушения в результате потери прочности при смятии на 20%. Переход на конический роликоподшипник дал возможность уменьшить расходы путем повышение срока службы подшипника, уменьшения интервалов подачи консистентной смазки, цены на сборку валка и стоимость ремонта шейки валка.

4.Переход на валок с осевым отверстием из высоколегированного сплава.

Эффективность работы на протяжении 15 лет показана на рис.9. Выход из строя валков достиг вершины в 1981 году в количество 130 валков в год, и впоследствии уменьшился значительно низкого уровня в 1986 году. Разрушения в результате потери прочности при смятии показаны на рис. 10. Разрушения постепенно достигали уровня 140 валков в год в 1981 году. Вместе с тем, выход валков из строя и разрушения в результате потери прочности при смятии содействовали около 270 перевалков валков в 1981 году. Общие количество выхода из строя валков намечалось уменьшить на 10% в 1988, учитывая 90-процентное уменьшение в 1981 году. С 1981 года разрушения в результате потери прочности удалось уменьшить на 57%.