Способ изготовления чугунных прокатных валков

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЖОВ, включжощий заливку литейной формы расплавом, воздействие на него ультразвуковыми колебаниями и охлаждение, отличающийся -г&л, что, с цель увеличения глубины отбела рабочего слоя бочки, ультразвуковыми колебаниями на расплав начинают воздействовать и заканчивают воздействие после образования корки закристаллизовавшегося сплава толщиной, равной соответственно 0,05-0,09 и 0,2-0,4 радиуса бочки валка. ...

COOS СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„,1 009605 я(Я) В 22 0 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСМ96У СВЩЦЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3240789/22-02

: (22} 27.01.81 (46) 07.04.83. Бюл. It 13 (72} A.A. КутаФин, Н-.П. Котеаов и В.Е ° Хрычиков (71) Днепропетровскйй ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (53) 621.746.68:62 .771.07(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР . N 626886, кл. В 22 0 25/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

: Р! 483192в кл В 22 0 27/08, 1974 (прототип); (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ

ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, включающий залив" ку литейной формы расплавом, воздействие на него ультразвуковыми колебаниями и охлаждение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения глубины отбела рабочего. слоя бочки, ультразвуковыми колебаниями на расплав начинают воздействовать и заканчивают воздействие после образования корки закристаллизовавше: гося сплава толщиной, равной соот. ветственно 0,05-0,09 и 0,2-0,4 радиуса бочки валка. на него ультразвуковыми;;олебаниями и охлаждение, последними на расплав начинают воздействовать и заканчивают операции воздействия температурной заливки состоит в том, что она увеличивает отбел компенсацией усадки не за счет металлостатического давления, а за счет давления стоячих ультразвуковых волн. В результате продолжительность воздействия резко увеличивается. Однако наложение ультразвуковых колебаний до затвердевания рабочего слоя толщиной менее 0,05 горячих трещин на бочке вблизи от ее

Зо орцо, Если же начинать воздействовать ультразвуком на расплав после образования затвердевшего слоя по периметру кокиля толщиной более 0,09 раканчивать воздействие ультразвуком на расплав .необходимо после затвер45.бина рабочего слоя валка может оказаться недостаточной и после переточек валка его износостойкость значительно уменьшается. При воздействии ультразвуком на расплав после за50 твердевания слоя более 0,4 радиуса кокиля возрастает в осевой зоне колиП р и и е р i. Производили отливку валков с отбеленным рабочим слоем из чугуна с содержанием ингредиентов, 4: углерода 3,5-3,7; кремния 0,3-0,5;

1 1009605 2

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении чугунных прокатных валков. воздействие после образования корки

Известные способы изготовления

5 закристаллизовавшегося сплава толщичугунных прокатных валков литьем не ной, равной соответственно 0,05-0,09 обеспечивают увеличение глубины от- и 0,2-0,4 радиуса бочки валка. бела рабочего слоя бочки без сниже- Воздействие на расплав ультразвуния эксплуатационной прочности вал- ком в этот период эквивалентно улучка. 10шению подпитки расплавом двухфазной

Известен способ изготовления чу- зоны затвердевания. Это обусловлено гунных прокатных валков, эакяючаю- явлением ультразвукового капиллярнощийся в заливке,и охлаждении распла- го эффекта и обеспечивает увеличение ва в форме. Заливка производится при глубины отоела.

1450-1550 С (13. Принципиальное отличие предполаЭтот способ изготовления валков гаемой операции воздействия ультрапоэволяет изменить глубину отбела, звуком от используемой в настоящее не меняя величину переходной зоны. время при отливке прокатных валков

Однако глубина зоны чистого отбела даже при сочетании максимальных показателей отбеливаемости расплава и отбеливания кокилем не превышает

15-22 мм. Это обусловлено тем, что изменение температуры заливки ограничено относительно узким интервалом, Оно приводит, главным образом, к изменению количества карбидов:в осевой зоне валка. Зона *e чистого отбела изменяется меньше и в подав- радиуса бочки приводит к образованию ляющем количестве случаев достигает глубины рабочего слоя, Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления биметаллических отливок„ заклочающийся в наложении 3g диуса кокиля, то в рабочем слое поультразвуковых колебаний перпендику- являются графито-аустенитные колонии, лярно намораживаемой поверхности за- снижающие износостойкость валков. 3аготовки с расстояния не более 10 мм с последующим охлаждением Е2 . Это обеспечивает сокращение затрат энер- 40 девания слоя расплава, равного 0,2гии на возбуждение ультразвуковых 0,4 радиуса кокиля. колебаний и способствует повышению При окончании воздействия ультрафизико-механических свойств наморажи- звуком после образования затвердевшеваемого слоя. го слоя менее 0,2 радиуса кокиля глуНедостатком такого способа является ограничительное условие наложения ультразвуковых колебаний с расстояния не более 10 мм. Выполнить такое условие невозможно для массивных отливок, какими являются прокатные валки, с оптимальной глубиной отбеленночество хрупкой структурной составляюЦелью иэобРетениЯ ЯвлЯетсЯ Увели- щей карбидов и, следовательно, снижачение глубины отбела рабочего слоя ется прочность валка. бочек валков.

Поставленная цель достигается тем, что по способу изготовления чугунных прокатных валков, включающему заливку литейной формы расплавом, воздействие

Влияние ультразвукового воздействия на толщину отбеленного рабочего слоя

Обнаруженные дефекты и отклонения от ТУ

Продолжительность воздействия УЗВ от начала затвердевания, с

Эквивалентная

Глубина отбеленного рабочего слоя после

УЗВ воздействия мм толщина эатвер девшего рабоче го слоя мм

Начало Конец

УВЗ УЗВ воздей- воздей ствия ствия

Начало

Конец

7 53

33

9 90

17 110

3 10096 марганца 0,3-0,5; фосфора 0,35-0,45; серы 0,12-0,16; остальное железо.

Изготовляли методом литья е неподвижные, вертикально установленные песчано-глинистые формы с кокилем на. участке бочки валка. Предварительно был проведен анализ номенклатуры этих валков на всех вальцелитейных заводах

СССР. Было установлено, что средний диаметр их бочек равен 328+193, ie длина бочек 887+193, масса валка

613+390 кг, глубина рабочего слоя

30+4 мм, а фактическая глубина чистого отбела 17+5 мм. Было произведено также измерение температурных полей, бочек этих валков и построена номограмма, позволяющая определить время затвердевания рабочего слоя в зависимости от его величины и величины диаметра бочки.

Оценку воздействия ультразвука производили по влиянию давления на глубину отбела. С этой целью от верхней, центральной и нижней частей бочки диаметром 325 мм и длиной 1000 мм были вырезаны образцы-диски. На них были измерены средние по периметру величины отбела и твердости, а по фор. муле (1 ) о ти НЭ зе где Р - абсолютное давление, н/м2;

Рдтт- атмосферное давление, н/м2;

Н -. высота, м; - - удельный вес расплава, н/м рассчитана величина давления по высо- Зз те двухфазной зоны.

05 4

Так, после заливки валка с диаметром бочки,êîêèëÿ) 325мм нарасплав воздействовали ультразвуком частотой

4 10 Гц иинтенсивностью 200Вт/см в период 7-53 с, что соответствует толщинам затвердевшего рабочего слоя 8 мм и 33 мм или 0,05 и 0,2 радиуса кокиля. Глубина отбела возрастает до 33 мм эквивалентно продолжительности воздействия повышенного давления на компенсацию усадки в двухфазной зоне затвердевающей отливки.

Пример 2. Производили отливку валка с диаметром бочки (кокиля )

325 мм. На расплав воздействали ультразвуком частотой 4 ° 104 Гц в период

9-90 с затвердевания рабочего слоя толщиной 11-49 мм, что соответствует

0,07 и 0,3 радиуса кокиля. Глубина отбела в рабочем слое возрастает до

49 мм.

Пример 3. Производили отливку валка с диаметром бочки (кокиля )

325 мм. На расплав воздействовали ультразвуком в период 17-110 с затвердевания рабочего слоя толщиной 1565 мм, что соответствует 0,09-0,4 радиуса кокиля. Глубина отбела в рабочем слое возрастает до 65 мм, При отклонении от номинальных значений начала и конца воздействия ультразвуком в валке могут образовываться горячие трещины или возрастать количество хрупкой структурной составляющей - цементита, в осевой зоне, что снижает прочностные характеристики .валков

1,см. таблицу ).

1009605

Продолжение таблицы

Эквивалентная толщина затвердевшего рабочего слоя, мм

Глубина отбеленного рабочего слоя после

УЗВ воздействия, мм

Обнаруженные дефекты и отклонения от ТУ

Продолжительность воздействия УЗВ от началв затвердевания, с

Начало Конец

УВЗ воздей- воздейст Вия

Начало Конец

Горячая трещина на бочке валка

5 49

6 " 32

19 115

На глубине

15 мм обнаружены графито-аустенитные колонии

Составитель В. Николаев

Редактор Л. Утехина Техред О.Неце Корректор Е. Рошко

Заказ 2570/7 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1110Я Москва Ж-Я Рабская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа изготовления чугунных прокатных валков обладает тем преимуществом lio сравнению с известным, что он дает возможность увеличения глубины отбела рабочего слоя бочки даже в тех случаях, когда резервы отбеливаемости расплава и отбеливающей способности кокиля .исчерпаны. Кроме того, воздействие ультразвука способствует инициации процессов графитизации и измельчения кристаллизации в осевой зо

На осевой зоне валка количество цементита составляет 15 ., что на 53 выше нормы для листопрокатных валков

1 не бочки и шейках, что резко повысит качество валков и сократит потреб25 ность в них.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения при иэготовл нии валков чистовых клетей мелкого сортных и станов составит 40-45 руб. на тонну и будет достигнут за счет снижения расхода валков на 20-254 и повышения их износостойкости на

18-24 .