Способ изготовления бандажей прокатных валков с коническим отверстием

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАНДАЖЕЙ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ С КОНИЧЕСК}1М ОТВЕРСТИЕМ , включающий нанесение слоя облицовочного покрытия на конический полый металлический стержень из сплава с высоким коэффициентом линейного расширения, установку этого стержня в литейную фсфму,заливку сплава на jocHOBe железа и после выдержки извлечение-стержня из отливки, о т л а ющ и и с я тем, что, с целью снижения себестоимости бандажа и pacjiiHpeния технологических возможностей способа , извлечение стержня из отливки осуществляют перед извлечением ее из литейной формы, а выдержку ведут о до выравнивания температуры в интер-g вале 250-500 С на расчетных диамет (Л pax стержня

,80„„ ящщ5 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3 50 В 22 D 27/04 В 22 D 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н aeeeaOWOMV ЕЕНЕЕТЕЛЬЕТЕТ (21) 3450820/22-02 (22} 11 ° 06.82 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) И.П.Шулаев, В.И.Виноградов, М.Г.Поляков, В.И.Конев, Н.Н Овчинников, В.A.Ðÿìoâ и С.В.Конев (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова и Кушвинский завод прокатных валков (53) 621.746.58(088 ° 8) (56} 1. Авторское свидетельство СССР

9 366924, кл. В 22 D 15/00, 1969, 2. Авторское свидетельство СССР

9 478678, кл. В 22 D 15/00, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 710774, кл. В 22 D 15/00, 1978, (54) (57)СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАНДАЖЕЙ

IIPOKATHbIX 8 KOII C KOIIH ECKHN OTBEPC.THEN включающий нанесение слоя обли цовочного покрытия на конический полый металлический стержень из сплава с высоким коэффициентом линейного растаирения, установку этого стержня в литейную форму, заливку сплава на основе железа и после выдержки извлечение стержня иэ отливки, о т л и ч а юшийся тем что, с целью снижения себестоимости бандажа и расширения технологических воэможностей способа, извлечение стержня иэ отливки осуществляют перед извлечением ее из литейной формы, а выдержку ведут до выравнивания температуры в интер-Я вале 250-500 С на расчетных диаметрах стержня.

1080925

Изобретение относится к литейно- му производству, в частности к технологии отливки бандажей прокатных валков с коническим отверстием.

Известен способ изготовления изделий с внутренним диаметром, вклю- 5 чающий изготовление стержня, в частности конического, из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, нагрев стержня, его размещение в форму, последующую заливку 10 металла, резкое охлаждение стержня и его .извлечение иэ отливки (1 )

Однако получить этим способом бандаж с коническим отверстием в пределах допуска на угловые размеры невозможно, так как предварительный нагрев стержня не может быть произведен с абсолютно одинаковой температурой перед каждой заливкой, а колебания температуры стержня

20 изменяют его размеры и влияют на точность размеров конусности отверстия бандажа. После установки стержня в форму он нижним концом соприкасается с поддоном, и, естественно, нижний конец стержня теряет больше тепла, чем верхний, что вызывает неравномерное изменение размеров стержня по высоте и влияет на точность конусности отливаемого отверстия. Во время заливки металла в форму стержень прогревает,ся сильнее в месте подвода металла в форму, что также изменяет размеры стержня по высоте и влияет на точность конусности отливаемого от- 35 верстия в бандаже.

Известен способ отливки полых изделий, включающий нанесение на мастер-модель облицовочного слоя из сплава, например, на основе меди, 40 заливку на него металла на основе железа и извлечение мастер-модели из отливки. Способ позволяет установить в форму стержень (мастер-модель ) без предварительного подогре- 45 ва, что значительно облегчает отливву бандажей f2 ).

Однако отлить бандаж с коническим отверстием с точной конусностью невозможно из-за неопределенности температуры по длине стержня.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий покрытие полого металлического стержня (в частности, конического, с заданными расчетными диаметрами), выполненного из сплава с высоким коэффициентом линейного расширения, облицовочным слоем, установку стержня в форму, заливку сплава на основе железа, извлече ние отливки из формы, выдержку на время выравнивания температуры и извлечение стержня из отливки. Способ позволяет получить бандажи с 65 цилиндрическими и коническими внутренними отверстиями с точностью, предъявляемой к коническим и цилиндрическим отверстия по прессовым посадкам $3).

Однако операция. выдержки отливки перед извлечением из нее стержня, в термической печи до выравнивания температуры по сечению бандажа и стержня, занимает несколько часов, повышает себестоимость бандажа и занимает рабочее время термической печи, что отрицательно сказывается на лимите времени термической печи, являющейся дефицитным агрегатом на вальцелитейных заводах.

Целью изобретения является снижение себестоимости бандажа и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления бандажей прокатных валков с коническим отверстием, включающему нанесение слоя облицовочного покрытия на конический полый металлический стержень из сплава с высоким коэффициентом линейного расширения, установку этого стержня в литейную форму, заливку сплава на основе железа и после выдержки извлечение стержня иэ отливки, извлечение стержня из отливки осуществляют перед извлечением ее иэ литейной формы, а выдержку ведут до выравнивания температуры в интервале 250-500 С на расчетных о диаметрах стержня.

Способ осуществляется следующим образом.

Конический стержень соответствующих размеров покрывают сплавом на основе меди. После установки стержня в форму заливки материала бандажа (валкового чугуна) на стержень и

его кристаллизации температуры в сечении бандажа и стержня на уровне расчетных диаметров окажется различной вследствие неравномерного прогрева форйы и стержня в месте подвода металла в форму и вверху формы, Так как температура поверхности стержня в месте расположения расчетных диа" метров является функцией температуры по сечению бандажа и стержня в месте расположения этих же расчетных диаметров, то термопары, установленные на расчетных диаметрах, также показывают разные температуры.

Во время выдержки отливки в форме, вследствие высокой теплопроводности материала формы (литейный чугун ), облицовочного слоя, выполненного иэ сплава иа основе меди и материала стержня (хромникелевая сталь ), температура на высоте стержня выравнивается и происходит сокращение размеров бандажа пропорционально средней температуры, которая зависит от температуры слоев, прилегающих к

1080925 форме и стержню, от теплопередачи и т.п. Сокращение размеров бандажа происходит беспрепятственно, так как облицовочный слой прогревается тепловым потоком от бандажа до пластичного состояния и не препятствует обжатию с" . ржня бандажом.

Совпадение показаний термопар означает равенство температур на расчетных диаметрах стержня. После этого стержень извлекают из отливки. За- 10 тем отливку извлекают из формы.

Таким образом, совпадение чокаэаний термопар является сигналом к извлечению .стержня из отливки, и оно, следовательно, определяет 15 время выдержки до выравнивания тем.пературы на расчетных диаметрах .стержня, т.е. время выдержки до выравнивания температуры на расчетных диаметрах .стержня равно времени от начала заливки металла до совпадения показаний термопар на расяетных диаметрах стержня.

Совпадение показаний термопар, установленных на расчетных диаметрах стержня, означает также равенство средних температур, функцией которых является температура на поверхности стержня в расчетных диаметрах, в сечении бандажа на уровне расчетных диаметров. С учетом ошибки измерения и других факторов эта точность составляет Х = +5СС, где Х вЂ” средняя температура в сечении бандажа, которая зависит от температуры заливаемого металла, 35 времени заливки, толщины бандажа и т.д. и может отличаться от.температуры на расчетных диаметрах до

100 С для разных отливок.

Пример. Предлагаемым спо- .40 собом отливают два бандажа универсаль. но-балочного стана НТМК,имеюпще раэмеРы 4 1500 1000 мм. Коническое внутреннее отверстие бандажей имеет размеры, мм: больший расчетный 45 диаметр 500, меньший расчетный диаметр 450, длина конуса 1000.

Конические стержни соответствующего размера покрывают сплавом на основе меди, содержащим, например, 50 меди 86%, алюминия 10%, железа 4В, и устанавливают в форму. Заливку металла — валкового чугуна марки СШХН производят для первого бандажа при 1420 С, для второго при 55

1470 С.

Время выдержки отливки до выравнивания температуры на расчетных диаметрах стержня, индивидуальное для каждого бандажа, определяется сов- g0 падением показаний термопар, установленных на большем (500 мм) и меньшем (450 мм) расчетных диаметрах обоих стержней. Оно оказывается равным для первого бандажа 24 ч, для второго 26 ч. Температура на расчетных диаметрах обоих стержней при этом равна 300СС (до этого момента показания термопары, установленной на большем расчетном диаметре стержня, превышают показания термопары, установленной на меньшем расчетном диаметре стержня. Если бы показания термопар совпали при температуре, отличной от 300 С, то стержень извлекли бы при этой температуре ). Однако в результате заливки в форму металла с различной температурой,.средняя температура в сечении первого бандажа оказалась

350+5 C средняя температура в сечении второго бандажа оказалась 400 +

+ 5 С. При коэффициенте линейного о расширения материала бандажа 10 х х 10 град, при остывании первого

-М бандажа до температуры 20 С меньший расчетный диаметр сократится на

1,485+0,025 мм, а больший расчетный диаметр — на 1,650+0 025 мм, т.е. фактические размеры расчетных диаметров получились: меньший расчетный диаметр 448,515+0,025 ммр. больший расчетный диаметр 498,350 +

+ 0,025 мм. Средняя температура в сечениях первого и второго бандажей определяется экспериментально термопарами.

Фактический угол конуса, определяемый с учетом максимальной погрешности изготвления по формуле Я м

Кг «2, где (, — фактический угол конуса; ф - фактический больший расчетный диаметр бандажа ф — фактический меньший расчетМ ный диаметр бандажа> — длина конуса равен 2o51 07" . Максимальная погреш>! ность равна Ф= 44" или d"/2 = 22, что соответствует седьмой степени точности (ГОСТ 8908-58) °

Для второго бандажа фактические размеры расчетных диаметров получились 448,29+0,025 и 498,10+0,025 мм, а фактический угол конуса, при максимальной погрешности изготовления, равен 2o51r01", что дает максимальную

;погрешность d"-- 50 " или d"/2 = 25 ", что также соответствует седьмой степени точности и удовлетворяет требования точности изготовления бандажей прокатных валков, устраняя механическую обработку конических отверстий.Шестаяседьмая степень точности изготовления бандажей прокатных валков, получаемая непосредственно литьем., без последующей механической обработки конических отверстий является покаэа1080925

20

Составитель Т.Королева

Техред Ж. Кастелевич Корректор H. Муска

Редактор Н.Бобкова

Заказ 14?3/8 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 телем качества бандажей, изготавливаемых предлагаемым способом..

Поскольку при заданных расчетных диаметрах конуса 500 и 450 мм фактические размеры в расчетных сечениях первого. бандажа получились

498,350 и 448,515 мм, то, чтобы получить заданные расчетные диаметры, при .Подрезке торцов бандажа они сдвинуты s сторону большего основания конуса на 33 мм.

Практически это делается следуюцим образом. Отливка бандажа закрепляется на оправке, имеющей размеры стержня, используемого для отливки (расчетные диаметры стержня не обязательно совпадают с большим и меньшим основанием конического стержня, одно из его оснований мо жет служить базой конуса), н при подрезании торцов выдерживается базорасстояния и длина конуса.

Аналогично поступают при изготовлении второго бандажа.

Таким образом, благодаря использованию отличительных признаков извлечение стержня иэ отливки производят перед извлечением отливки из формы после выдержки до выравнивания температуры на расчетных диаметрах стержня - снижается себестоимость изготовления бандажа за счет сокращения операции помещения отливки в термическую печь и выдержки в печи до выравнивания температуры по сечению бандажа и стержня. Дополнительный зкономический эффект выражается в том, что не требуется термическая печь для осуществления способа, и это позволяет организовать массовое производство бандажей на вальцелитейном заводе прокатных валков, т.е. расширяются технологические возможности способа.