Способ изготовления биметаллических прокатных валков

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при литье биметаллических прокатньгх валков из чугуна и стали. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и повьшение производительности процесса. Сущность способа состоит в том, что в литейной форме соосно устанавливают наружную чугун- . ную оболочку валка и трубчатый расходуемый злектрод, подают в форму жидкий шлак и расплавляют злектрод, а затем в литейную форму заливают расплавленную сталь, формирующую сердцевину валка, при этом скорость подъема расплавленной стали в полости наружной оболочки поддерживают равной (1-10) м/с, а отношение массы расходуемого электрода к массе расплавленной стали 0,02-0,2. Необходимый уровень теплосодержания зоны сплавления биметаллического соединения обеспечивают в основном за счет теплоты, подаваемой в литейную форму расплавленной стали, выплавляемой, например, в индукционных печах. Тепловая энергия электрошлакового переплава является вспомогательным источником теплосодержания зоны сгшавления. Способ позволяет существенно сократить расход материала электрода, потребление электроэнергии, а также стоимость процесса производства прокатных валков. 1 ил., 1 табл. (Л со N9 СО ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (59 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3970260/22-02 (22) 22.10.85 (46) 15.07.87. Бюл. В 26 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе, Восточный филиал Института черной металлургии и Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) A.Ô. Кузнецов, В.А. Быстров, Н.Д. Чесноков, А.В. Быстров, В.А.Морозов и В.П. Дубровский (53) 621,746.58:621.77 1.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р. 404553, кл. В 22 D 19/00, 1972.

Заявка ФРГ N- 2613535, кл. В 22 D 19/04, 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛПИЧЕСКИХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при литье биметаллических прокатных валков из чугуна и стапи. Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии и повышение производительности процесса. Сущность способа состоит в том, что в литейной форме соосно устанавливают наружную чугунную оболочку валка и трубчатый расходуемый электрод, подают в форму жидкий шлак и расплавляют электрод, а затем в литейную форму заливают расплавленную сталь, формирующую сердцевину валка, при этом скорость подъема расплавленной стали в полости наружной оболочки поддерживают равной (1-10) 10 3 м/с, а отношение массы расходуемого электрода к массе расплавленной стали 0,02-0,2. Необходимый уровень теплосодержания зоны сплавления биметаллического соединения обеспечивают в основном за счет теплоты, подаваемой в литейную форму

Расплавленной стали, выплавляемой, например, в индукционных печах. Тепловая энергия электрошлакового переплава является вспомогательным источником теплосодержания зоны сплавления. Способ позволяет существенно сократить расход материала электрода, потребление электроэнергии, а также стоимость процесса производства прокатных валков ° 1 ил., 1 табл.

132322

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при литье биметаллических прокат-. ных валков из чугуна и стали.

Целью изобретения является сниже. ние расхода электроэнергии и повышение производительности процесса.

На чертеже схематически изображе-. но устройство для осуществления спо-, соба.

Наружную чугунную оболочку 1 валка размещают соосно в литейной форме 2. В нижней части литейной формы устанавливают нижний электрод 3, к которому подключают один из проводов от источника питания электрошлакового процесса. Второй провод подключают к расходуемому трубчатому электроду 4, который также устанавли 20 вают соосно в литейной форме на 510 мм нижней нижней торцовой поверхносги наружной оболочки 2 валка. Через литниковый канал 5 в литейную форму сифоном подают расплавленную 25 сталь б. Шлаковая ванна 7, поднимается в литейной форме расплавленной сталью, при электрическом контакте с расходуемым электродом замьпсает цепь и разогревается при прохождении че- 30 рез нее тока цо 1=1600-1900 С. При этом расходуемый электрод плавится с линейной скоростью, равной линейной скорости подъема расплава в форме.

Тепловой поток, направленный от шлака к наружной оболочке, создает оплавленный слой 8 на внутренней по" верхности последней:, который сплавляется со сталью.

Посла заполнения наружной оболочки валка электрическую цепь прерывают. .Сущность предлагаемого способа изготовления биметаллических прокатных валков состоит в том, что после соос-,15 ной установки в литейной форме наружной чугунной оболочки валка и трубчатого расходуемого электрода, подачи в форму жидкого шлака., расплавдения электрода, в литейную форму подают расплавленную сталь со скоростью ее подъема в полости наружной оболочки (1-10) 10 и/с и при отношении массы расходуемого электрода к массе расплавленной стали, равном 0,02-0,2. 5<

При этом необходимый уровень теплосодержания зоны сплавления биметаллического соединения обеспечивается в основном за счет теплоты подаваемой в литейную форму расплавленной стали, подготовленной, например, в индукционных электропечах . Тепловая энергия электрошлакового переплава тонкостенного трубчатого электрода является вспомогательным источником теплосодержания зоны сплавления.

Таким образом, при осуществлении предлагаемого способа формирование внутренней части биметаллического валка происходит в основном за счет подаваемой расплавленной стали, расходуемый электрод используется в предлагаемом способе лишь как средство пополнения теплосодержания зоны сплавления, отношение массы расходуемого электрода к массе литейного расплава в процессе изготовления валков поддерживают равным 0,02-0,2.

Если отношение массы расходуемого электрода к массе литейного расплава составляет менее 0,02, то теплоты для восстановления теплосодержания зоны сплавления биметаллического соединения недостаточно. В этом случае наблюдается несплавление соединяемых металлов наружной оболочки и литейного расплава и изготовление биметаллического валка исключено.

Если соотношение массы расходуемого электрода к массе литейного расплава превышает 0,2, то увеличивается расход электрода и электроэнергии для его расплавления, что повышает стоимость производства биметаллических валков, т.е. не достигается поставленная цель изобретения. Расплавленную сталь в форму подают со скоростью подьема ее поверхности в полости наружной чугунной оболочки валка, равной (1- lO) 10 м/с. Такая скорость поцачи расплавленной стали позволяет осуществить теплопередачу от шлаковой ванны и расплава к внутренней поверхности наружной оболочки, разогреть ее тонкий слой до оплавления, удалить с его поверхности в шлаковую ванну продукты окисления и загрязнения и качественно сплавить соединяемые металлы„

Г

Если расплавленную сталь подают в форму со скоростью подъема ее поверхности в полости наружной оболочки менее I 10 м/с, то это приводит к затвердеванию расплава в каналах литниковой системы, что исключает возможность изготовления биметаллического валка предлагаемым способом.

132322

Если расплавленную сталь подают со скоростью подъема ее поверхности в полости литейной формы более 10»

<10 з м/с, то не происходит в требуемой степени передача тепла через поверхность раздела шлак- металл в зону сплавления металлов, что приводит к несплавлению в зоне их соединения, что также исключает воэможность изготовления качественного биметалли- 10 ческого валка.

Оптимальную скорость подъема поверхности расплава в полости наружной оболочки определяют по формуле:

f5

V=410 м/с, -т Е ср где I — сварочный ток, А;

D — средний диаметр трубчатого электрода, м; 20 — толщина стенки трубчатого электрода, м.

Подачу расплавленной стали в литейную форму производят сверху через полость трубчатого электрода или снизу с помощью сифона. Расплавленную сталь заливают в литейную форму до подачи в нее жидкого шлака, или одновременно с ним или после подачи жидкого шлака. 30

Пример. Предлагаемым способом изготовили биметаллические прокатные валки. Наружные оболочки валков были предварительно отлиты из износостойкого чугуна ИЧ280Х2Н4Л, а сердцевина — из стали 50Л. Трубчатые расходуемые электроды изготавливали из стали 55. Шлак имел следующий состав, %: СаГ 60; СаО 20; А1,0 20.

В литейную форму установили на- 40 о ружную оболочку с температурой 700 С и расходуемый трубчатый электрод, который выступал на 5 10" и ниже торца оболочки.

Расплавленную сталь с температу- 45 о рой 1580 С через литниковую систему !

6 4 подавали в нижнюю часть формы с линейной скоростью подъема поверхности сплава (25-35) ° 10 м/с. Одновременно сверху в форму заливали шлак и подавали напряжение на трубчатый электрод.

При контакте электрошлаковой ванны с электродом возбуждался электрошлаковый процесс. После этого скорость подачи расплавленной стали уменьшали до (1-10) -10 м/с.

Размеры отливок, параметры пропесса изготовления биметаллических валков и полученные результаты приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, способ изготовления биметаллических прокатных валков в сравнении с прототипом позволяет уменьшить расход электродного материала в 5-50 раза, расход электроэнергии в 5 раз, повысить производительность процесса производства прокатных валков более чем в

20 раз.

Фо рм ул а и з о б р е т е н ия

Способ изготовления биметаллических прокатных валков из чугуна и стали, включающий соосную установку в литейной форме чугунной наружной оболочки валка и трубчатого расходуемого электрода, подачу в литейную форму жидкого шлака, расплавление электрода, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и повышения производительности процесса, после установки расходуемого электрода в литейную форму подают расплавленную сталь со скоростью ее подъема в полости наружной оболочки (1-10) 10 м/с и при отношении массы расходуемого электрода к массе расплавленной стали, равном 0,02-0,2.

1323226

Размеры внешней оболоч-, ОтношеПараметры

Опыт ки валка ние массы

НаружHBIH

Ток, А

Внутренний диаНапряжение, В

Длина, мм расходуемого элекдиаметр, мм метр, мм распла ва

0,5

0,04 4000 40 5

0,02 4000 40 10

О, 015 3600 40 12

Прототип 100

3000 40

0,15

230 400

100 230 400

100 230 400

100 230 400

100 230 400

100 230 400 трода к массе литей-, ного

0,25 2500 40

0,2 4000 40

Скорость подъема поверхности литейного рас" плава в полости наружной оболочки, 10 м/с

1323226 Примечание

Результаты испытаний режима

Масса

Время заполСт оимость, руб/т

Отношение массы элекВремя заполМасса литейрасходуемого ного нения кения осевой трода к массе отливки наружной обосплава, кг электрода, кг части валка, с лочки валка, с

Отливки не получилось из-за затвердевания расплава в литниковой системе

0,014

229

2660 8000 12 10

Расход электроэнергии, М Дж

400 450 3 2 10з 60

80 110 2,48 10 69

40 70 2,39 10 70,5

33 63 2,34 10 71

t 2 0 166 f446

3 О, 042 132,2

1,5 0,021 130, 1

129,4 Несплавления литейноч го р асплава и оболочки валка

132322б

Составитель Е. Гендлина

Редактор Н. Горват Техред Л.Олийнык Корректор В.Бутяга

Заказ 2902/32 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4