Способ отливки двухслойных прокатных валков

 

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способам отливки чугунных прокатных валков, и может быть использовано для получения двухслойных чугунных прокатных валков с отбеленным рабочим слоем. Цель изобретения - повышение эксплуатационной прочности нижних по заливке (приводных) шеек валка и снижение затрат на промывку. Способ включает заливку литейной формы легированным чугуном до уровня на 300-350 мм выше верхнего края полости бочки валка, выдержку для кристаллизации отбеленного рабочего слоя и последующую промывку литейной формы нелегированным барийсодержащим чугуном с содержанием бария 0,02-0,04 мас.% для формирования сердцевины и шеек валка при соотношении массы нелегированного барийсодержащего чугуна и массы легированного чугуна равным 1:(3,2-4,5), а в качестве нелегированного барийсодержащего чугуна используют чугун следующего химического состава, мас.%: углерод 3,2-3,6

кремний 1,3-1,9

марганец 0,4-0,6

фосфор 0,10-0,25

сера 0,08-0,14

барий 0,02-0,04

железо - остальное. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151, 4 В 22 Р 15/00, 19/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309403/23-02 (22) 22.09.87 (46) 23.05.89. Бюл. № 19 (71) Лутугинский завод прокатных валков (72) Н. А. Будагьянц, Г. С. Стрижов, В. И. Кондратенко, О. В. Пузырьков-Уваров, А. А. Сирота, В. П. Саушкин, В. В. Климанчук, Н. М. Фока, В. А. Рямов и В. И. Комляков (53) 621.746.586.621.74.046 (088.8) (56) Рудницкий Л. С. и др. Эксплуатационная прочность чугунных прокатных валков. — Сталь, 1981, № 10, с. 48 — 49.

Авторское свидетельство СССР № 593816, кл. В 22 D 19/16, 1978.

Будагьянц Н. А., Карсский В. Е. Литые прокатные валки. — М.: Металлургия, 1983, с. 113 — 114, рис. 62. (54) СПОСОБ ОТЛИВКИ ДВУХСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способам отливки чугунных прокатных валков, и мо1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам отливки чугунных прокатных валков, и может быть использовано для получения двухслойных чугунных прокатных валков с отбеленным рабочием слоем.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной прочности нижних по заливке (приводных) шеек валка и снижение затрат на промывку.

Способ включает заливку литейной формы легированным чугуном до уровня на

300 — 350 мм выше верхнего края полости бочки валка, выдержку для кристаллиза„, Я0„„ 480960 жет быть использовано для получения двухслойных чугунных прокатных валков с отбеленным рабочим слоем. Цель изобретения — повышение эксплуатационной прочности нижних по заливке (приводных) шеек валка и снижение затрат на промывку. Способ включает заливку литейной формы легированным чугуном до уровня на

300 — 350 мм выше верхнего края полости бочки валка, выдержку для кристаллизации отбеленного рабочего слоя и последующую промывку литейной формы нелегированным барийсодержащим чугуном с содержанием бария 0,02 — 0,04 мас.% для формирования сердцевины и шеек валка при соотношении массы нелегированного барийсодержащего чугуна и массы легированного чугуна, равном 1:(3,2 — 4,5), а в качестве нелегированного барийсодержащего чугуна используют чугун следующего химического состава, мас.%: углерод 3,2 — 3,6; кремний 1,3 — 1,9; марганец 0,4 — 0,6; фосфор 0,10 — 0,25; сера

0,08 — 0,14; барий 0,02 — 0,04; железо — остальное. 1 табл.

2 ции отбеленного рабочего слоя и последующую промывку литейной формы нелегированным барийсодержащим чугуном с содержанием бария 0,02 — 0,04% для формирования сердцевины и шеек валка. При этом отношение массы нелегированного барийсодержащего чугуна к массе легированного чугуна составляет 1: (3,2 — 4,5), а в качестве нелегированного барийсодержащего чугуна используют чугун следующего химического состава, мас.%:

Углерод 3,2 — 3,6

Кремний 1,3 — 1,9

Марганец 0,4 — 0,6

1480960

Фосфор 0,10 — 0;25

Сера. 0,08 — 0,14

Барий 0,02 — 0,04 железо Остальное

Барий в указанных пределах (0,02—

0,04%) оказывает сильное инокулирующее и графитизирующее влияние на структуру чугуна, сердцевины и шеек, что обеспечивает повышение их критерия эксплуатационной прочности. Влияние бария носит экстремальный характер и при уменьшении его концентрации менее 0,02% его влияние не проявляется, а концентрация свыше 0,04% может вызывать стабилизирующий эффект на графитизацию чугуна.

Необходимое количество промывки определяется следующим образом. При использовании нелегированного чугуна в количестве большем, чем в соотношении к легированному 1:4,5, он вносит в полость формы, выполняющую нижнюю шейку (через нее проходит весь заливаемый в форму металл), 20 большое количество тепла и разогревает ее, что приводит к увеличению продолжительности затвердевания и, как следствие, к ухудшению структуры и снижению прочности металла (см. таблицу).

При использовании промывного чугуна в количестве меньшем, чем в соотношении

1:3,2, не обеспечивается достаточно полное обновление металла верхней шейки и за счет смешивания легированного и нелегированного чугунов содержание хрома здесь повышается до концентраций, предопределяющих выделение цементита и получение в верхних шейках структуры половинчатого чугуна, что приводит к резкому падению их критерия эксплуатационной прочности.

Углерод в указанных пределах (3,2—

3,6%) в нелегированном чугуне для промывки обеспечивает необходимую степень эвтектичности и полную графитизацию чугуна в сердцевине и шейках валка. При содержании менее 3,2% углерода ухудшаются его литейные свойства и не обеспечивается 40 графитизация чугуна. При содержании углерода более 3,6% увеличиваются общее количество графита, размеры и степень разветвленности графитных включений, что ведет к снижению прочности шеек.

Кремний в указанных пределах (1,3—

1,9%) обеспечивает нейтрализацию карбидизирующего влияния хрома (совместно с никелем основного чугуна), попадающего при частичном смешивании чугунов при промывке. При концентрации кремния менее 1,3% в структуре сердцевины и шеек кристаллизуется структурно свободный цементит.

Увеличение же содержания кремния более

1,9% сопровождается частичной ферритизацией металлической основы, увеличением размеров и степени разветвленности графитных включений, что является также причиной снижения прочности шеек. При этом возникают затруднения с использованием в шихте возврата из вышедших из эксплуатации валков.

Марганец в пределах 0,4 — 0,6% способствует перлитизации матрицы чугуна. При содержании его менее 04% такое влияние в медленно охлаждающемся чугуне при затвердевании шейки не проявляется. С увеличением концентраци марганца более 0,6% прочность чугуна снижается в связи с появлением в структуре выделений аустенитокарбидной эвтектики из-за отбеливающего влияния марганца.

Фосфор в пределах 0,10 — 0,25 повышает степень эвтектичности и полноту графитизации чугуна, уменьшает размеры эвтектического зерна и увеличивает жидкотекучесть чугуна. При содержании менее 0,1% такое влияние проявляется незначительно. Увеличение же содержания фосфора боле 0,25% приводит к появлению в структуре шеек замкнутой сетки фосфидной эвтектики, охрупчивающей чугун.

Сера в пределах 0,08 — 0,14% соответствует ее содержанию в обычных ваграночных чугунах и обусловлена наличием вагранок для получения нелегированного чугуна для промывки форм на вальцелитейных заводах.

Пример. Отливают листопрокатные валки исполнения ЛПХНд63 с размерами бочки ф 1000)43100 мм 41,9 т. В мартеновской печи с кислой футеровкой плавят легированный чугун следующего химического состава, мас.%: С 2,9, Si 0,5; Nn 05; Cr 0,6;

Ni 2,6; P 0,4; S 0,08. Чугун заливают в форму при 1310 С. Объем заливаемого чугуна контролируют по показаниям сигнала уровня заливки чугуна в форме. После выдержки продолжительностью 280 с форму промывают ваграночным нелегированным чугуном следующего химического состава, мас.%

С 3,4; Si 1,6; Мп 0,5; P 0,15; S 0,11; Ва 0,03.

Масса металла для промывки составляет

3 т. а температура заливки 1280 С. При механической обработке валков от торцов шеек отбирают кольца-темплеты, из которых вырезают образцы для определения механических свойств и проведения металлографического анализа.

Результаты отливки опытных валков приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, использование нелегированного барийсодержащего чугуна с содержанием 0,02 — 0,04% Ва в соотношении с легированным чугуном 1: (3,2—

4,5) позволяет по сравнению с прототипом повысить критерий эксплуатационной прочности нижних шеек на 25 — 35% при снижении затрат на промывку на 23 — 44%.

Формула изобретения

Способ отливки двухслойных прокатных валков, включающий заливку литейной формы легированным чугуном до уровня на

1480960

300 — 350 мм выше верхнего края валка, выдержку для кристаллизации отбеленного рабочего слоя и последующую промывку

° литейной формы нелегированным чугуном для формирования сердцевины и шеек валка, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной прочности нижних по заливке (приводных) шеек валка и снижения затрат на промывку, для промывки литейной формы используют нелегированный барийсодержащий чугун с содержанием бария 0,02 — 0,04Я при отношении массы

Сумма затрат

HG i7Po

ПлавМеханические свойства в шейках валка

Химический состав нелегнрованного чугуна для промывки,мас. 7 ка

Критерий эксплуатационной прочнос тнК*

Предел прочности на изгиб 6чр,МПа

Твердость по

Брннелю НВ,НПа

Ва ип мывку

1 т валков нижний верхний верхний нижний нижняя верхняя

55,48

1:2,5 420 525 2360 2380

0,173 0,220

1005018011

1:2,5

1:з,г

1:3,2

1:з,г

1:4,5

1:4,5

1:4,5

1:7,5

540

0,209

0,202

0,213

0,211

0,215

0,245

0,237

0,243

0,224

0,214

О, 222

0,222

0,218

0,221

О,223

0,168

56, 11

43,59

43,75

43,91

31,01

31,12

31,23

18,66

1,6 0,5

О,4

1,6 0,5

1,9 0,6

1,3 0,4

1,6 0,5

1,9 0,6

1,6 0,5 о,оз о,ог о,оз

0,04

0,02 о,оз

0,04

o,îç

530 2120

535 2250

540 2180

545 2150

545 2260

550 2200

555 2150

465 2220

249и г4зо

2760

О,17

О,1О

0,17

0,25

О,1О

0,17

0,25

0,17

О,11

0,08

О, 11

0,14

0,08

О,11

О,14

О,11

* К

b: и ПВ

Составитель В. Андреев

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

3 а к аз 2573/1 0 Тираж 712 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1 3,4 (прототип)

2 3,4 з з,г

4 3,4

5 3,6

6 3,2

7 3,4

8 3,6

9 3,4

Отношение количества промывного металла к заливочной массе валка

6 нелегированного барийсодержащего чугуна к массе легированного чугуна 1: (3,2 — 4,5), при этом в качестве нелегированного барийсодержащего чугуна используют чугун следующего состава, мас.Я:

Углерод 3,3 — 3,6

Кремний 1,3 —. 1,9

Марганец 0,4 — 0,6

Фосфор 0,10 — 0,25

Сера 0,08 — 0,14

1О Барий 0,02 — 0,04

Железо Остальное.