Способ изготовления двухслойных прокатных валков

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления двухслойных валков. Отливают наружный рабочий слоя валка в виде полого цилиндра методом выжимания с кристаллизацией под давлением и устанавливают его в литейную форму. Перед установкой цилиндра в литейную форму покрывают его изнутри термореактивным составом, а снаружи - огнеупорным противопригарным составом. После установки цилиндра в литейную форму засыпают его по наружной поверхности песком. Заливают в форму металл сердцевины и шеек валка. Обеспечивается прочное соединение рабочего слоя с металлом сердцевины, снижение объема механической обработки бочки валка за счет получения отливки с точными размерами. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области металлургии н может быть использовано в прокатном производстве.

Известен способ изготовления двухслойных прокатных валков, включающий отливку сердцевины валка и последующую заливку наружного слоя (С.Я.Головин “Особые виды литья”, Машгиз, 1955, стр. 239).

Способ не получил распространения из-за сложности технологического процесса.

Известен способ получения двухслойных валков путем изготовления сердцевины с последующей электрошлаковой наплавкой жидким металлом наружного рабочего слоя, в т.ч. из быстрорежущей стали (Информационный листок НКМЗ, г. Краматорск, Донецкой обл., Украина, 2002 г.).

Способ энергоемок и низкопроизводителен, требует громоздкого дорогостоящего оборудования.

Наиболее близким к заявленному техническому решению, принятому за прототип, можно отнести способ изготовления двухслойных прокатных валков, включающий изготовление отливки наружного рабочего слоя, установку полученного полого цилиндра в литейную форму и последующую заливку в форму металла сердцевины и шеек валка с предварительным подогревом цилиндра электротоком (С.Я.Головин “Особые виды литья”, Машгиз, 1955, стр. 239).

К недостаткам способа следует отнести:

- частое отслаивание наружного слоя от сердцевины из-за несваривания биметаллов;

- технологическая сложность процесса из-за необходимости электронагрева;

- ограниченные технологические возможности при изготовлении валков с литыми ручьями, а также таких биметаллов, как высокохромистый чугун, сталь (мягкий чугун), быстрорежущая сталь - сталь углеродистая (высокопрочный чугун), белый чугун отливки наружного рабочего слоя с профилированной поверхностью - мягкий чугун (высокопрочный чугун);

- большой объем механической обработки труднообрабатываемого материала.

Целью предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно устранение отслаивания наружного слоя валка от сердцевины, устранение электронагрева его в литейной форме, расширение технологических возможностей за счет применения высокоизносостойких материалов и получения точных отливок, в т.ч. с профилированной рабочей поверхностью, сокращение объема механической обработки труднообрабатываемых материалов.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе изготовления двухслойных прокатных валков, включающем изготовление отливки наружного рабочего слоя, установку полученного полого цилиндра в литейную форму и последующую заливку в форму металла сердцевины н шеек валка, отливку наружного слоя валка получают методом выжимания с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), отлитый полый цилиндр перед установкой в литейную форму покрывают изнутри термореактивным составом, а снаружи - огнеупорным противопригарным составом и засыпают после установки его в литейную форму по наружной поверхности песком. При этом и качестве материала наружного рабочего слоя валка используют такие износостойкие материалы, как высокохромистый чугун.

Для получения отливки наружного рабочего слоя валка используют ее газифицируемую пенополистироловую модель с профилированной или ровной наружной поверхностью и профилированной (“развитой”) внутренней поверхностью.

Принятые приемы обеспечивают:

- за счет литья методом ЛВКД с использованием пенополистироловой модели получение точной литой заготовки наружного рабочего слоя валка с мелким первичным зерном, в т.ч. с литыми ручьями из износостойких материалов, сокращение объема механической обработки;

- за счет термореактивного покрытия, имеющегося на внутренней “развитой” поверхности отливки наружного рабочего слоя валка, теплоизоляции (“песка”) по наружной ее поверхности, получение прочного соединения биметаллов и устранение отслоений;

- получение валков повышенной износостойкости более экономичным, чем известные, способом.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения валка с профилированной рабочей поверхностью бочки изготавливают пенополистироловую модель полого цилиндра наружного рабочего слоя валка с геометрией внутренней поверхности, повторяющей геометрию наружной поверхности, покрывают модель огнеупорной краской и помещают в контейнер установки литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД).

В камеру выжимания заливают расплав 30Х32Н3ФЛ и при температуре 1300-1320°С (в интервале кристаллизации) выжимают его в рабочую полость контейнера, выжигая пенополистироловую модель с наложением вакуума.

После замещения пенополистирола расплавом металла в контейнер подают газовое давление 5 атм и выдерживают до полного затвердевания отливки, после чего производят выбивку.

От готовой отливки отрезают литники и прибыли, очищают внутреннюю и наружную поверхности, нагревают до 200°С и наносят на внутреннюю поверхность порошок термитной смеси, а на наружную поверхность - огнеупорное теплоизоляционное покрытие, например, окись циркония.

Ни вертикально расположенную песчаную форму для формирования шейки валка устанавливают подготовленную отливку полого цилиндра наружного рабочего слоя, засыпают снаружи сухим кварцевым песком до стенки наружной обечайки (опоки), устанавливают на цилиндр верхнюю форму для формирования другой шейки валка и прибыли.

В собранную форму заливают углеродистую сталь или высокопрочный чугун с перегревом над температурой ликвидус, обеспечивающим прогрев полого цилиндра, протекание термохимической реакции на внутренней его поверхности и сваривание биметаллов. Одновременно, при заливке и затвердевании расплава происходит прочное механическое соединение наружного цилиндра и сердцевины за счет сложной геометрии внутренней поверхности цилиндра.

После охлаждения отливки производят ее выбивку, термообработку (при необходимости), дробеметную очистку и процесс повторяется.

Использование изобретения позволяет получать прокатные валки повышенной износостойкости с меньшими затратами, чем в известных способах, получать биметаллические валки с литыми ручьями, получать прочное соединение рабочего слоя с металлом сердцевины, повысить надежность биметаллических валков, уменьшить объем механической обработки бочки валка за счет получения заготовки с точными размерами.

1. Способ изготовления двухслойных прокатных валков, включающий отливку наружного рабочего слоя валка в виде полого цилиндра, установку его в литейную форму, заливку в форму металла сердцевины и шеек валка, отличающийся тем, что полый цилиндр отливают методом выжимания с кристаллизацией под давлением, перед установкой цилиндра в литейную форму покрывают его изнутри термореактивным составом, а снаружи - огнеупорным противопригарным составом, после установки цилиндра в литейную форму засыпают его по наружной поверхности песком.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наружный рабочий слой отливают из высокохромистого чугуна.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наружный рабочий слой отливают из быстрорежущей стали.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отливку наружного рабочего слоя осуществляют с использованием газифицируемой пенополистироловой модели с профилированной или ровной наружной поверхностью и профилированной внутренней поверхностью.