Способ центральной отливки прокатных валков и установка для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090178 (21) 2566962/22-02 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 230980 бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23.09.80 (5 )М. КЛ.8

В 22 D 13/02

Государственный момнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК621 74 042 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

11агнитогорский горно-металлургический институт им. Г. И. Носов а (54) СПОСОб ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОТЛИВКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области центробежного литья, а именно к отливке прокатных валков центробежным способе м. 5

Известен способ центробежной отливки прокатных валков, . включающий . последовательную заливку во вращаемую изложницу конструкционного и легкоплавкого металлов (1). 10

Цель изобретения - увеличение механической прочности отливаеьых валков ° . В предлагаемом способе поставленная цель достигается тем,что после заливки слоев металла запрессовывают в центральную часть валка стержень, оформляющий сердцевину и шейки валка.

Известная установка для осуществления способа содержит изложницу с демп-20 дверными кольцами и торцовыми кальвина ми (2).

Предложенная установка отличается тем, что она снабжена направляющим устройством с опорой для стержня, 25 прессовым устройством, выполненным в виде штока и гидроцилиндра и расположенным на одной продольной оси с из" ложницей и направляющим устройством, и роликовыми упорами, расположении»и

C противоположной стороны изложницы от прессового и направляющего уст- . ройства и контактирующими с торцовой крышкой изложницы.

На фнг. 1 показана предлагаемая установка в исходном положении, продольный разрез; на фиг. 2 " то we> при размещенной в изложнице центральной части валка.

Устройство состоит иэ изложницы 1 с внутренней поверхностью 2, торцовых крьааек 3, 4 с отверстиями диаметром

5, колец 6, с поверхностями 7, демпферного кольца 8 с отверстиями диаметром 9, выполненным 0,8- 0,85 от диаметра 5, и демпферного кольца 10 с отверстием диаметром 11, выполненным 0,9-0,95. На торцовой крыаке 3 размещено направляющее устройство 12 с опорами 13, на торцовой крышке 4 ,раэмещен металлоприемник 14, а в крын- . ке выполнена полость 15.

Для .осуществления предлагаемого г способа слой металла центральной части валка предварительно изготавливают в виде стержня 16 по длине и диаметру 17, равным соответствующим размерам валка с учетом припусков на механическую обработку, размещают

Б. А. Никифоров, В. И. Конев, Ю. П. Никулин, И. П. кулаев, Н. A. Будагьянц, Э. С. Церковский, И. П. Чубов, В. A. Рямов, И..Г. Ермолин и С. В. Конев

tlo предлагаемому изобретению использована изложница внутренним диаметром 230 мм длиной 820 мм. В торцовых крышках (фиг. 1, 2) отверстия 5 имеют диаметр 121 мм, отверстие 9 демгферного кольца 8 выполнено диаметром

105 мм, отверстие демпферного кольца

10 диаметром 115 мм. В качестве стержня 16 взят прокат диаметром 120 мм и длиной 1310 мм. с те з...ен: б .н напранляющсм устроя.; .

12.,ярая стержень 16 на опоры 13, ди:,;-тр 5, который выполняют равным диамстру 17 с учетом обеспечения сво-бодного продвижения.стержня 16 через отнерстие диаметром 5 торцовой крышки

3. Затем приводят но вращение уст5 ройс Bo. Так как стержень 16 расположен н- направляющем устройстве 12, вращающимся со скоростью вращения иэложни:ь1 1, то он также имеет скорость вращения, равную скорости вращения изiG ложницы.

После сообщения изложнице заданного числа оборотов в нее заливают, например через залиночный же.лоб (на чертеже не показан), рабочий слой 18.

Объем заливаемого рабочего слоя металла рассчитывают так, чтобы внутренний диаметр 19 залитого рабочего слоя 18 был больше, например на 5 мм диаметра 5 отнерстия в торцовой крышке 3, 20 затем заливают слой 20 второго металла, например алюминия. Объем второго металла слоя 20 берут таким, чтобы часть объема оказалась излишней, и стекла через отверстие н полость 15 н металлоприемник 14.Заливка излишнего объсма второго металла слоя 20 позволяет удалить из изложницы часть шлака и неметаллических включений и облегчает дозировку объема второго металла, так как заливку металла прекращают после начала истечения металла из отверстия диаметром Il.

Выполнение диаметра 11 большим по размеру, чем диаметр 9 позволяет направить поток излишнего металла в требуемую сторону, полости 15 отводят металл н металлоприемник 14, который предохраняет металл от разбрызгивания, -.е. служит целям техники безопасности.

Выполнение диаметра 11 в пределах

0,8-0,85 от диаметра 5 позволяет залить достаточный, но минимальный слой алюминия, а выполнение диаметра

9 н пределах 0,9-0,95 от диаметра 5 позволяет направить поток лишнего алюминия в требуемую сторону при миниMBJIbHoM сопротивлении демпферного коль . ца размещению центрального материала валка. - П

После заливки слоя 20 второго металла стержень 16 размещают н изложнице 1, например, эа счет давления прессового устройства на торец стержня 16 пяты 21 через подшипник 22 и шток 23 от гидроцилиндра 24. Осевое усилие, передаваемое на изложницу 1 стержнем lб,может быть компенсиронано,например,роликоными упорами 25.При передвижении стержня 16 он воздействует на демпферное кольцо 8 и за счет 60 пластической, деформации увеличивает диаметр 9 до размера диаметра 17, чтс не позволяет протечь металлу слон 20 в сторону стержня 16 и в то же время не препятствует продвижению стержня

= :,.—.. ьнейшем продвижейит

:..:.. к и излишний металл в объеме„ пропорциональном разности диаметрон 17 и 11. При дальнейшем продвижении стержень 16 воздействует на демпферное кольцо 10, увеличивает диаметр 11 до размера 17, проходит через диаметр 5 запорной крышки 4 и занимает положение, указанное на фиг. 2.

Расплавленный металл второго слоя

20, залитый на расплавленный- металл рабочего слоя 18, раскисляет поверхность рабочего слоя, шлаки всплывают на поверхность второго слоя и удаляются через отнерстие диаметром 11. Металл второго слоя 20 перегревается эа счет тепла рабочего слоя 18 и не успевает закристаллизонаться -.а поверхности стержня 16 за время е : размещения н изложнице 1, однако с целью уменьшения вероятности кристаллизации металла второго слоя 20 на поверхности стержня 16 эа время его размещения в. изложнице 1 допусхается нагрев стержня

16 до его размещения н направляющем устройстве 12 до температуры, например, 300 С.

После размещения стержня 16 н изложнице 1 происходит его нагрев и остынание рабочего слоя 18. Поверхнос. ти 26„ 27, 28 рабочего слоя 18, вследствие теглового сокращения раз= меров рабочего слоя 18, удаляются от соответствующих поверхностей 2 и 7, образуя зазоры, а поверхности 29 и 30 сближаются вследствие нагрева стержня

I6 и остынания рабочего слоя 18. Иеталл второго слоя 20 за счет сближения поверхностей 29 и 30 вытесняется в зазоры между поверхностями 26, 27, 28 и соответствующими поверхностями 2 и 7. При снижении температуры рабочего слоя ниже температуры кристаллизации металла второго слоя 20, истечение металла второго слоя 20 иэ зазора между сближающимися поверхностями 29 и 30 происходит за счет пластической деформации металла второго слоя 20.

Ниже приводился пример изготовления валка.

Валок стана 800 Новосибирского металлургического завода изготавливается двухслойным. Стоимость двухслойных налкон 250 руб. за тонну. Размеры наружний диаметр бочки 220 мм, длина бочки 800 мм. Диаметр шеек валка

118 мм, длина валка 1300, вес валка

280 кг.

710151

Итого: 35руб.

Следовательно, только ка метериале экономия составляет 15 руб. на один валок или 53 руб. на тонну валков.

Прочность алюминия и его сплавон не уступает по механическим характеристикам прочности чугунного рабочего слоя, а за счет выполнения центральной части валка из стали общая механическая прочность валка.значительно возрастает, что в сочетании с высокой иэносостойкостью рабочего слоя, получаемой за счет быстрого отвода тепла от пдверхкостй рабочего слоя через алюминий и получение вслед. ствие этого равномерного отбела„ дает значительный экономический эффект.

В предлагаемом изобретении использование объема изложницы только для оформления рабочей части валка уменьшает металлоемкость изложницы и уде" шевляет ее изготовление, а заполнение изложницы металлом, центральной части валка значительно удешевляет стоимость валка ке только за счет упрощения его изготовления. ИэнестнО, что стоимость тонны двухслойных валков составляет 250 руб. и выше. В ка честве материала центральной части валка практически принимает прокат

I соответствующего диаметра без дальнейшей его механической обработки (исключая отрезку по длине) . Стоимость проката не превышает 100 руб. за тонну. Следовательно только использование проката в качестве материала центральной части валка дает значительную. зкономию.

Заполнение изложницы легкоплавким металлом позволяет получить дополнительный экономический эффект, выражающийся в частичном удалении из изложницы шлака и создании условий свободной тепловой усадки чугунного рабочего слоя, а также создания условия размещения материала центральной части валка, так как жидкий слой легкоплавкого металла оказывает незначительное сопротивление размещению металла цент. ральной части валка.

Раскручивание металла центральной части валка ООо частоты вращения иэложницы уменьшает износ центральных отверстий в запорных крышках, облегчает перемещение материала центральной части валка нз исходного положения в конечное, способствует созданию герметического контакта между металлом центральной части валка и демп ерными кольцами, необходимого для сохранения достаточного слоя легкоплавкого металла между рабочим слоем валка и металлом центральной части валка.

Для осуществлении редлагаемого способа н напранляющее устройство 12 размещают стержень 16 и приводят изложницу во вращение с частотой, принятой на заводе-изготовителе при отливке валков соответствующего диаметра. Затем в изложницу через отверстие заливают материал рабочего слоя в объеме, соответствующем весу рабочего слоя. Например, для рассчитываемого валка вес рабочего слоя 130 кг, Но так как точную дозу металла при современном уровне техники залить не удается, то 130 кг принимают за максимальный вес, пропуская отклонение веса металла в сторону его уменьшения.

В этом случае залитый в изложницу металл расположится либо на 1 мм ниже кромки отверстия диаметром 5, либо несколько ниже, в зависимости от точности дозировки металла, т.е. поверхность залитого в изложницу рабоче- 20 го слоя будет. отстоять от кромки отверстия диаметром 5 либо на 1 мм, либо на несколько большее расстояние. Через минимальное время, определяемое затратами времени на отвод от изложницы 25 ковша с рабочим слоем и подвод к изложнице ковша с жидким алюминием, н изложницу через отверстие диаметром

11 заливают алюминий. Объем заливаемого алюминия зависит от точности дозировки залитого рабочего слоя до отверстия диаметром 11, Для рассматриваемого валка объем заливаемого алюминия, с учетом неточности дозировки залитого рабочего слоя и с учетом истечений части залитого алюминия из изложницы через отверстие диаметром

11, будет колебаться от 500 см до

1500 см, т.е. от 1,2 кг до 4 кг.

Залитый алюминий ныполняет дне функции: компенсирует тепловые дефор- 40 мации стержня 16 и рабочего слоя 18; раскисляет поверхность залитого рабочего слоя, т.е. очищает его, продукты раскисления удаляются частично за счет перелива алюминия через отверстие диаметром 11, частично при дальнейшем скачивании шлака за счет вытеснения части металла при продвижении стержня 16.

После заливки алюминия, н изложнице размещается стержень 16. После остывания валок извлекается из изложницы по общепринятой методике.

Стоимость металла двухслойных валков на Кушвикском и Лутугинском заводах прокатных валков составляет 180 руб. за тонну. По предлагаемой технологии,50% веса валков будет составлять стальная ось. Максимальная стоимость круглого проката иэ низколегированкой стали 100 руб. 60

Следовательно, стоимость рассмативаемого валка, изготовленного о тарой технологии, 180 х 0,,28 50руб.

По новой технологии: вес рабочего слоя

130 кг, оси 100 кг, алюминия 4 кг;

Стоимость ра бо- 18 0 О, 1 3 =2 Зру б. чего слоя

Стоимость оси 100 О, 1 = 10руб.

Стоимость алю- 500- 0,004=2py5 минин

71 . а 1

И

Выполнение цен тф(Мь-нВх. «В э. йф рст» : в демпферных кольцЫ в указдйньж ношениях позволяет упростить дозировку легкоплавкого металла, так как заполнение изложницы легкоплавким ме таллом можно закончить по началу истечения шлака и металла иэ отверстия демпферного кольца, позволяет удержать жидкий слой легкоплавкого металла на заданном уровне, переместить ме. талл центрального слоя иэ исходного положения в конечное, скачать шлак и излишний металл и сохранить необходимый слой легкоплавкого металла, который компенсирует тепловые деформации металла центрального слоя и металла рабочего слоя. 15

Направляющее устройство облегчает размещение и центровку металла центральной части валка, автоматизирует синхронность вращения изложницы и металла центральной части валка. 26

Наличие металлоприемника позволяет улучшить условия труда при обслуживании устройства, так как при отсутствии металлоприемника вытекающие иэ изложницы шлаки и излишки металла будут разбрыэгиваться от действия центробежных сил.

Формула изобретения

1. Способ центробежной отливки прокатных валков, включаощий последоь :-тельную заливку во вращаемую изложницу конструкционного и легкоплавкого металлов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения механической прочности отливаемых валков, после заливки слоев металла запрессовывают в центральную часть валка стержень оформляющий сердцевину и шейки валка.

2. Установка для осуществления способа по п.1, включающая изложницу с демпферными кольцами и торцовыми крышками, отличающаяся тем, что она снабжена направляющим устройством с опорой для стержня, прессовым устройством, выполненным в виде штока и гидроцилиндра и расположенным на одной продольной оси с изложницей и направляющим устройством, и роликовыми упорами расположенными с противоположной стороны изложницы от прессового и направляющего устройств и контактирующими с торцовой крышкой изложницы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 76896, кл. В 22 D 13/10, 1948, 2, Авторское свидетельство СССР

Р 520180, кл. В 22 D 13/10, 1974.

ВНИИПИ Заказ 6534/55

Тираж 889 Подписное

Филиал ППП Патент, r Ужгород ул. Проектная, 4