Способ центробежной отливки прокатных валков

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150279 (21) 2726273/22-02

<>789228 (51)М. Кл.

В 22 D 13/00 с присоединением заявки N9

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,1280.Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 231280 (53) УДК 621.74. .042(088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Аверин н Г.М. Белокопытов

Днепропетровский ордена Трудового Красно Знамени..:,.:; металлургический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОТЛИВКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии центробежного литья.

Известен способ изготовления прокатных валков с износостойким поверх- з ностным слоем по следующей технологии. В подогретую до 300-400 С вращаемую изложницу заливают расплав, образующий слой белого чугуна толщиной 20-50 мм и, по достижении послед- 1О ним 0,95-1,1 температуры солидус, засыпают разделенный слой маршаллита толщиной 0,5-1,5 мм, подают расчетное количество порошка твердого тугоплавкого соединения, увеличивая ско- 15 рость вращения изложницы в 1,5-2,0 раза. После прогрева порошка теплом предварительно залитого чугуна до температуры 900-950еC заливают перегретый на 300-400 С выше температуры 20 солидус связующий расплав. После кристаллизации отливку извлекают нэ изложницы, наружный слой белого чугуна отделяют от валка и. в результате получают прокатный валок с легирован-25 ным твердыми тугоплавкими соединения.ми износостойким рабочим слоем (1 .

К недостаткам способа следует отнести трудозатраты на отделение слоя белого чугуна, наличие двух плавиль- 30 ных агрегатов для приготовления белого и связующего расплавов, а также необходимость засыпки разделительного слоя маршаллита. . -Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ центробежной отливки прокатных валков, включающий ввод расчетного количества легирующего порошка в расплав при заливке.его во вращающуюся изложницу, причем с целью получения износостойкого поверхностного слоя валка; легирующий порошок дисперсностью 0,05-0,65 мм перед вводом в перегретый на 200-400 С выше температуры ликвидуса заливаемого расплава подогревают до 400-900 С при этом удельный вес легирующего порошка в

1,5-2,5 раза выше удельного веса заливаемого расплава (2g .

Недостатком этого способа является получение в сердцевине валка материала с низкой прочностью, так как заливаемый связующий расплав представляет собой нелегированный серый чугун звтектического состава и не обладает удовлетворяющими прочностными характеристиками.

Цель изобретения — повышение прочности материала сердцевины валков.

789228

t0 l5

Указанная цель достигается тем, что в способе центробежной отливки прокатных валков, включающем ввод расчетного количества легирующего порошка в расплав при заливке его во вращающуюся изложницу, причем легирующий порошок дисперсностью 0,050,65 мм перед вводом в перегретый на

200-400 С выше температуры ликвидуса заливаемого расплава подогревают до

40.0-900 С, при этом удельный вес легирующего порошка в 1,5-2,5 раза выше удельного веса заливаемого расплава, одновременно с вводом легирующего порошка на свободную поверхность заливаемого расплава вводят предварительно подогретый до 300-400оС модификатор фракцией 1-3 мм в количестве

2,0-2,5Ъ от веса доливаембго расплава, с удельным весом в 1,5-2,5 раза ниже удельного веса заливаемого расплава, после чего осуществляют доливку расплава для придания окончательной формы отливки, причем скорость вращения изложницы с начала доливки увеличива.— ют в 1,45-1,6 раза.

Под действием центробежных сил частицы легирующего порошка распределяются на наружной рабочей поверхности отливки, образуя в ней иэносостойкий слой. Модификатор оказывает свое воздействие на ту порцию расплава, которую доливают в форму сразу же после засыпки порошков и предназначенную для формирования окончательных размеров отливки.

После кристаллизации отливку извлекают из изложницы и получают заготовку прокатного валка с заданными свойствами, т.е. с иэносостойкой рабочей поверхностью и прочной вязкой сердцевиной.

Перед употреблением модификатор необходимо прокаливать при 300-400 С, 0 так как неподогретый и влажный порошок захолаживает расплав и ускоряет его кристаллизацию. При температурах. выше 400 С возможен окислительный процесс и потеря эффективности применяемого модификатора. Размер зерен модификатора (1-3 мм) выбран в зависимости от металлоемкости формы. 3ерна фракцией менее 1 мм легко окисляются и уносятся с газами или запутываются в шлаке, а зерна. фракцией больше 3 мм предназначены для более металлоемких форм. Во избежание окисления дробить модификатор нужно не бофее чем за 12 ч до присадки; он должен быть чистым, сухим, не окисленным.

Оптимальную величину присадки определяют серией предварительных плавок. При введении в расплав 2,0-2,5Ъ дробленого модификатора происходит образование шаровидного графита. Введение же в расплав добавок менее

2,0Ъ вЂ” к образованию высокопрочного чугуна с шаровидным графитом не при30

65 водит, а введение добавок более 2,5Ъ нецелесообразно в целях зкономии модификатора.

При отливке применяют нелегированный серый чугун эвтектического состава, порошок перлита дисперсностью

0,05-0,65 мм и модификатор ЖКМК-2 (ТУ 14-5-39-74) с удельным весом

3,0-4,5 г/см, что в 1,5-2,5 раза ниже удельного веса заливаемого расплава.

Целесообразность применения модификатора с малым удельным весом обоснована тем, что под действием центростремительных сил он вытесняется на свободную поверхность, оказывач свое модифицирующее воздействие на доливаемую порцию расплава. Скорость вращения изложницы в зависимости от внутреннего диаметра отливки увеличивают в 1,45-1,6 раза. Увеличение скорости вращения изложницы менее, чем в 1,45 раза вызывает "дождевание" расплавленного металла в форме.

Завышение скорости вращения изложницы более, чем в 1,6 раза вызывает ,образование трещин и засоров в отливке, вибрацию машины, что приводит к ее быстрому износу.

С целью получения сравнительных данных на центробежной машине модели

553-2 проведена отливка партии опытных валков с наружным диаметром

320 мм, внутренним диаметром 70 мм и шириной 120 мм. Один валок отлит по методике, описанной в известном способе, а последующие — по предлагаемой.

Во вращаемую со скоростью 600650 об/мин, изложницу подогретую до

200 С, вводят расплав, заполняющий о

5 0 Ъ объема формы. Затем производят ввод на свободную поверхность жидкого металла расчетного количества подогретого до 400-900 С легирующего порошка дисперсностью 0,05-0,65 мм с удельным весом в 1,5-2,5 раза выше удельного веса заливаемого расплава.

Одновременно с вводом легирующего порошка на свободную поверхность залитого расплава вводят предварительно подогретый до 200-450 С модификатор

ЖКМК-2 с удельным весом 3,0.-4,5 г/см фракцией 0,5-5,0 мм в количестве

1,0-4,0Ъ от.веса доливаемого расплава.

Варьирование вышЕперечисленными параметрами производят с целью установления оптимальной технологии отливки прокатных валков с композиционным износостойким рабочим слоем и высоко-. прочной сердцевиной.

После ввода легирующего порошка и дробленого модификатора в полость формы производят доливку расплава до придания окончательной формы отливки.

При этом скорость вращения изложницы увеличивают до 900-950 об/мин.

Качество материала сердцевины валка определяют металлографическим ана789228 лиэом и путем механических испытаний вырезанных из нее образцов. Усвоение

И определяют спектральным анализом, В таблице приведены основные технологические параметры отливки прокатных валков с износостойким композиционным слоем и высокопрочной сердцевиной по предлагаемому способу в сравнении с известным.

Предел прочности при растяжении у опытных образцов на 10-17% выше предела прочности материала полученного известным способом.

Использование предлагаемого способа центробежной отливки прокатных валков обеспечивает по сравнению с существующими способами воэможность получения высокопрочного материала сердцевины валков непосредственно в полости центробежно-литейной формы,а также наличие одного плавильного агрегата, позволяющего получать прокатные валки с композиционным износостойким рабочим слоем и высокопрочной сердцевиной.

78с)228

I

I LAO с

О1 СЧ

1 с» ) 3

lA Юзл

CO»Ф UO

СО 1О LO 3 сО

» сО CO

LA lA

1 сАО ! coo с"! 6Ч

О COСЧ

M CA lA

СЧ СЧ СЧ сР Ф

CA Р сЧ сЧ

Гл

Г» Я 1:

Р!

0 Х

>з Р1 н е х Г

Г4 0 о и

1 ГИ

1 дР сР ! л.л

1 Г-Гс

I 4Гч

1 И И

1 х o4

Z0X о х

1LI X

Е х

200 хнн

6Р сЮ сЮ лоо

1 сО1 с +

Г- Гл иm

d,î Ю d0 оол.

CO сО»:й с с

ГГ Ь

Ч Б

Д К 1 х х ихх

0е

I4 g O

К 0m

UmX! 1 о о

ЕЦ -х

IL! I X 5

Х I!I

Я 9 XID

aZC0. 1

1 !

I

I

I о

О ГР

Р! х

2 9

Ц Е

:-! о

0, х

Р!

900 цхо

A X I и х ихх ое

0,gO йал

U I!I X о о о

lA С 1 ln

СО О СО оооо

О О О CA сО 1О сО LO о

4 с

5 х

R Б

0,0,k х о

lA lA сЧ с3 с оо

1 1 л л о сч с оо

Л lA У сО

Ъ оо

I I лл сЧ су с с оо

lA lA LA

СО СО LO с ооо

1 I I ллл

cr» Q с с с ооо о о о о ос

СЧ сй»Ф

0 4 Kl

I 9 3

Е Г4 Г4

Е 9 >з

Ю Р1 сО л л л о о о с ъ с ооо

СЧ сО с ) с! оо

» с оо

1

4!

1 с н ОРИ сЮ

Е О

1 CI 1 е Г4 х I

ХaaoХW9

Ен04ЦКГ4О

e9Р1оох0o

Е» 0 Р! Е X & н

I 1 1

1 1! Я

2Ц0 хоо а Е нс э

Р! И еисми

Ц 9

III 9 4 о с

cl

lA (1

I 1

1 I

lA

LA C» сч с н л

О сЧ с

Ф! \!

1 ххах х х

Я

Ж 63

Ф Ц 0

Г4ОО

Е3 Е 1.

lA

«оо с ! Р> с 1 л ! Л lA с т-! N сч л л

%! с

М о! 1 I 1 1

ХН I Î ХР! иойцм

090m&,0ох

O Р!ФЦ4Х9 оло

° ь а, гЧ т! СЧ лоо с с с

СЧ M Ф! 1 I I

Г- ч Гч и

И 5 ГГ! ф и

1 Х 1 I 1 хеахх йй Ц Р1 Г4 сС! е х

Х СР и

9 Р!

@ х

x o

9 С4 х о

Е ГР

Z o

1 9 и ц

0, 9 д х н

o o х о х

Е Р1

Г4 Е е а

Д 4

Й о с

Е

O Е о и

I Х

Е о

Н Х1 ГГ! хх1х ц х! ооо лоо лспо ол

Ch Ch О\ 0 О1 О\ и

>, ОООО

Х Ц I oolno

Х Ж UI с 1 <"> сч Ръ

Ц Р!О! ооо ооо оло лол сч сч с"1 Г 1 Ф "Ф

I «сч с w л сo1

I н х х е &Н Р!

Р! Х Г4

Г4&4

0 C

Х 4 х н а х ц х Ц

9000

Р! 99

ЙЯД1»

789228

Формула изобретения

Составитель В. Васехин

Редактор T.Êóãðûøåâà ТехредА.Щепанская, Корректор,О.Билак .Заказ 8936/10 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ центробежной отливки прокатных валков, включающий заливку расплава и ввод расчетного количества легирующего порошка в расплав при заливке его во вращаемую изложницу, а легирующий порошок перед вводом в расплав подогревают, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности материала сердцевины валков, одновременно с вводом легирующеrd порошка на свободную поверхность заливаемого расплава вводят предварительно подогреваемый до 300-400ОС модификатор фракцией 1-3 мм в количестве 2,0-2,5% от веса доливаемого расплава, с удельным весом в 1,5-2,5 раза ниже удельного веса заливаемого расплава, после чего осуществляют заливку расплава до окончательного заполнения формы, причем скорость вра5 щения изложницы с нач,а доливки уве личивают в 1,45-1,6 раза.

Источники информации, Я принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 485819, кл. В 22 D 13/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 605676, кл. В 22 D 13/00, 1976.