Способ изготовления чугунных прокатных валков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕЮРУЬЛИН ЯО,1 009605 А ОВ 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСИОЬФУ СВЩЦЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Днепропетровскйй ордена Трудого Красного Знамени металлургическинститут(56) 1. Авторское свидетельство СС. М 626886, кл, В 22 О 25/00 1976.2. Авторское свидетельство СССРУ 483192, кл. В 22 0 27/08, 1974(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, включающий залив" ку литейной формы расплавом, воздей стане на него ультразвуковыми колеб ниями и охлаждение, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увели" чения глубины отбела рабочего. слов бочки, ультразвуковыми колебаниями на расплав начинают воздействовать и заканчивают воздействие после образования корки закристаллизовавше гося сплава толщиной равной соот. ветственно 0,05-0,09 и 0,2-0,4 радиуса бочки валка.на него ультразвуковымиолебаниямии охлаждение, последними на расплавначинают воздействовать и заканчивают операции воздействия температурной заливки состоит в том, что она увеличивает отбел компенсацией усадки неза счет металлостатического давления, а за счет давления стоячих ультразвуковых волн, В результате продолжительность воздействия резко увеличивается. Однако наложение ультразвуковых колебаний до затвердеваниярабочего слоя толщиной менее 0,05 горячих трещин на бочке вблизи от ее 30.,рцо,Если же начинать воздействоватьультразвуком на расплав после образования затвердевшего слоя по периметру кокиля толщиной более 0,09 раканчивать воздействие ультразвукомна расплав необходимо после затвер 45 бина рабочего слоя валка может оказаться недостаточной и после переточек валка его износостойкость значительно уменьшается, При воздействии ультразвуком на расплав после за твердевания слоя более 0,4 радиусакокиля возрастает в осевой зоне колиП р и и е р 1. Производили отливку валков с отбеленным рабочим слоем из чугуна с содержанием ингредиентов, 3; углерода 35-3.,7; кремния 0,3-0,5; 1 1009605 2Изобретение относится к областилитейного производства и может бытьиспользовано при изготовлении чугунных прокатных валков, воздействие после образования коркиИзвестные способы изготовления5закристаллизовавшегося сплава толщичугунных прокатных валков литьем не ной, равной соответственно 0,05-0,09обеспечивают увеличение глубины от- и 0,2-0,4 радиуса бочки валка,бела рабочего слоя бочки без сниже- Воздействие на расплав ультразвуния эксплуатационной прочности вал- ком в этот период эквивалентно улучка. 10 шениюподпитки расплавом двухфазнойИзвестен способ изготовления чу- зоны затвердевания. Это обусловленогунных прокатных валков, эакяючаю- явлением ультразвукового капиллярнощийся в заливке,и охлаждении распла- го эффекта и оЬеспечивает увеличениева в форме. Заливка производится при глубины отоела.1450-1550 С 13. Принципиальное отличие предполаЭтот спосоЬ изготовления валков гаемой операции воздействия ультрапоэволяет изменить глубину отбела, звуком от используемой в настоящеене меняя величину переходной зоны. время при отливке прокатных валковОднако глубина зоны чистого отбеладаже при сочетании максимальных показателей отбеливаемости расплава иотбеливания кокилем не превышает15-22 мм, Это обусловлено тем, чтоизменение температуры заливки ограничено относительно узким интервалом, Оно приводит, главным образом,к изменению количества карбидов восевой зоне валка. Зона же чистогоотбела изменяется меньше и в подав- радиуса бочки приводит к образованиюляющем количестве случаев достигаетглубины рабочего слоя,Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемомурезультату к изобретению являетсяспособ изготовления биметаллическихотливок заклочающийся в наложении 35 диуса кокиля, то в рабочем слое поультразвуковых колебаний перпендику- являются графито-аустенитные колонии,лярно намораживаемой поверхности за- снижающие износостойкость валков, Заготовки с расстояния не более 10 ммс последующим охлаждением Е 2 . Этообеспечивает сокращение затрат энер О девания слоя расплава, равного 0,2 гии на возбуждение ультразвуковых 0,4 радиуса кокиля,колебаний и способствует повышению При окончании воздействия ультрафизико-механических свойств наморажи- звуком после образования затвердевшеваемого слоя, го слоя менее 0,2 радиуса кокиля глуНедостатком такого способа является ограничительное условие наложения ультразвуковых колебаний с расстояния не более 10 мм. Выполнить такоеусловие невозможно для массивных отливок, какими являются прокатные валки, с оптимальной глубиной отбеленночество хрупкой структурной составляюЦелью изобретения является увели- щей карбидов и, следовательно, снижачение глубины отбела рабочего слояется прочность валка.бочек валков.Поставленная цель достигается тем,что по способу изготовления чугунныхпрокатных валков, включающему заливкулитейной формы расплавом, воздействие15 Влияние ультразвукового воздействия на толщину отбеленного рабочего слоя Обнаруженныедефекты и отклонения от ТУ Продолжительностьвоздействия УЗВ от начала затвердевания, с Эквивалентная Глубина отбеленногорабочегослоя послеУЗВ воздействия мм толщина эатвердевшего рабочего слоя, мм Начало КонецУВЗ УЗВвоздей- воздействия ствия Начало Конец 7 53 33 49 9 90 17 1 10 3 10096 марганца 0,3-0,5; фосфора 0,35-0,45; серы 0,12-0,16; остальное железо. Изготовляли методом литья е неподвижные, вертикально установленные песчано-глинистые формы с кокилем на. участке бочки валка. Предварительно был проведен анализ номенклатуры этих валков на всех вальцелитейных заводах СССР. Было установлено, что средний диаметр их бочек равен 328+193, 1 Е длина бочек 887+193, масса валка 613+390 кг, глубина рабочего слоя 30+4 мм, а фактическая глубина чистого отбела 17+5 мм. Было произведено также измерение температурных полей бочек этих валков и построена номограмма, позволяющая определить время затвердевания рабочего слоя в зависимости от его величины и величины диаметра бочки.20Оценку воздействия ультразвука про. изводили по влиянию давления на глубину отбела, С этой целью от верхней, центральной и нижней частей бочки диаметром 325 мм и длиной 1000 мм были вырезаны образцы-диски. На них были измерены средние по периметру величины отбела и твердости, а по фор муле 1 )0 ти фЭзе где Р- абсолютное давление, н/м 2;РС 1 ти- атмосферное давление, н/м 2;Н -. высота, м;. - удельный вес расплава, н/м 1 рассчитана величина давления по высо- З 5 те двухфазной зоны. 05 4Так, после заливки валка с диаметром бочки (кокиля) 325 мм на расплав воз.действовали ультразвуком частотой4 1 О Гц иинтенсивностью 200 Вт/смфв период 7-53 с, что соответствует толщинам затвердевшего рабочегослоя 8 мм и 33 мм или 0,05 и 0,2 радиуса кокиля, Глубина отбела возрастает до 33 мм эквивалентно продолжительности воздействия повышенного давления на компенсацию усадки в двухфазной зоне затвердевающей отливки.П р и м е р 2. Производили отливку валка с диаметром бочки кокиля )325 мм. На расплав воздействали ультразвуком частотой 4 ф 104 Гц в период9-90 с затвердевания рабочего слоятолщиной 11-49 мм, что соответствует0,07 и 0,3 радиуса кокиля. Глубинаотбела в рабочем слое возрастает до49 мм,П р и м е р 3 Производили отливку валка с диаметром бочки 1,кокиля )325 мм. На расплав воздействовалиультразвуком в период 17-110 с затвердевания рабочего слоя толщиной 1565 мм, что соответствует 0,09-0,4 ради.уса кокиля. Глубина отбела в рабочемслое возрастает до 65 мм, При отклонении от номинальных значений, началаи конца воздействия ультразвуком ввалке могут образовываться горячиетрещины или возрастать количествохрупкой структурной составляющей - цементита, в осевой зоне, что снижаетпрочностные характеристики, валков1009605 бПродолжение таблицы Продолжительность Эквивалентная воздействия УЗВ толщина затверот начала затвер- девшего рабочедевания, с го слоя, мм Глубина отбеленногорабочегослоя послеУЗВ воздействия, мм Обнаруженныедефекты и отклонения от ТУ Начало Конец УВЗвоздей- воздей- ствия Начало КонецеГорячая трещина на бочке валка б " 32 69 На глубине15 мм обнаруженыграфито-аустенитныеколонии 17 1не бочки и шейках, что резко повыситкачество валков и сократит потреб 25 ность в них,Составитель В. НиколаевРедактор Л. Утехина Техреду О.Неце Корректор Е. РошкоЗаказ 2570/7 Тираж 811 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1110 Я Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4/5филиал ППП ППэтент", г. Ужгород, ул. Проектная,Использование предлагаемого способа изготовления чугунных прокатных валков обладает тем преимуществом по сравнению с известным, что он даетвозможность увеличения глубины отбела рабочего слоя бочки даже в тех случаях, когда резервы отбеливаемости расплава и отбеливающей способности кокиля,исчерпаны. Кроме того, воздействие ультразвука способствует инициации процессов графитизации и из.мельчения кристаллизации в осевой зо На осевой зоневалка количество цементита составляет 153,что на 54 вышенормы для листопрокатных валков Ожидаемый экономический эффект отиспользования изобретения при иэготовл .нии валков чистовых клетей мелко. зо сортных и станов составит ЙО-Й 5 руб,на тонну и будет достигнут за счет снижения расхода валков на 20-254 и повышения их износостойкости на 18-2 М.