Способ центральной отливки прокатных валков и установка для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советски Социалистических Республик(22) Заявлено 090178 (21) 2566962/22-02с присоединением заявки Но(5 ЦМ, Кд,8 В 22 0 13/02 Государственный номнтет СССР по делам нзобретеннй н открытнй(54) СПОСОб ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОТЛИВКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к области центробежного литья, а именно к отливке прокатных валков центробежным способом. 5Известен способ центробежной отливки прокатных валков,.включающий . последовательную заливку во вращаемую изложницу конструкционного и легкоплавкого металлов 1. 10Цель 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 демпферными кольцами и торцовыми кэщака 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, расположеннюе С противоположной стороны изложницы от прессового и направляющего уст- . ройства и контактирующими с торцовой крышкой изложницыНа фнг. 1 показана предлагаемая установка в исходном положении, продольный разрез; на фиг. 2 " то же при размещенной в изложнице центральной части валка.Устройство состоит иэ изложницы 1 с внутренней поверхностью 2, торцовых крьваек 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, выполнен. ным 0,9-0,95. На торцовой крьэаке 3 размещено направляющее устройство 12 с опорами 13, на торцовой крышке 4 ,размещен металлоприемник 14, а в крыв. ке выполнена полость 15.Для .осуществления предлагаемогоспособа слой металла центральной час. тн 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. С 1 улаев,Н. А. Будагьянц, Э. С. Церковский, И. П. Чубов, В А. Рямов,И. Г. Ермолин и С. В. Конев.4 О По предлагаемому изобретению испольэовала изложница внутренним диаметром 230 мм длиной 820 мм. В торцовых крышках (Фиг. 1, 2) отверстия 5имеют диаметр 121 мм, отверстие 9 демгФернага кольца 8 выполнено диаметром105 мм, отверстие демпФернаго кольца10 диаметром 115 мм. В качестве стержня 16 взят прокат диаметром 120 мм и Длиной 1310 мм. степен; б о напранляющсм устроя:.12 ярая стержень 16 на опары 13,ди,;-тр 5, который выполняют равнымдиамстру 17 с учетом обеспечения сво-.бодного продвижения,стержня 16 черезотнерстие диаметром 5 торцовой крышки3. Затем приводят но вращение уст 5ройстно. Так как стержень 16 расположен н направляющем устройстве 12, вра.щающимся со скоростью нращенил иэложни:ь 1 1, то он также имеет скоростьвращения, равную скорости вращения изОложницы.После сообщения изложнице заданного числа оборотов в нее заливают, например через залиночный желоб (на чертеже не показан), рабочий слой 18.Объем заливаемого рабочего слоя метал"ла рассчитывают так, чтобы внутреннийдиаметр 19 залитого рабочего слоя 18был больше, например на 5 мм диаметра 5 отнерстия в торцовой крышке 3, 20затем заливают слой О второго металла, например алюминия. Объем второгометалла слоя 20 берут таким, чтобычасть объема оказалась излишней, истекла через отверстие н полость 15н металлоприемник 14.Заливка излишнего объсма второго металла слоя 20 позволяет удалить из изложницы частьшлака и неметаллических включений иоблегчает дозировку объема второгометалла, так как заливку металла прекращают после начала истечения металла из отверстия диаметром 11.Выполнение диаметра 11 большим поразмеру, чем диаметр 9 позволяет направить поток излишнего металла в требуемую сторону, полости 15 отводятметалл н металлоприемник 14, которыйпредохраняет металл от разбрызгивания,т.е, служит целям техники безопасности.Выполнение диаметра 11 в пределах0,8-0,85 от диаметра 5 позволяетзалить достаточный, но минимальныйслой алюминия, а выполнение диаметра9 н пределах 0,9-0,95 ат диаметра 5позволяет направить поток лишнего алюминия в требуемую сторону при минимальном сопротивлении демпферного кольца размещению центрального материалавалка,гйПосле заливки слал 20 второго металла стержень 16 размещают н излож -нице 1, например, эа счет давленияпрессового устройства наторец стерж.ня 16 пяты 21 через подшипник 22 ишток 23 от гидроцилиндра 24, Осевоеусилие, передаваемое на изложницу 1стержнем 16,может быть компенсиронано,например,роликоными упорами 25.Припередвижении стержня 16 он воздействует на демпферное кольца 8 и за счет 6)пластической, деФормации увеличиваетдиаметр 9 до размера диаметра 17, чтоне позволяет протечь металлу слон 20н сторону стержня 16 и в та же времяне препятствует продвижению стержня.-.льнейшем продвижениисс н.=.-," ,к и излишний металл вобъеме пропорциональном разности диаметрон 17 и 11. При дальнейшем прод"нижении стержень 16 воздействует надемпФерное кольцо 10, увеличивает диаметр 11 до размера 17, проходит черездиаметр 5 запорной крышки 4 и занимает положение, указанное на Фиг. 2,Расплавленный металл второго слоя20, залитый на расплавленный металлрабочего слоя 18, раскисляет поверхность рабочего слоя, шлаки всплываютна поверхность второго слоя и удаляются через отверстие диаметром 11. Металл второго слоя 20 перегревается эасчет тепла рабочего слоя 18 и не успевает закристаллиэанаться на поверхности стержня 16 за время е размещениян изложнице 1, однако с целью уменьшения вероятности кристаллизации металла второго слоя 20 на поверхностистержня 16 эавремя его размещения в.изложнице 1 допусхается нагрев стержня16 до его размещения н направляющемустройстве 12 до температуры, например, 3004 С.После размещения стержня 16 н иэ"ложнице 1 происходит его нагрев иостынание рабочего слоя 18. Поверхности 26 27,28 рабочего слоя 18,вследствие тегловога сокращения раз=меров рабочего слоя 18, удаляются отсоответствующих поверхностей 2 и 7,образуя зазоры, а поверхности 29 и 30сближаются вследствие нагрева стержня16 и остынания рабочего слоя 18. Ие"талл второго слоя 20 за счет сближенияповерхностей 29 и 30 вытесняется взазоры между поверхностями 26, 27, 28и соответствующими поверхностями 2и 7. При снижении температуры рабочего слоя ниже температуры кристаллизации металла второго слоя 20, истечениеметалла второго слоя 20 иэ зазора между сближающимися поверхностями 29 и 30происходит за счет пластическойдеФормации металла второго слоя 20.Ниже приводился пример изготовления валка,Валок стана 800 Новасибирскагаметаллургического завода изготавливается двухслойным. Стоимость двухслай"ных валков 250 руб, за тонну, Раэмерыгнаружний диаметр бочки 220 мм длинабочки 800 мм. Диаметр шеек валка118 мм, длина валка 1300, вес валка280 кг.Для осуществлении предлагаемого 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 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, в 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 две функции: компенсирует тепловые дефор 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, в 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, 60Следовательно, стоимость рассмативаемого валка, изготовленного по тарой технологии, 180 х 0,2850 руб. По новой технологии: вес рабочего слоя 130 кг, оси 100 кг, алюминия 4 кг; Стоимость рабо О, 13:23 руб.чего слояСтоимость оси 1000,1 = 10 руб.Стоимость алю- 0,004=2 руб.мининИтого: 35 руб.Следовательно, только ка метериалеэкономия составляет 15 руб. на одинвалок или 53 руб. на тонну валков.Прочность алюминия и его сплавонне уступает по механическим характе"ристикам прочности чугунного рабоче"го слоя, а за счет выполнения центральной части валка из стали общаямеханическая прочность валка значительно возрастает, что в сочетании свысокой иэносостойкостью рабочегослоя, получаемой за счет быстрогоотвода тепла от пдверхкостй рабочегослоя черезалюминий и получение вследствие этого равномерного отбела дает значительный экономический эффект.В предлагаемом изобретении исполь.эование объема изложницы только дляоформления рабочей части валка умень.шает металлоемкость изложницы и уде"шевляет ее изготовление, а заполнение изложницы металлом, центральнойчасти валка значительно удешевляетстоимость валка ке только за счетупрощения его изготовления. Иэвестнс,что стоимость тонны двухслойных валков составляет 250 руб. и выше, В качестве материала центральной частивалка практически принимает прокатсоответствующего диаметра без дальнейшей его механической обработки(исключая отрезку по длине) . Стоимость проката не превышает 100 руб,за тонну. Следовательно только использование проката в качестве материалацентральной части валка дает значительную. зкономию.Заполнение изложницы легкоплавкимметаллом 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 раэ.мещения материала центральной частивалка, так как жидкий слой легкоплавкого металла оказывает незначительноесопротивление размещению металла центральной части валка,Раскручивание металла центральнойчасти валка до частоты вращения иэложницы уменьшает износ центральных отверстий в запорных крышках, облегчает перемещение материала центральнойчасти валка нз исходного положенияв конечное, способствует созданиюгерметического контакта между металлом центральной части валка и демпАерными кольцами, необходимого длясохранения достаточного слоя легкоплавкого металла между рабочим слоемвалка и металлом центральной частивалка.7 1 Р".3 т фРектная, 4 илиал ППП Пат Ужгород ул, П. ъ,:,Выполнение центфМьнЬм Муйрсу й в демпФерных кольцЫ в указдйньй ношениях позволяет упростить дозировку .легкоплавкого металла, так как заполнение изложницы легкоплавким ме таллом можно закончить по началу ис." течения 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. 15Направляющее устройство облегчает размещение и центровку металла центральной части валка, автоматизирует синхронность вращения изложницы и металла центральной части валка. 2 ОНаличие 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 изобретения1. Способ центробежной отливки прокатных валков, включаощий после. доь тельную заливку во вращаемуЮизложницу конструкционного и легкоплавкого металлов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения механической прочности отли"ваемых валков, после заливки слоев ме.талла запрессовывают в центральнуючасть валка стержень оформляющийсердцевину и шейки валка. 2, Установка для осуществления способа по п.1, включающая изложницу с демпферными кольцами и торцовыми крышками, о т л и ч а ю щ а я с я 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 Р 76896, кл. В 22 0 13/10, 1948,2, Автсрское свидетЕльство СССР Р 520180, кл. В 22 Э 13/10, 1974.