Способ изготовления биметаллических прокатных валков

(19) (И) А 1 НЫЙ НОМИТЕТ СССОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ ТЕН ТЕЛЬСТВУ 970260/22-02.10.850 ,87. Бю ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИД(71) Сибирский металлургическийинститут им. Серго Орджоникидзе,Восточный филиал Института чернойметаллургии и Кузнецкий металлургический комбинат им, В,И.Ленина(57) Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано при литье биметаллических прокатных валков из чугуна и стапи. Цельизобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение производитель"ности процесса. Сущность способа состоит в том, что в литейной форме соосно устанавливают наружную чугунную оболочку валка и трубчатый расходуемый электрод, подают в формужидкий шлак и расплавляют электрод,а затем в литейную форму заливаютрасплавленную сталь, формирующуюсердцевину валка, при этом скоростьподъема расплавленной стали в полости наружной оболочки поддерживаютравной (1-10) 10 з м/с, а отношениемассы расходуемого электрода к массерасплавленной стали 0,02-0,2. Необходимый уровень теплосодержания зонысплавления биметаллического соединения обеспечивают в основном за счеттеплоты, подаваемой в литейную формуРасплавленной стали, выплавляемой,например, в индукционных печах. Тепловая энергия электрошлакового переплава является вспомогательным источником теплосодержания зоны сплавления. Способ позволяет существенносократить расход материала электрода,потребление электроэнергии, а такжестоимость процесса производства прокатных валков1 ил., 1 табл.Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при литье биметаллических прокатных валков из чугуна и стали.Целью изобретения является сниже ние расхода электроэнергии и повыше ние производительности процесса.На чертеже схематически изображено устройство для осуществления спо; соба.10 Наружную чугунную оболочку 1 валка размещают соосно в литейной Форме 2. В нижней части литейной Формы устанавливают нижний электрод 3 к которому подключают один из проводов от источника питания электрошлакового процесса. Второй провод подключают к расходуемому трубчатому электроду 4, который также устанавли. 20 вают соосно в литейной форме на 5- 10 мм нижней нижней торцовой поверхносги наружной оболочки 2 валка. Через литниковый канал 5 в литейную Форму сифоном подают расплавпенную 25 сталь б. Шлаковая ванна 7, поднимается в литейной форме расплавленной сталью, при электрическом контакте с расходуемым электродом замьпсает цепь и разогревается при прохождении че рез нее тока цо С=1600-1900 С. При этом расходуемый электрод плавится с линейной скоростью, равной линейной скорости подъема расплава в форме.Тепловой поток, направленный от шлака к наружной оболочке, создает оплавленный слой 8 на внутренней по" верхности последней:, который сплавляется со сталью.Посла заполнения наружной оболочки валка электрическую цепь прерывают.Сущность предлагаемого способа изготовления биметаллических прокатных валков состоит в том, что после соос ной установки в литейной форме наружной чугунной оболочки валка и трубчатого расходуемого электрода, подачи в форму жидкого шлака., расплавдения электрода, в литейную Форму подают расплавленную сталь со скоростью ее подъема в полости наружной оболочки (1-10) 10и/с и при отношении массы расходуемого электрода к массе расплавленной стали, равном 0,02-0,2. 5При этом необходимый уровень теплосодержания зоны сплавления биметаллического соединения обеспечивается в основном за счет теплоты подаваемой в литейную форму расплавленной стали, подготовленной, например, в индукционных электропечах. Тепловая энергия электрошлакового переплава тонкостенного трубчатого электрода является вспомогательным источникомтеплосодержания зоны сплавления,Таким образом, при осуществлении предлагаемого способа формирование внутренней части биметаллического валка происходит в основном за счет подаваемой расплавленной стали, расходуемый электроД используется в предлагаемом способе лишь как средство пополнения теплосодержания зоны сплавления, отношение массы расходуемого электрода к массе литейного расплава в процессе изготовления валков поддерживают равным 0,02-0,2.Если отношение массы расходуемого электрода к массе литейного расплава составляет менее 0,02, то теплоты для восстановления теплосодержания зоны сплавления биметаллического соединения недостаточно. В этом случае наблюдается несплавление соединяемых металлов наружной оболочки и литейного расплава и изготовление биметаллического валка исключено.Если соотношение массы расходуемого электрода к массе литейного расплава превышает 0,2, то увеличивается расход электрода и электроэнергии для его расплавления, что повышает стоимость производства биметаллических валков, т.е, не достигается поставленная цель изобретения. Расплавленную сталь в форму подают со скоростью подьема ее поверхности в полости наружной чугунной оболочки валка, равной (1-10) 10м/с, Такая скорость поцачи расплавленной стали позволяет осуществить теплопередачу от шлаковой ванны и расплава к внутренней поверхности наружной оболочки, разогреть ее тонкий слой до оплавления, удалить с его поверхности в шлаковую ванну продукты окисления и загрязнения и качественно сплавить соединяемые металлы Если расплавленную сталь подают в Форму со скоростью подъема ее поверхности в полости наружной оболочки менее 1 10м/с, то это приводит к затвердеванию расплава в каналах литниковой системы, что исключает возможность изготовления биметаллического валка предлагаемым способом, 132322Если расплавленную сталь подают со скоростью подъема ее поверхности в полости литейной формы более 10 х 10 з м/с, то не происходит в требуемой степени передача тепла через поверхность раздела шлак- металл в зону сплавления металлов, что приводит к несплавлению в зоне их соединения, что также исключает воэможность изготовления качественного биметаллического валка.Оптимальную скорость подъема поверхности расплава в полости наружной оболочки определяют по формуле:157=410 , м/с,-т Есргде Е - сварочный ток, А;О, - средний диаметр трубчатогоэлектрода, м; 20- толщина стенки трубчатогоэлектрода, м.Подачу расплавленной стали в литейную форму производят сверху черезполость трубчатого электрода или 25снизу с помощью сифона. Расплавленную сталь заливают в литейную формудо подачи в нее жидкого шлака, илиодновременно с ним или после подачижидкого шлака. 30П р и м е р. Предлагаемым способомизготовили биметаллические прокатныевалки. Наружные оболочки валков былипредварительно отлиты из износостойкого чугуна ИЧ 280 Х 2 Н 4 Л, а сердцевина - из стали 50 Л. Трубчатые расходуемые электроды изготавливали изстали 55. Шлак имел следующий состав, %: СаР 60; СаО 20; А 1 О 20.В литейную форму установили наоружную оболочку с температурой 700 Си расходуемый трубчатый электрод,который выступал на 510" и нижеторца оболочки.Расплавленную сталь с температуорой 1580 С через литниковую систему 6 4подавали в нижнюю часть формы с линейной скоростью подъема поверхности сплава (25-35) 10м/с. Одновременно сверху в форму заливали шлак и подавали напряжение на трубчатый электрод.При контакте электрошлаковой ванны с электродом возбуждался электро- шлаковый процесс. После этого скорость подачи расплавленной стали уменьшали до (1-10) .10м/с.Размеры отливок, параметры процесса изготовления биметаллических валков и полученные результаты приведены в таблице.Как видно из данных таблицы, способ изготовления биметаллических прокатных валков в сравнении с прототипом позволяет уменьшить расход электродного материала в 5-50 раза, расход электроэнергии в 5 раз, повысить производительность процесса производства прокатных валков более чем в 20 раз.Формула изобретенияСпособ изготовления биметаллических прокатных валков из чугуна и стали, включающий соосную установку в литейной форме чугунной наружной оболочки валка и трубчатого расходуемого электрода, подачу в литейную форму жидкого шлака, расплавление электрода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и повышения производительности процесса, после установки расходуемого электрода в литейную форму подают расплавленную сталь со скоростью ее подъема в полости наружной оболочки (1-10) 10м/с и при отношении массы расходуемого электрода к массе расплавленной стали, равном 0,02-0,2.1323226 Параметры ОтношеОпыт ки валка ние массы Наружный Ток, А ВнутреннийдиаНапряжение,В Длина,ммРезультаты испытаний режима Масса ОтношеВремязаполСтоимость, руб/т ВремязаполМассалитейние массы элекрасходуемого ного нения кенияосевой трода кмассеотливки наружнойобосплава,кгОтливки не получилось из-за затвердевания расплава в литниковойсистеме 0,014 229 2660 8000 12 10 0 Расход элек- троэнергии, М Дж1 400 450 3,2 10 з 6080 110 2,48 10 6940 70 2,39 10 70,533 63 2,34 10 71 12 О, 166 144,6 3 О,042 132,2 1,5 0) 021 130,1 129,4 Несплавления литейноч го рас" плава и оболочки валка132322 б Составитель Е, Гендлинктор Н. Горват Техред Л,Олийнык орректор В.Бутяг роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 2902/12 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж 740 Подписенного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5