СПОСОБ ОТЛИВКИ ДВУСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ Российский патент 1996 года по МПК B22D19/00 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления прокатных валков.

Известны способы отливки двухслойных валков для листопрокатных станов [1]
Основным недостатком известных способов является большой расход промывочного чугуна (40 70 от заливочной массы валка), идущего на промывку валковой формы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ отливки двухслойных валков [2] согласно которому сначала форму валка заливают основным легированным чугуном, из которого в процессе кристаллизации формируется рабочий слой валка. Затем после выдержки производят промывку формы путем заливки через литниковую систему снизу промывочного нелегированного чугуна. Во время промывки формы чугун поднимается до сливной летки и через нее по желобу стекает в мульду. Промывку формы нелегированным серым чугуном производят для устранения в сердцевине и шейках валка карбидов и цементита.

Согласно известному способу одновременно с промывкой валковой формы в промывочный чугун вводится кремнийсодержащая лигатура, при этом расход промывочного чугуна снижают на 5 6 от массы заливаемого расплава на каждые 0,05 вводимой лигатуры. В качестве кремнийсодержащей лигатуры используют преимущественно ферросиликобарий.

Недостатком данного способа отливки двухслойных валков является по-прежнему большой расход промывочного чугуна вследствие недостаточной в данном случае графитизирующей эффективности ферросиликобария.

Цель изобретения устранение процесса промывки литейной формы двухслойных валков, ликвидация сливных желобов и мульд, в результате чего резко уменьшается металлоемкость процесса отливки и нелегированный чугун расходуется только на заполнение незаполненной легированным чугуном верхней шейки и прибыли, чугун заливается после выдержки через литниковую систему снизу литейной формы. Это достигается за счет ковшевого модифицирования чугуна плакированным преимущественно парафином ультрадисперсным порошком (УДП) карбида кремния в количестве 0,003 0,006 с размером частиц 0,01 1,0 В связи с длительностью процесса заливки двухслойных валков, особенно крупного развеса, дополнительно в литейную форму через воронку вместе с чугуном при заполнении верхней шейки и прибыли вводится брикетированная смесь из ультрадисперсного порошка карбида кремния и чугунной стружки в количестве 0,006 0,012 при соотношении 1:(0,7 1,2).

Плакирование ультрадисперсного порошка карбида кремния осуществляется непосредственно в высокочастотной установке плазмохимического синтеза для получения УДП модификатора. Плакированные частицы модификатора не насыщаются влагой, не окисляются, легко прессуются в брикеты, хорошо усваиваются расплавом, что резко повышает эффективность процесса модифицирования.

Повышению модифицирующего эффекта способствует также барботаж микрообъемов расплава, создаваемый продуктами разложения микропарафинового слоя УДП.

При введении УДП карбида кремния в расплав образуется громадное количество микрообъемов металла с зародышами критического размера, что резко облегчает графитизацию чугуна сердцевины и шеек валка и препятствует образованию твердых высокоуглеродистых фаз (цементита и карбидов). Расход модификатора значительно ниже, чем при известных способах (в 10 30 раз).

Дополнительный ввод в литейную форму через воронку при заполнении верхней шейки и сердцевины брикетированной смеси из плакированного ультрадисперсного порошка карбида кремния и в качестве наполнителя и микрохолодильников чугунной стружки позволяет не только удлинить длительность модифицирования, но повысить механические свойства чугуна шеек за счет переохлаждения микрообъемов чугуна и формирования мелкодисперсной матрицы и уменьшения размеров графитных включений.

Заявленный способ прошел промышленное опробование на Кушвинском заводе прокатных валков Свердловской области при отливке двухслойных листопрокатных валков исполнения ЛПХНд 71 черновой массой 9,3 г и размером бочки 700 х 1700 мм для Челябинского металлургического комбината. Использовали модификатор плазмохимического происхождения с размером частиц 0,01 1,0 мкм (100 - 10000А^o), полученный из отходов кремний-полимерных и электродных производств.

Мелкую чугунную стружку размером до 0,5 мм использовали заводского происхождения после механической обработки отбеленных валков.

Чугун для шеек и прибыли валков выплавляли в мартеновской печи, разливали в ковши, на дно которых были уложены пакеты с карбидом кремния в количестве 0,003 0,006 от массы чугуна. После выдержки легированного чугуна в валковой форме, необходимой для кристаллизации рабочего слоя валка толщиной 25 40 мм, в форму доливали нелегированный модифицированный чугун, который демодифицировали брикетами из карбида кремния и чугунной стружки в количестве 0,006 0,012 и соотношении 1:(0,7 1,2). Процесс промывки валковой формы был устранен, не ставились промывочные сливные желоба и мульды для сливающего чугуна, идущего по известным способам в последствии на переплав. Все опытные валки в количестве 56 шт соответствовали ТУ 14 2 799 88. Суммарный расход УДП модификатора (карбида кремния) был в среднем 0,009 что значительно ниже, чем в известных способах отливки валков.

При расходе карбида кремния меньше 0,003 при вводе в ковш и в составе брикетированной смеси в чугуне шеек валков появляется карбидная сетка, которая не допускается согласно ТУ. При расходе более 0,006 снижаются механические свойства ((σ_изг)) чугуна шеек за счет появления анормальности перлита.

При фракционном составе карбида кремния менее 0,01 (100А^o) снижается производительность установок, а при более 1,0 мкм (10000А^o) ухудшается графитизирующий эффект и в структуре шеек также, как и при малом расходе появляется карбидная сетка.

Соотношение 1: (0,7 1,2) является оптимальным для модифицирующих брикетов, так как при меньшем расходе чугунной стружки, как наполнителя, брикеты плохо прессуются, а при большем расходе чугунной стружки ухудшается модифицирующий эффект.

Механические свойства шеек валков, отлитых по заявляемому способу выше: σ_изг 492 543 МПа против 476 МПа для шеек валков, отлитых по известному способу за счет более мелкодисперсной структуры матрицы и более мелких включений графита.

Предложенный способ отливки двухслойных валков позволяет снизить расход чугуна при более низком расходе модификатора, устранить сливные желоба и мульды (т. е. упростить технологический процесс) и повысить механические свойства шеек, что дает значительный экономический эффект.

Изобретение относится к литейному производству, а именно - к способам изготовления прокатных валков. В основу изобретения поставлена задача устранения процесса промывки литейной формы двухслойных валков, снижения расхода модификатора и повышения механических свойств шеек валков. Это достигается путем ковшевого ввода в жидкий чугун для верхней шейки и прибыли 0,003 - 0,006 % плакированного ультрадисперсного порошка карбида кремния с размером частиц 0,01 - 1,0 мкм, а в литейную форму - 0,006 - 0,012 % брикетированной смеси из ультрадисперсного порошка карбида кремния и чугунной стружки при соотношении 1:(0,7 - 1,2).

Способ отливки двуслойных прокатных валков, включающий заливку литейной формы снизу с расплавом основного легированного чугуна, выдержку для формирования рабочего слоя валка, последующую доливку нелегированного чугуна с одновременным модифицированием путем ввода кремнесодержащей лигатуры, отличающийся тем, что нелегированный чугун для верхней шейки и прибыли дополнительно модифицируют в ковше путем ввода 0,003 0,006% плакированного преимущественно парафином ультрадисперсного порошка карбида кремния с размером частиц 0,01 1,0 мкм, а при модифицировании в процессе доливки нелегированного чугуна в линейную форму в качестве кремнесодержащей лигатуры используют 0,006 0,012% брикетированной смеси из ультрадисперсного порошка карбида кремния и чугунной стружки при соотношении 1 (0,7 1,2).