Способ изготовления бандажей прокатных валков с коническим отверстием Советский патент 1984 года по МПК B22D27/04 B22D15/00 

Изобретение относится к литейно му производству, в частности к тех нологии отливки бандажей прокатных валков с коническим отверстием. Известен способ изготовления из делий с внутренним диаметром, вклю чающий изготовление стержня, в част ности конического, из материала с высоким коэффициентом линейного ра ширения, нагрев стержня, его разме щение в форму, последующую заливку металла, резкое охлаждение стержня и его-извлечение из отливки 1 . Однако получить этим способом бандаж с коническим отверстием в пределах допуска на угловые размер невозможно, так как предварительный нагрев стержня не может быть произведен с абсолютно одинаковой температурой перед каждой згшивкой а колебания температуры стержня изменяют его размеры и влияют на точность размеров конусности отвер тия бандажа. После установки стерж ня в форму он нижним концом соприкасается с поддоном, и, естественно, нижний конец стержня теряет больше тепла, чем верхний, что вызывает неравномерное изменение размеров стержня по высоте и влияет на точность конусности отливаем го отверстия.. Во время заливки металла в форму стержень прогреваетIся сильнее в месте подвода металла в форму, что также изменяет размеры стержня по высоте и влияет на точность конусности отливаемого от верстия в бандаже. Известен способ отливки полых изделий, включающий нанесение на мастер-модель облицовочного слоя из сплава, например, на основе мед заливку на него металла на основе железа и извлечение мастер-модели из отливки. Способ позволяет, устан вить в форму стержень (мастер-модель ) без предварительного подогре ва, что значительно облегчает отли ву бандажей Г2. Однако отлить бандаж с коническим отверстием с точной конусностью невозможно из-за неопределенности температуры по длине стержня. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является способ, включающий покрытие полого металли ческого стержня (в частности, кони ческого, с заданными расчетными ди метрами ), выполненного из сплава с высоким коэффициентом линейного расширения, облицовочным слоем, установку стержня в форму, заливку сплава на основе железа, извлечение отливки из формы, выдержку на время выравнивания температуры и извлечение стержня из отливки. Способ позволяет получить бандажи с цилиндрическими и коническими внутренними отверстиями с точностью, предъявляемой к коническим и цилиндрическим отверстия по прессовым посадкам Сз. Однако операция, выдержки отливки перед извлечением из нее стержня, в термической печи до выравнивания температуры по сечению бандажа и стержня, занимает несколько часов, повьшает себестоимость бандажа и занимает рабочее время термической печи, что отрицательно сказывается на лимите времени термической печи, являющейся дефицитным агрегатом на вальцелитейных заводах. Целью изобретения является снижение себестоимости бандажа и расширение технологических возможностей. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления бандажей прокатных валков с коническим отверстием, включакяцему нанесение слоя облицовочного покрытия на конический полый металлический стержень из сплава с высоким коэффициентом линейного расширения, установку этого стержня в литейную форму, заливку сплава на основе железа и после выдержки извлечение стержня из отливки, извлечение стержня из отливки осуществляют перед извлечением ее из литейной формы, а выдержку ведут до выравнивания температуры в интервале 250-500°С на расчетных диаметрах стержня. Способ осуществляется следующим образом. Конический стержень соответствующих размеров покрывают сплавом на основе меди. После установки стержня в форму заливки материала бандажа (валкового чугуна) на стержень и его кристаллизации температуры в сечении бандажа и стержня на уровне расчетных диаметров окажется различной вследствие неравномерного прогрева и стержня в месте подвода металла в форму и вверху формы. Так как температура поверхности стержня Б месте расположения расчетных диаметров является функцией температуры по сечению бандажа и стержня в месте расположения этих же расчетных диаметров, то термопары, установленные на расчетных диаметрах, также показывают разные температуры. Во время выдержки отливки в форме, вследствие высокой теплопроводности материала формы (литейный чугун ), облицовочного слоя, выполненного из сплава на основе меди и материала стержня (хромникелевая сталь), температура на высоте стержня выравнивается и происходит сокращение размеров бандажа пропорционально средней температуры, которая зависит от температуры слоев, прилегакяцих к

форме и стержню, от теплопередачи и т.п. Сокращение размеров бандажа происходит беспрепятственно, так как облицовочный слой прогревается тепловым потоком от бандажа до пластичного состояния и не препятствует обжатию ржня бандажом. Совпадение показаний термопар означет равенство температур на расчетных диаметрах стержня. После этого стержень извлекают из отливки. Затем отливку извлекают из формы.

Таким образом, совпадение показаний термопар является сигналом к извлечению стержня из отливки, и оно, следовательно, определяет время вьодержки до выравнивания тем.пературы на расчетных диаметрах стержня, т.е. время выдержки до выравнивания температуры на расчетных диаметрах стержня равно времени от начала Заливки металла до совпадения показаний термопар на раснетных диаметрах стержня.

Совпадение показаний термопар, установленных на расчетных диаметрах стержня, означает также равенство- средних температур, функцией которых является температура на порерхности стержня в расчетных диаметрах, в сечении бандажа на уровне расчетных диаметров. С учетом ошибки измерени.я и других факторов эта точность составляет X , где X - средняя температура в сечении бандажа, которая зависит от температуры заливаемого металла, времени заливки, толщины бандажа и т.д. и может отличаться от. температуры на расчётных диаметрах до для разных отливок.

П-р и м е р. Предлагаемым способом отливают два бандажа универсал но-балочного стайа НТМК,имеющ1 е разры 0 1500-1000 мм. Коническое внутреннее отверстие бандажей имеет размеры мм: больший расчетный диаметр 500, меньший расчетный диаметр 450, длина конуса 1000.

Конические стержни соответствующего размера покрывают сплавом на основе меди, содержащим, например, меди 86%, алюминия 10%, железа 4%, и устанавливают в форму. Заливку металла - валкового чугуна марки СШХН производят для первого, бандажа при 1420°С, для второго при 1470°С.

Время выдержки отливки до выраввания температуры на расчетных диаметрах стержня, индивидуальное для каждого бандажа, определяется совпадением показаний термопар, установленных на большем (500 мм) и меньшем (450 мм) расчетных диаметрах обоих стержней. Оно оказываетс равным для первого бандажа 24 ч.

для второго 26 ч. Температура на расчетных диаметрах обоих стержней при этом равна 300°С (до этого момента показания термопары, установленной на большем расчетном диаметре

стержнд, превышают показания термопары, установленной на меньшем расчетном диаметре стержня. Если бы показания термопар совпали при температуре , отличной от 300°С, то

0 стержень извлекли бы при этой температуре . Однако в результате залив. ки в форму металла с различной температурой,- средняя температура в сечении первого бандажа оказалась

5 350±5с, средняя температура в сечении второго бандажа оказалась 400 ± + . При коэффициенте линейного расширения материала бандажа 10 х X град, при остывании первого

Q бандажа до температуры 20°С меньший расчетный диаметр сократится на l,485tO,025 мм, а больший расчетный диаметр - на 1,650+0,025 мм, т.е. фактические размеры расчетных диа5 метров получились: меньший расчетный диаметр 448,515+0,025 мм,- больший расчетный диаметр 498,350 + + 0,025 мм. Средняя температура в сечениях первого и второго бандажей определяется экспериментально термо0

парами.

Фактический угол конуса, определяемый с учетом максимальной погрешности изготвления по формуле

5

где ci - фактический угол конуса;

0

0г - фактический больший расчетный диаметр бандажа/ - фактический меньший расчетный диаметр бандажа; L, - длина конуса

5 равен 2 51 07 . Максимальная погрешность равна 0 44 или «//2 22, что соответствует седьмой степени точности (ГОСТ 8908-58).

Для второго бандажа фактические 0 размеры расчетных диаметров получились 448,2910,025 и 498,10tO,025 мм, а фактический угол конуса, при максимальной погрешности изготовления, равен 2 5101, что дает максимальную 5 .погрешность сЛ 50 или с/-/2 25, что та.кже соответствует седьмой степени точности и удовлетворяет требования точности изготовления бандажей прокатных валков, устраняя механическую 0 обработку конических отвер«;тий.Шестаяседьмая степень точности изготовления бандажей прокатных валков, получаемая непосредственно литьем-, без последующей механической обработки когс нических отверстий является показа|. 10 телем качества бандажей, изготавлизаеъ/ах предлагаемвлм способом.. Поскольку при заданных расчетных диаметрах конуса 500 и 450 мм фактические размеры в расчетных сечениях первого бандажа получились 498,350 и 448,515 мм, то, чтобы получить заданные расчетные диаметры, при .подрезке торцов бандс са они сдвинуты в сторону большего основамия конуса на 33 мм, Практически Это делается следуюotHM образом. Отливка бандажа закрепляетоя на оправке, имеющей размеры стержыя, используемого для отливки t расчетные диаметры стержня не обязательно совпадают с большим и меньшим основанием конического стержня, одно из его оснований может служить базой конуса), и при подрезании то15цов выдерживается базорасстояния и длина конуса. 256 Аналогично поступают при изготовлении второго бандажа. Таким образом, благодаря использеванию отличительных признаков извлечение стержня из отливки производят перед извлечением отливки из формы после выдержки до выравнивания температуры на расчетных диаметpax стержня - снижается себестоимость изготовления бандажа за счет сокращения операции помещения отЛйвки в теркшческую печь и выдержки в печи до выравнивания температуры по сечению бандажа и стержня. Дополнительный экономический эффект выражается в том, что не требуется термическая печь для осуществления способа, и это позволяет организовать массовое производство бандажей на вальцелитейном заводе прокатных валков, т.е. расширяются технологические возможности способа.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАНДАЖЕЙ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ С КОНИЧЕСК}1М ОТВЕРСТИЕМ, включающий нанесение слоя облицовочного покрытия на конический полый металлический стержень из сплава с высоким коэффициентом линейного расширения, установку этого стержня в литейную фсфму,заливку сплава на jocHOBe железа и после выдержки извлечение-стержня из отливки, о т л а ющ и и с я тем, что, с целью снижения себестоимости бандажа и pacjiiHpeния технологических возможностей способа, извлечение стержня из отливки осуществляют перед извлечением ее из литейной формы, а выдержку ведут о до выравнивания температуры в интер-g вале 250-500 С на расчетных диамет(Л pax стержня