Способ центробежного литья двухслойных валков Советский патент 1982 года по МПК B22D13/00 

(54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ВАЛКОВ

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к центробежному литью и может быть использовано при изготовлении двухслойных валков на горизонтальных центробежных машинах.

При изготовлении двухслойных валков как обычным, так и центробежным способом большое значение имеет высокая твердость рабочего слоя с минимальным перепадом ее по сечению, однородность структуры и химического состава этого слоя и уменьшение смешивания металлов первого и второго слоев (переходной зоны). Нарушение или изменение вышеуказашагх признаков влечет за собой брак валков по несоответствию заданной твердости,

Известны способы центробежного литья многослойных отливок, чугунных и биметиллических труб, а также прокатных валков, которые позволяют получать отливки с более однородны2

ми свойствами более надежной свариваемостью разнородных металлов и плотностью внутренних слоев, более высокого качества за счет выравнивания физико-механических свойств ме-, талла по сечению , и подачи тугоплавкого порошка перед заливкой гторого металла, а также с меньшим смешанным слоем первого и второго металлов (переходной зоны).

Известный способ центробежного литья шoгocлoйныx отливок осуществляется следунщим образом. Во вращающуюся в горизонтальном положении изложницу запивается наружный слой металла до требуемой величины, а после достижения им определенной температуры заливают послойно второй слой (металл). Первые 40-60 вес.% металла второго слоя заливается в горизонтальном положении, а остальной в вертикальном Ij.

Недостатком этого способа является то, что наружный слой по сечеиию не имеет равномерной структу ры за счет замедленной кристаллиза ции всего слоя, равномерного химического состава из-за ликвации, а следовательно, и твердости. Таким образом, этот способ обеспечивает однородность свойств в большинстве случаев только во втором слое, который заливается послойно. Известен также способ центробеж ной отливки биметаллических: заготовок, который с целью повышения надежности свариваемости разнородittix металлов и плотности внутренних слоев осуществляется также на центробежных машинах с поворотом и ложницы в вертикальное положение где нару7кный слой заготовки и част внутреннего заливают в горизонталь ном положении, а вторая часть внут реннего слоя - при повороте формы вертикальное положение 2,. Как в первом, так и в этом спос бе отливки многослойных заготовок улучшается качество только внутреннего слоя, а качество нг1ружного слоя остается без изменения, т.е. изменением способа заливки внутреннего слоя наружный слой остается без изменения и может иметь только разную переходную зону. Стр тура, химический состав и твердост этого слоя получаются перавномерны ми по сечению. Повышение качества износостойкого наружного слоя прокатных валков осу1.цествляется за счет засьшки мегзду наружным (дополни т ел ы-гый слой) и вторым металлом маршатшта тол.р1ной 0,5-,) мм и твердого тугоплаврсого порошка, который подогревается до 900-950 С теплом пе вого слоя и сваривается с металлом второго слоя. После отделения бело го наружного слоя, толщиной 20-50 от основной массы валка, образовав шаяся поверхность валка имеет высокун твердость за счет внедрения твердых частиц тугоплавкого матери ала 4. Недостатком, этого способа является то, что необходимо применять тугоплавкие порошки, которые не расплавляются в металле, а только внедряются в него, образуя твердый пойерхностный неглубокий слой. Глу бина проникновения частиц тугоплав кого порошка зависит от его удельного веса. Заливка дополнительного 4 наружного слоя для подогрева порошка, а затем его удаление служит для подогрева тугоплавкого порошка до 900-950 С и равномерного распределения его по поверхности, а также является как бы дополнительной изложницей, предохраняющей основную изложницу от разгара. Однако необходимость заливать, а затем удалять этот слой требует дополнительного расхода времени и средств. Известен способ центробежного литья чугунных труб, который заключается в пострзганой подаче чугуна в изложницу, где 20-60% общего расхода металла с содержа1шем 1,8-2,6% кремния заливают непосредственно на изложницу первой струей, а оставшееся количество металла с содержанием 0,6-1,6% кремния через 0,2-2 с заливают второй струей на слой чугуна от первой струи З. Данный способ можно применять на тех центробежных машинах где отливаютсяпустотелые заготовки ( трубы) с внутренним диаметром, большим сечения заливочного желоба. Для отливки цельнолитых валков этот способ не приемлем, как заливочный желоб не может располагаться внутри изложницы. Наиболее близок к предлагаемому способ центробежного литья двухслойных валков, включающий последовательную заливку во вращаемую изложницу первого металла, флюса ц второго металла. Уменьшение смешивания заливаемых металлов достигается тем, что производят последовательную заливку в изложницу первого металла,флюса и второго металла, который заливается несколькими порциями в зависимости от его толщины. После заливки первого металла, например стали толщиной 30 мм, и достижением температуры А 1400°С засыпают флюс, а затем 10-50 вес.% второго металла. При достижении свободной поверхностью этого слоя температуры солидуса , например сплава ЭП-567 С температурой солидуса, равной , заливают следующую порцию второго металла. Количество порций может быть более двух j. Известный способ получения биметаллических труб не допускает глубокого взаимного проникновения второго металла в первый за счет предотвращения диффузионных процессов, 5 а образовавшийся промежуточный слой из двух разнородных металлов не вли яет на качество oтлIiвки. При послой ной заливке второго металла, кроме уменьшения толщины промежуточного слоя, химический состав и структура второго металла почти не изменяется по сечению из-за уменьшения процесса ликвидащии элементов, а хи мический состав и структура первого металла при толид1не его более 2530 мм имеет разные значения по сече нию за счет повышенной ликвидации, что приводит к браку отливок. Цель изобретения - уменьшение бр ка отливок и расхода изложни1(, Поставленная цель достигается тем, что способ центробежного литья двухслойных валков, включаюш 1й последовательную заливку во вращаемую изложницу первого металла, флюса и второго металла, осуществляется заливкой первого металла порциями: сначала 40-50% его веса, а при достижении свободной поверхностью это го слоя температуры солидуса +10 С заливают оставшуюся часть первого металла. Послойная запивка первого тверд- дого износостойкого металла способствует быстрой кристаллизации каждо го слоя и, тем самым, обеспечивает получение более равномерной (цементитно-ледебуритной) структзфы и химического состава, что повьЕпает твердость и уменьшает спад ее по сечению как первого, так и второго слоев. Кроме того, после запивки первой порции первого металла образует ся труба, служащая как бы дополнительной изложницей для последующего слоя первого металла, а вновь образукяцаяся труба в свою очередь является изложницей для заливки последу ющих слоев второго металла. Таким образом, уменьшение расхода изложниц происходит за счет меньшего по времени конталста жидкого металла с внутренней поверхностью изложницы, что и уменьшает ее разгар. Из опытных данных известно, что слой первого металла менее 8-10 мм не обеспечивает равномерного распределения его по толщине на длине более 1500 мм, так как заливка его производится не желобом, находящимся внутри изложницы, а заливочной воронкой, плотно прижимаемой к одно 6 у торцу ее. Для обеспечения миниального слоя из первого твердого зносостойкого металла потребуется запить в изложницу первую порцию в коичестве 40-50% его веса при общей толпщне первого и второго слоя (рабочего) 23-30 мм. Заливка второго слоя первого металла осуществляется после достижения свободной поверхностью первого слоя те тературы солидуса, равной 1145 С+10 С (конец затвердевания жидкого первого слоя первого металла), которая определена опытным путем. Таким методом центробежного литья отливают двухслойные валки с диаметром 270 мм и длиной 1500-2000 мм с наружным слоем из первого твердого . износостойкого металла толщиной 2330 мм и второго металла - серого чугуна, Способ центробежной отливки двух слойных валков заключается в следующем. В двух индукционных печа.х выплавляются два разных по хиьшческому составу металла. Первьш металлом хими-ческого состава передний), %: С 3,6, Si 0,45, Мп 0,55, Р 0,20, ,12, Сг 0,38, N1 2,0, V 0,3, заполняется мерный заливочный ковш. Бес первого металла в мерном ковше должен быть таким чтобы D6ecne4iiTb общую толгцину двух слоев. Из мерного ковша через заливочнз,то воронку в изложницу запивают при 1350-1360 С первую порцию первого металла с таким расчетом, чтобы первый слой имел толщину 10-12 мм, н при достижении свободной позерхностьго этого слоя температуры 1135-1155 С заливают оставишйся металл. Затем )т в изложницу флюс и после его расплавления и достижения вновь образовавшейся свободной поверхностью температуры солидуса через 1,5-2,0 мин, из второго ковша начинают заливать порциями второй металл химического состава серного чугуна. Количество порций может быть более двух. Валки, изготовленные по предлагаемому способу, имеют более равномерную структуру, химический сое-, тав и менЬший спад твердости на 5-6 HS между наружной и внутренней поверхностью по сечению всего слоя первого металла, за счет ускоренной кристаллизаи,ии как первой, так и второй порций первого металла, с образованием зна штепьного количества карбидной составляющей. Таким образом, предлагаемый метод запйвки двухслойных валков поз ляет ликвидировать такой вид брака валков, как несоответствие заданной твердости, повышает выход годного по сравнению с базовым на 2%. и уменьшает расход изложниц на 30% Годовой фактический экономический эффект от внедрения предлагаемого способа центробежного литья двухслойных валков составляет 33,8 тыс. руб. за счет ликвидации брака по несоответствию заданной твердости по сечению первого и вто рого слоев первого металла и умень шения расхода изложниц. Формула изобретения Способ центробежного литья двух слойных валков, включающий последо 78 вательную заливку во вращаемую изложницу первого металлу, флюса и второго металла, отличающийся тем, что, с целью уменьшения брака отливок и расхода изложниц, запивку первого металла производят порциями: сначала заливают 40-50% его веса, а при достижении свободной поверхностью этого слоя температуры солидуса 0 С заливают остальную часть первого металла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 386703, кл. В 22 О 13/0, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 448056, кл. В 22 D 13/00, 1972. 3. Авторское свидетельство СССР № 447216, кл. В 22 D 13/02, 1973. 4.Авторское свидетельство СССР № 485819, кл. В 22 D 13/00, 1973 5.Авторское свидетельство СССР № 643228, кл. В 22 D 13/00. 1977.