CZ164393A3 - Roller, particularly for hot or cold rolling, and process for producing thereof - Google Patents

Description

Oblast techniky ’· ..............

Vynález' se týká válče^'že^éna pro” válcování ~za-horka-nebo—.....

za studená, jehož těleso obsahuje jeden nebo několik kroužků z cementovaného karbidu zalitých do slitiny obsahující v podstatě grafitickou litinu, která po odlití obsahuje od 5 do }O, přednostně od 15 do 20 hmotnostních % zbytkového austenitu, který je během jednoho nebo nakolika následujících kroků tepelného zpracování úplně nebo částečně přeměněn při zvětšení objemu hlavně na bainit za účelem omezení nebo úplného vyloučení částečného smrštění mezi litinou a cementovaným karbidem jako následku chlazení po odlití.

Dosavadní stav techniky

Složené válce s cementovaným karbidem pro válcování za horka nebo za studená obsahují jeden nebo několik kroužků z cemeri« tovaného karbidu připojených ke (hnacímu) vřetenu rozličnými spojkami a upevňovacími ústrojími. Jeden způsob přenosu kroutivého momentu ze hnacího hřídele na válec z cementovaného karbidu je použití klínových drážek nebo jiných hnacích drážek nebo ' hnacích výstupků vytvořených vcelku s kroužkem z cementovaného karbidu. Cementovaný karbid je však křehký materiál s omezenou pevností v tahu a se zvláštní vrubovou citlivostí, jaká je ve vnitrních rozích ve výše uvedených ústrojích pro přenos kroutivého momentu. Způsoby založené na takových obvyklých spojovacích prvcích pracovaly neuspokojivě. Jiný způsob přenosu kroutivého mementu spočívá na využití třecích sil na povrchu vývrtu kroužku z cementovaného karbidu. Radiální síla na tomto povrchu však způsobuje vznik tangenciálních tahových napětí ve kroužku z cementovaného karbidu s maximem na jeho vnitřním průměru. Tav to tahová napětí se přičítají k jiným tahovým napětím vznikajícím když je válec v provozu.

Přilitím pouzdra ze slitiny železa ke kroužku z cementovaného karbidu se získá složený válec pro válcování za horka nebo za studená, u kterého ústrojí pro přenos kroutivého momentu mohou být vytvořena v litině, viz například švédský patentový spis číslo 71CO17O-5, publikační číslo 371114. Nicméně, není to úplně jednoduchý problém. Následkem toho, Že během chlazení se pouzdro η

cmrštuje více než kroužek z cementovaného karbidu, vznikají na kroužku z cementovaného karbidu dovnitř směrující síly, které způsobují vznik axiálně směřujících tahových napětí na vnějším povrchu kroužku z cementovaného karbidu, která působí kolmo na mikrotrhliny vyvíjené v povrchu válce během válcování. Vlivem těchto tahových napětí se mikrotrhliny zvětšují do hloubky, což může působit lom válce nebo potřebu nadměrné údržby, což omezuje celkovou kapacitu válcování.

Řešení tohoto problému je popsáno ve švédské přihlášce vynálezu číslo 88Ο45Ο3-4, podle, které jeden nebo několik kroužků z cementovaného karbidu je vlito do pouzdra ze slitiny železa, která obsahuje v podstatě grafitickou litinu, která po odlití obsahuje jako strukturální prvek zbytkový austenit, přednostně 15 až 20 hmotnostních %, který je během jednoho nebo několika následujících kroků tepelného zpracování úplně nebo částečně přeměněn při zvětšení objemu na bainit za účelem omezení nebo úplného vyloučení částečného smrštění mezi litinou a cementovaným karbidem jako následku chlazení po odlití.

Způsob podle zmíněné přihlášky vynálezu umožňuje vyrábět pouze kroužky válců, které se potom spojkami a upevňovacími prvky sestaví na hnacím vřetenu na úplný válec. I když spojky nutné pro přenos kroutivého momentu jsou vyrobeny z litiny, jsou zde omezení rozměrů a tedy i mez přenosu kroutivého momentu. Dále je rozměrově omezen povrch válců odolný proti opotřebení. Podle uvedeného, způsobu nebo jiných stávajících systémů válců z cementovaného karbidu pracujících s některým typem spo.7 jek₍přenášejících kroutivý moment není zde úplná volnost při umístění kroužků z cementovaného karbidu na bubnu protože spojky a upevnovací_pryky vyž_adují..místo.- Povrch —využitelný^prb^^válcování je tedy podstatně omezen.

Odstředivé lití je dobře známá technika pro výrobu běžných rotačně souměrných výrobků. Tato technika využívá odstředivou sílu vyvíjenou otáčením válcové formy pro přilnutí roztaveného kovu proti-stěnám formy, kde pod tlakem ztuhne do žádaného tvaru. Technika je obecně používána pro výrobu trubek, výplní/ pouzder apod., jě však také používána pro výrobu válců. Například ze Švédské přihlášky vynálezu Číslo 8603987-2 je známý sležený válec pro válcování za horka nebo za studená, který má vnější vrstvu nebo pouzdro odolné proti opotřebení odstředivě

-3odlité z vysoce slitinové oceli a jádro z vermikulární železné litiny, z tažného železa nebo jednoduché lité oceli.

Fo_dstata vynálezu

Podle vynálezu je vytvořen složený válec vyřóbéhýz^Jjednoho kusu pouze odstředivým litím s metalurgickou vazbou mezi cementovaným karbidem a litým Železem, kde buben může být opatřen jedním nebo několika kroužky z cementovaného karbidu podle daných podmínek a požadavků válcování. Tato volnost návrhu je dosažitelná pouze předloženým vynálezem.

Přehled obrázků na výkresech v

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr.l znázorňuje válec z tažného železa, ve kterém je vlit kroužek z cementovaného karbidu, obr,2 znázorňuje válec z tažného železa, ve kterém jsou vlity čtyři kroužky z cementovaného karbidu a obr. 3 znázorňuje válec se čtyřmi kroužky z cementovaného karbidu vlitými do tažného Železa a s jádrem a čepy z jiného materiálu.3

Příklady provedeni vynálezu

Modelování kroužku nebo kroužků z cementovaného karbidu ve slévárenském písku musí být provedeno tak, aby roztavené lité železo nemohlo přijít do styku s vnějším povrchem kroužku z cementovaného karbidu. To je umožněno předloženým vynálezem.

Vnější povrch kroužku nebo kroužků,z cementovaného karbidu' tvoří buten vyráběného složeného válce. Zkušenost ze dřívější výroby vlitých kroužků válce podle zmíněné přihlášky vynálezu číslo 8SO45O3-4 ukazuje, Že malé množství roztaveného litého železe, které proniklo ke vnějšímu povrchu kroužku z cementovaného karbidu, způsobile zhoršení jakosti povrchu cementovaného karbidu při vniknutí do povrchu. Odsoustružením vrstvy o tlouštce 1 nebo několika mm vnějšího povrchu kroužku z cementovaného karbidu může být toto rozrušení povrchu odstraněno.

Pro úspěšnou výrobu složeného válce podle předloženého vynálezu musí být taková proniknutí do povrchu odstraněna, což je možné, jak bylo uvedeno výše*.

Pro dosažěni optimální metalurgické -vazby mezi cementovaným karbidem a litým železem je nutné použít vysoké přehřátí železa v kolébce kombinované s řízením naplnění formy a předem určenou rychlostí otáčení, aby se získalo vyvážené ohřívání.

-4a roztavení povrchové vrstvy části kroužku z cementovaného karbidu, která není zaformována ve slévárenském písku, to znamená té části, která má být metalurgicky spojena s litým železem.

Složený válec podle vynálezu obsahuje po nutném tepelném zpracování a obrábění na konečný tvar a rozměry úplný válec nebo kroužek válce. Obtíže s dosavadními válci z cementovaného karbidu týkající se přenosu kroutivého momentu ze hnacího vřetana na část z cementovaného karbidu jsou, jak bylo výše popsáno, složeným válcem podle vynálezu odstraněny.

Podle vynálezu je cementovaný karbid vlit do v podstatě grafitického litého železa se směsí nastavenou na obsah uhlíku Ceqv, 2půaobem popsaným ve švédském patentovém spise číslo 8601289-7 s publikačním číslem 399911· Směs litého železa je také zvolena s ohledem na optimální metalurgickou vazbu k cementovanému karbidu, k jeho pevnosti, houževnatosti a tvrdosti, které jsou nutné pro přenos kroutivého momentu, a k jeho obrobitelnosti. Přidáním ferro-silicia-magnesia a/nebo nikl/magnesia má slitina obsah magnesia 0,02 až 0,10, přednostně 0,04 až 0,07 hmotnostních %. Po přidání ferro-silicia má lité železo obsah křemíku 1,9 až 2,8, přednostně 2,1 až 2,5 hmotnostních %♦ Tím se získá tažné Železo mající rozptýlený sferoidní grafit. Toto tažné železo má tvrdost, houževnatost a pevnost, které jsou dobře vyváženy pro použití. Po tepelném zpracování je Brinellova tvrdost rovna 250 až 300. Déle může být železo slito s austenit vyvíjejícími prvky, přednostně s niklem, ve množství 3 až 10, přednostně 4 až 8 hmotnostních %, což má za následek určité množství zbytkového austenitu, asi 5 až 30, přednostně 10 až 25» výhodně 15 až 20 hmotnostních % po odlití. Tepelným zpracováním v jednom jqebo něko.1 ika..kr_o.cích_může._být_vhodné- množství—zby-tko-— vého austenitu při zvětšení objemu přeměněno na jiné strukturální prvky, například’na bainit. Toto zvětšení objemu může být nastaveno tak, že může být úplně nebo Částečně vyloučeno částečné smrštění vznikající ve složeném válci během ochlazení z teploty lití. Způsob tohoto tepelného zpracováni je nastaven na stupen cementovaného karbidu, složení litého železa a použití válce, Tepelné zpracování zahrnuje ohřev a' udržování na teplotě 800 až 1000 °C, ochlazení a udržování na teplotě 400 až 550 °C a ochlazení na teplotu místnosti.

. V alternativním provedení vynálezu válec obsahuje kroužek

-5nebo kroužky z cementovaného karbidu a pouzdro ze zmíněného litého železa, zatímco jádro válce a čepy jsou odlity z jiné sliv tiny bud odstředivým nebo statickým litím.

....... V~jiném' alternativním- provedení -válec -obsahuje,..kro.užek„ne-^;___ bo kroužky z cementovaného karbidu zalité pouze do pouzdra tvaru prstenu.

Vynález dále vytváří způsob výroby úplného válce obsahujícího cementovaný karbid pro. válcování za horka nebo za studená. Podle tohoto způsobu se alespoň jeden kroužek ze slinutého cementovaného karbidu uloží do formy v zařízení pro odstředivá lití, aniž by povrch vývrtu a boční stány kroužku byly ve styku mezi cementovaným karbidem a litým železem. Forma se uvede do otáčení a když dosáhne vhodné rychlosti, roztavené železo výše popsaného složení a vhodné teploty se vpustí do otáčející se formy, načež roztavené železo přilne ke stěně formy a ztuhne pod tlakem. Po ochlazení na teplotu místnosti se válec očistí a tepelně zpracuje výše popsaným způsobem,

Podle alternativního způsobu se kroužek nebo kroužky z cementovaného karbidu vlijí do pouzdra ze zmíněného litého železa, načež se jádro a čepy odlijí z jiné licí slitiny bud odstředivým nebo statickým litím.

Podle jiného alternativního provedení se kroužek nebo kroužky z cementovaného karbidu vlijí pouze do pouzdra tvaru prstenu odstředivým litím.

Přiklad

Kroužek ze spékaného cementovaného karbidu majícího hmotnostní složení 70 % karbidu wolframu (WC), 13 % kobaltu (Co)·, % niklu (Ni) a 2 % chrómu (Cr) byl vyformován ve slévárenském písku ve formě ve svislém stroji pro odstředivé lití. Rozměry kroužku z cementovaného karbidu byly tyto:

- vnější průměr 340 mm

- vnitřní průměr 260 mm

- šířka 100 mm.

Po vyformování byly povrch vývrtu a boční povrchy mezi vnitřním průměrem a„vnějším průměrem kroužku z cementovaného karbidu ó velikosti 310 mm volné pro vytvoření metalui'gické vazby mezi cementovaným karbidem a litým železem.

Forma byla uvedena do otáčení rychlostí 400 ot/min. Tavenina o hmotnostním složení 3,7 % uhlíku (C), 2,3 % křemíku (Si), —6—

0,3 % manganu (Μη), 5,4 % niklu (Ni), 0,2 % molybdenu (Mo), 0,05 % hořčíku (Mg) a zbytek želoza, o teplotě 1540 °C byla vpuštěna do otáčející se formy. Doba lití byla asi 1 min. Během této doby se rychlost otáčení postupně zmenšovala.

Po ochlazení byl složený válec očištěn a přezkoušen ultrazvukem. Jakost metalurgické vazby byla dobrá.

Válec byl tepelně zpracován za účelem přeměny zbytkového austenitu na bainit ohřevem na 900 °C a udržováním na této teplotě po 6 hodin, potom ochlazením na 450 °C a udržováním na této trplotě po 4 hodiny následovaným ochlazením na teplotu místnosti. Volné povrchy kroužku z cementovaného karbidu byly pokryty antioxidaČním Činidlem, jelikož tepelné zpracování bylo prováděno ve volném ovzduší. Rozměry válce byly tyto:

Buben: 310 mm (cementovaný karbid b 340 mm) x 500 mm.

Čepy: ¢220 x 300 mm + 220 x 520 mm.

/IC I

Claims (7)

1. PATENTOVÍ NÁROKY buben~obs ahujé”jeden-nebo- několik ^kroužků-z- -cementovaného. .kar.bi.du_. _ zalitých do slitiny obsahující v podstatě grafitickou litinu, která po odlití obsahuje od 5 do 30, přednostně od 15 do 20 hmotnostních % zbytkového austenitu, který je během jednoho nebo několika následujících kroků tepelného zpracování úplně nebo částečně přeměněn při zvětšení objemu hlavně na bainit za účelem omezení nebo úplného vyloučení částečného smrštění mezi litinou a cementovaným karbidem jako následku chlazení po odlití, vyznačující se tím, že válec včetně Čepů je odlit z jednoho kusu, který je strojně obroben na konečný tvar a konečné rozměry.
2. 2·. Válec podle bodu 1, vyznačující se tím, Že je vyroben odstředivým litím.
3. 3. Válec podle bodu 2, vyznačující se tím, že obsahuje pouzdro z litého železa nesoucí jeden nebo několik kroužků z karbidu a jádro a čepy odlité z jiné slitiny odstředivým nebo statickým litím.
4. 4. Válec podle bodu 2, vyznačující se tím, že obsahuje kroužek nebo kroužky z cementovaného karbidu vlité do pouzdra tvaru prstenu.
5. 5. Způsob výroby válce podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, Že válec včetně Čepů se odlije z jednoho kusu, který se potom strojně obrobí na konečný tvar a konečné rozměry.
6. 6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že odlití se provede odstředivým litím.
7. 7. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že kroužek nebo kroužky z cementovaného karbidu se odstředivým litím odlijí do pouzdra ze zmíněné slitiny, načež se odlije jádro válce a čepy z jiné slitiny buď odstředivým nebo statickým litím.

   S. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se odlije pouze pouzdro tvaru prstenu.

   Zastupuj ', a f.

   FIGUŘE ι· * ·| ’

   I 'ί

   Ί!

   ο cz •π c

   ο

   -α

   Π

   ε/c (/» χ*