DE3248482A1 - Method of manufacturing solid-cast pin rollers according to the horizontal spin-casting principle depending upon the raw cast ball diameter and pin diameter and the casting cycles deriving therefrom - Google Patents

Method of manufacturing solid-cast pin rollers according to the horizontal spin-casting principle depending upon the raw cast ball diameter and pin diameter and the casting cycles deriving therefrom

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DE3248482A1 DE19823248482 DE3248482A DE3248482A1 DE 3248482 A1 DE3248482 A1 DE 3248482A1 DE 19823248482 DE19823248482 DE 19823248482 DE 3248482 A DE3248482 A DE 3248482A DE 3248482 A1 DE3248482 A1 DE 3248482A1
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Siegfried DDR 8250 Meißen Tschentscher
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COSWIG WALZENGIESSEREI
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COSWIG WALZENGIESSEREI
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
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    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills

Abstract

With the method illustrated, a production possibility is afforded for manufacturing horizontally spun solid cast-iron pin rollers for sheet-metal and small-section production of any size. As a result of dividing up the overall mould cavity and the resulting time-lagged filling of these individual zones, the liquid contraction is purposefully influenced and the bending stress at the pin/ball transitions, which leads to heat cracks, is eliminated. Rollers made according to this method can be varied corresponding to their requirements in the range of all cast-iron qualities.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Herstellung von massiv gegossenen Zapfenwalzen nach dem horizontalen schleudergußprinzip in Abhängigkeit der Rohgußballen- und Zapfendurchmesser und den sich daraus ableitenden Gußzyklen.Process for the production of solid cast pin rollers according to the horizontal centrifugal casting principle depending on the raw ball and pin diameter and the resulting casting cycles.

Anwendunqsqebiet der Erfindung Die Erfindung sichert die materialökonomischste Herstellung von metallurgischen Zapfenwalzen für die Blech- und Profilwalzenproduktion mit hoher Verschleißfestigkeit mit einer unterschiedlich dicken Arbeitsschicht und einem bruchsicherem Ballenkern, einschließlich der massiv angegossenen Lager- und Antriebszapfen.Field of application of the invention The invention ensures the most economical of materials Manufacture of metallurgical tenon rolls for sheet metal and profile roll production with high wear resistance with a work layer of different thicknesses and a shatterproof bale core, including the solidly cast bearing and Drive journal.

Charakteristik der bekansiten technischen Lösungen Zur Zeit werden Zapfenwalzen im Schleuderguß nach unterschiedlichen Verfahren hergestellt.Characteristics of the well-known technical solutions Spigot rolls produced by centrifugal casting using different processes.

Diese Verfahren unterscheiden sich dabei hauptsächlich durch die Lage der Schleuderachse und-werden durch die Art der Schleuderanlagen bestimmt.These procedures differ mainly in terms of their location the centrifugal axis and - are determined by the type of centrifugal system.

Die bekanntesten sind: - horizontaler Schleuderguß mit starrer Arbeitsachse - vertikaler Schleuderguß mit starrer Arbeitsachse - geneigter Schleuderguß mit einer 18 Gard bis 24 Grad angeordneten starren Arbeitsaqhse - schwenkbarer Schleuderguß mit einer beweglichen Arbeitsachse, weiche aus der horizontalen bzw. geneigten Lage in die Vertikalstellung während des Schleuderns gebracht wird.The best known are: - Horizontal centrifugal casting with a rigid working axis - vertical centrifugal casting with a rigid working axis - inclined centrifugal casting with a rigid working axis arranged from 18 to 24 degrees - swiveling centrifugal casting with a movable working axis, soft from the horizontal or inclined position is brought into the vertical position during spinning.

All diese Systeme besitzen jedoch ihre Nachteile, die entweder in den hohen Anlagekosten zu suchen sind oder die die Herstellung von bestimmten Abmessungen ausschließen.However, all of these systems have their drawbacks, which can be found in either the high investment costs are to be sought or the production of certain dimensions exclude.

Im vertikalen Schleudergußverfahren lassen sich nur Walzen mit einem Walzenballenverhältnis von L <1 herstellen, da D sonst durch die parabolische Oberfläche eine gleichbleibende Arbeitsschicht nicht möglich ist.In the vertical centrifugal casting process, only rolls with one can be used Establish the roll barrel ratio of L <1, otherwise D is caused by the parabolic Surface a constant work shift is not possible.

Beim geneigten Schleuderverfahren wird der Nachteil einer parabolischen Oberfläche weitgehendst in der Arbeitsschicht ausgeglichen aber durch die Schräglage macht sich eine Verlängerun des Oberzapfens der Walze erforderlich.The inclined centrifugal method has the disadvantage of being parabolic Surface largely balanced in the work shift, but due to the inclination makes an extension of the upper journal of the roller necessary.

Der schwenkbare Schleuderguß bietet gute Bedingungen für eine gleichmäßige Arbeitsschicht, verlangt aber einen sehr hohen Einrichtungsaufwand an mechanischen Anlagen. Die Bau- und Montageleistungen sind sehr hoch.The swiveling centrifugal casting offers good conditions for a uniform Work shift, but requires a very high level of mechanical equipment Investments. The construction and assembly services are very high.

Das horizontale Schleuderverfahren sichert eine hohe Qualität der Arbeitsschichtdicke bei günstigstem Materialeinsatz.The horizontal centrifugal process ensures a high quality of the Working shift thickness with the most favorable use of materials.

Der Nachteil besteht hier darin, daß Walzen mit steigender Durchmesserdifferenz, Ballendurchmesser minus Zapfendurchmesser, zu Warmrißbildung neigen.The disadvantage here is that, with increasing diameter difference, rolls Ball diameter minus pin diameter, tend to form hot cracks.

Diese Erscheinung wird dabei noch dadurch unterstützt, indem die Schwindung in der weiß erstarrten Arbeitsschicht des Ballens 1,8 S beträgt gegenüber den grau erstarrten Zapfenmaterial mit 1 S Schwindung.This phenomenon is supported by the shrinkage in the white solidified working layer of the bale is 1.8 S compared to the gray solidified peg material with 1 S shrinkage.

Der somit entstehende unterschiedliche Schwindungsspalt führt zu einer Biegespannung im Bereich des Obergangs vom Ballen zum Zapfen und verursacht Zapfenanrisse im teigigem Zustand.The resulting different shrinkage gap leads to a Bending stress in the area of the transition from the ball to the pin and causes cracks in the pin in the doughy state.

Bei größeren Walzen nimmt der absolute Schwindungsunterschied zu und die Rißgefahr steigt weiter.With larger rollers, the absolute difference in shrinkage increases and the risk of cracking continues to increase.

Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist eine Beeinflussung des Erstarrungsprozesses bei horizontal geschleuderten Gußeisenwalzen durch eine unterbrochene Abgußfolge, verbunden mit einer dazu erforderlichen Forigestaltung für das notwendige Rohgußteil.Object of the invention The object of the invention is to influence the Solidification process in horizontally centrifuged cast iron rollers by an interrupted one Casting sequence, combined with a necessary shape for the necessary Raw casting.

Darstellung des Wesens der Erfindung Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß eine auf das horizontale Schleuderprinzip abgestimmte Rohteilform in einzelnen Gießzyklen gefüllt wird.Representation of the essence of the invention The essence of the invention consists in that a raw part shape tailored to the horizontal centrifugal principle in individual casting cycles is filled.

Die dabei erforderlichen Mengen und Gießtemperaturen sichern eine gesteuerte Flüssigeisenkontraktion in der gesamten Walze und schließen somit die Warum risse an den Zapfenübergängen aus.The required quantities and casting temperatures ensure a controlled liquid iron contraction in the entire roller and thus close the Why did the tenon junctions tear out?

Die unterschiedlichen Drehzahlen " n " sichern dabei einen gleichbleibenden Gießdruck in den einzelnen Metallzonen.The different speeds "n" ensure a constant one Casting pressure in the individual metal zones.

Merkmale der Erfindung Für eine Zapfenwalze wird eine Rohteilform hergestellt (siehe Figur 1): D = Ballendurchlesser d = Zapfendurchmesser am Zapfen-Bllenübergang L = Ballenlänge 11 = Zapfenlänge der Eingußseite 12 = Zapfenlänge der Gegenseite Die Zapfenmodelle erhalten eine gleichmäßige Formschräge von Winkel 1 bis 3 Grad Neigung. Die Zapfenhohlkehlen am Ballenübergang erhalten einen Radius R bis 25'% der Differenz D-d 2 Bei Walzen mit einer legierten Arbeitsschicht darf dieser Radius nur bis zu einem Viertel der Arbeitsschichtdicke in die legierte Zone hineinreichen.Features of the Invention For a tenon roll, a blank shape is used manufactured (see Figure 1): D = ball diameter d = pin diameter at the pin-ball transition L = barrel length 11 = tenon length on the sprue side 12 = tenon length on the opposite side The tenon models are given a uniform draft of an angle of 1 to 3 degrees Tilt. The tenon fillets at the ball transition have a radius R of up to 25% the difference D-d 2 For rollers with an alloyed working layer, this radius may be only extend into the alloyed zone up to a quarter of the working layer thickness.

Die Zapfenlänge der Eingußseite ist in jedem Falle auch bei gleichschenkllgen Walzen länger auszulegen als der Zapfen der Gegenseite. Die Aufteilung der Form in die einzelnen Gießzonen erfolgt nach dem Gesichtspunkt von ineinandergesteckten zylindrischen Körpern mit jeweils einem einheitlichem Durchmesser. Der geringfügige Unterschied in den Zapfenbereichen wird dabei vernachlässigt.The pin length of the sprue side is in any case also with isosceles Lay out the rollers longer than the journal on the opposite side. The division of the form in the individual casting zones takes place according to the point of view of being nested cylindrical bodies each with a uniform diameter. The minor one The difference in the journal areas is neglected.

Die Haltezeit (GieBunterbrechung) zwischen den einzelnen Zonen richtet sich jeweils nach den Abschluß der erfolgten Flüssigkontraktion der vorherigen Eisenmenge.The holding time (casting interruption) between the individual zones is set up after the completion of the liquid contraction of the previous amount of iron.

Die erforderliche Gießtemperatur sichert die feste Verbindung zwischen den einzelnen Zonen.The required casting temperature ensures the firm connection between the individual zones.

Die Drehzahl " n " für die Schleudergußform werden nach der Formel bestimmt.The rotational speed "n" for the centrifugal casting mold are calculated according to the formula certainly.

K = materialabhängiger Gravita?ionskoeffizient d = Durchmesser der freien Oberfläche in cm. K = material-dependent coefficient of gravity d = diameter of the free surface in cm.

Die einzelnen Qualitäten für die unterschiedlichen Zonen sind dabei entsprechend des Verwendungszweckes frei wählbar.The individual qualities for the different zones are included freely selectable according to the intended use.

Ausführunqsbeisiel Für die Herstellung einer Feineisenwalze mit der Fertigabmessung 520 x 1000 mm, Gesamtlänge 1950 mm und einer 70 mm dicken Arbeitsschicht wird ein Rohgußteil mit den Abmessungen D = 536 p, d . 290 , L X 10801 11 3 800, 12 = 600 Gesamtlänge = 2480 festgelegt.Execution example for the production of a fine iron roller with the Finished dimensions 520 x 1000 mm, total length 1950 mm and a 70 mm thick work layer a raw casting with the dimensions D = 536 p, i.e. 290, L X 10801 11 3 800, 12 = 600 total length = 2480 fixed.

Die Formschräge der Zapfen beträgt 2 Grad.The draft of the tenons is 2 degrees.

Die Aufteilung der verschiedenen Gießzonen erfolgt in der Reihenfolge 1 Arbeitsschicht, 2 Ballenkernzone, 3 Walzenachse, 4 Walzenzentrum (siehe Figur 1).The various casting zones are divided up in the order in which they are divided 1 work shift, 2 bale core zone, 3 roller axis, 4 roller center (see fig 1).

Bei Walzen mit maximaler Arbeitsschicht entfällt die Ballenkernzone 2.The bale core zone does not apply to rollers with a maximum work shift 2.

Die maximale Arbeitsschichtdicke ergibt sich aus der Beziehung D - d I 10 mm 2 Die Metallmengen ergeben sich danach wie folgt: Arbeitsschicht 880 kp Ballenkernzone 370 kp Walzenachse 900 kp Walzenzentrum 220 kp Für die Arbeitsschicht wird ein Eisen mit folgender Analyse vergossen: C 3,4 - 3,6 % Si 0,15 - 0,25 % Mn 0,4 - 0,6 % P 0,4 - 0,6 % s 0,1 X Cr 1,0 - 1,5 % Ni 0,5 - 0,7 % Gießtemperatur: 16000 - 16200 K Für die weiteren Zonen wird ein Eisen mit einheitlicher Analyse vergossen: C 3,1 - 3,3 % Si 1,5 - 1,7 % Mn 0,2 - 0,4 % P 0,2 - 0,3 % s 0,1 % Die Haltezeiten zwischen den einzelnen Zonen und die jeweiligen Gießtemperaturen betragen: Zwischen Arbeitsschicht und Ballenkernzone 18 min Gießtemperatur Ballenkernzone 15000 - 15200K Zwischen Ballenkernzone und Walzenachse 10 min Gießtemperatur Walzenachse 15000 - 15200K Zwischen Walzenachse und Walzenzentrum 15 min Gießtemperatur WalzenzentruF 14800 - 15000K Für die Bestimmung der Drehzahlen " n " gilt für alle Gießzonen mit freier Oberfläche der Wert K = 40 K Für das Walzenzentrum gilt 2 Für den Durchmesser der freien Oberfläche wird 1 Zentrumsdurchmesser gesetzt..The maximum working layer thickness results from the relationship D - d I 10 mm 2. The metal quantities are calculated as follows: Working layer 880 kp Bale core zone 370 kp roller axis 900 kp roller center 220 kp For the working shift, an iron with the following analysis is cast: C 3.4 - 3.6% Si 0.15 - 0.25% Mn 0.4 - 0.6% P 0.4 - 0.6% s 0.1 X Cr 1.0 - 1.5% Ni 0.5 - 0.7% Casting temperature: 16000 - 16200 K For the other zones, an iron with a uniform analysis is cast: C 3.1 - 3.3% Si 1.5 - 1.7% Mn 0.2 - 0.4% P 0.2 - 0.3% s 0.1% The holding times between the individual zones and the respective casting temperatures are: Between work shift and bale core zone 18 min casting temperature bale core zone 15000 - 15200K Between bale core zone and roller axis 10 min casting temperature roller axis 15000 - 15200K Between roller axis and roller center 15 min casting temperature roller center 14800 - 15000K For the determination of the speed "n" applies to all casting zones with a free surface, the value K = 40 K. For the roll center, 2 applies. For the diameter of the free surface, 1 center diameter is set ..

2 Die sich daraus ergebenden Drehzahlen: Arbeitsschicht n t 450 Ballenkernzone n = 500 Walzenachse n = 750 Walzenzentrum n = 800 - Leerseite - 2 The resulting speeds: Work shift n t 450 bale core zone n = 500 roller axis n = 750 roller center n = 800 - blank page -

Claims (4)

Erfindungsansprüche r 1. Verfahren zur Herstellung von massiv gegossenen Zapfenwalzen nach dem horizontalen Schleudergußprinzip in Abhängigkeit der Rohgußballen- und Zapfendurchmesser und den sich daraus ableitenden Gußzyklen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausschaltung der Zapfenwarmrißgefährdung durch Beherrschung der absoluten Schwindungsdifferenz zwischen den Walzenballen und den Zapfenbereich erreicht wird. Invention claims r 1. A method for the production of solid cast Trunnion rolls according to the horizontal centrifugal casting principle depending on the raw cast ball and journal diameter and the resulting casting cycles, characterized in that that an elimination of the risk of cone heat cracking by mastering the absolute Shrinkage difference between the roll barrel and the journal area is reached. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Flüssigeisenmenge für die Arbeitsechicht einschl. 2. The method according to claim 1, characterized in that the entire Amount of liquid iron for the work shift incl. der Zapfen und des Kernbereiches in verschiedenen Zeitetappen so eingegossen wird. daß jeweils vor dem Verguß des nächsten Eisens die Flüssigkontraktion des zuvor gegossenen Eisens abgeschlossen ist. the tenon and the core area in different time stages like this is poured. that in each case before the casting of the next iron, the liquid contraction of the previously cast iron is complete. 3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Raumgestaltung des Rohgußteiles so eingeteilt wird, daß der jeweilige Verguß der vorgesehenen Eisenmenge nur zur Füllung der Hohlraumzonen 1 bis 4 verwendet wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the interior design of the raw casting is divided so that the respective casting of the intended amount of iron is only used to fill the cavity zones 1 to 4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens folgende Grenzen erforderlich sind: Gießtemperatur 1480 - 1620K Haltezeit von 5 min bis 25 min. 4. The method according to claim 1, characterized in that for implementation The following limits are required for the process: Casting temperature 1480 - 1620K holding time from 5 min to 25 min.
DE19823248482 1982-12-29 1982-12-29 Method of manufacturing solid-cast pin rollers according to the horizontal spin-casting principle depending upon the raw cast ball diameter and pin diameter and the casting cycles deriving therefrom Withdrawn DE3248482A1 (en)

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