RU2338623C1 - Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section - Google Patents

Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section Download PDF

Info

Publication number
RU2338623C1
RU2338623C1 RU2007114631/02A RU2007114631A RU2338623C1 RU 2338623 C1 RU2338623 C1 RU 2338623C1 RU 2007114631/02 A RU2007114631/02 A RU 2007114631/02A RU 2007114631 A RU2007114631 A RU 2007114631A RU 2338623 C1 RU2338623 C1 RU 2338623C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
temperature
mold
outer layer
iron
Prior art date
Application number
RU2007114631/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Викторович Бахметьев (RU)
Виталий Викторович Бахметьев
Виктор Николаевич Мазур (RU)
Виктор Николаевич Мазур
Сергей Васильевич Цыбров (RU)
Сергей Васильевич Цыбров
н Генрих Сергеевич Мирзо (RU)
Генрих Сергеевич Мирзоян
Сергей Николаевич Фастовцов (RU)
Сергей Николаевич Фастовцов
Андрей Владимирович Авдиенко (RU)
Андрей Владимирович Авдиенко
Евгений В чеславович Женин (RU)
Евгений Вячеславович Женин
Антон Николаевич Копытов (RU)
Антон Николаевич Копытов
Игорь Владимирович Круглов (RU)
Игорь Владимирович Круглов
Виктор Данилович Науменко (RU)
Виктор Данилович Науменко
Елена Валериановна Санарова (RU)
Елена Валериановна Санарова
Ольга Борисовна Грудникова (RU)
Ольга Борисовна Грудникова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Механоремонтный комплекс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Механоремонтный комплекс" filed Critical Закрытое акционерное общество "Механоремонтный комплекс"
Priority to RU2007114631/02A priority Critical patent/RU2338623C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2338623C1 publication Critical patent/RU2338623C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: bimetallic roller is produced out of two heterogeneous by their chemical compositions irons. The exterior working layer is made out of iron containing 4.0-4.5% of nickel, while the interior layer consists of high strength iron with globular graphite. A layer of a heat insulating zirconium paint of 0.5-2.9% from the thickness of the exterior layer of the roller is applied onto inside surface of a rotating mold. Then iron of the exterior layer is cast; flux at amount of 2.5-3.5 kg per square meter of the inside surface of the exterior layer is introduced into the mold. When the exterior layer hardens, the mold is transferred into a vertical position. Iron of the interior layer at amount of 40-70% from the weight of roller cast is mold when the inside surface of the exterior layer cools to the temperature 15-180°C lower its solidus temperature. Casting of iron of the interior layer is carried out at the temperature of 110-300° above the temperature of liquidus.
EFFECT: there is facilitated strong connection of rollers layers, production of uniform structure and uniform distribution of hardness along section and length of working layer of roller.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии изготовления чугунных сортопрокатных и трубных валков массой более 1 т.The invention relates to foundry, in particular to a technology for the manufacture of cast iron section rolling and tube rolls weighing more than 1 t

При их изготовлении возникают дефекты в виде расслоений в граничной области двух разнородных металлов, а также появляется неравномерность в распределении твердости (до 10 ед. по Шору) по сечению рабочего слоя валков, что намного снижает их эксплуатационную стойкость.During their manufacture, defects arise in the form of delaminations in the boundary region of two dissimilar metals, as well as unevenness in the distribution of hardness (up to 10 Shore units) over the cross section of the working layer of the rolls, which greatly reduces their operational stability.

Известен способ центробежного литья прокатных валков с шейками (SU 1156835 А, B22D 13/00, 23.05.1985), при котором металл внутреннего слоя валка заливается в форму двумя порциями: первая порция составляет 10-15% от массы внутреннего слоя и ее заливают при охлаждении наружного слоя на 20-49°С ниже солидуса после увеличения частоты вращения формы в 1,1-1,15 раза больше номинальной, вторая порция, составляющая 45-50% массы внутреннего слоя, заливается после уменьшения частоты вращения до величины 0,05-0,20 от номинальной и перевода формы в наклонное под углом 30-45° состояние, а заливку оставшейся части внутреннего слоя производят после перевода формы в вертикальное положение и ее останова.A known method of centrifugal casting of rolls with necks (SU 1156835 A, B22D 13/00, 05/23/1985), in which the metal of the inner layer of the roll is poured into the mold in two portions: the first portion is 10-15% by weight of the inner layer and it is poured with cooling the outer layer 20-49 ° C below the solidus after increasing the rotational speed of the mold 1.1-1.15 times the nominal, the second portion, comprising 45-50% of the mass of the inner layer, is poured after reducing the rotational speed to 0.05 -0.20 from the nominal and the translation of the form to inclined at an angle of 30-45 ° e and fill the remainder of the inner layer is carried out after the transfer mold in an upright position and its stop.

Недостатком указанного способа является прерывистость заливки внутреннего слоя в различные периоды времени, что ведет к усиленному окислению внутренней поверхности залитого металла в интервале между заливками, окислению струи металла и появлению неметаллических включений в виде окислов и резкому падению температуры металла в ковше, что также сопряжено с появлением в отливке неслитин и др. видов дефектов.The disadvantage of this method is the intermittent pouring of the inner layer at different periods of time, which leads to increased oxidation of the inner surface of the cast metal in the interval between castings, oxidation of the metal stream and the appearance of non-metallic inclusions in the form of oxides and a sharp drop in the temperature of the metal in the ladle, which is also associated with the appearance of neslitin and other types of defects in casting.

Известен способ центробежной отливки тонкостенных длинномерных заготовок (SU 1316747 AI, B22D, 15.06.1987), в котором наряду с заливкой жидкого металла во вращающуюся форму с заданной скоростью используется теплоизоляционное покрытие в виде цирконовой краски с термическим сопротивлением 0,01-0,02 м2К/Вт. Применительно к стальной отливке с толщиной стенки 10 мм рекомендуемая толщина слоя краски составляет 2 мм.A known method of centrifugal casting of thin-walled long workpieces (SU 1316747 AI, B22D, 06/15/1987), in which, along with pouring liquid metal into a rotating mold at a given speed, a heat-insulating coating in the form of zircon paint with a thermal resistance of 0.01-0.02 m is used 2 K / W. For steel castings with a wall thickness of 10 mm, the recommended paint layer thickness is 2 mm.

И если при изготовлении тонкостенных заготовок такая толщина краски может быть использована при сравнительно низкой прочности к истиранию 0,4 кг/мм по сравнению с требуемой 1,0-2,0 кг/мм по ГОСТ 10772-78, то при изготовлении массивных заготовок, заливаемых во вращающуюся форму под напором мощной струи металла и высоких скоростей заливки, такой слой краски смывается.And if in the manufacture of thin-walled blanks, such a paint thickness can be used with a relatively low abrasion resistance of 0.4 kg / mm compared to the required 1.0-2.0 kg / mm according to GOST 10772-78, then in the manufacture of massive blanks, poured into a rotating form under the pressure of a powerful jet of metal and high pouring speeds, such a layer of paint is washed off.

Наиболее близким к заявляемому является способ центробежной отливки биметаллических чугунных заготовок (RU 2117548 C1, B22D 13/00, 19/16, 20.08.1998), отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность изложницы наносят слой теплоизоляции толщиной 3,0-7,0% от толщины наружного слоя металла и флюс в количестве 1,5-2,5% от массы чугуна наружного слоя, а заливку второго металла производят при установлении температуры наружного слоя на 50-100°С ниже температуры его затвердевания.Closest to the claimed is a method of centrifugal casting of bimetallic cast iron billets (RU 2117548 C1, B22D 13/00, 19/16, 08/20/1998), characterized in that a layer of thermal insulation with a thickness of 3.0-7.0% is applied to the inner surface of the mold from the thickness of the outer layer of the metal and flux in the amount of 1.5-2.5% by weight of the cast iron of the outer layer, and the second metal is cast when the temperature of the outer layer is set at 50-100 ° C below its solidification temperature.

Недостатком представленного способа является наличие толстого слоя теплоизоляции при изготовлении массивных заготовок, например 7 мм покрытия при толщине наружного слоя 100 мм, что вызывает появление пригара, бугристости на поверхности отливок, смывание покрытия при заливке металла, ухудшение структуры и свойств рабочего слоя валка из-за высокого теплового сопротивления теплоизоляционного покрытия. Наряду с этим повышаются припуски на механообработку бочки валка.The disadvantage of the presented method is the presence of a thick layer of thermal insulation in the manufacture of massive billets, for example, 7 mm of coating with a thickness of the outer layer of 100 mm, which causes a burnout, tuberosity on the surface of the castings, rinsing of the coating when pouring metal, deterioration of the structure and properties of the working layer of the roll due to high thermal resistance of the thermal insulation coating. Along with this, the allowances for machining the roll barrel increase.

Введение флюса в зависимости от массы наружного слоя чугуна в количестве 1,5-2,5% способствует повышенному его расходу и поэтому загрязнению граничной области между двумя разнородными металлами частицами флюса, снижению прочностных характеристик в этой области и появлению расслоений.The introduction of flux, depending on the mass of the outer layer of cast iron in an amount of 1.5-2.5%, contributes to its increased consumption and therefore contamination of the boundary region between two dissimilar metals by flux particles, a decrease in strength characteristics in this area and the appearance of delamination.

Возникновение брака отливок от чрезмерного количества флюса связано с тем, что его рекомендуемое по прототипу количество зависит от массы чугуна наружного слоя, а не размеров площади его внутренней (свободной) поверхности, которую необходимо защитить от окисления и теплопотерь.The occurrence of marriage of castings from an excessive amount of flux is due to the fact that its recommended amount according to the prototype depends on the mass of cast iron of the outer layer, and not on the size of the area of its internal (free) surface, which must be protected from oxidation and heat loss.

В связи с этим возникает противоречие в рекомендациях прототипа по количественному вводу флюса, т.к. с повышением массы наружного слоя валка масса флюса увеличивается, хотя при этом она должна уменьшаться из-за уменьшения площади внутренней поверхности наружного слоя.In this regard, there is a contradiction in the recommendations of the prototype for the quantitative introduction of flux, because with increasing mass of the outer layer of the roll, the flux mass increases, although it should decrease due to a decrease in the area of the inner surface of the outer layer.

Заливка второго металла при температуре наружного слоя на 50-100°С ниже температуры его затвердевания не является определяющим фактором, если не принято во внимание соотношение масс отливки и внутреннего слоя металла, а также его температуры заливки.Pouring of the second metal at an outer layer temperature of 50-100 ° C below its solidification temperature is not a determining factor if the mass ratio of the casting and the inner layer of the metal, as well as its pouring temperature, are not taken into account.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в устранении указанных недостатков, повышении качества отливок и уменьшении спада твердости по сечению рабочего слоя сортопрокатных валков, обеспечении гарантированной прочности в зоне соприкосновения двух разнородных металлов.The technical result provided by the invention is to eliminate these drawbacks, improve the quality of castings and reduce the drop in hardness over the cross section of the working layer of rolled rolls, ensuring guaranteed strength in the contact zone of two dissimilar metals.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе центробежной отливки массивных биметаллических валков со сплошным сечением, включающем нанесение на внутреннюю поверхность изложницы теплоизоляционного покрытия, заливку наружного слоя из легированного чугуна во вращающуюся вокруг горизонтальной оси форму, подачу флюса на свободную поверхность наружного слоя, остановку формы и перевод ее в вертикальное положение после затвердевания наружного слоя, заливку внутреннего слоя из серого или высокопрочного чугуна, теплоизоляционное покрытие из цирконовой краски наносят толщиной 0,5-2,9% от толщины наружного слоя валка, флюс подают в количестве 2,5-3,5 кг на квадратный метр свободной поверхности наружного слоя, а заливку чугуна внутреннего слоя осуществляют при охлаждении свободной поверхности чугуна наружного слоя до температуры на 15-180°С ниже его температуры солидуса, в количестве 40-70% от массы отливки валка и при температуре чугуна внутреннего слоя, превышающей его температуру ликвидуса на 110-300°С.The specified technical result is achieved by the fact that in the centrifugal casting method of massive bimetallic rolls with a continuous cross-section, including applying a heat-insulating coating to the inner surface of the mold, casting the outer layer of alloyed cast iron into a mold rotating around a horizontal axis, supplying flux to the free surface of the outer layer, mold stop and translating it into a vertical position after hardening of the outer layer, pouring the inner layer of gray or ductile iron, heat insulation A zirconium paint coating is applied with a thickness of 0.5-2.9% of the thickness of the outer layer of the roll, flux is fed in an amount of 2.5-3.5 kg per square meter of free surface of the outer layer, and casting of the cast iron of the inner layer is carried out with free cooling surface of cast iron of the outer layer to a temperature of 15-180 ° C below its solidus temperature, in an amount of 40-70% of the mass of the casting of the roll and at a temperature of cast iron of the inner layer above its liquidus temperature by 110-300 ° C.

Применение цирконовой краски, наносимой на внутреннюю поверхность изложницы толщиной 0,5...2,9% от толщины наружного слоя отливки, обеспечивает необходимую прочность к истиранию, а также необходимое термическое сопротивление при интенсивном охлаждении рабочего слоя валков, что способствует измельчению структуры, повышению твердости и уменьшению ее спада по сечению отливки.The use of zircon paint applied to the inner surface of the mold with a thickness of 0.5 ... 2.9% of the thickness of the outer layer of the casting provides the necessary abrasion resistance, as well as the necessary thermal resistance during intensive cooling of the working layer of the rolls, which contributes to the refinement of the structure, increase hardness and reduce its decline over the cross section of the casting.

В связи с этим пригар и бугристость на поверхности отливки исчезают и припуски на механообработку поверхности отливок по сравнению с песчаным покрытием толщиной слоя 7 мм значительно (в 3-5 раз) сокращаются.In this regard, the stick and tuberosity on the surface of the casting disappear and the allowances for machining the surface of the castings compared to the sand coating with a layer thickness of 7 mm are significantly (3-5 times) reduced.

При введении цирконовой краски на внутреннюю поверхность изложницы толщиной меньше 0,5% от толщины рабочего слоя валка на поверхности отливки наблюдаются поверхностные трещины, а при введении более 2,9% уменьшается прочность краски к истиранию и происходит ее смывание при заливке металла и как следствие появление трещин в отливке из-за неравномерного теплоотвода.With the introduction of zircon paint on the inner surface of the mold with a thickness of less than 0.5% of the thickness of the working layer of the roll, surface cracks are observed on the surface of the casting, and with the introduction of more than 2.9% the abrasion resistance of the paint decreases and it rinses off when pouring metal and, as a result, the appearance cracks in the casting due to uneven heat dissipation.

Повышение прочности соединения наружного и внутреннего слоев валка зависит от теплопотерь с внутренней поверхности наружного слоя, состояния его окисленности, температурных условий, а также от количества тепла, вносимого массой внутреннего слоя.An increase in the bond strength of the outer and inner layers of the roll depends on heat loss from the inner surface of the outer layer, its oxidation state, temperature conditions, and also the amount of heat introduced by the mass of the inner layer.

При литье массивных заготовок с толщиной стенки выше 30 мм все эти факторы во многом зависят от защиты внутренней поверхности заготовки теплоизолирующими веществами, вводимыми на его поверхность различными способами.When casting massive billets with a wall thickness above 30 mm, all these factors largely depend on the protection of the inner surface of the billet with heat-insulating substances introduced onto its surface in various ways.

В качестве такого вещества предлагается флюс, который вводится во вращающуюся форму в количестве 2,5-3,5 кг на квадратный метр внутренней поверхности наружного слоя отливки.As such a substance, a flux is proposed, which is introduced into a rotating form in an amount of 2.5-3.5 kg per square meter of the inner surface of the outer layer of the casting.

При снижении количества флюса менее 2,5 кг на квадратный метр внутренней поверхности наружного слоя появляются окислы и наблюдается встречный фронт кристаллизации, что ведет к несвариванию слоев.When the amount of flux is reduced to less than 2.5 kg per square meter of the inner surface of the outer layer, oxides appear and an opposing crystallization front is observed, which leads to layer non-welding.

При повышении количества флюса сверх 3,5 кг на квадратный метр внутренней поверхности наружного слоя возникают загрязнения от его частиц в граничной области соприкосновения двух металлов.With an increase in the amount of flux in excess of 3.5 kg per square meter of the inner surface of the outer layer, pollution from its particles occurs in the boundary region of contact between the two metals.

Прочному соединению двух разнородных металлов способствует подплавление зоны металла свободной поверхности наружного слоя глубиной 8-10 мм с учетом дальнейшего всплывания частичек флюса и неметаллических включений в прибыльную часть отливки с вводом металла внутреннего слоя.A strong connection of two dissimilar metals is facilitated by the melting of the metal zone of the free surface of the outer layer with a depth of 8-10 mm, taking into account the further floatation of particles of flux and non-metallic inclusions in the profitable part of the casting with the introduction of the metal of the inner layer.

Эффективность этого процесса определяется разностью температур между заливкой внутреннего слоя и температурой его солидуса, а также массой заливаемого металла в соответствии с равенством:The effectiveness of this process is determined by the temperature difference between the filling of the inner layer and the temperature of its solidus, as well as the mass of the metal being poured in accordance with the equality:

Q=M·c(tзал-tлик) Дж,Q = M · c (t hall -t face ) J,

где Q - количество теплоты, выделяемое металлом внутреннего слоя, Дж;where Q is the amount of heat released by the metal of the inner layer, J;

М - масса расплавленного чугуна, кг;M is the mass of molten iron, kg;

с - удельная теплоемкость чугуна, Дж/кг·°С.s - specific heat of cast iron, J / kg · ° C.

Опыты показали, что необходимое подплавление зоны свободной поверхности наружного слоя происходит при величине массы внутреннего слоя в количестве 40-70% от массы отливки валка и при температуре чугуна внутреннего слоя, превышающей его температуру ликвидуса на 110-300°С.The experiments showed that the necessary melting of the free surface zone of the outer layer occurs when the mass of the inner layer is in the amount of 40-70% of the mass of the casting of the roll and when the temperature of the cast iron of the inner layer exceeds its liquidus temperature by 110-300 ° C.

При уменьшении температуры заливки внутреннего слоя ниже 110°С его температуры ликвидуса наблюдается несваривание слоев, а при увеличении выше 300°С происходит размывание металла наружного слоя и переход карбидообразующих элементов во внутренний слой, что приводит к повышению твердости и затруднениям при механической обработки шеек валка.With a decrease in the pouring temperature of the inner layer below 110 ° С of its liquidus temperature, layers are not welded, and with an increase above 300 ° С, the metal of the outer layer is eroded and carbide-forming elements transfer to the inner layer, which leads to an increase in hardness and difficulties in machining the roll necks.

Необходимая масса внутреннего слоя в количестве 40-70% от массы отливки валка повышает эффективность прочного соединения двух металлов.The necessary mass of the inner layer in an amount of 40-70% of the mass of the casting of the roll increases the efficiency of the durable connection of two metals.

При содержании жидкого чугуна внутреннего слоя массой менее 40% от массы отливки валка происходит несваривание слоев, а при более 70% наблюдается переход карбидообразующих элементов во внутренний слой жидкого чугуна и повышение его твердости с появлением трещин.When the content of liquid cast iron of the inner layer with a mass of less than 40% by weight of the casting of the roll occurs, layers are not welded, and at more than 70%, carbide-forming elements transfer to the inner layer of liquid cast iron and increase its hardness with the appearance of cracks.

Заливку чугуна внутреннего слоя осуществляют при охлаждении чугуна наружного слоя до температуры на 15-180°С ниже его температуры солидуса, что позволяет расплавить дефектный слой на свободной поверхности затвердевшего наружного металла толщиной 8-10 мм и обеспечить прочное сваривание двух металлов с различным химическим составом.Casting of the cast iron of the inner layer is carried out by cooling the cast iron of the outer layer to a temperature of 15-180 ° C below its solidus temperature, which allows the defective layer to melt on the free surface of the hardened outer metal with a thickness of 8-10 mm and to ensure strong welding of two metals with different chemical composition.

При значении температуры свободной поверхности наружного слоя ниже 15°С температуры его солидуса наблюдается переход карбидообразующих элементов во внутренний слой и появление трещин, а выше 180°С происходит несваривание слоев.When the temperature of the free surface of the outer layer is lower than 15 ° С of the temperature of its solidus, carbide-forming elements transfer to the inner layer and cracks appear, and layers are not welded above 180 ° С.

В таблице отражено качество массивных биметаллических валков со сплошным сечением, полученных по предложенному способу.The table shows the quality of massive bimetallic rolls with a continuous cross-section, obtained by the proposed method.

Качество массивных биметаллических валков в зависимости от основных технологических характеристикThe quality of massive bimetallic rolls depending on the main technological characteristics № п/пNo. p / p Отношение толщин слоя краски к наружному слою валка, %The ratio of the thickness of the paint layer to the outer layer of the roll,% Количество флюса, кг/м2 The amount of flux, kg / m 2 Понижение температуры свободной поверхности наружного слоя валка по отношению к солидусу, °СLowering the temperature of the free surface of the outer layer of the roll relative to solidus, ° C Отношение массы металлов внутреннего слоя к наружному, %The ratio of the mass of metals of the inner layer to the outer,% Превышение температуры металла внутреннего слоя над ликвидусом, °СThe excess temperature of the metal of the inner layer over liquidus, ° C Характеристика качества металла валкаQuality characteristic of metal roll 1one 0,40.4 2,52,5 15fifteen 6060 120120 Поверхностные трещиныSurface cracks 3,03.0 3,53,5 180180 7070 300300 ТрещиныCracks 22 0,50.5 2,42,4 15fifteen 4040 120120 Несваривание слоевLayer welding 2,92.9 3,63.6 180180 7070 300300 Загрязнения в зоне свариванияContamination in the weld zone 33 0,50.5 2,52,5 15fifteen 4040 100one hundred Несваривание слоевLayer welding 2,92.9 3,53,5 180180 7070 310310 Повышение твердости внутреннего слояIncreasing the hardness of the inner layer 4four 0,50.5 2,52,5 15fifteen 30thirty 110110 Несваривание слоевLayer welding 2,92.9 3,53,5 180180 8080 300300 ТрещиныCracks 55 0,50.5 2,52,5 1010 50fifty 110110 ТрещиныCracks 2,92.9 3,53,5 190190 7070 300300 Несваривание слоевLayer welding 66 0,50.5 2,52,5 15fifteen 4040 110110 Прочное сваривание и минимальный спад твердости (2 ед. HSD) по сечению рабочего слояStrong welding and minimal drop in hardness (2 units of HSD) over the cross section of the working layer 1,61,6 3,03.0 8080 50fifty 200200 2,92.9 3,53,5 180180 7070 300300

Пример осуществления предлагаемого способаAn example implementation of the proposed method

Способ опробован в производственных условиях ЗАО «Магнитогорский ремонтный комплекс» при отливке сортопрокатного биметаллического валка диаметром и длиной бочки ⌀ 450×900 мм, предназначенного для сортопрокатного стана «300» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Наружный (рабочий) слой валка отливали из чугуна следующего состава, %: С=3,15, Si=0,70; Mn=0,80; Cr=1,51; Ni=4,20; S=0,015; P=0,05.The method was tested in the production conditions of CJSC Magnitogorsk Repair Complex when casting a bimetallic roll with a diameter and a barrel length of × 450 × 900 mm intended for the 300 rolling mill of OJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works. The outer (working) layer of the roll was cast from cast iron of the following composition,%: C = 3.15, Si = 0.70; Mn = 0.80; Cr = 1.51; Ni = 4.20; S = 0.015; P = 0.05.

Внутренний слой валка имел следующий химический состав, %: С=3,20; Si=2,15; Mn=0,75; Cr=0,21; Ni=0,61; Mg=0,04; S=0,02; P=0,04.The inner layer of the roll had the following chemical composition,%: C = 3.20; Si = 2.15; Mn = 0.75; Cr = 0.21; Ni = 0.61; Mg = 0.04; S = 0.02; P = 0.04.

В процессе плавки с помощью термографического анализа с использованием компьютерного устройства «ЛИТИС» определяли температуру ликвидуса и солидуса наружного и внутреннего слоев. По данным указанного анализа температура ликвидуса и солидуса наружного слоя составляет соответственно 1225°С и 1130°С, а температура ликвидуса и солидуса внутреннего слоя - соответственно 1230°С и 1150°С.During the melting process, the temperature of the liquidus and solidus of the outer and inner layers was determined using thermographic analysis using a LITIS computer device. According to the analysis, the temperature of the liquidus and solidus of the outer layer is 1225 ° C and 1130 ° C, respectively, and the temperature of the liquidus and solidus of the inner layer is 1230 ° C and 1150 ° C, respectively.

Масса заготовки валка составляла 1950 кг, масса рабочего слоя - 1100 кг (толщина слоя 100 мм). Масса внутреннего чугуна - 850 кг (45% от массы металла исходной заготовки).The mass of the roll blank was 1950 kg, the mass of the working layer was 1100 kg (layer thickness 100 mm). The mass of internal cast iron is 850 kg (45% of the mass of the metal of the initial billet).

Перед заливкой наружного слоя валка изложнице придавали вращение с частотой 600 об/мин.Before casting the outer layer of the roll, the mold was given rotation at a frequency of 600 rpm.

На внутреннюю поверхность вращающейся изложницы наносили слой теплоизоляционного покрытия из цирконовой краски толщиной 1,6 мм, что составляло 1,6% от толщины наружного слоя чугуна.A layer of heat-insulating coating of zircon paint 1.6 mm thick was applied to the inner surface of the rotating mold, which was 1.6% of the thickness of the outer layer of cast iron.

Во вращающуюся изложницу заливали чугун наружного слоя толщиной 100 мм при температуре 1360°С.Cast iron of the outer layer with a thickness of 100 mm at a temperature of 1360 ° C was poured into the rotating mold.

После заливки металла продолжительностью 55 с в форму вводили порошкообразный флюс, который под действием центробежной силы как более легкий с удельным весом 1,5 кг/см3 всплывал на внутреннюю поверхность и защищал зеркало металла от теплопотерь, обеспечивая одностороннюю кристаллизацию рабочего слоя.After pouring the metal with a duration of 55 s, a powdery flux was introduced into the mold, which, under the action of centrifugal force, as a lighter one with a specific gravity of 1.5 kg / cm 3 floated to the inner surface and protected the metal mirror from heat loss, providing one-sided crystallization of the working layer.

В процессе кристаллизации наружного слоя чугуна производили замер температуры ее внутренней поверхности с помощью оптического пирометра IMPAC-1S-140, с точностью 0,3%, установленного на штативе и направленного на зеркало металла через отверстие в передней крышке изложницы,In the process of crystallization of the outer layer of cast iron, the temperature of its inner surface was measured using an IMPAC-1S-140 optical pyrometer, with an accuracy of 0.3%, mounted on a tripod and aimed at a metal mirror through an opening in the mold front cover,

После затвердевания наружного слоя изложница переносится из центробежной машины в кессон и устанавливается в вертикальное положение, а к ней подводится заливочная воронка.After the outer layer has hardened, the mold is transferred from the centrifugal machine to the caisson and installed in a vertical position, and a casting funnel is brought to it.

По достижении на кривой охлаждения температуры внутренней поверхности наружного слоя 1100°С, т.е. на 30°С ниже его температуры солидуса, производили заливку внутреннего слоя металла.When the temperature of the inner surface of the outer layer reaches 1100 ° С on the cooling curve, i.e. 30 ° C below its solidus temperature, the inner layer of the metal was filled.

Заливка внутреннего слоя металла производилась при температуре 1490°С, что на 265°С превышает его температуру ликвидуса. Продолжительность заливки составила 40 с.The inner metal layer was poured at a temperature of 1490 ° С, which is 265 ° С higher than its liquidus temperature. The fill time was 40 s.

После выдержки отливки в форме в течение 20 часов ее извлекли из формы и направили на очистку, термическую и механическую обработку.After holding the casting in the mold for 20 hours, it was removed from the mold and sent for cleaning, heat and mechanical treatment.

Оценка качества металла биметаллического валка производилась с помощью металлографических исследований на образцах кольцевой пробы с применением оптической, электронной и эмиссионной микроскопии.Evaluation of the metal quality of the bimetallic roll was carried out using metallographic studies on samples of a ring sample using optical, electron and emission microscopy.

Твердость на глубине рабочего слоя определяли на сегментах кольцевой пробы, вырезанных с дальнего от заливки торца бочки в соответствии с ГОСТ 9013-59.Hardness at the depth of the working layer was determined on the segments of the annular sample, cut from the farthest from the end of the barrel in accordance with GOST 9013-59.

Для оценки прочности соединения наружного и внутреннего слоев и выявления дефектов в этой зоне применяли дефектоскоп УД 9812.To assess the strength of the connection of the outer and inner layers and to identify defects in this zone, the UD 9812 flaw detector was used.

Измерение содержания аустенитной фазы и мартенсита проводили с помощью ферритометра "Feritscop МР-30".The content of the austenitic phase and martensite was measured using a Feritscop MP-30 ferritometer.

По всем показателям качество валка соответствовало техническим условиям на поставку.In all respects, the quality of the roll corresponded to the technical conditions for delivery.

Спад твердости по сечению рабочего слоя валка на глубине 100 мм составлял 2 ед. по HSD, т.е. оказался минимальным по сравнению с традиционной технологией изготовления в стационарную форму (8-10 ед. по HSD).The decrease in hardness over the cross section of the working layer of the roll at a depth of 100 mm was 2 units. according to HSD, i.e. turned out to be minimal in comparison with the traditional technology of manufacturing in a stationary form (8-10 units by HSD).

Прочность соединения двух металлов по показаниям металлографического анализа проб и 100% ультразвукового контроля полностью удовлетворяла техническим условиям.The strength of the connection of the two metals according to the indications of metallographic analysis of samples and 100% ultrasonic testing fully met the technical conditions.

Таким образом, предложенный способ центробежной отливки массивных биметаллических валков со сплошным сечением позволяет обеспечить в промышленных условиях прочное соединение двух разнородных по химическому составу металлов и равномерное распределение твердости металла с минимальным спадом по сечению рабочего слоя, что является залогом успешной эксплуатации валков на прокатных станах.Thus, the proposed method for centrifugal casting of massive bimetallic rolls with a solid cross-section allows for a reliable connection of two metals with different chemical composition and uniform distribution of metal hardness with a minimum decrease in the cross section of the working layer, which is the key to the successful operation of the rolls on rolling mills.

Claims (1)

Способ центробежной отливки массивных биметаллических валков со сплошным сечением, включающий нанесение на внутреннюю поверхность изложницы теплоизоляционного покрытия, заливку наружного слоя из легированного чугуна во вращающуюся вокруг горизонтальной оси форму, подачу флюса на свободную поверхность наружного слоя, остановку формы и перевод ее в вертикальное положение после затвердевания наружного слоя, заливку внутреннего слоя из серого или высокопрочного чугуна, отличающийся тем, что теплоизоляционное покрытие из цирконовой краски наносят толщиной 0,5-2,9% от толщины наружного слоя валка, флюс подают на свободную поверхность наружного слоя в количестве 2,5-3,5 кг/м2, а заливку чугуна внутреннего слоя осуществляют при охлаждении свободной поверхности чугуна наружного слоя до температуры на 15-180°С ниже его температуры солидуса, в количестве 40-70% от массы отливки валка и при температуре чугуна внутреннего слоя, превышающей его температуру ликвидуса на 110-300°С.A method for centrifugal casting of solid bimetallic rolls with a continuous cross section, including applying a heat-insulating coating to the inner surface of a mold, casting an outer layer of alloyed cast iron into a mold rotating around a horizontal axis, supplying flux to the free surface of the outer layer, stopping the mold and putting it into a vertical position after hardening outer layer, filling the inner layer of gray or ductile iron, characterized in that the heat-insulating coating of zircon asks are applied with a thickness of 0.5-2.9% of the thickness of the outer layer of the roll, flux is supplied to the free surface of the outer layer in an amount of 2.5-3.5 kg / m 2 , and casting of the cast iron of the inner layer is carried out by cooling the free surface of the cast iron of the outer layer to a temperature of 15-180 ° C below its solidus temperature, in the amount of 40-70% of the mass of the casting roll and at a temperature of cast iron of the inner layer, which exceeds its liquidus temperature by 110-300 ° C.
RU2007114631/02A 2007-04-18 2007-04-18 Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section RU2338623C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114631/02A RU2338623C1 (en) 2007-04-18 2007-04-18 Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114631/02A RU2338623C1 (en) 2007-04-18 2007-04-18 Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2338623C1 true RU2338623C1 (en) 2008-11-20

Family

ID=40241246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007114631/02A RU2338623C1 (en) 2007-04-18 2007-04-18 Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2338623C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727369C1 (en) * 2019-12-30 2020-07-21 Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" Method for unidirectional and accelerated hardening of large-size thick-walled centrifugal cast steel workpieces
CN113172213A (en) * 2021-04-09 2021-07-27 燕山大学 Casting method of centrifugal composite roller
RU2784634C1 (en) * 2022-09-09 2022-11-29 Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" Method for manufacturing a two-layer workpiece of a drum of a milling roll

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727369C1 (en) * 2019-12-30 2020-07-21 Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" Method for unidirectional and accelerated hardening of large-size thick-walled centrifugal cast steel workpieces
CN113172213A (en) * 2021-04-09 2021-07-27 燕山大学 Casting method of centrifugal composite roller
CN113172213B (en) * 2021-04-09 2022-06-03 燕山大学 Casting method of centrifugal composite roller
RU2784634C1 (en) * 2022-09-09 2022-11-29 Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" Method for manufacturing a two-layer workpiece of a drum of a milling roll
RU2806681C1 (en) * 2022-12-07 2023-11-02 Публичное акционерное общество "Тяжпрессмаш" Method for producing seamless steel blanks for large volume cylinder bodies for storage and transportation of compressed and liquefied gases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7604039B2 (en) Casting steel strip
KR102378836B1 (en) Composite roll for rolling and manufacturing method thereof
JP2006515802A (en) Casting of steel strip with low surface roughness and low porosity
CN105458227B (en) Centrifugal casting high-boron high-speed steel composite roller and preparation method thereof
WO1995013889A1 (en) Casting stainless steel strip on surface with specified roughness
Jolly Prof. John Campbell’s ten rules for making reliable castings
RU2338623C1 (en) Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section
CN105695886A (en) Method for two-step manufacturing of high-nitrogen stainless steel plate through normal-pressure metallurgy
CN106480449A (en) A kind of method that laser manufactures heavy section universal mill horizontal roller
KR100612491B1 (en) Guide roll of continuous casting manufactured by double centrifugal casting process of liquid plus liquid, and transportation trans roll using the same
RU2375145C2 (en) Casting of steel strip
CN115026251B (en) Process improvement method for improving flaw detection qualification rate of 38CrMoAl
CN105710333A (en) Centrifugal casting process for large heat-resistant steel furnace bottom roller body
CN104741534B (en) A kind of adjustable roll shaft casting mould and manufacturing process
Joshi Centrifugal casting
JP3953678B2 (en) Vertical centrifugal casting method and mold apparatus therefor
RU2343040C1 (en) Technique of centrifugal casting of cast-iron bimetallic blanks with axial cavity
RU2727369C1 (en) Method for unidirectional and accelerated hardening of large-size thick-walled centrifugal cast steel workpieces
KR100656429B1 (en) Manufacturing method for roll for rolling
RU2802046C1 (en) Method for producing double-layer pipes of large diameter for npp main circulation pipeline
Ludlow et al. Precipitation of nitrides and carbides during solidification and cooling in continuous casting
RU2117548C1 (en) Method of centrifugal casting of bimetal cast iron blanks
Wang et al. The typical defects in laser cladding and process control method
KR101175646B1 (en) Simulating method for evaluating quality of scarfing in continuous casting
HONDA Investigation of properties of foundry pig irons and development of centrifugally cast rolling rolls

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100419

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20121110

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140419

BF4A Cancelling a publication of earlier date [patents]

Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170419