UA71988C2

UA71988C2 - Method and plant for electroslag surfacing of composite rollers by liquid metal, current-carrying crystallizer

Info

Publication number: UA71988C2
Application number: UA2002031790A
Authority: UA
Inventors: Heorhii Markovych Skudar; Ianov Serhii Viktorovyc Sevost; Volodymyr Borysovych Shabanov; Oleh Vitaliiovych Sviridov; Oleksandr Stepanovych Volkov; Nikov Mykola Petrovych Strel; Henadii Volodymyrovy Noschenko; Serhii Viktorovych Novoselov; Viktor Mykolaiovych Bilyk; Oleksandr Valeriovych Popyrev
Original assignee: Novo Kramatorskyi Machine Buil
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2005-01-17
Also published as: WO2003074215A1; RU2004119958A; RU2286229C2

Abstract

The invention relates to the field of foundry, in particular, to the methods and devices for electroslag surfacing by liquid metal of composite rollers, and may be used at production and repair of rollers of different standard sizes, rolls, tables etc. that are normally equipped with wearproof working layer. The method of electroslag surfacing by liquid metal of composite rollers on the part of billet adjacent to the starting area includes the execution of the diametral projection. The first portion of metal is supplied after fusing of this projection, and rotating magnetic field is created on the interface of slag and metal bath, whose direction is periodically changed. In the current-carrying crystallizer the through holes are made on the intermediate section, and internal surface of current-carrying section is converging downwards. The plant for execution of the method is equipped with supporting element (starting belt) mounted on the driving device, and the crystallizer is made with possibility of withdrawal from working position. The invention ensures the separation of the heating area of the billet from the area of influence of force electromagnetic field thus guaranteeing the quality of built-up layer.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до галузі ливарного виробництва, а більш конкретно - до способів і пристроїв для 2 електрошлакового наплавлення рідким металом композитних валків і може бути використаний при виробництві і ремонті валків різних типорозмірів, роликів, рольгангів і т.п. виробів, що за умовами експлуатації оснащують зносостійким робочим й шаром.The invention relates to the field of foundry production, and more specifically - to methods and devices for 2 electroslag surfacing with liquid metal of composite rolls and can be used in the production and repair of rolls of various standard sizes, rollers, roller gangs, etc. products that, under the conditions of operation, are equipped with a wear-resistant working layer.

Охраноспроможне рішення, що заявляється, утворює групу винаходів (спосіб - пристрій - пристрій), об'єднаних єдиним винахідницьким задумом, але які мають самостійне правове значення.The patentable solution claimed forms a group of inventions (method - device - device) united by a single inventive idea, but which have independent legal significance.

Відомий спосіб електрошлакового наплавлення композитних прокатних валків, при якому в порожнині секційного кристалізатора попередньо розміщають металеву заготівку, після чого в кільцеву порожнину, утворену заготівкою і внутрішньою поверхнею кристалізатора, подають рідкий шлак і рідкий метал для наплавлення, і одночасно створюють у зоні наплавлення оберта є магнітне поле (див., наприклад, опис заявки в22019/16, УМО 94/226619, 13.10.1994, Сагеце 1994/23).There is a known method of electroslag surfacing of composite rolled rolls, in which a metal blank is first placed in the cavity of the sectional crystallizer, after which liquid slag and liquid metal for surfacing are fed into the annular cavity formed by the blank and the inner surface of the crystallizer, and at the same time, a magnetic rotation is created in the surfacing zone field (see, for example, the description of the application v22019/16, UMO 94/226619, 13.10.1994, Sagetse 1994/23).

Відмінністю даного способу є те, що оберт.магнітне поле створюється в зоні шлакової ванни, що є одночасно і зоною нагрівання заготівки. З цієї причини важко забезпечити рівномірність нагрівання заготівки, яка наплавляється, особливо великогабаритної.The difference of this method is that the rotating magnetic field is created in the zone of the slag bath, which is also the zone of heating the workpiece. For this reason, it is difficult to ensure uniformity of heating of the workpiece to be welded, especially large-sized ones.

Цей недолік частково усунутий в іншому відомому способі, що є по кількості подібних істотних ознак і корисному результату, що досягається, найближчим аналогом (прототипом).This shortcoming is partially eliminated in another known method, which is the closest analogue (prototype) in terms of the number of similar essential features and the useful result achieved.

Як і спосіб наплавлення композитних валків, що заявляється, він має .наступні подібні ознаки (патент СШАAs well as the claimed method of surfacing composite rolls, it has the following similar features (U.S. Pat.

Моб283198, Б228027/02,): - у порожнині секційного струмопідвідного кристалізатора попередньо розміщають металеву заготівку, яка стартовий пояс; - у кільцеву порожнину, утворену заготівкою і внутрішньою поверхнею кристалізатора, подають рідкий шлак і с присадний рідкий метал; Ге) - створюють у зоні наплавлення обертальне магнітне поле для обертання шлакової і металевої ванни.Mob283198, B228027/02,): - in the cavity of the sectional current-driven crystallizer, a metal blank, which is a starting belt, is pre-placed; - liquid slag and filler liquid metal are fed into the annular cavity formed by the blank and the inner surface of the crystallizer; Ge) - create a rotating magnetic field in the surfacing zone for rotation of the slag and metal bath.

У даному способі заготівка під наплавлення нагрівається більш рівномірно, однак оскільки зона нагрівання також сполучена з обертане магнітним полем у зоні шлакової ванни, переважно в обертання приводиться рідкий шлак, а не метал, що не забезпечує необхідної якості наплавленого шару. 09In this method, the workpiece for surfacing is heated more evenly, but since the heating zone is also connected to the rotating magnetic field in the area of the slag bath, liquid slag is mainly rotated, rather than metal, which does not provide the required quality of the surfacing layer. 09

В основу винаходу покладена задача - створити спосіб і пристрої для електрошлакового наплавлення ее) композитних прокатних валків із забезпеченням гарантованої якості наплавленого шару шляхом більш прискореного обертання рідкого металу за рахунок технічного результату, що полягає в стабілізації режимів б стартового наплавлення і відділення зони нагрівання заготівки від зони впливу силового електромагнітного поля. «-The invention is based on the task of creating a method and devices for electroslag surfacing (ee) of composite rolled rolls with ensuring the guaranteed quality of the surfacing layer by means of faster rotation of the liquid metal due to the technical result, which consists in stabilizing the starting surfacing modes b and separating the heating zone of the workpiece from the under the influence of a strong electromagnetic field. "-

Для досягнення цього технічного результату в способі електрошлакового наплавлення композитнихTo achieve this technical result in the method of electroslag surfacing of composites

Зо прокатних валків, при якому в порожнині секційного струмопідвідного кристалізатора розміщають металеву т заготівку, що має стартовий пояс, після чого в кільцеву порожнину, утворену заготівкою і внутрішньою поверхнею кристалізатора, подають рідкий шлак і рідкий метал для наплавлення, створюють у зоні наплавлення обертатиме магнітне поле для обертання шлакової і металевої ванни, - прилягаючу до стартового пояса « заготівку виконують з діаметральним виступом, діаметр якого перевищує діаметр заготівки під наплавлення, при З 70 цьому першу порцію рідкого металу подають після оплавлення зазначеного стартового пояса, а обертане с магнітне поле створюють на межі розділення шлакової і металевої ванни, при цьому напрямок обертання "з магнітного поля періодично змінюють.From rolling rolls, in which a metal billet with a starting belt is placed in the cavity of a sectional current-carrying crystallizer, after which liquid slag and liquid metal for surfacing are fed into the annular cavity formed by the preform and the inner surface of the crystallizer, creating a rotating magnetic field in the surfacing zone for the rotation of the slag and metal bath, - the workpiece adjacent to the starting belt is made with a diametrical projection, the diameter of which exceeds the diameter of the workpiece to be welded, with this, the first portion of liquid metal is fed after the specified starting belt is welded, and the rotating magnetic field is created at the boundary separation of the slag and metal bath, while the direction of rotation "from the magnetic field is periodically changed.

Крім того, у процесі наплавлення змінюють частоту обертового магнітного поля, а на поверхні заготівки виконують рифлення, по оплавленню яких судять про готовність заготівки до з'єднання з металом, який 79 наплавляється. - Крім того, у заготівці попередньо виконують осьовий отвір для поліпшення умов кристалізації шляхом - додаткового відводу тепла, а після заливання в кільцевий зазор кристалізатора рідкого шлаку на поверхню цього шлаку подають теплоізоляційний матеріал, у якості якого може використовуватися гранульований сажистий ї-о вуглець. (о) 250 До додаткових відмітних ознак винаходу відноситься також і те, що на момент подачі в кільцевий зазор кристалізатора кожної порції рідкого металу змінюють величину плавильного струму. со Між відмітними ознаками винаходу і технічним результатом, що досягається, мається причинно-наслідковий зв'язок.In addition, in the surfacing process, the frequency of the rotating magnetic field is changed, and corrugations are made on the surface of the workpiece, which are used to judge the readiness of the workpiece to be joined with the metal that is being superimposed. - In addition, an axial hole is pre-made in the billet to improve the conditions of crystallization by means of additional heat removal, and after pouring liquid slag into the ring gap of the crystallizer, heat-insulating material is applied to the surface of this slag, which can be used as granulated soot and carbon. (o) 250 Additional distinguishing features of the invention also include the fact that at the moment of feeding into the annular gap of the crystallizer, each portion of liquid metal changes the value of the melting current. co. There is a cause and effect relationship between the distinguishing features of the invention and the technical result achieved.

За рахунок того, що заготівку виконують з діаметральним виступом, що прилягає до стартового пояса, 99 забезпечується першочергове оплавлення цього виступу у наслідок дії плавильного струму. Подача першоїDue to the fact that the workpiece is made with a diametric protrusion adjacent to the starting belt, 99 the primary melting of this protrusion is ensured as a result of the action of the melting current. Serving the first

ГФ) порції рідкого металу в кільцевий зазор кристалізатора після оплавлення стартового пояса забезпечує юю оптимальний режим наплавлення в її початковий період і, тим самим, забезпечує підтримання оптимальних параметрів до повного закінчення процесу наплавлення, що забезпечує якість наплавленого шару.HF) portions of liquid metal into the annular gap of the crystallizer after the melting of the start belt ensures the optimal deposition mode in its initial period and, thereby, ensures the maintenance of optimal parameters until the complete end of the deposition process, which ensures the quality of the deposited layer.

Цьому ж сприяє і розділення зони нагрівання заготівки від зони впливу силового електромагнітного поля. 60 У відомих способах електрошлакового наплавлення зона нагрівання заготівки і зона магнітного поля сполучені. Тому при поліпшенні рівномірності нагрівання заготівки неминуче знижується ефективність обертання шлаку, а, отже, і металу.This is also facilitated by the separation of the heating zone of the workpiece from the zone of influence of the strong electromagnetic field. 60 In known methods of electroslag surfacing, the workpiece heating zone and the magnetic field zone are combined. Therefore, when the uniformity of the heating of the workpiece is improved, the efficiency of rotation of the slag, and therefore of the metal, inevitably decreases.

У запропонованому способі ці дві зазначені режимні зони розділені в просторі за рахунок того, що обертаюче магнітне поле створюють на межі розділення шлакової і металевої ванни. При такому рішенні бо забезпечується більш прискорене обертання металевої ванни при рівномірному нагріванні заготівки.In the proposed method, these two specified mode zones are separated in space due to the fact that the rotating magnetic field is created at the boundary of the separation of the slag and metal bath. With this solution, a more accelerated rotation of the metal bath is ensured during uniform heating of the workpiece.

Більш ефективне обертання металу в зазорі і періодична зміна його обертання зменшує ліквацію в наплавленому шарі, забезпечують його дрібнозернисту структуру, рівномірне підплавлення заготівки і надійне зчеплення з шаром. Все це забезпечує якість і зносостійкість виробу.More effective rotation of the metal in the gap and periodic change of its rotation reduces liquation in the deposited layer, ensures its fine-grained structure, uniform submelting of the workpiece and reliable adhesion to the layer. All this ensures the quality and durability of the product.

За рахунок розділення зони нагрівання заготівки від зони впливу силового електромагнітного поля з'явилася можливість гнучкого керування обертанням магнітного поля шляхом зміни його частоти, що дозволяє ще більш широко керувати процесом кристалізації в наплавленому шарі, а, отже, одержати якісний показник зносостійкості в його екстремальному значенні.Due to the separation of the heating zone of the workpiece from the zone of influence of the strong electromagnetic field, it became possible to flexibly control the rotation of the magnetic field by changing its frequency, which allows you to control the crystallization process in the deposited layer even more widely, and, therefore, to obtain a high-quality indicator of wear resistance in its extreme value .

Крім того, за рахунок виконання на заготівці рифлень із глибиною заданого проплавлення її поверхні /о забезпечується можливість подачі рідкого металу в кільцевий зазор кристалізатора в найбільш сприятливий момент для наступного зчеплення металу, який наплавляється, з поверхнею заготівки, що також сприяє одержанню якісного наплавленого шару.In addition, due to the execution of corrugations on the workpiece with a specified depth of penetration of its surface /o, it is possible to supply liquid metal into the annular gap of the crystallizer at the most favorable moment for the next adhesion of the metal to be deposited with the surface of the workpiece, which also contributes to obtaining a high-quality deposited layer.

Попереднє виконання в заготівці осьового отвору створює оптимальні умови для кристалізації за рахунок додаткового відводу тепла як у зовнішнє і середовище, так і в напрямку осьового отвору.Preliminary execution of the axial hole in the workpiece creates optimal conditions for crystallization due to additional heat removal both to the outside and the environment, and in the direction of the axial hole.

Подача на поверхню рідкого шлаку теплоізоляційного матеріалу, наприклад гранульованого сажистого вуглецю, сприяє підтримці в рідкому шлаку необхідної температури на весь період наплавлення за рахунок зменшення тепловіддачі з дзеркала шлакової ванни.Supplying heat-insulating material to the surface of the liquid slag, such as granular soot carbon, helps maintain the required temperature in the liquid slag for the entire surfacing period by reducing the heat transfer from the slag bath mirror.

Зміна величини плавильного струму на момент подачі в кільцевий зазор кристалізатора до величини 5095 від основного режиму запобігає випадкам більш глибокого проплавлення заготівки за рахунок перетікання го плавильного струму по масі порції рідкого металу, що подається, і його обмеженого впливу на поверхню заготівки в зоні її контакту з поданою порцією рідкого металу.Changing the value of the melting current at the moment of feeding into the annular gap of the crystallizer to a value of 5095 from the basic mode prevents cases of deeper melting of the workpiece due to the flow of the melting current through the mass of the portion of liquid metal supplied and its limited effect on the surface of the workpiece in the zone of its contact with given portion of liquid metal.

Таким чином, усі додаткові ознаки винаходу також сприяють рішенню основної задачі - одержати гарантовану якість наплавленого шару.Thus, all additional features of the invention also contribute to the solution of the main task - to obtain a guaranteed quality of the deposited layer.

Задачею винаходу, що заявляється, є також створення пристроїв для забезпечення гарантованої якості с об наплавленого шару. Одним із таких пристроїв є струмопідвідний кристалізатор.The task of the claimed invention is also to create devices to ensure the guaranteed quality of the deposited layer. One of such devices is a current-driven crystallizer.

Відома конструкція струмопідвідного кристалізатора, яка описана в патенті США Мо4185682 від 29.01.1980, і)The design of the current-driven crystallizer is known, which is described in the US patent Mo4185682 dated January 29, 1980, i)

МПК в22027/02.IPC v22027/02.

У цьому кристалізаторі верхня секція є струмопідвідною. Вона виконує функцію невитратного електрода. По всій висоті секції виконана наскрізна вертикальна і радіально спрямована щілина, яка заповнена со зо електроізоляційним матеріалом.In this crystallizer, the upper section is conductive. It performs the function of a non-consumable electrode. Along the entire height of the section, a through vertical and radially directed gap is made, which is filled with electrical insulating material.

Однак одержання високоякісного наплавлення в цьому кристалізаторі ускладнено через цілий ряд со конструктивних недоліків. Ге!However, obtaining a high-quality surfacing in this crystallizer is complicated due to a number of design flaws. Gee!

Наявність тільки однієї наскрізної щілини в струмопровідній секції обумовлює нерівномірність щільності струму по периметру струмопідвідної секції та у прилягаючих до неї об'ємах шлакової ванни. Унаслідок цього -- зв Має місце нерівномірне підплавлення поверхні заготівки. ї-The presence of only one through gap in the current-conducting section determines the unevenness of the current density along the perimeter of the current-conducting section and in the volumes of the slag bath adjacent to it. As a result, there is an uneven melting of the surface of the workpiece. uh-

Найбільш близькою по сукупності ознак і результату, що досягається, є конструкція струмопідвідного кристалізатора, яка описана в патенті України на винахід Мо25607А МПК 822019/00.The design of the current-driven crystallizer, which is described in the patent of Ukraine for the invention Mo25607А IPC 822019/00, is the closest in terms of the set of features and the result that can be achieved.

У цьому кристалізаторі струмопідвідна секція виконана з кількістю наскрізних щілин не менш як дві, що забезпечує рівномірність щільності струму по периметру струмопідвідної секції, тому що струмопідводи « розташовані симетрично щодо вісі кристалізатора. з с Відомий кристалізатор і той, що заявляється мають наступні подібні ознаки: струмопідвідний кристалізатор, . що включає розташовані по висоті і ізольовані одна від однієї струмопідвідну, проміжну і формуючу секції, и?» одна з яких має наскрізні прорізи та оснащена трансформаторами обертання шлакової і металевої ванн.In this crystallizer, the current-carrying section is made with the number of through slits at least two, which ensures the uniformity of the current density along the perimeter of the current-carrying section, because the current-carrying sections are located symmetrically about the axis of the crystallizer. with c The known crystallizer and the one that is claimed have the following similar features: current-driven crystallizer, . which includes current-carrying, intermediate and forming sections located in height and isolated from each other, and? one of which has through slots and is equipped with slag and metal bath rotation transformers.

До недоліків відомої конструкції кристалізатора варто віднести: - у зв'язку з виконанням внутрішньої поверхні струмопідвідної секції, що контактує з розплавленим шлаком, -І циліндричної форми плавильний струм по найкоротшому шляху надходить на вісь, яка наплавляється, і підплавляє її поверхню вище ділянки початку наплавлювання, у результаті чого на цій ділянці не відбувається - сплавлення металу, який наплавляється, з віссю і він стає концентратором тріщин, що вимагає його со обов'язкового вилучення, яке обумовлює нераціональну витрату металу і додаткові витрати на його механообробку; со - виконання наскрізних прорізів на струмопідвідній секції з метою створення в ній магнітного поля с обертання шлакової і металевої ванн, через свою віддаленість від металевої ванни не забезпечує необхідного ефекту її обертання і рівномірного розподілу металу, який наплавляється, по периметру заготівки, яка наплавляється. 5Б В основу винаходу покладена задача - створити струмопідвідний кристалізатор, що забезпечує якісне наплавлювання на тіла обертання діаметром до 1600мм шляхом стабілізації процесу наплавлювання, особливо (Ф, в його початковий період, і, за рахунок технічного результату, що полягає в наближенні до зони початкового ка наплавлювання підведення основного плавильного струму і максимального наближення до зони рідкого металу магнітного поля обертання шлакової і металевої ванн. во Для досягнення цього технічного результату у струмопідвідному кристалізаторі, що включає розташовані по висоті й ізольовані одна від одної струмопідвідну, проміжну і формуючу секції, одна з яких має наскрізні прорізи й оснащена трансформаторами обертання шлакової і металевої ванн, наскрізні прорізи виконані на проміжній секції, до якої підключені зазначені трансформатори, а внутрішня поверхня струмопідвідної секції виконана такою, що звужується до низу. 65 При цьому проміжна секція оснащена фланцем, що охоплює її по частині периметра, а їхні контактні поверхні виконані конічними.The disadvantages of the known design of the crystallizer include: - due to the design of the inner surface of the current-carrying section, which is in contact with the molten slag, - and the cylindrical-shaped melting current flows along the shortest path to the axis that is being welded, and submerges its surface above the area where the welding begins , as a result of which this area does not occur - fusion of the metal that is deposited with the axis and it becomes a concentrator of cracks, which requires its mandatory extraction, which causes irrational consumption of metal and additional costs for its mechanical processing; c - execution of through slits on the current-carrying section in order to create a magnetic field in it for the rotation of the slag and metal baths, due to its distance from the metal bath, it does not provide the necessary effect of its rotation and uniform distribution of the metal to be deposited on the perimeter of the workpiece to be deposited. 5B The invention is based on the task of creating a current-driven crystallizer that provides high-quality surfacing on bodies of rotation with a diameter of up to 1600 mm by stabilizing the surfacing process, especially (Ф, in its initial period, and, due to the technical result, which consists in approaching the zone of initial ca welding of the supply of the main melting current and the maximum approach to the liquid metal zone of the magnetic field of the rotation of the slag and metal baths. In order to achieve this technical result in the current-carrying crystallizer, which includes the current-carrying, intermediate and forming sections located in height and isolated from each other, one of which has through slots and is equipped with slag and metal bath rotation transformers, the through slots are made on the intermediate section to which the specified transformers are connected, and the inner surface of the current-carrying section is made such that it tapers to the bottom. 65 At the same time, the intermediate section is equipped with a flange covering it along part of the perimeter, and their contact surfaces are conical.

На додаток до цього фланець у місцях наскрізних прорізів на проміжній секції має вибірки для виключення перетікання по ньому електричного струму обертання шлакової і металевої ванн.In addition to this, the flange in the places of the through slots on the intermediate section has samples to exclude the flow of the electric current of the rotation of the slag and metal baths.

Між відмітними ознаками винаходу і технічним результатом мається причинно-наслідковий зв'язок.There is a causal relationship between the distinguishing features of the invention and the technical result.

З критики прототипу випливає, що нестабільність процесу наплавлювання в початковий період відбувається через віддаленість від зони наплавлювання як потоку основного плавильного струму, так і магнітного поля обертання шлакової і металевої ванн.It follows from the criticism of the prototype that the instability of the surfacing process in the initial period occurs due to the distance from the surfacing zone of both the flow of the main melting current and the magnetic field of rotation of the slag and metal baths.

Відмітні ознаки винаходу у своїй сукупності усувають цей недолік і забезпечують технічний результат, що полягає в наближенні до зони початкового наплавлювання як потоку плавильного струму, так і магнітного поля 70 обертання шлакової і металевої ванн.Distinctive features of the invention as a whole eliminate this drawback and provide a technical result, which consists in approaching the zone of initial deposition of both the flux of the melting current and the magnetic field 70 of rotation of the slag and metal baths.

За рахунок виконання струмопідвідної секції такою, що звужується до низу, основний плавильний струм замикається з заготівкою, яка наплавляється, поблизу початкової зони наплавлювання, забезпечуючи в ній підплавлення поверхні заготівки для наступного наплавлювання. За рахунок того, що наскрізні прорізи виконані на проміжній секції і до неї підключені трансформатори обертання шлакової і металевої ванн, забезпечується /5 наближення до зони початкового наплавлювання магнітного поля, а, отже, оптимальність обертання металевої ванни і рівномірний розподіл металу, який наплавляється, по периметру заготівки, особливо великого діаметра.Due to the implementation of the current-carrying section in such a way that it tapers to the bottom, the main melting current is closed with the workpiece to be welded, near the initial welding zone, ensuring that the surface of the workpiece is melted for the next welding. Due to the fact that the through slots are made on the intermediate section and the transformers for the rotation of the slag and metal baths are connected to it, /5 approach to the zone of initial deposition of the magnetic field is ensured, and, therefore, the optimality of the rotation of the metal bath and the uniform distribution of the metal that is deposited along the perimeter of the workpiece, especially of a large diameter.

Усе це забезпечує якісне наплавлювання на тіла обертання і виключає брак у початковий період наплавлювання.All this ensures high-quality surfacing on the bodies of rotation and excludes defects in the initial period of surfacing.

Оснащення проміжної секції фланцем, що охоплює її по частині периметра і виконання контактних поверхоньEquipping the intermediate section with a flange covering part of its perimeter and making contact surfaces

Чієї секції ї фланця конічними забезпечує стиск через ізоляційні прокладки складових частин проміжної секції в процесі зборки.The conical section of the flange provides compression through the insulating gaskets of the components of the intermediate section during the assembly process.

Виконання на зазначеному вище фланці вибірок у районі розрізів проміжної секції виключає перетікання по фланцю електричного струму обертання шлакової і металевої ванн.Carrying out samples on the above-mentioned flange in the area of cuts of the intermediate section excludes the flow of electric current of rotation of slag and metal baths along the flange.

Для здійснення способу, який заявляється, пропонується установка для електрошлакового наплавлення с рідким металом композитних валків.To implement the proposed method, an installation for electroslag surfacing with liquid metal of composite rolls is proposed.

Відома установка для електрошлакового наплавлювання рідким металом композитних валків, до складу якої і) входить окремо встановлені робоча платформа та стаціонарна колона з розміщеними на ній з можливістю переміщення уздовж колони верхньою та нижньою каретками, при цьому одна каретка несе жорстко закріплений на ній струмопідвідний кристалізатор (див. статтю Б.І. Медовара, А.П. Білоглазова, Л.Б. Медовара, Б.Б. со зо Федоровського "Концепція утворення обладнання для електрошлакового наплавлення рідким присадним металом" - "Проблеми спеціальної електрометалургії", 1995р. МоЗ с.3...5). соA well-known installation for electroslag welding of composite rolls with liquid metal, which includes i) a separately installed working platform and a stationary column with upper and lower carriages placed on it with the possibility of movement along the column, while one carriage carries a rigidly fixed current-carrying crystallizer (see article by B.I. Medovara, A.P. Biloglazov, LB Medovara, B.B. Sozo Fedorovsky "The concept of formation of equipment for electroslag surfacing with liquid filler metal" - "Problems of special electrometallurgy", 1995, MoZ p. 3...5). co

При використанні цієї установки для наплавлення великогабаритних валків прокатних клітей станів діаметром Ге! бочки не менш за 800мм та довжиною більш за 2000мм виникають проблеми, які пов'язані з суміщенням геометричної вісі валка з віссю кристалізатора, що веде до нерівномірності кільцевого зазору поміж бочкою (787 з5 валка, та внутрішніми стінками кристалізатора, що обумовлює різнотовщинність наплавленого шару. чаWhen using this installation for surfacing large-sized rolls of mill rolling cages with a diameter of He! barrels with a length of at least 800 mm and a length of more than 2000 mm have problems associated with the alignment of the geometric axis of the roll with the axis of the crystallizer, which leads to unevenness of the annular gap between the barrel (787 z5 of the roll and the internal walls of the crystallizer, which determines the thickness of the deposited layer. Cha

Цей недолік усунуто у найбільш близькому по сукупності істотних ознак і корисному результату аналогу, який приймається за прототип, і який відомий з опису патенту України на винахід Мо32637 "Установка для електрошлакового наплавлення рідким металом композитних валків" МПК В22019/00, який був опублікований 15.02.2001г, Бюлетень Мо1. «This shortcoming is eliminated in the closest in terms of essential features and useful result of the analogue, which is taken as a prototype, and which is known from the description of the patent of Ukraine for the invention Mo32637 "Installation for electroslag surfacing with liquid metal of composite rolls" IPC B22019/00, which was published on February 15. 2001, Bulletin Mo1. "

Заявлена і відома установки мають наступні схожі ознаки: розміщену на колонах робочу платформу, що несе пл») с кристалізатор, внутрішня порожнина якого утворює завантажувальний проріз, а також установлені під робочою платформою теплозахисний складовий кожух пристрою для підігріву заготівки валка і зв'язаний з колонами з ;» можливістю вертикального переміщення приводний пристрій.The claimed and known installations have the following similar features: a working platform placed on the columns, carrying a crystalliser, the inner cavity of which forms a loading slot, and also a heat-protective component casing of the device for heating the roll blank and connected to the columns is installed under the working platform with ;" with the possibility of vertical movement of the drive device.

У відомій установці приводний пристрій виконаний у вигляді верхньої та нижньої кареток, які сполучені лЯягою таким чином, що можливо змінювати відстань між ними у відповідності від довжини валка, що -І наплавляють.In the well-known installation, the drive device is made in the form of upper and lower carriages, which are connected by a beam in such a way that it is possible to change the distance between them in accordance with the length of the roll that is being welded.

Таким чином найближчий аналог дозволяє розширити типорозміри заготівок, що наплавляють. - Але ця установка має суттєві недоліки. Конструкція установки обумовлює опускання заготівки валка після їїIn this way, the closest analogue allows you to expand the standard dimensions of the workpieces that are welded. - But this installation has significant drawbacks. The design of the installation determines the lowering of the roll blank after it

Ге) наплавлювання до повного виходу верхнього торця з кристалізатора, що обумовлює її підвищені габарити від робочої платформи до фундаменту, що веде до зростання об'ємів кесонної роботи по утворенню глибоких та со масивних фундаментів у водонасичуваному грунті, а отже до зростання капітальних витрат на виготовлення с установки.Ge) surfacing until the upper end completely exits the crystallizer, which determines its increased dimensions from the working platform to the foundation, which leads to an increase in the volume of caisson work for the formation of deep and massive foundations in water-saturated soil, and therefore to an increase in capital costs for manufacturing from installation.

Крім того, для переміщення у процесі наплавлення заготівки валка використовуються два поверхи приводного пристрою - верхня та нижня каретки, що обумовлює підвищені габарити тієї частини установки, якаIn addition, two floors of the drive device are used to move the roll blank in the welding process - the upper and lower carriages, which causes the increased dimensions of the part of the installation that

Знаходиться над робочою платформою.It is located above the working platform.

В основу винаходу поставлена задача - вдосконалити відому конструкцію установки для електрошлакового (Ф, наплавлювання рідким металом композитних валків, зменшивши капітальні витрати на її виготовлення, за ка рахунок технічного результату, який полягає в тому, що у процесі наплавлювання переміщення заготівки валка здійснюється з фіксуванням тільки її нижнього кінця, а виймання заготівки валка може провадиться при бо неповному виході її із кристалізатора.The invention is based on the task of improving the well-known design of the installation for electroslag (Ф, surfacing of composite rolls with liquid metal, reducing the capital costs for its production, due to the technical result, which consists in the fact that during the surfacing process, the movement of the workpiece is carried out with fixation only its lower end, and the removal of the roll blank can be carried out when it is incompletely exited from the crystallizer.

Для досягнення цього технічного результату установка для електрошлакового наплавлювання рідким металом композитних валків, яка містить розміщену на колонах робочу платформу, що несе кристалізатор, внутрішня порожнина якого утворює завантажувальний проріз, а також установлені під робочою платформою теплозахисний складений кожух пристрою для підігріву заготівки валка і зв'язаний з колонами з можливістю 65 Вертикального переміщення приводний пристрій, - оснащена установленим на приводному пристрою опорним елементом, виконаним з можливістю розміщення у прорізі кристалізатора і призначений для обпирання на нього заготівки валка кільцевим буртом, передбаченим на її бочці, а також приводними фіксаторами, призначеними для фіксації заготівки валка від радіальних і повздовжніх переміщень завдяки їх розміщення у передбаченій на шийці заготівки валка кільцевої проточки, при цьому кристалізатор виконано з можливістю відводу від робочого положення.To achieve this technical result, an installation for electroslag welding of composite rolls with liquid metal, which contains a working platform placed on columns, carrying a crystallizer, the inner cavity of which forms a loading slot, and also installed under the working platform a heat-protective folded casing for heating the roll blank and connected to the columns with the possibility of 65 vertical movement of the drive device, - equipped with a support element installed on the drive device, made with the possibility of placement in the slot of the crystallizer and intended for resting on it the blank of the roll with an annular edge provided on its barrel, as well as drive fasteners intended for fixation of the roll blank from radial and longitudinal movements due to their placement in the annular groove provided on the neck of the roll blank, while the crystallizer is made with the possibility of being diverted from the working position.

Крім цього кристалізатор розташований на робочій платформі з можливістю примусового повороту навколо шарнірної осі, а опорний елемент виконано у вигляді змінного циліндра.In addition, the crystallizer is located on the working platform with the possibility of forced rotation around the hinge axis, and the support element is made in the form of a variable cylinder.

Додатково до цього складові частини теплозахисного кожуха з'єднані один з одним телескопічно, при цьому одна складова частина зв'язана з робочою платформою, а друга взаємодіє з приводним пристроєм. 70 Між відмітними ознаками винаходу і досягнутим технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок.In addition, the components of the heat shield are connected to each other telescopically, while one component is connected to the working platform, and the second interacts with the drive device. 70 There is a causal relationship between the distinctive features of the invention and the achieved technical result.

Завдяки тому, що установка оснащена установленим на приводному пристрою опорним елементом, виконаним з можливістю розміщення у прорізі кристалізатора, і приводними фіксаторами, - забезпечується переміщення заготівки валка у процесі наплавлювання з фіксуванням тільки її нижнього кінця. Це виключає необхідність мати в установці прилади для фіксування верхнього кінця заготівки валка, що зменшує габарити 7/5 тієї частини установки, яка знаходиться над робочою платформою.Due to the fact that the installation is equipped with a support element installed on the drive device, made with the possibility of placement in the slot of the crystallizer, and drive clamps, the movement of the roll blank during the surfacing process is ensured with fixation of only its lower end. This eliminates the need to have devices in the installation for fixing the upper end of the roll blank, which reduces the dimensions by 7/5 of the part of the installation that is located above the working platform.

Завдяки тому, що кристалізатор виконано з можливістю відводу від робочого положення, а саме у вигляді його розміщення на робочій платформі з можливістю примусового повороту навколо шарнірної осі, - виймання заготівки валка після наплавлювання забезпечується при неповному виході її із кристалізатора, що виключає заглиблення фундаменту установки і, таким чином зменшує габарити тієї частини установки, яка знаходиться між робочою платформою і фундаментом.Due to the fact that the crystallizer is made with the possibility of being diverted from the working position, namely in the form of its placement on the working platform with the possibility of forced rotation around the hinge axis, the removal of the roll blank after surfacing is ensured when it is not fully exited from the crystallizer, which excludes deepening of the foundation of the installation and , thereby reducing the dimensions of the part of the installation that is between the working platform and the foundation.

Крім того, завдяки тому, що складові частини теплозахисного кожуха з'єднані один з одним телескопічно, при цьому одна складова частина зв'язана з кристалізатором, а друга взаємодіє з приводним пристроєм під час його підіймання, виключається необхідність мати автономні приводи для переміщення складових частин кожуха, що спрощує конструкцію установки і додатково знижує капітальні витрати на її виготовлення. счIn addition, due to the fact that the components of the heat shield are connected to each other telescopically, while one component is connected to the crystallizer, and the second interacts with the drive device during its lifting, the need to have autonomous drives for moving the component parts is eliminated casing, which simplifies the design of the installation and additionally reduces capital costs for its manufacture. high school

Запропонований винахід пояснюється кресленнями, де:The proposed invention is explained by drawings, where:

На Фіг.1 схематично зображений у поздовжньому розрізі струмопідвідний кристалізатор з заготівкою, яка і) наплавляється.Fig. 1 schematically shows a longitudinal section of a current-conducting crystallizer with a blank that i) is welded.

На Фіг.2 схематично зображений струмопідвідний кристалізатор і електрична схема, що пояснює приєднання елементів струмопідвідної секції і заготівки, яка наплавляється, до джерела електричного живлення. со зо На Фіг.3 - розріз А-А на Фіг.2 (розташування наскрізних прорізів і схема підключення трансформаторів)Fig. 2 schematically shows a current-carrying crystallizer and an electrical diagram explaining the connection of the elements of the current-carrying section and the workpiece to be welded to the power source. со со In Fig. 3 - section A-A in Fig. 2 (location of through slots and transformer connection diagram)

На Фіг.4 - схематично зображена установка для електрошлакового наплавлення рідким металом композитних со валків (початкове положення завантаження валка). бFig. 4 is a schematic representation of the installation for electroslag surfacing with liquid metal of composite so rolls (initial position of roll loading). b

На Фіг.5 - теж саме (положення валка перед його наплавлюванням).In Fig. 5 - the same (position of the roll before its surfacing).

На Фіг.6 - теж саме (положення валка після його наплавлювання). --In Fig. 6 - the same (position of the roll after its surfacing). --

Спосіб, що заявляється, здійснюється в наступній послідовності дій. чаThe claimed method is carried out in the following sequence of actions. Cha

У проріз струмопідвідного кристалізатора, що складається з електричних ізольованих друг від друга секцій - струмопідвідної 1 (Фіг.1), проміжної 2 і формуючої З - розміщають металеву заготівку 4 для Наплавлення, що має стартовий пояс 5 і прилягаючий до нього діаметральний виступ 6.A metal blank 4 for surfacing, which has a starting belt 5 and a diametrical projection 6 adjacent to it, is placed in the slot of the current-carrying crystallizer, which consists of electrically isolated sections from each other - current-carrying 1 (Fig. 1), intermediate 2 and forming C -.

Заготівку встановлюють таким чином, щоб діаметральний виступ 6 знаходився нижче верхнього краю секції « 3. о, с У кільцевий зазор 7, обмежений з боків стінкою кристалізатора і поверхнею заготівки, а знизу стартовим . поясом 5, подають рідкий електропровідний шлак 8 до рівня вище нижнього краю секції 1. а Крізь шар шлаку пропускають електричний струм, а в зоні наплавлення створюють обертаюче магнітне поле.The workpiece is installed in such a way that the diametric projection 6 is below the upper edge of the section "3. o, c In the annular gap 7, limited on the sides by the wall of the crystallizer and the surface of the workpiece, and from the bottom by the starting . belt 5, liquid conductive slag 8 is fed to the level above the lower edge of section 1. a An electric current is passed through the slag layer, and a rotating magnetic field is created in the surfacing zone.

За рахунок тепла, що виділяється в шлаці, відбувається переважне нагрівання діаметрального виступу 6, що бприяє підвищенню провідності й орієнтації електричного струму на стартовий пояс. Перша порція металу -І подається після оплавлення діаметрального виступу, забезпечуючи з самого початку наплавлення надійне з'єднання присадного металу з заготівкою 4, а також підтримання оптимального режиму наплавлення до повного - закінчення процесу.Due to the heat released in the slag, there is a predominant heating of the diametrical projection 6, which helps to increase the conductivity and orientation of the electric current on the starting belt. The first portion of metal -I is supplied after the reflow of the diametric projection, ensuring from the very beginning of surfacing a reliable connection of the filler metal with the workpiece 4, as well as maintaining the optimal surfacing mode until the end of the process.

Ге) Для контролю за оплавленням поверхні заготівки служать попередньо виконані на ній рифлення 9. По оплавленню рифлень судять про готовність заготівки до з'єднання з присадним металом, після чого здійснюють со подачу порції металу і витягування заготівки з наплавленим шаром 10 з кристалізатора. с Відмітною ознакою винаходу є створення обертового магнітного поля на межі розділення шлакової і металевої ванни, показаного на перетині лінією 0403. При цьому напрямок обертання магнітного поля періодично змінюють, що забезпечує зменшення в металі, що кристалізується, ліквацій, а, отже, одержання дво Щільної дрібнозернистої структури. Зміну напрямку обертання магнітного поля доцільно здійснювати між подачею порцій металу.Ge) To control the melting of the surface of the workpiece, pre-made corrugations 9 are used. The readiness of the workpiece to be joined with the filler metal is judged by the melting of the grooves, after which a portion of the metal is fed and the workpiece with the deposited layer 10 is pulled out of the crystallizer. c A distinctive feature of the invention is the creation of a rotating magnetic field at the boundary of the separation of the slag and the metal bath, shown at the intersection with line 0403. At the same time, the direction of rotation of the magnetic field is periodically changed, which ensures a reduction in liquations in the crystallizing metal, and, therefore, obtaining two Dense fine-grained structure. It is advisable to change the direction of rotation of the magnetic field between feeding portions of metal.

Ф) Крім того, для забезпечення рівномірного проплавлення поверхні заготівки в процесі наплавлення змінюють ка частоту обертового магнітного поля в тих випадках, коли порушується стабільність проплавлення.F) In addition, to ensure uniform penetration of the surface of the workpiece during surfacing, the frequency of the rotating magnetic field is changed in cases where the stability of penetration is disturbed.

Додатковою відмітною ознакою є також використання заготівки валка з осьовим отвором 11, через яке во здійснюється додатковий відвід тепла від металу 12, що кристалізується. Це підвищує якість наплавленого шару і продуктивність процесу наплавлення.An additional distinguishing feature is the use of a roll blank with an axial hole 11, through which additional heat is removed from the crystallizing metal 12. This increases the quality of the deposited layer and the productivity of the surfacing process.

Після заливання шлаку і протягом усього наплавлення на дзеркало шлакової ванни присаджують теплоізоляційний матеріал 13, наприклад, гранульований сажистий вуглець, що забезпечує теплову ізоляцію й акумулювання тепла в зоні розігріву заготівки. 65 При подачі порцій металу для виключення локального підплавлення заготівки величину електричного струму зменшують.After pouring the slag and during the entire surfacing process, heat-insulating material 13, for example, granular soot carbon, is placed on the mirror of the slag bath, which provides thermal insulation and heat accumulation in the heating zone of the workpiece. 65 When supplying portions of metal to exclude local sub-melting of the workpiece, the amount of electric current is reduced.

З метою більш рівномірного оплавлення заготівки і розподілу металу в кільцевому зазорі кристалізатора його подачу доцільно робити в двох і більш точках рівновіддалених друг від друга.In order to more evenly melt the workpiece and distribute the metal in the annular gap of the crystallizer, it is advisable to supply it in two or more points equidistant from each other.

Для запобігання переохолодження шару, який наплавляється, нижче порога пластичності матеріалу роблять підігрів наплавленої поверхні заготівки поза кристалізатором протягом усього періоду наплавлення (на кресленні не показано).To prevent supercooling of the deposited layer below the plasticity threshold of the material, the deposited surface of the workpiece is heated outside the crystallizer during the entire deposition period (not shown in the drawing).

Таким чином спосіб, що заявляється, забезпечує гарантовану якість наплавленого шару.Thus, the claimed method ensures the guaranteed quality of the deposited layer.

Конкретний приклад здійснення способу.A specific example of the implementation of the method.

Сталеву заготівку валка з легованої вуглецевої сталі з діаметром під наплавлення 11б0мм, довжиною 7/0 2200мм, встановлюють у проріз секційного кристалізатора з забезпеченням рівномірного зазору у формуючій секції діаметром 1370мм. Діаметральний виступ діаметром 1190мм і висотою 15мм розташовують нижче на 25мм верхнього краю формуючої секції.A steel billet made of alloyed carbon steel with a diameter under surfacing of 11b0mm, a length of 7/0 2200mm, is installed in the slot of a sectional crystallizer, ensuring a uniform gap in the forming section with a diameter of 1370mm. The diametric projection with a diameter of 1190 mm and a height of 15 mm is located 25 mm below the upper edge of the forming section.

При включеному пічному трансформаторі номінальною потужністю 5ОООква і включеному джерелі обертаючого магнітного поля в зазор між заготівкою для наплавлення і стінкою кристалізатора заливають розплавлений електропровідний шлак до рівня ХОмм вище нижнього краю струмопідвідної секції. Першу порцію металу подають у кільцевий зазор кристалізатора з початком плавлення діаметрального виступу.When the furnace transformer with a nominal power of 5OOOkva is turned on and the source of the rotating magnetic field is turned on, molten conductive slag is poured into the gap between the workpiece for surfacing and the wall of the crystallizer to the level of ХОmm above the lower edge of the current-carrying section. The first portion of metal is fed into the annular gap of the crystallizer with the beginning of melting of the diametrical projection.

Попередньо на поверхні заготівки для наплавлення виконують рифлення глибиною 2мм. Кожну порцію присадного металу подають у кільцевий зазор кристалізатора при повному оплавленні рифлів на заготівці, взаємодіючих з розплавленим шлаком.Before surfacing, grooves with a depth of 2 mm are made on the surface of the workpiece for surfacing. Each portion of filler metal is fed into the annular gap of the crystallizer when the grooves on the billet interacting with the molten slag are completely melted.

Напрямок обертання магнітного поля змінюють через кожні 20мм витягування заготівки з наплавленим шаром.The direction of rotation of the magnetic field is changed every 20 mm of drawing the workpiece with the deposited layer.

Після заливання шлаку на його поверхню присаджують гранульований сажистий вуглець, забезпечуючи теплову ізоляцію зони нагрівання і зменшуючи хімічну взаємодію шлаку і металу з атмосферою.After pouring the slag, granulated soot carbon is placed on its surface, providing thermal insulation of the heating zone and reducing the chemical interaction of the slag and metal with the atmosphere.

Температуру шлаку підтримують на рівні 16507"С, що перевищує температуру плавлення матеріалу заготівки, сч г яка наплавляється.The temperature of the slag is maintained at the level of 16507"С, which exceeds the melting point of the material of the workpiece, which is welded.

Заготівку під наплавлення виконують з осьовим отвором діаметром 220мм, призначеним для відводу тепла. У (8) процесі наплавлення заготівка додатково охолоджується крізь зазначений отвір, що сприяє поліпшенню тепловідведення, а, отже, підвищенню якості наплавленого шару.The workpiece for surfacing is made with an axial hole with a diameter of 220 mm, intended for heat removal. In the surfacing process (8), the workpiece is additionally cooled through the indicated hole, which contributes to the improvement of heat dissipation, and, therefore, to the improvement of the quality of the surfacing layer.

Номінальний плавильний струм дорівнює 40000А, а при подачі порції металу його зменшують до 20000А. со зо Подачу порцій металу масою по 25кг роблять у двох точках по черзі.The nominal melting current is 40,000A, and when a portion of metal is supplied, it is reduced to 20,000A. portions of metal weighing 25 kg are fed at two points alternately.

Дослідження наплавленого шару товщиною 100мм показали його надійне зчеплення з заготівкою, щільну со однорідну структуру без слідів ліквацій. Ге!Studies of the deposited layer with a thickness of 100 mm showed its reliable adhesion to the workpiece, a dense and uniform structure without traces of liquations. Gee!

Промислові іспити валка, виготовленого по способу, що заявляється, підтвердили його експлуатаційну надійність. --Industrial tests of the roll produced by the claimed method confirmed its operational reliability. --

Струмопідвідний кристалізатор відповідно до винаходу складається з декількох розташованих по висоті ї- водоохолоджуваних і ізольованих одна від одної секцій.The current-driven crystallizer according to the invention consists of several sections arranged in height and water-cooled and isolated from each other.

У даному випадку кристалізатор складається з струмопідвідної 1 (Фіг.2), проміжної 2 і формуючих З секцій, стягнутих між собою шпильками.In this case, the crystallizer consists of current-carrying 1 (Fig. 2), intermediate 2 and forming C sections, pulled together by pins.

Струмопідвідна секція має внутрішнє захисне покриття 14, виконане шляхом наплавлювання сталі на її «The current-carrying section has an internal protective coating 14, made by welding steel on its "

Мідний корпус. в с Відмітністю винаходу є те, що наскрізні прорізи 15 виконані на проміжній секції 2 (Фіг.3), до якої підключені трансформатори 16 обертання шлакової і металевої ванн, а також виконання внутрішньої поверхні ;» струмопідвідної секції такою, що звужується до низу.Copper case. The distinctive feature of the invention is that the through slots 15 are made on the intermediate section 2 (Fig. 3), to which the transformers 16 for the rotation of the slag and metal baths are connected, as well as the design of the inner surface; current-carrying section such that it tapers to the bottom.

Прорізи 15 ділять проміжну секцію на окремі електрично-ізольовані частини. Підключення до проміжної бекції трансформаторів 16 обертання шлакової і металевої ванн забезпечує наближення до зони початкового -І наплавлювання магнітного поля, а, отже, оптимальність обертання металевої ванни і рівномірний розподіл металу по периметру заготівки, яка наплавляється, особливо великого діаметра. - За рахунок виконання внутрішньої поверхні струмопідвідної секції 1 (Фіг.2) такою, що звужується до низу, со основний плавильний струм замикається з заготівкою, яка наплавляється, поблизу початкової зони 50р наплавлювання, забезпечуючи в ній підплавлення поверхні заготівки. со Таким чином, процес наплавлювання заготівки в початковий період і протікає оптимально за рахунок с наближення точки підвода основного плавильного струму до зони початкового наплавлювання і підключення трансформаторів обертання шлакової і металевої ванн до проміжної секції 2.Slots 15 divide the intermediate section into separate electrically isolated parts. The connection to the intermediate section of the transformers 16 of the rotation of the slag and metal baths provides an approach to the zone of initial -I welding of the magnetic field, and, therefore, the optimality of the rotation of the metal bath and the uniform distribution of metal around the perimeter of the workpiece that is being welded, especially of a large diameter. - By making the inner surface of the current-carrying section 1 (Fig. 2) in such a way that it tapers downwards, the main melting current closes with the workpiece that is being welded, near the initial zone 50p of welding, ensuring that the surface of the workpiece is sub-melted. Thus, the process of surfacing the workpiece in the initial period proceeds optimally due to the approach of the point of supply of the main melting current to the zone of initial surfacing and the connection of the transformers of rotation of the slag and metal baths to the intermediate section 2.

Оснащення цієї секції фланцем 17 (Фіг.3), що охоплює її по частині периметра, і виконання контактних ов поверхонь 18 (Фіг.2) цієї секції ії згаданого фланця конічними забезпечує при зборці кристалізатора за допомогою спеціальних притисків 19 щільне з'єднання через ізоляційні прокладки складових частин проміжноїEquipping this section with a flange 17 (Fig. 3) covering part of its perimeter, and making the contact surfaces 18 (Fig. 2) of this section and the mentioned flange conical ensures a tight connection through insulating gaskets of the constituent parts of the intermediate

Ф) секції, утворених прорізами 15. ка У місцях наскрізних прорізів 15 (Фіг.3) проміжної секції 2 фланець 17 має вибірки 20, які виконані, наприклад, фрезеруванням, що збільшує опір струму, а, отже, перешкоджає його перетіканню по фланцю. во Далі заявлена конструкція кристалізатора пояснюється конкретним прикладом її реалізації.F) sections formed by slots 15. ka In the places of through slots 15 (Fig. 3) of the intermediate section 2, the flange 17 has samples 20, which are made, for example, by milling, which increases the resistance of the current, and therefore prevents it from flowing through the flange. In the following, the stated design of the crystallizer is explained by a specific example of its implementation.

При реальному промисловому випробуванні об'єкта винаходу кристалізатор мав наступні дані.During real industrial testing of the object of the invention, the crystallizer had the following data.

Використовувався кристалізатор, який складається з трьох водоохолоджуваних секцій і має діаметр формуючої частини 1370мм. На проміжній секції 2 виконано два вертикальні та радіально розміщені прорізи шириною Змм. Внутрішня поверхня струмопідвідної секції 1 звужена до низу до діаметра 1370мм. Формуюча б5 частина З кристалізатора виконана з висотою 290мм.A crystallizer was used, which consists of three water-cooled sections and has a diameter of the forming part of 1370 mm. On the intermediate section 2, two vertical and radially placed slits with a width of Zmm are made. The inner surface of the current-carrying section 1 is narrowed to the bottom to a diameter of 1370 mm. The forming b5 part of the crystallizer is made with a height of 290 mm.

На даному кристалізаторі виконане пробне наплавлювання прокатного валка діаметром 1300мм. Якість зчеплення наплавленого металу з заготівкою в початковий період наплавлювання була така ж, як і наступних шарів, тобто якість наплавлення забезпечена за рахунок стабілізації процесу наплавлювання, особливо на початковій стадії.On this crystallizer, a trial surfacing of a rolling roll with a diameter of 1300 mm was performed. The quality of adhesion of the deposited metal to the workpiece in the initial period of surfacing was the same as that of subsequent layers, that is, the quality of surfacing is ensured due to the stabilization of the surfacing process, especially at the initial stage.

Найбільший ефект від упровадження струмопідвідного кристалізатора отримано при наплавленні великогабаритних виробів, переважно опорних прокатних валків, де неякісне наплавлення може привести до великих економічних витрат.The greatest effect from the introduction of a current-driven crystallizer was obtained during the surfacing of large-sized products, mainly supporting rolling rolls, where poor surfacing can lead to large economic costs.

Установка для електрошлакового наплавлювання рідким металом композитних валків містить розміщену на колонах 21 (Фіг.5) робочу платформу 22, яка несе опорну плиту 23 (Фіг.4) з кристалізатором 24, внутрішня 7/0 порожнина 25 якого утворює завантажувальний проріз, а також установлені під робочою платформою 22 (Фіг.4) теплозахисний складений кожух пристрою для підігріву заготівки валка, який має дві складові частини 26 і 27, і зв'язаний з колонами з можливістю вертикального переміщення приводний пристрій 28.The installation for electroslag welding with liquid metal of composite rolls contains a working platform 22 placed on columns 21 (Fig. 5), which carries a base plate 23 (Fig. 4) with a crystallizer 24, the internal 7/0 cavity 25 of which forms a loading slot, and also installed under the working platform 22 (Fig. 4) there is a heat-protective folded cover of the device for heating the roll blank, which has two component parts 26 and 27, and a drive device 28 connected to the columns with the possibility of vertical movement.

Відзнакою пропонованої установки є те, що вона оснащена установленим на приводному пристрою 28 опорним елементом 29, виконаним з можливістю розміщення у внутрішньому прорізі кристалізатора 24 і /5 призначеним для обпирання на нього заготівки валка 30 (Фіг.5) кільцевим буртом 31, передбаченим на її бочці, а також приводними фіксаторами 32 (Фіг.4), призначеними для фіксації заготівки валка від радіальних і поздовжніх переміщень завдяки їх розміщенню у передбаченій на шийці заготівки валка кільцевій проточці 33, при цьому кристалізатор 24 виконаний з можливістю відводу від робочого положення, який може бути виконаний різними варіантами.The feature of the proposed installation is that it is equipped with a support element 29 installed on the drive device 28, made with the possibility of placement in the internal slot of the crystallizer 24 and /5 intended for resting on it the blank of the roll 30 (Fig. 5) with an annular edge 31 provided on it barrel, as well as drive fasteners 32 (Fig. 4), designed to fix the roll blank from radial and longitudinal movements due to their placement in the annular groove 33 provided on the neck of the roll blank, while the crystallizer 24 is made with the possibility of being diverted from the working position, which can be performed in different ways.

Найбільш переважним із них є варіант, який схематично зображено на Фіг.5. Його суть: опорна плита 23 розташована на робочій платформі 22 з можливістю повороту сумісно з кристалізатором 24 (Фіг.б) навколо шарнірної осі 34 за допомогою гідроциліндрів 35.The most preferred of them is the option schematically shown in Fig.5. Its essence: the support plate 23 is located on the working platform 22 with the possibility of rotation compatible with the crystallizer 24 (Fig. b) around the pivot axis 34 with the help of hydraulic cylinders 35.

Одним із конструктивних варіантів виконання опорного елемента і являється змінний циліндр 29 (Фіг.4), коли кожному змінному кристалізатору відповідає певний циліндр. счOne of the design variants of the support element is the variable cylinder 29 (Fig. 4), when a specific cylinder corresponds to each variable crystallizer. high school

До розпізнавальних додаткових ознак відноситься також те, що складові частини теплозахисного кожуха 26 і 27 (Фіг.б) з'єднані один з одним телескопічно, при цьому складова частина 26 зв'язана з робочою платформою, а і) складова частина 27 взаємодіє з приводним пристроєм 28 (Фіг.4).Additional distinguishing features also include the fact that the component parts of the heat shield 26 and 27 (Fig. b) are connected to each other telescopically, while the component part 26 is connected to the working platform, and i) the component part 27 interacts with the drive device 28 (Fig. 4).

Установка працює наступним чиномThe installation works as follows

Заготівка валка ЗО (Фіг.4) транспортується у вертикальному положенні краном до установки і розташовується соThe ZO roll blank (Fig. 4) is transported in a vertical position by a crane to the installation and is placed with

Зо Точно по осі кристалізатора 24, який закріплено на опорній плиті 23, розміщеній на робочій платформі 22. Це є початкова стадія процесу: приводний пристрій 28 знаходиться у верхній позиції, розташовані на ньому приводні со фіксатори 32 розведені, опорний елемент 29 так пропущений крізь внутрішній проріз кристалізатора 24, що він Ге! виступає над рівнем кристалізатора, а складові частини теплозахисного кожуха 26 і 27 з'єднані один з одним телескопічно, при цьому складова частина 26 зв'язана з робочою платформою, а складова частина 27 взаємодіє (87 зв З приводним пристроєм 28. ї-Exactly along the axis of the crystallizer 24, which is fixed on the support plate 23, placed on the working platform 22. This is the initial stage of the process: the drive device 28 is in the upper position, the drive fasteners 32 located on it are separated, the support element 29 is thus passed through the inner slot of the crystallizer 24, that he Ge! protrudes above the level of the crystallizer, and the component parts of the heat shield 26 and 27 are connected to each other telescopically, while the component part 26 is connected to the working platform, and the component part 27 interacts (87 zv With the drive device 28. i-

Після цього заготівку валка 30 (Фіг.5) опускають до зіткнення кільцевого бурта 31 з опорним елементом 29, після чого приводні фіксатори 32 уводять у кільцеву проточку 33 (Фіг.4) заготівки валка 30. Зафіксовану таким чином заготівку валка опускають приводним пристроєм 28 в стартове положення і починають наплавлювання рідким металом, яке супроводжується супутнім нагріванням заготівки у теплозахисному кожусі, при цьому « складова частина 27 теплозахисного кожуха, яка обпирається на приводний пристрій 28, переміщується з в с заготівкою валка вниз. . Із наведеного слідує, що наявність опорного елемента і приводних фіксаторів забезпечило переміщення и?» заготівки валка у процесі наплавлювання з фіксуванням тільки її нижнього кінця. Завдяки цьому в порівнянні з прототипом зменшуються габарити тієї частини установки, яка знаходиться над робочою платформою.After that, the roll blank 30 (Fig. 5) is lowered until the ring edge 31 collides with the support element 29, after which the drive fasteners 32 are inserted into the annular groove 33 (Fig. 4) of the roll blank 30. The roll blank fixed in this way is lowered by the drive device 28 into start position and begin surfacing with liquid metal, which is accompanied by the accompanying heating of the workpiece in the heat-protective jacket, while the component part 27 of the heat-protective jacket, which rests on the drive device 28, moves with the workpiece of the roll down. . From the above, it follows that the presence of a supporting element and drive fasteners ensured the movement of the billets of the roll in the process of surfacing with fixation of only its lower end. Thanks to this, compared to the prototype, the dimensions of the part of the installation above the working platform are reduced.

Після закінчення наплавлювання приводний пристрій 28 (Фіг.б) спільно з заготівкою валка 30 опускається -І униз на рівень, який дозволяє здійснювати поворот опорної плити 23. При повороті цієї опорної плити навколо шарнірної осі 34 за допомогою гідроциліндрів 35 кристалізатор 24 переводиться у вертикальне положення. Після - цього наплавлена заготівка валка 30 краном вільно підіймається угору і транспортується на інші агрегати.After the surfacing is finished, the drive device 28 (Fig. b) together with the roll blank 30 is lowered -I down to the level that allows the rotation of the base plate 23. When this base plate is rotated around the pivot axis 34 with the help of hydraulic cylinders 35, the crystallizer 24 is moved to a vertical position . After that, the welded billet roll 30 is freely lifted up by a crane and transported to other units.

Ге) Таким чином, виймання заготівки валка забезпечується при неповному виході її із кристалізатора, що дає 5р Можливість зменшити габарити тієї частини установки, яка знаходиться під робочою платформою. со Загальний висновок: завдяки технічному результату, який полягає в тому, що у процесі наплавлювання с заготівки валка її переміщення здійснюється з фіксуванням тільки її нижнього кінця, а виймання заготівки валка забезпечується при її неповному виході із кристалізатора, - знижуються капітальні утрати і розширюються можливості технології наплавлення по упровадженню її у діючих цехах з низькою покрівлею шляхом зниження габаритів устаткування.Ge) Thus, the removal of the roll blank is ensured when it is not fully exited from the crystallizer, which gives an opportunity to reduce the dimensions of the part of the installation that is located under the working platform. general conclusion: thanks to the technical result, which consists in the fact that in the process of surfacing from the billet roll, its movement is carried out with fixation of only its lower end, and the removal of the billet roll is ensured when it is incompletely exited from the crystallizer, - capital losses are reduced and the capabilities of the technology are expanded surfacing upon its implementation in existing shops with a low roof by reducing the dimensions of the equipment.

Найбільший ефект застосування установки для електрошлакового наплавлювання рідким металомThe greatest effect of using the installation for electroslag surfacing with liquid metal

Ф) композитних валків виражений при виробництві великогабаритних валків з діаметром бочки не менш за 800мм, ка та довжиною більш за 2000мм.F) of composite rolls is expressed in the production of large-sized rolls with a barrel diameter of at least 800 mm and a length of more than 2000 mm.

Описана установка знаходиться у стадії виготовлення та монтажу на підприємстві ЗАТ "НКМ3". 60 б5The described installation is in the stage of manufacture and installation at the enterprise of CJSC "NKM3". 60 b5

ЛЯ пен; те 15 ши щи ЕЕLYA pen; te 15 shi shchi EE

І | 2-3 лиш їхе ПН.And | 2-3 only their PN.

Й НІ Й / тю | Го х І 1 їх щ-- о ЗAND NO AND / tyu | Go x I 1 their sh-- o Z

ІНШ; коса; шу т 6 с я 5 во 00 КМ--еч-У вишOTHER; spit; shu t 6 s i 5 o 00 KM--ech-U vysh

ЇShe

20 с 25 о20 s 25 o

Фіг. 1 13 2 Їй ЩІ її її со зо уж ложку Г» в)Fig. 1 13 2 Her SHI her her so with a spoon G" c)

Ес Лещ 35 т й | мES Bream 35 t and | m

І-ї й І | 1 спо КО 6 «I-th and I | 1 sp KO 6 "

Фіг. 2 7 20 5 іні ІЙ - с дк ч р й: в // У да. х - Де ЕК, -ї М ЙFig. 2 7 20 5 ini IY - s dk ch r y: v // U da. x - Where EK, -y M Y

Кк / щі й ол оо 20 М: (Че)Kk / shchi and ol oo 20 M: (Che)

Фіг. 3Fig. 3

Ф) ко во б5F) as in b5

Й й в нн-ть ї Ї ю Ж І 25 ШИ 52 тв Де я 22 26 Як дз зв т" ЕВ ве й Щ Й сч 25 Ш Деу оІ и в нн-т и І ю Ж І 25 ШХ 52 тв Where I 22 26 How dz zv t" ЕВ ve Щ Щ Щ 25 Ш Deu o

І Фіг. 4And Fig. 4

Й со зо | оAnd so with | at

ФF

25 ЦІ з 5а - 25 Гр 32 7 Яшіе ДВІ ств їм25 TSI from 5a - 25 Gr 32 7 Yashie DVI stv them

Бя АН Пуинних 25- ТЛ іс ту « 26, РН я 7 ж Й ЩІ - - Пре ці . -І шк ї-о р ла со 50 соBya AN Puynnih 25- TL is tu « 26, RN i 7 zh Y SCHI - - Pre tsi . -I shk i-o r la so 50 so

Фіг. 5 (Ф.Fig. 5 (F.

По бо б5Because b5

00

УТ 0 м В В 70 ГІ у 26 ІІ ЩІ 22 77 ЦЕ І й 29 МИUT 0 m В В 70 ГИ у 26 ІІ ІІ 22 77 І І и 29 МІ

САМЕ ІН ЯНАSAME IN YAN

Дена | я МDan | I am M

ІН: я ВШ -IN: I am a university student -

К с оKs o

Фіг. 6Fig. 6

Claims

The formula of the invention is so

1. The method of electroslag surfacing of composite rolled rolls, in which a metal blank with a starting belt is placed in the opening of the current-carrying crystallizer, after which liquid slag and liquid metal for surfacing are fed into the annular gap formed by F) the blank and the inner surface of the crystallizer, creating in in the surfacing zone, a rotating magnetic field for rotation of the slag and metal bath, - z5, which differs in that the part of the workpiece adjacent to the starting belt is made with a diametrical protrusion, the diameter of which exceeds the diameter of the workpiece to be surmounted, while the first portion of liquid metal is fed after the specified diametric projection, and a rotating magnetic field is created at the boundary of the separation of the slag and metal bath, and the direction of its rotation is periodically changed. "

2. The method according to claim 1, which differs in that the frequency of the rotating magnetic field is changed during the surfacing process. -

c Z. The method according to claim 1, which differs in that the surface of the blank is preliminarily grooved, the readiness of the billet to be joined with the liquid metal that is being welded is judged by its melting. "»

4. The method according to claim 1, which differs in that an axial hole is previously made in the workpiece to improve the crystallization conditions by additional heat removal.

5. The method according to claim 1, which differs in that after pouring liquid slag into the annular gap of the crystallizer -I, a thermal insulation material is applied to its surface. -3 z

6. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that at the moment of feeding into the annular gap of the crystallizer, each portion of liquid metal changes the value of the melting current. (Se)

7. Current-carrying crystallizer, which includes current-carrying, intermediate and forming sections arranged in height and isolated from each other, one of which has through slots and is equipped with transformers for rotation of the slag and metal bath, which is distinguished by the fact that the through slots are made on the intermediate section , to which the specified transformers are connected, and the inner surface of the current-carrying section is designed to taper downwards.

8. Current-driven crystallizer according to claim 7, which is characterized by the fact that the intermediate section is equipped with a flange that COVERS it along part of the perimeter, while the contact surfaces of the section and the flange are made conical.

9. Current-carrying crystallizer according to claims 7 or 8, which is characterized by the fact that the flange in the places mentioned about the through slots has samples to exclude the flow of the electric current of rotation of the slag and metal bath.

10. Installation for electroslag welding of composite rolls with liquid metal, which contains a working platform placed on columns, carrying a crystallizer, the inner cavity of which forms a loading slot, and also installed under the working platform is a heat-protective folded casing of a device for heating the roll blank and connected with columns with the possibility of vertical movement, a drive device, which is distinguished by the fact that it is equipped with a support element installed on the drive device, made with the possibility of placement in the slot of the crystallizer and intended for resting on it 65 blanks of the roll with a starting belt provided on its barrel, as well as drive fasteners , intended for fixing the roll blank from radial and longitudinal movements due to their placement in the annular groove provided on the neck of the roll blank, while the crystallizer is made with the possibility of being diverted from the working position.

11. Installation according to claim 10, which is characterized by the fact that the crystallizer has the possibility of forced rotation around the pivot axis located on the working platform.

12. Installation according to claim 10, which differs in that the support element is made in the form of a replaceable cylinder.

13. Installation according to claim 10, which is characterized by the fact that the components of the heat shield are connected to each other telescopically, while one component is connected to the working platform, and the other interacts with the drive device.

0. и и и 0. Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M 1, 15.01.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. 6) (ee) (ee) (o) "- and -

- and? -i - se) (ee) IR e) ime) 60 b5