UA95580C2

UA95580C2 - Method of centrifugal casting of multilayer rolls and rollers

Info

Publication number: UA95580C2
Application number: UAA201010331A
Authority: UA
Inventors: Валентин Семенович Филипов; Владимир Иванович Аверин; Николай Петрович Коваль; Андрей Александрович Бровко; Константин Александрович Завгородний; Александр Анатольевич Жегур; Илья Александрович Гапон
Original assignee: Общество С Ограниченой Ответственностью Научно-Производственное Предприятие «П.Т.Л.»
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2011-08-10

Abstract

The invention relates to metallurgy, in particular to producing multilayer products. A method of centrifugal casting multilayer rolls and rollers includes application on the inner surface of mold of an insulating coating with a thickness of 2-, filling of the working layer of alloyed cast iron into molds, which is rotated around a horizontal axis, feed of flux on the free surface of working layer, and when the free surface of alloyed iron active layer reaches the temperature T+ 10- an additional buffer layer is fed making 15-20 % of the volume of working layer, then the mold is stopped and transferred into vertical position, filling the core of cast iron with a temperature of T+ 110- for 30-60 seconds at reaching the temperature of the free surface of working layer T- 18-180 °C, at mass flow rate of cast iron, which corresponds to the relation:where V- mass flow of cast iron, kg/s, m - mass of cast alloyed iron of active layer, kg, T- temperature of the free surface of alloyed cast iron before pouring the core layer, °C, t– time of casting of core iron within 30-60 s,T- temperature of pouring core iron, °C, K - coefficient taking into account the conditions of heat transfer in the mold, and K = 1.1-1.5. Technical effect: obtaining a strong connection of two alloys of dissimilar chemical composition and even distribution of the hardness of the working layer with a minimal decline in depth.

Description

подають на вільну поверхню зовнішнього шару у чавуну, яка складається з рівноосних кристалів, кількості 2,5...3,5 кг/м", а заливку чавуну внутріш- що забезпечує перепад твердості по глибині робо- нього шару здійснюють при охолодженні вільної чого шару не більше 2 од. НБО. Товщина теплої- поверхні чавуну зовнішнього шару до температури золяційного покриття менше 2 мм сприяє збіль- на 15...180 "С, нижче за його температуру солідус, шенню зони стовпчастих кристалів в затверділому у кількості 40...70 95 від маси виливка валка і при чавуні робочого шару і призводить до різкого пе- температурі чавуну внутрішнього шару, що пере- репаду твердості по його глибині. Товщина теплоі!- вищує його температуру ліквідує на 110...300 "С. золяційного покриття більше б мм сприяє утво-are applied to the free surface of the outer layer of cast iron, which consists of equiaxed crystals, in the amount of 2.5...3.5 kg/m", and the casting of cast iron internally, which ensures a difference in hardness along the depth of the working layer, is carried out while cooling the free layer is no more than 2 units of NBO. The thickness of the warm surface of cast iron of the outer layer to the temperature of the insulating coating is less than 2 mm, contributes to the formation of the zone of columnar crystals in the solidified in the amount of 40. ..70 95 from the mass of the roll casting and when the cast iron of the working layer is cast and leads to a sharp temperature drop of the cast iron of the inner layer, which causes a change in hardness along its depth. The thickness of the heat!- exceeds its temperature, eliminates it by 110...300 "С. of the insulating coating more than b mm, contributes to the formation of

Недоліком найближчого аналога є те, що в ренню пригару на робочій поверхні і вимагає ньому не регламентується масова витрата рідкого збільшення припусків на механічну обробку. Крім металу при заливці серцевини, що може привести того, при товщині більше 6 мм відбувається значне до незварюваності різнорідних шарів металу, якщо збільшення розмірів зерен, що знижує механічні ця витрата занадто мала або до розмивання ро- властивості матеріалу робочого шару. бочого шару валка, при занадто високій масовій При кристалізації чавун досягає нульової рід- витраті рідкого металу, і переходу карбідоутворю- котекучості орієнтовно при температурі Тс - вальних елементів в метал серцевини, що знижує 10...20 "С, це дозволяє сплавити між собою робо- його механічні властивості і може привести до по- чий шар і серцевину без утворення шлакових ломки валка при експлуатації. включень і відшаровувань на межі розділу.The disadvantage of the closest analogue is that in the case of burning on the working surface, it does not regulate the mass consumption of liquid, increasing allowances for mechanical processing. In addition to the metal when pouring the core, which can lead to the fact that, with a thickness of more than 6 mm, there is a significant non-weldability of heterogeneous layers of metal, if the increase in grain size, which reduces the mechanical consumption, is too small or to erosion of the material properties of the working layer. of the side layer of the roll, with a too high mass. During crystallization, cast iron reaches zero fluidity - flow rate of liquid metal, and the transition of carbide formation - fluidity approximately at the temperature Ts - of the main elements into the metal of the core, which reduces by 10...20 "С, this allows alloying with each other work- its mechanical properties and can lead to broken layer and core without the formation of slag breaks of the roll during operation, inclusions and delamination at the interface.

Товщина шару протипригарного покриття Для забезпечення надійного зварювання ме- 0,5...2,9 95 від товщини зовнішнього шару не до- талу робочого шару з серцевиною і виключення зволяє урівноважити структурні області (область утворення шлакових включень на межі робочого стовпчастих кристалів, заморожених і рівновісних) шару заливають буферний шар. Межі об'єму чаву- в металі робочого шару, що закристалізовувався, і ну, що заливається, обумовлені тим, що буферний сприяє виникненню перепаду твердості по його шар менше 15 95 від об'єму робочого шару може глибині, що знижує експлуатаційну стійкість прока- призвести до незварюваності шарів, а більше 20 95 тних валків. до підплавлення і розбавлення чавуну робочогоThe thickness of the non-stick coating layer To ensure reliable welding of metal 0.5...2.9 95 from the thickness of the outer layer does not reach the working layer with the core and the exclusion allows to balance the structural areas (the area of formation of slag inclusions on the border of the working columnar crystals, frozen and equiaxed) layers are filled with a buffer layer. The limits of the volume of chav- in the metal of the working layer that has crystallized, and well that is poured, are due to the fact that the buffer contributes to the occurrence of a hardness difference along its layer less than 15 95 from the volume of the working layer can depth, which reduces the operational stability of the lead to non-weldability of layers, and more than 20 95 ton rolls. for melting and diluting working cast iron

Відсутність буферної зони між робочим шаром шару, що призведе до зниження його твердості, а валка і його серцевиною сприяє скупченню неме- також до значного збільшення тривалості роботи талічних включень на межі розділу і може привес- відцентрової машини. ти до відшаровування робочого шару. Коефіцієнт К у формулі (1) одержано емпірич-The absence of a buffer zone between the working layer of the layer, which will lead to a decrease in its hardness, and the roll and its core contributes to the accumulation of neme- also to a significant increase in the duration of work of talic inclusions at the interface and can lead to centrifugal machine. you to peel off the working layer. The coefficient K in formula (1) was obtained empirically

Технічною задачею рішення, що заявляється, ним шляхом і його межі регламентовано тим, що є розробка способу відцентрового лиття багато- значення коефіцієнта менше 1,1 призводить до шарових заготовок такою, що дозволяє підвищити зниження масової витрати чавуну серцевини, що якість виливків, знизити перепад твердості по гли- сприяє незварюваності між буферним шаром і бині робочого шару, забезпечити гарантовану міц- серцевиною. Значення коефіцієнта К вище 1,5 ність в зоні зварюваності робочого шару і серце- призводить до розмивання чавуну буферного і вини. робочого шару, що закристалізовувався, і перехо-The technical problem of the proposed solution, its path and its limits are regulated by the fact that it is the development of a method of centrifugal casting, a multi-value of the coefficient less than 1.1 leads to layered blanks in such a way that it allows to increase the reduction in mass consumption of iron core, the quality of castings, to reduce the drop hardness in depth promotes non-weldability between the buffer layer and the working layer, to ensure a guaranteed strength of the core. The value of the coefficient K above 1.5 in the weldability zone of the working layer and the core leads to erosion of the buffer and fault cast iron. of the crystallized working layer, and transition

Поставлена технічна задача вирішується тим, ду карбідоутворювальних елементів в чавун сер- що теплоїзолююче покриття наносять завтовшки цевини, знижуючи його механічні властивості, 2...86 мм, при досягненні вільною поверхнею лего- зменшенню товщини робочого шару, нижче необ- ваного чавуну робочого шару температури Тсол -- хідного по кресленнях або технічних умовах. 10...20 "С у форму, що обертається, додатково Межі часу у формулі (1) визначені емпірично і подають буферний шар об'ємом 15...20 95 об'єму регламентовані тим, що заливка чавуну швидше, робочого шару, а заливку чавуну серцевини у вер- ніж за ЗО с приведе до розмивання чавуну буфер- тикальному положенні виливниці виконують з ма- ного і робочого шару, що закристалізувався, і пе- совою витратою чавуну, що відповідає співвідно- реходу карбідоутворювальних елементів в чавуну шенню: т. Тел, Кк серцевини, знижуючи його механічні властивості.The set technical problem is solved by the fact that a heat-insulating coating is applied to the core of the cast iron with the thickness of the core, reducing its mechanical properties, 2...86 mm, when the free surface is reached by reducing the thickness of the working layer, below the uncoated cast iron of the working layer temperature Tsol - current according to drawings or technical conditions. 10...20 "C into a rotating mold, additionally The time limits in formula (1) are determined empirically and provide a buffer layer with a volume of 15...20 95 volume regulated by the fact that the casting of cast iron is faster, the working layer, and pouring the cast iron core into the lathe according to ZO with will lead to washing out the cast iron in the buffer position of the foundry is performed from the mine and working layer that has crystallized, and with a pesos consumption of cast iron, which corresponds to the ratio of the carbide-forming elements in the cast iron: t. Tel, Kk of the core, reducing its mechanical properties.

МАЛ тадд ТзАл Заливка чавуну серцевини більше 60 с призводить , (КО) до його переохолодження, що сприяє незварюва- ності між буферним шаром і серцевиною. де Ммзал - масова витрата чавуну серцевини, Використання запропонованого способу від- кг/с, центрового лиття прокатних валків і роликів забез- т - маса залитого легованого чавуну робочого печує в промислових умовах одержання міцного шару, кг, , . , з'єднання двох різнорідних по хімічному складуMAL tadd TzAl Pouring the core cast iron for more than 60 s leads to its supercooling, which contributes to non-weldability between the buffer layer and the core. where Mmzal is the mass consumption of core cast iron. Using the proposed method of kg/s, central casting of rolling rolls and rollers provides - the mass of poured alloyed cast iron working furnaces in industrial conditions to obtain a strong layer, kg, , . , the connection of two dissimilar in chemical composition

Тел. - температура вільної поверхні чавуну ро- сплавів і рівномірний розподіл твердості робочого бочого шару перед заливкою шару серцевини, "С, шару з мінімальним спадом по глибині. тзал - час заливки чавуну серцевини в межах Таким чином, спосіб відцентрового лиття про- 8...30 с, катних валків і роликів, що заявляється, в сукупно- «с Тзал - температура заливки чавуну серцевини, сті ознак, викладених у формулі винаходу, дозво- ' с. І ляє вирішити нову задачу - одержати придатнийTel. - the temperature of the free surface of cast iron and the uniform distribution of the hardness of the working side layer before pouring the core layer, "C, a layer with a minimum decrease in depth. tzal - the time of pouring the core iron within Thus, the method of centrifugal casting pro- 8... 30 s, rolling rolls and rollers, which is declared, together with Tzal - the temperature of pouring the cast iron of the core, the features set forth in the formula of the invention, allows to solve a new problem - to obtain a suitable

К - коефіцієнт, що враховує умови теплообміну виливок шляхом забезпечення зварюваності ро- у виливниці, КУ 1,1...1,5... бочого шару і чавуну серцевини і усунути різкийK is a coefficient that takes into account the heat exchange conditions of castings by ensuring the weldability of ro- in the casting, KU 1.1...1.5... of the side layer and the cast iron of the core and eliminate sharp

Товщина теплоізоляційного покриття 2...6 мм перепад твердості робочого шару по глибині. дозволяє виключити утворення зони стовпчастих Спосіб випробувано у виробничих умовах Лу- кристалів і забезпечує отримання макроструктури тугинского державного науково-виробничого вал-The thickness of the heat-insulating coating is 2...6 mm, the difference in hardness of the working layer along the depth. allows to exclude the formation of a zone of columnar The method was tested in the production conditions of Lu

кового комбінату при литті прокатних валків діаме- температурі вільної поверхні буферного шару не тром бочки і завдовжки 0550 х 1200 мм. Робочий менше 1090 "С виконували заливку серцевини при шар валка відливали з чавуну наступного хімічного температурі металу 1420 "С, що на 202 "С вище за складу, мас. до: С - 3,155; 5і- 140; Мп - 060; Р - його температуру ліквідує. При цьому масова ви- 0,05; 5- 0,02; Сг - 0,50; Мі - 2,5; Мо - 0,55. Сер- трата металу при заливці серцевини складала 73 цевину і буферний шар заливали чавуном наступ- кг/с. ного хімічного складу, мас. бо: С - 3,3; Бі - 1,9; Мп Після витримки виливку у виливниці впродовж 03 РА008;5-0,03; Сг -0,13; Мі - 0,55. 24 годин його витягали з виливниці і направили наof the plant when casting rolling rolls with a diameter of 0550 x 1200 mm and a length of 0550 x 1200 mm. Working less than 1090 "C, core casting was performed while the roll layer was cast from cast iron with the following metal chemical temperature of 1420 "C, which is 202 "C higher than the composition, mass to: C - 3.155; 5i - 140; Mp - 060; P - its eliminates the temperature. At the same time, the mass is 0.05; 5- 0.02; Cg - 0.50; Mi - 2.5; Mo - 0.55. The metal certrate when pouring the core was 73 parts and the buffer layer was poured with cast iron of the following chemical composition, kg/s, mass: C - 3.3; Bi - 1.9; Mn - 0.55. After 24 hours, it was taken out of the mold and sent to

Маса заготовки валка складає 3230 кг, маса очищення, термічну і механічну обробку. робочого шару - 1600 кг (товщина 70 мм). Маса Оцінку якості металу прокатних валків викону- буферного шару - 320 кг (20 95 від маси металу вали за допомогою металографічних досліджень робочого шару). на зразках кільцевих проб із застосуванням оптич-The mass of the roll blank is 3230 kg, the mass of cleaning, thermal and mechanical processing. working layer - 1600 kg (thickness 70 mm). The weight of the buffer layer is 320 kg (20 95 of the weight of the metal of the roll using metallographic studies of the working layer). on samples of ring samples using optical

Перед заливкою зовнішнього шару валка ви- ного інвертованого мікроскопа. ливниці, нагрітій до температури 200 "С, надавали Твердість на глибині робочого шару визначали обертання з частотою 300 об/хв і наносили проти- на сегментах кільцевих проб, вирізаних з торців пригарне покриття завтовшки 5,5 мм. бочок валків по ГОСТ 9013.Before pouring the outer layer of the wine inverted microscope roll. a crucible, heated to a temperature of 200 "С, provided Hardness at the depth of the working layer was determined by rotation at a frequency of 300 rpm and applied to the segments of ring samples cut from the ends of a 5.5 mm-thick sticking coating. barrels of rolls in accordance with GOST 9013.

У виливницю, що обертається, з частотою 800 Для оцінки міцності з'єднання робочого шару і об/хв заливали чавун робочого шару завтовшки 70 серцевини і виявлення дефектів в цій зоні засто- мм при температурі 1360 "С. Після заливки робо- совували дефектоскоп УД - 4Т. чого шару у форму вводили порошкоподібний Спад твердості по перерізу робочого шару ва- флюс, який під дією відцентрової сили розподіляв- лка на глибині 70 мм складав 2 од. по НБО. ся по вільній поверхні залитого робочого шару і Джерела інформації: захищав його від окислення. Досягши вільної по- 1. Г. С Мірзоян, В. Г. Тіняков, Н.Н. Олександ- верхні робочого шару температури 1145 "С зали- ров та ін. Авторське свідоцтво СРСР Мо 1381823, В вали буферний шар у кількості 320 кг з температу- 22 О 13/00, 1986. рою 1320 76. 2. В. В. Бахмет'єв, В. Н. Мазур, С В. Цибров таCast iron with a core thickness of 70 mm was poured into a rotating mold with a frequency of 800 to assess the strength of the connection of the working layer and rpm and to detect defects in this zone of stagnation at a temperature of 1360 "C. After pouring, the UD defectoscope was robotized - the 4th layer of the layer was introduced into the mold in the form of a powdery Decay of hardness along the cross-section of the working layer, the valve, which under the action of the centrifugal force of the distributor at a depth of 70 mm was 2 units of NBO on the free surface of the poured working layer and Sources of information: protected it from oxidation. Having reached a free 1. H. S. Mirzoyan, V. G. Tinyakov, N. N. Oleksand- upper working layer temperature of 1145 "С Zalyrov et al. Author's certificate of the USSR Mo 1381823, In the shaft a buffer layer in the amount of 320 kg with a temperature of 1320 76. 2. V. V. Bakhmetyev, V. N. Mazur, S. V. Tsybrov and

Після твердіння зовнішнього шару виливниця ін. Патент РФ Мо2338623, В 22 О 13/00. Бюл. Ме 32, переноситься з відцентрової машини в кесон і 2008. встановлюється у вертикальне положення. ПриAfter hardening of the outer layer, the mold, etc. Patent of the Russian Federation Mo2338623, V 22 O 13/00. Bul. Me 32, transferred from the centrifugal machine to the caisson and 2008. installed in a vertical position. At

Комп'ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 23 прим.Computer typesetting by H. Payalnikov Signed Circulation 23 approx.

Міністерство освіти і науки УкраїниMinistry of Education and Science of Ukraine

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, УкраїнаState Department of Intellectual Property, str. Urytskogo, 45, Kyiv, MSP, 03680, Ukraine

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601SE "Ukrainian Institute of Industrial Property", str. Glazunova, 1, Kyiv - 42, 01601