Спосіб наплавлення композитних валків

Корисна модель відноситься до галузі ливарного виробництва, а більш конкретно - до способів наплавлення рідким металом прокатних валків і може бути використане при виробництві чи ремонті виробів типу тіл обертання. Відомий спосіб наплавлення композитних валків у вертикальному положенні електрошлаковим методом, при якому заготівку розміщають у водоохолоджуваному кристалізаторі з кільцевим зазором з наступним наведенням у цьому зазорі жужільної ванни, після чого ведуть наплавлення уздовж осі валка, створюючи електромагнітне поле навколо кристалізатора [див. патент РФ №2139155, В21В28/02, 10.10.99р. Бюл. №28]. Недолік способу - низька міцність наплавленого шару через нестабільність електрошлакового процесу. Цей недолік виявляється в меншому ступені в іншому відомому способі наплавлення композитних валків електрошлаковим методом за рахунок більш оптимального режиму наплавлення в початковому періоді [патент України №71988, МПК B22D 19/00]. Цей спосіб наплавлення приймається як найближчий аналог. Відомий спосіб наплавлення валків і той, що заявляється, має наступні подібні ознаки: спосіб наплавлення композитних валків, переважно прокатних станів, що включає розміщення заготівки у водоохолоджуваному кристалізаторі з кільцевим зазором, виплавку рідкого металу і його подачу в зазначений зазор. У відомому способі, як і в описаному аналогу, через нестабільність жужільного процесу якість наплавлення не гарантується. Крім того, наплавлення провадиться при підвищеній витраті електроенергії, що здорожує процес наплавлення. В основу корисної моделі поставлена задача - знизити собівартість наплавлення шляхом виключення з процесу використання електроенергії і за рахунок технічного результату, що полягає в одержанні розплаву теплом, яке виділяється при екзотермічних реакціях. Цей технічний результат забезпечується тим, що в способі наплавлення композитних валків, що включає розміщення заготівку у водоохолоджуваному кристалізаторі з кільцевим зазором, виплавку рідкого металу і його подачу в зазначений зазор, згідно корисної моделі у якості вихідного наплавлюваного матеріалу використовують терміт, наприклад, алюмінієвий, а наплавлення ведуть при нерухомій заготівці перегрітим розплавом, що одержують у результаті згоряння терміту, при цьому заготівку перед наплавленням нагрівають до 800°С. Між відмітними ознаками і досягнутим технічним результатом мається причинно-наслідковий зв'язок. Відомо, що термітами називаються порошкоподібні чи зернисті суміші, що складаються з металу з великою теплотою утворення окисла (алюміній, магній і ін.) і окисла металу з меншою теплотою утворення, наприклад окисли заліза. У цьому способі застосовується алюмінієвий терміт з металевого алюмінію і залізної окалини Fe3O4. Використання в якості вихідного наплавлюваного матеріалу алюмінієвого терміту забезпечує при його згорянні одержання близько 800ккал. тепла, у результаті чого виходить перегріте рідке залізо, яким і ведуть наплавлення заготівки, попередньо підігрітої до 800°С. У такий спосіб виключається витрата електроенергії, що знижує собівартість способу наплавлення, і забезпечується поліпшення якості наплавлення за рахунок більш стабільного процесу наплавлення. Пропонована корисна модель пояснюється кресленням, на якому схематично зображена установка для здійснення пропонованого способу наплавлення валків. Ця установка складається з бункера-дозатора 1, що заповнюють порошкоподібним алюмінієвим термітом, тигля-живильника 2, футерованого вогнетривким матеріалом і оснащеного відводом 3 для видалення шлаку в бункер 4, а також з водоохолоджуваного кристалізатора 5, установленого на підставі 6 і призначеного для розміщення в ньому з кільцевим зазором, рівним товщині наплавлення, заготівки 7. Пропонований спосіб напла влення валків здійснюється в наступній послідовності дій: 1. Заповнюють бункер-дозатор 1 сумішшю порошкоподібного алюмінієвого терміту й окислів заліза; 2. Для наплавлення валка на визначену товщин у дозують розрахунковий обсяг терміту в тигель-живильник 2; 3. Підпалюють терміт у тиглі-живильнику 2 і в процесі його горіння реакція супроводжується підвищенням температури до 3000°С і йде по формулі 3Fe3ПPO4+8Аl=4Аl2ПРО3+9Fe; 4. Роблять відстоювання сильно перегрітого розплаву, о триманого в резуль та ті го ріння термі ту в ти гліживильник у 2. При цьом у розпла в розділяється на два шари , відпо відно пи томою ва гою компонен тів: нижній шар - рідке залізо, вер хній шар - рідкий шлак, що складається переважно з окису алюмінію Аl2О3; 5. Вистояний перегрітий розплав після попереднього нагрівання заготівки 7 до 800°С через футеровані затвори днища тигля-живильника (на кресленні не показані) подається стр уменями в кільцевий зазор між заготівкою 7 і внутрішньою поверхнею кристалізатора і під кутом для кращого перемішування; 6. Шлак з ти гля-живильника 2 транспортують самопливом у футерований бункер 4. У вихідн у суміш для поліпшення складу і міцності наплавленого металу, можна додавати легуючі присадки, наприклад феромарганець, хром, титан і ін. Завдяки зазначеній послідовності дій забезпечується якісне наплавлення валків зі значно меншими витратами, обумовленими виключенням із процесу електричної енергії. Приклад конкретного здійснення способу. Спосіб наплавлення композитних валків, що заявляється, випробуваний у лабораторних умовах. Вироблялося наплавлення вала зі сталі 10 наплавлюваним матеріалом, що складається з 30% алюмінію, 60% здрібненої залізної руди і 10% ферохрому. Вал довжиною 300мм і діаметром 100мм містився у водоохолоджуваний кристалізатор із внутрішнім діаметром 160мм, при цьому товщина наплавлюваного шару складала 30мм. Вал попередньо прогрівався до температури 840°С, за час його установки і фіксації в кристалізаторі температура вала знижувалася і до моменту наплавлення складала 790°С. Вимір температури робили безконтактним пірометром. Після підпалювання термітна суміш витримувалась протягом п'яти хвилин до припинення спливання шлаку і через три футерованных затвори з тигля заливалася в зазор між кристалізатором і наплавлюваною віссю. Для оцінки надійності зчеплення наплавлюваного матеріалу з валом отриманий композитний валок був розрізаний уздовж осі. При цьому встановлена однорідність наплавленого металу, у зоні контакту наплавленого металу з віссю відбулося взаємне змішування матеріалів, що забезпечує їхнє надійне зчеплення.