Спосіб виробництва композитних валків з калібрами

Спосіб виробництва композитних валків з калібрами, що включає електрошлакове наплавлення робочого шару на сталеву заготовку з подальшим виготовленням на поверхні робочого ша ру валка калібрів, який відрізняється тим, що перед електрошлаковим наплавленням на сталевій заготовці утворюють профільну по верхню. (13) 32476 (11) UA меха нічної обробки, а потім і наступ них переточок мають низьку стій кість проти сп рацювання. Ці недоліки усуваються при виготовленні валків способом електрошлакового наплавлення на стальну вісь робочого ша ру з чавуну (див. журнал "Автомати ческая сварка", 1966, № 5, с. 63-67). По сукупності суттєвих ознак вищезгаданий спосіб є найбільш близьким до заявленого і може бути прийнятим за прототип. Перевагою цього способу є те, що він забезпечує наплавлення на валок робочого шару товщи ною до 100 мм і більше з подальшим нарізанням калібрів. Як видно, в відомому та заявлених способах є схо жі суттєві ознаки: електрошлакове наплавлення на стальну основу ша ру відбіленого чавуну з подальшим виготовленням на поверхні валка калібрів. В той же час прототип має значні недоліки. Для виготовлення валків з калібрами товщину наплавленого шару ви бирають рівною відстані від наплавленої зовнішньої поверхні бочки валка до дна канавки калібру після його останньої переточки. Ця вимога обумовлює зниження маси сталевої заготовки, її жорсткості і, як наслідок, зменшення довговічності валка; зменшення площі перерізу і маси наплавленого ша ру приводить до зниження його твер дості в зоні коло лінії сплавлення в порівнянні з зовнішньою поверхнею по причині зменшення відводу тепла і недостатній мірі від (19) Винахід відноситься до галузі вальцювального виробництва, а точніше - до способів виробництва композитних валків з калібрами. Відомі суцільнолиті двоша рові чавун ні валки, які виготовляються способом статичного або відцентрового лиття (див., наприклад, Н.А.Будагьянц, В.Е.Карсский. Литые прокатные валки. М., "Ме таллур гия", 1983, с.9). Робочий стійкий проти спрацювання шар відомих валків має дві градації - відбілений шар і перехідну зону. Ці валки виготовляють способом статичного або відцентрового лиття, що обумовлює обмежену гли бину відбіленого ша ру - при зростанні глибини відбілу різко збільшується перехідна зона, яка при малих діаметрах бочки валка може досягнути його ши йок, що знижує його міцність. Крім того, при відцентровому литті досягнення достатньої глибини відбілу потребує більшої витримки до затвердіння залитого злегованого чавуну, призначеного для формування робочого шару, що збільшує імовірність незварювання між шарами після наступної заливки сірого ча вуну для формування серцевини валка. Все це може бути причиною виникнення тріщин на поверхні валка. Ці недоліки особливо різко проявляются у випадку виго товлення валків з литими калібрами тому, що виступні частини профі лю каліброваного валка будуть мати більш товстий відбілений шар, аніж глибинні частини (див. там же, с. 16-17). З цієї причини нижні частини порожнин калібрів після C2 _______________________ 32476 білу чавуну, що та кож негативно позначається на довговічності валка. Крім того, неефективно використо вується наплавлений робочий шар, особливо при однонитковому вальцюванні, коли на поверхні валка нарізається 1-2 калібра. В основу ви нахо ду покладена задача – створення способу ви робництва композитних валків з калібрами з підвищеною довговічністю шляхом зростання стійкості проти спрацювання за рахунок технічного результату, котрий полягає в тому, що по перерізу наплавленого робочого шару в зоні калібрів забезпечується рівномірний ступінь відбілювання з високою і рівномірною твердістю поздовж глибини канавки калібра. Для досягнення цього технічного результату в способі виробництва композитних валків з калібрами, що включає електрошлакове наплавлення робочого ша ру на ста леву заготовку з подальшим виготовленням на поверхні робочого шару валка калібрів, перед електрошлаковим наплавленням на сталевій заготовці утворюють профільну поверхню. Між відмітними ознаками винахо ду і те хнічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок. В процесі електрошлакової наплавки профільова ного робочого ша ру в місцях кромок западин створюються сприятливі умови для відбілювання, внаслідок чого по перерізу наплавленого робочого шару в зоні калібрів забезпечується рівномірна структура чавуну з рівномірним рівнем твердості, що дає можливість підвищити стій кість проти спрацювання, а, отже, і довговічність валка. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 показана сталева заготовка, на якій спочатку утворюють профільну поверхню, відповідну профілю калібрів валка; на фіг. 2 показано валок після електрошлакової наплавки профільованого робочого шару; на фіг. З показано той же валок після нарізання на його поверхні калібрів; на фіг. 4 показано структуру матеріалу валка в перерізі, виробленого заявленим способом; на фо тографії по казано макрошліф з нанесеними на ньому показниками замірів твердості, цифрами позначено твердість наплавленого робочого шару в HRCэ; на фіг. 5 показано валок, виготовлений за відомою технологією, з ви користанням способу виробництва, прийнято го за прото тип. Літерами позначено: "d" - максимально допусти ма глибина переточки поверхні валка; F1 - площа перерізу наплавленого шару по заявленому способу; F2 - площа перерізу наплавленого шару по відомому способу. Заявлений спосіб реалізуєть ся в такій послідовності дій. 1. Спочатку на поверхні сталевої заготовки 1 утворюють профільну поверхню, відповідну профілю калібрів валка. Профільна поверхня сталевої заготовки 1 складається з виступів 2 і западин 3. На поверхні заготовки 1 виконано виступ 4, який призначено для починання електрошлакового процесу і початку наплавлення, а також припуск 5 для виконання завершальної операції наплавлення (див. фіг. 1). 2. Після цього здійснюють електрошлакове наплавлення профільованого робочого шару 6 відбіленим чавуном з утворенням лінії сплавлення 7 по профільній поверхні сталевої заготовки 1 (див. фіг. 2). 3. Після наплавлення робочого шару 6 на його поверхні виконують калібри шляхом нарізання канавок з виступами і западинами (див. фіг. 3). В процесі експлуа тації валка виконують подальші переточки робочої поверхні валка по профільному контуру 8 на максимальну гли бину d, значення якої відповідає максимальній виробці калібрів при їх остаточній переточці (див. фіг. 3). Порівняння валків з калібрами, вироблених по заявленому способу (див. фіг. 3) і ві домому (див. фі г. 5) показує, що в зо ні сплавлення біля крайок канавок западин калібрів (див. фіг. 2) в процесі електрошлакового наплавлення створюються більш сприятливі умови для опти мального процесу відбілення чавуну. Ре зульта том цього твердість по площі перерізу наплавленого шару в зоні калібрів від зовнішньої поверхні до лінії сплавлення розподілюється рівномірно (див. фіг. 4). В зв'язку з цим, а також маючи на ува зі добрі ливарні якості чавуну, є можливість збільшити глибину канавок калібрів при виконанні сталевої заготовки з профільною поверхнею, відповідною профі лю калібрів поверхні валка, що дає можливість збільши ти число переточок валка в процесі його експлуа тації, тобто збільшити його довговічність. Заявлений спосіб виробництва композитних валків забезпечує одержання додатково го ефекту. За рахунок того, що загальна площа F1 (див. фіг. 3) перерізу наплавленого шару в випадку наплавлення по заявленому способу в 1,3-1,6 разів менше в порівнянні з площею F 2 (див. фіг. 5) при виготовленні валка з калібрами відомим способом, зменшуються витрати по виготовленню валка. Це наочно підтверджується кресленнями: наплавлений шар в заявленому способі окреслений гнутою лінією сплавлення 7, яка проходить по виступах 2 і западинах 3 (див. фіг. 2-3), а в ві домому - прямою лінією 7 (див. фіг. 5). Приклад конкретної реалізації заявленого способу. Заготовка валка виконана з викуванця сталь 40 ХН. На заготовці виконано технологічний виступ 4, призначений для починання електрошлакового процесу і початку наплавлення, а також технологічний припуск 5 - для виконання завершальної операції наплавлення. На бочці заготовки нарізають профільну поверхню, яка складається з виступів 2 і западин 3. Електрошлакове наплавлення здійснюється при верти кальному положенні сталевої заготовки на спеціальному пристрої. Для наплавленого матеріалу ви користано злегований чавун марки ЧХН2М1. Після наплавлення і наступ ного видалення технологічних припусків 4 і 5 проведена нарізка калібрів по шаблону з урахуванням відповідності їх форми профільній поверхні металевої заготовки. Дослідження виготовленого за заявленим способом композитного валка з калібрами показали, що за рахунок опти мального відбілення наплавленого шару ча вуну, твердість поздовж глиби 2 32476 ни канавки калібра, виміряна на поздовжньому темплеті, розподілилась рівномірно (див. фіг. 4). На фрагменті макрошліфу видно дані по замірах твердості в наплавленому шарі, які знахо дяться в межах 49-52 HRCэ. Таким чином, на конкретному прикладі підтверджено досягнення технічного результа ту одержання рівномірного ступеня відбілу і твер дості по площі перерізу наплавленого робочого шару, а як наслідок - підвищення стійкості проти спрацювання, а отже - довговічності валка. Заявлений спосіб є перспективним технічним рішенням, яке може бути використано для виготовлення валків крупносортних ста нів (рейко-балочних, трубних та ін.). Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 3 32476 Фіг. 4 Фіг. 5 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4