Спосіб виробництва композитних прокатних валків

Спосіб виробництва композитних прокатних валків шляхом електрошлакового наплавлення, при якому в кільцевому зазорі між формуючою поверхнею кристалізатора і поверхнею заготовки 3 40007 4 за рахунок технічного результату, який полягає в Завдяки експериментам утворено співвіднотому, що в процесі наплавлювання створюються шення для розрахунку товщини металевої оболонумови сприятливого термічного циклу, при якому ки, пояснення до якого наводяться нижче. тепловіддача в напрямі кристалізатора і наплавСуть винаходу пояснюється кресленнями, де люваної заготовки рівномірна і практично однакона фіг.1 - схематично зображено пристрій стосовва, що забезпечує рівномірну ступінь відбілюванно до електрошлакової наплавки валків; на фіг.2 ня, високу рівномірну твердість по перерізу наплаграфічна залежність коефіцієнта k1 від товщини влюваного робочого шару і запобігає утворенню в наплавлюваного шару; на фіг.3 - фрагмент попеньому залишкових напруг. речного макротемплету з електрошлаковою наДля досягнення такого технічного результату в плавкою на стальну заготовку валка робочого шаспособі виробництва композитних прокатних валив ру чавуном при формуванні металу, який кристалішляхом електрошлакового наплавлення при якому зується, стальною оболонкою. в кільцевому зазорі між формуючою поверхнею Даний пристрій здійснює заявлений спосіб в кристалізатора і наплавлюваною поверхнею заготакий послідовності операцій: товки створюють робочий шар шляхом заплавлю- наплавлювану заготовку валка 1 з технологівання кільцевого зазору витратним чавунним елечним буртом 2, призначеним для розведення елекктродом, а як кристалізатор використовують метатрошлакового процесу і початку наплавлювання, і леву оболонку, яку після заплавлення кільцевого технологічним припуском 3 - для виконання кінцезазору зрізають при механічній обробці, при цьому вої ділянки наллавлювання, розміщують у вертитовщину стінки оболонки визначають із співвіднокальному положенню на підставці 4; шення: - для формування наплавлюваного шару використовують як витратний кристалізатор металеву d = t × k1 × k2 , оболонку 5 з розрахунковою товщиною стінки, що є відмінною ознакою способу; де δ - товщина стінки оболонки, мм; - оболонку 5 установлюють співвісно з наплавt - товщина наплавлюваного робочого шару, люваною заготовкою 1 з утворенням між ними кімм; льцевого зазору 6; k1 - коефіцієнт, враховуючий залежність тов- в кільцевому зазорі 6 розміщують витратний щини стінки оболонки від товщини наплавлюванелектрод-трубу 7, наводять електрошлаковий проня; цес з утворенням шлакової 8 і металевої 9 ванн і k2 - коефіцієнт, ураховуючий залежність товнаплавляють робочий шар 10; щини стінки оболонки від діаметра наплавлюваної - після заплавлення електродом 7 кільцевого заготовки. зазору 6 з одержанням робочого шару 10 і повільМіж відмінними ознаками винаходу і технічним ного охолодження наплавленої заготовки 1 метарезультатом є причинно-наслідковий зв'язок. леву оболонку 5 видаляють механічною обробкою. Використання в якості кристалізатора металеЗавдяки використання як кристалізатор метавої оболонки зі стінкою розрахункової товщини залевої оболонки з розрахунковою товщиною стінки, безпечує проведення наплавки за сприятливого яку після заплавлення кільцевого зазору 6 зрізатермічного циклу, при якому характер термодефоють механічним способом, термодеформаційні рмаційних процесів запобігає утворенню в наплавпроцеси при наплавлюванні здійснюються в оптилюваному шарі залишкових напруг, що виключає мальному режимі, що сприяє ефективному відбілу необхідність проведення термічної обробки валків, чавуну, а, отже, забезпечуються високі показники забезпечує зниження витрат на твердосплавний стійкості проти спрацювання робочого шару при ріжучий інструмент за рахунок значного зменшенодночасному зменшенню витрат на процес за раня припуску на механічну обробку; припуск після хунок його суттєвого спрощення. зрізання оболонки має товщину не більше 1 мм. Внаслідок експериментів утворено співвідноВсе це з урахуванням спрощення формування шення для розрахунку товщини металевої обонаплавлюваного робочого шару, яке здійснюється лонки: з застосуванням металевої оболонки, виготовленої з недорогої маловуглецевої сталі, забезпечує d = t × k1 × k2 , значне зменшення прямих витрат на виробництво укладено графік залежності значень коефіцієнкомпозитних валків. та k1 від товщини наплавлюваного робочого шару t Одночасно за рахунок проведення процесу (див. фіг.2) і одержані данні по значенням коефіціпри сприятливих умовах термічного циклу і незнаєнта k2 залежно від діаметра наплавлюваної загочному (менш 1 мм) проплавлюванні, співрозмірним тівки (табл.). з процесом паяння, поверхні заготовки і оболонки забезпечується підвищена ступінь і рівномірність відбілу і твердість по перерізу наплавлюваного шару, а, отже, підвищення стійкості проти спрацювання валків. Додатковим ефектом при цьому, маючи на увазі більш низьку температуру плавлення чавуну в порівнянні зі сталлю, є забезпечення можливості проведення процесу наплавки при знижених енергетичних параметрах режиму, за рахунок чого зменшуються витрати по теплоукладенню, а, отже, електроенергії. 2 5 40007 6 Співвідношення, яке являється суттєвою ознавої оболонки по співвідношенню: кою винаходу, поширюється на виробництво композитних прокатних валків діаметром від 200 мм і товщиною наплавлювання від 25 мм до 100 мм. При цьому вирахувані за допомогою співвідношення значення товщин стінки металевої оболон- Виготовили зі сталі ст.3 циліндрічну оболонку ки являються середніми. Їх крайні позначення знарозрахункової товщини стінки, яка дорівнює δ = ходяться в межах (0,5-1,5) від розрахункового се10 мм. реднього значення і являються оптимальними. - Потім на підставці 4 розташували заготовку Наприклад, для наплавлювання робочого шавалка 1 співвісно з оболонкою 5 таким чином, що ру товщиною t=55 мм на заготовку діаметром між їх поверхнями утворився кільцевий зазор 6, D=400 мм товщина стінки металевої оболонки в який відповідає товщині наплавлюваного робочого межах від мінімуму до максимуму визначиться, пішару і дорівнює t = 40 мм. дставляючи відповідні значення коефіцієнта k1 з - Після цього в указаному зазорі розмістили графіку (див. фіг. 2) і значення коефіцієнта k2 (див. витратний електрод - трубу 7, виготовлений з чатабл.): вуну 4ХН2М1. - Наведенням електрошлакового процесу створили шлакову 8 і металеву 9 ванни і заплавиДіапазон (0,5-1,5) ураховує залежність від рели електродом 7 кільцевий зазор 6 з одержанням жимів наплавлювання, швидкості поширення фроробочого шару 10 товщиною 40 мм. нту теплового потоку повздовж вісі заготовки вна- Вальцетокарною обробкою вилучили сталеву слідок теплоукладення при електрошлаковому наоболонку 5 і одержали композитний валок з робоплавлюванні. чим діаметром Dk = 480 мм. При виконанні товщини стінки металевої обоНа фрагменті повздовжнього темплету (див. лонки менш від її мінімальної розрахункової велифіг. 3) показані значення твердості в наплавленочини виникає небезпека пропалення стінки і її кому шарі, які знаходяться в межах 76-80 HSD. робленя від перегріву, а при збільшенні відносно її Таким чином, на прикладі реалізації способу максимальної товщини порушується оптимальний підтверджено, що за рахунок використання як термічний цикл, що приводить до зниження ступекристалізатор витратної металевої оболонки з ню відбілювання, рівня і рівномірності твердості, розрахунковою товщиною стінки одержано рівнозменшення стійкості проти спрацювання робочого мірну ступінь відбілювання чавуну з рівномірно шару, а також веде до нераціональних витрат мерозподіленою високою твердістю по перерізу наталу для виготовлення оболонки. плавлюваного робочого шару, а, отже, підвищену Вираховування із співвідношення за допоморівномірну стійкість проти спрацювання і довговігою вищенаведених графіка і таблиці числових почність валка. значень товщин металевої оболонки забезпечує Крім цього витрати електроенергії знижені у оптимальність термічного циклу, що обумовлює два рази. одерження підвіщенного ступеня і рівномірність віОдночасно за рахунок спрощення формоутводбілу і твердості по перерізу наплавлюваного шарення робочого шару скоротився цикл виробництру, а, отже, що відбивається на підвищенні стійкосва і зменшились витрати при виготовленні компоті проти спрацювання і довговічності валків. зитних валків. Приклад конкретної реалізації заявленого В AT "Новокраматорський машинобудівний заспособу вод" таким способом виготовлена дослідно-промиВихідні дані слова партія прокатних валків, призначених для Вісь заготовки під наплавку D= 400 мм проведення експлуатаційних випробувань на меТовщина наплавки t = 40 мм талургійних підприємствах України. Діаметр робочого композитного валка після Найбільш значний ефект використання заявмеханічної обробки Dк = 480 мм леного способу забезпечується при виготовленні, Описаний спосіб використано при виробництві відновленні і ремонті композитних валків з електкомпозитних прокатних валків з електрошлаковою рошлаковою наплавкою робочого шару відбіленаплавкою на сталеву заготовку робочого шару ним чавуном на сталеву основу, а також при вивідбіленого чавуну з такою послідовністю виконанготовленні, відновленні і ремонті роликів машин ня технологічних операцій. безперервного вилиття заготовок і нагрівальних - Вісь заготовки валка 1 з діаметром печей, рольгангів прокатних станів, ковальських D = 400 мм під наплавлювання виготовили з покобойків та ін. вки сталі 40ХН з технологічним буртом 2, який Крім цього, при виробленні біметалічних виропризначений для розведення електрошлакового бів для наплавлюваного шару можливо викориспроцесу наплавки, і припуском 3, який призначетання різних металів і сплавів, наприклад, мідь, ний для кінцевої ділянки наплавлювання. бронза та інші. - Визначили середню товщину стінки метале 3 7 40007 8 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 456-20-90 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 4