Производство отливок из чугуна
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 5.2

Особенности получения отливок прокатных валков

Процесс отливки прокатных валков является одним из самых сложных в литейном производстве. Отливка прокатного валка является весьма дорогостоящей, поэтому изготовление формы, составление шихты, ведение плавки, заливка и охлаждение формы требуют тщательной подготовки и строгого соблюдения технологических инструкций.

Имеет значение выбор температуры заливки. Рекомендуется несколько перегревать чугун. Жидкотекучесть при перегреве возрастает, и металл лучше заполняет форму. При более горячем чугуне растет скорость охлаждения поверхности и стабилизируется отбел. Внутренние слои охлаждаются медленнее, и сокращается переходная зона с низкими механическими свойствами. Обычно температура заливки составляет для крупных валков (16 – 22 т) 1240 – 1260 оС, для мелких валков (до 3 т) – 1260 – 1300 оС.

Достаточная выдержка отливки в форме является важнейшим фактором повышения срока службы валков, особенно отбеленных. Преждевременное извлечение валков из формы приводит к ускоренному охлаждению поверхности, что повышает уровень внутренних напряжений, а в случае валков из хромоникелевого чугуна и трещин.

Скорость охлаждения зависит от массы валка, типа формы, температуры заливаемого чугуна и других технологических факторов. Как правило, охлаждение отливок до комнатной температуры не производят и извлекают их из формы при температуре 100 – 150 оС. Практикой работы литейных цехов установлены оптимальные сроки выдержки валков в форме, которые для мелкосортных валков массой около 3 т составляют 8 – 12 час, для крупных с массой 20 – 30 т составляет 30 – 50 и более часов.

Кокили являются наиболее ответственной частью форм при производстве чугунных валков. Качество отливаемых валков в значительной степени зависит от качества кокилей. Качество кокилей определяется химическим составом и структурой чугуна, из которого они изготовляются, плотностью, чистотой отливки и точностью механической обработки.

Для получения отбеленного слоя или плотной мелкозернистой структуры поверхности валка кокили должны обеспечить ускоренное охлаждение бочек валков.

По условиям эксплуатации кокили могут быть с некоторым приближением приравнены к изложницам для сталеплавильного производства (см. главу 4). Химический состав и структура кокилей мало отличаются от изложниц. Чем крупнее кокили, тем меньше их стойкость. Мелкие кокили, так же как и мелкие изложницы, обладают самой высокой стойкостью и выдерживают 100 – 200 плавок, в то время как крупные - от 10 до 30 плавок. В отличие от изложниц в кокилях обрабатывают внутренние полости и по мере появления сетки разгара их подвергают переточкам на другие размеры. Размеры и конфигурация кокилей определяются размерами и конфигурацией валков.

При проектировании кокилей необходимо учитывать величину усадки заготовки валков и припуск на их обработку.

Толщины стенок кокилей для мелких и средних валков колеблются в пределах 120–180 мм и для крупных – 180–260 мм. Практикой установлено, что при более тонких стенках кокили быстро растрескиваются.

Кокили для отливки листопрокатных валков делаются цилиндрическими гладкими (рис.5.3, а ), для сортопрокатных валков - гладкими, а иногда профилированными (рис.5.3, б). Гладкие кокили делают цельными или секционными, и те и другие имеют определенные преимущества и недостатки. Также применяют профилированные кокили для получения валков с литыми отбеленными калибрами.

Формы кокилей для отливки заготовок валков

Рисунок 5.3 – Формы кокилей для отливки заготовок валков

Сборку форм осуществляют в специальной литейной яме, поверхность которой футеруют огнеупорным кирпичом. Заливку чугуна проводят снизу. На рис. 5.4 приведены примеры форм в сборе для отливки листопрокатного валка и валка среднесортного прокатного стана.

Для получения отбела требуется высокая скорость охлаждения поверхности. Поэтому кокили для получения отбела ничем, кроме специальной кокильной краски не покрывают. Те части, на которых отбел не нужен, формуют с помощью глинистой массы (рис. 5.4).

Собранные формы листового и сортового валков

Рисунок 5.4 – Собранные формы листового (а) и сортового (б) валков: 1 – литниковая труба; 2 – скоба; 3 – кокиль.

Для придания окончательной формы и размеров валкам их подвергают механической обработке. Перед механической обработкой и после ее завершения отливки подвергают внешнему осмотру и контролю свойств. Брак при изготовлении валков является достаточно частым.

Наряду с обычными видами литейных дефектов (трещины, недоливы, засоры, газовые пузыри и др.), в отливках для прокатных валков может быть недостаточная глубина отбела. Валки бракуют во всех случаях при наличии несоответствия между заданной и фактической глубиной отбела. Если величина переходной зоны выходит за заданные пределы, валки также бракуют. Возникает этот брак при неправильном ведении процесса плавки и ошибок в проектировании формы. Поскольку точно контролировать отбел на валке затруднительно, его определяют на специальной пробе. Их отливают в сухие или сырые формы определенных размеров. Единых способов отбора проб нет. На большинстве предприятий проба представляет собой параллелепипед размерами приблизительно 45х100х180 мм. В период доводки плавки пробы заливают чугуном, взятым из печи, а после выпуска чугуна – из ковша. После охлаждения готовую пробу разбивают на специальной подставке.

Чем больше слой отбела на пробе, тем больше он будет и на валках. Экспериментально получена зависимость между глубиной отбела на пробе и отбелом на валке (рис. 5.5).

Зависимость между глубиной отбела на пробе и на валке

Рисунок 5.5 – Зависимость между глубиной отбела на пробе и на валке

Для более детального анализа применяют современные методы неразрушающего контроля.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 5.2

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ