книги из ГПНТБ / Писаренко Г.А. Отливки металлургического оборудования из чугуна с шаровидным графитом

В этом случае наиболее целесообразна отливка валков с готовы­ ми калибрами. Поверхность калибров, соприкасаясь с кокилем,

получится отбеленной с высокой твердостью, а сердцевина из се­

рого чугуна будет прочной и вязкой; при этом отбел соответствует очертанию калибра, обеспечивая высокую износостойкость по всем направлениям. Получить валок с таким структурным строе­ нием по сечению невозможно ника­

ким другим способом, особенно для

магниевого чугуна, у которого весь­ ма важно использовать самое цен­

либров и точного выполнения их формы. Если необходимо отлить готовые глубокие калибры с точным очертанием профиля, при­ меняют промежуточный способ. Калибры выполняют отдельными кольцами (рис. 29), удерживаемыми в кокиле деревянными

шпильками или просто силой трения и обмазкой. После отливки валка кольца удаляют по половинкам (если они разъемные) или вырезают при механической обработке резцами. В последнем

случае стоимость валков естественно увеличивается, но преиму­ щества в стойкости окупают это повышение стоимости.

80 Сортопрокатные валки

Для некоторых станов старой конструкции, у которых на од­ ном валке расположены черновые и чистовые калибры, весьма хорошие результаты получаются при комбинированной отливке.

В данном случае в черновых калибрах падение твердости по сечению больше и она не достигает таких величин, как в литых

Рис. 30. Способы подвода металла при заливке сортопрокатных валков:

а — в шейку для валков из обычного чугуна; б — в треф для валков из магниевого чугуна.

калибрах, однако увеличиваются коэффициент трения и предель­ ные углы захвата, что очень важно для этих калибров.

Валки этого типа хорошо зарекомендовали себя в работе на станах некоторых заводов и их следует шире внедрять в произ­ водство.

Характерной особенностью технологии отливки магниевых

валков является устройство литниковой системы. Почти все вал­

ки из магниевого чугуна отливают с добавкой порошкообразно­ го ферросилиция на струю в процессе заливки или с промывкой металлом, обогащенным кремнием. Чтобы избежать получения

слишком твердых шеек, питатель устанавливают возможно ниже, в области нижнего трефа (рис. 30). Сечения элементов литнико­

S2 Сортопрокатные валки

чающихся и стационарных мартеновских печах такой же емкости с лучшими показателями по расходу топлива. Следует, однако,

отметить, что отражательные печи, имеющие съемный свод, луч­ ше приспособлены для переплавки крупного валкового лома без предварительной разделки.

Наиболее благоприятные возможности в вальцелитейных це­ хах обеспечиваются при наличии одновременно работающих

пламенных печей и вагранок. В этом случае возможно использо­ вать жидкий ваграночный чугун в качестве добавки в пламенную

печь, для получения чугуно-магниевых лигатур, а также для доливки прибылей валков.

Крупнейшие заводы прокатных валков — Лутугинский и Дне­

пропетровский располагают именно таким сочетанием плавиль­

ных агрегатов.

Состав шихты и процесс плавки чугуна для сортопрокатных магниевых валков и для обычных углеродистых валков принци­

пиально не отличаются. Примерные составы шихты для отливки сортопрокатных валков из чугуна, выплавляемого в пламенных

считают применение его обязательным для получения качествен­ ных валков не только листопрокатных, но и сортопрокатных. Ра­ ботники Уральского института металлов [60] и Днепропетровско-

Рис. 31. Форма (а) и макрострук­ тура (б) стандартной клиновидной формы на отбел:

J — сухой песчаный стержень; 2 — ме­ таллическая плитка.

бел (рис. 31). Отбел на пробе перед выпуском должен быть 6—12 мм. В дополнение к клиновидным пробам, особенно при плавке чугуна для отливки высокотвердых легированных вал­ ков, иногда пользуются круглыми пробами диаметром 60—80 мм

(рис. 32). По характеру излома и наличию темных точек выде­ лений графита определяют готовность металла.

Выпуск металла из печи производится при температуре

1380—1400° (по Пиропто без поправки).

Расход магния зависит не только от способа обработки чугу­ на и температуры его в начале процесса, но и от содержания се­

ры в исходном чугуне. Чем больше серы в исходном чугуне, тем

больше расход магния и тем больше, при прочих равных усло­

виях, загрязненность металла неметаллическими включениями.

86 Сортопрокатные валки

заливке соответственно регулируется в пределах от 1260—1280°

до 1270—1300°.

Обогащение кремнием сердцевины валков с помощью добавки порошкообразного ферросилиция не всегда обеспечивает высокое качество валков и устойчивые однородные результаты, поэтому этот способ постепенно вытесняется промывкой жидким метал­

лом, предварительно обогащенным кремнием в ковше.

После окончания заливки прибыли валков засыпаются дре­ весным углем или золой кокса. Затем производится доливка в прибыль горячего ваграночного чугуна: для крупных валков пер­ вый раз через 10—12 мин. и последующие доливки через каждые 25—30 мин. общим числом не менее трех раз. Прибыли мелких валков доливают 1—2 раза, а у некоторых валков, имеющих ко­ роткие бочки и толстые шейки, прибыли не доливают вообще.

Охлаждение, выбивка и очистка валков

Цилиндрическая форма валка и особенности его макрострук­ туры (наличие слоев с разными физическими свойствами по се­ чению) весьма неблагоприятны в отношении образования боль­ ших внутренних напряжений. Поэтому залитые валки должны медленно и равномерно охлаждаться в форме до температуры, не опасной для последующей обработки их. Вместе с тем, дли­ тельная выдержка валков в опоках после заливки вызывает не­ обходимость в дополнительных площадях, увеличивает парк опок и кокилей, а поэтому должна быть, по возможности, сокращена.

Строго обоснованных научных методов расчета времени охлаждения валков в форме не существует. Однако практикой установлены ориентировочные пределы выдержки в формах, со­ блюдение которых обеспечивает удовлетворительные результаты.

70 час. При этом на основании практического опыта вносят по­ правки к приведенным выше нормам. Для валков, особо склон­ ных к возникновению напряжений, а также для магниевых вал­

ков всех типов указанное время .увеличивают на 10—15%. По­ сле охлаждения валка в форме в течение установленного време­ ни разрешается выбивка его из формы, но при этом валки име­ ют еще относительно высокую температуру (100—200°), поэтому необходимо принимать меры к недопущению резкого и односто­ роннего охлаждения выбитых из форм валков, особенно в зимнее время.

Обработка валков в литейном цехе при правильно выполнен­ ной технологии сводится к зачистке металлическими щетками приставшей формовочной смеси. Если же при формовке имелись отклонения от технологии, например не была обеспечена доста­

точная просушка форм, то в нижней части (по заливке) обра­ зуется сильный пригар, который плохо поддается удалению, да­ же с помощью пневматических зубил, и такие валки приходится обрабатывать на станках вместе с пригоревшей формовочной смесью, затрачивая на это много времени и инструмента.

В валках, отливаемых в составных кокилях, часто образуют­ ся заливы в месте соединения кокилей, которые удаляют с по­

мощью пневматических зубил.

4. Брак валков и способы борьбы с ним

Общий процент брака в вальцелитейном производстве на двух крупнейших вальцелитейных заводах страны значительно сни­ жен за последние годы, но до настоящего времени еще очень велик и достигает 8—10%! от годного. На долю сортопрокатных валков, в частности валков из чугуна с шаровидным графитом, приходится несколько меньший процент брака. Объясняется это тем, что в данном случае отсутствует брак по некачественному отбелу и по наличию цементита в сердцевине, свойственный ли­ стопрокатным валкам.

В данном разделе не рассматриваются виды брака, присущие всем типам валков, независимо от состава металла и способов его обработки, например, брак по отклонению от установленных размеров, брак по засорам и т. п. Остановимся кратко на видах брака, связанных с особенностями технологии производства вал­ ков из чугуна с шаровидным графитом.

Характерными видами брака магниевых валков являются не­ соответствие их структуры требованиям технических условий, а

также различные дефекты усадочного происхождения. Несоответствие структуры требованиям

технических условий. Несоответствие структуры может наблюдаться вследствие неправильного ведения процесса обра­ ботки чугуна магнием, в результате чего вместо графита шаро­ видной формы получается пластинчатый или смешанный графит.

Чаще всего этот вид брака появляется из-за неудовлетворитель­

ного крепления металлических футляров с магнием к штангам или вследствие недостаточной толщины последних; футляры от­ рываются от штанг или штанги изгибаются и магний сгорает на поверхности, не оказывая необходимого действия.

Качественная приварка футляров к штангам, подбор штанг соответствующей толщины и защита их с помощью уголков, труб,

а иногда и шамотных стопорных трубок полностью исключают возможность этого вида брака. Реже причиной плохого усвоения

магния является неудовлетворительная конструкция футляров,

обработка магнием слишком горячего чугуна и чрезмерная вы­

держка в ковше чугуна после обработки.

88 Сортопрокатные валки

При значительной выдержке обработанного чугуна в ковше происходит явление демодификации. Включения графита теряют свою правильную шаровидную форму; возможно образование пластинчатого графита. Явление демодификации связано с поте­

возникают по тем же причинам, что и в обычных валках, но

Рис. 33. Изменение вида усадочных раковин в зависимости от формы прибылей на валках;

а — высокая и тонкая прибыль; б и в — равновеликие более короткие прибыли большого диаметра; ............- граница верх­ него трефа.

имеется некоторая особенность, которая требует принятия до­ полнительных мер по предотвращению пороков.

Установлено, что глубокие усадочные раковины возникают при высоких, но тонких прибылях при заливке чрезмерно холод­

ным металлом (1245—1250°), а также при неправильной орга­ низации доливки прибылей жидким металлом. Высокие и тон­ кие прибыли, как показали наши исследования [61], имеют боль­ шую приведенную поверхность (отношение поверхности к объ­

ему), вследствие чего отдача тепла в окружающую среду резко увеличивается. На стенках формы быстро затвердевает толстый слой металла и усадочная раковина, принимающая вытянутую форму (рис. 33), часто проникает в верхний торф валка. А. С. Бешлык [42] отмечает, что в практике Лутугинского завода