УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПРОКАТНОГО ВАЛКА

Устройство относится к литейному производству, в частности, к формам для центробежного литья крупных композитных биметаллических прокатных валков и может найти применение при центробежном литье крупных многослойных заготовок: прокатных валков, бандажей, втулок и труб из чугуна, стали и цветных металлов диаметром 200-2000 мм, длиной до 5000 мм и массой до 100 тонн.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для изготовления крупного биметаллического прокатного валка, включающее изложницу с цилиндрической полостью и размещенные в полости две опоки, заполненные формовочной смесью по конфигурации шеек валка, между которыми расположена цилиндрическая полая вставка (вкладыш) из металла с толщиной стенки, равной 0,2-2,0 толщины стенки изложницы. Опоки содержат крышку и оребренные стаканы, причем одна опока снабжена отверстием для заливки и содержит прибыльную зону, а вторая опока выполнена глухой.
(RU 2346788, B22D 19/16, опубликовано 20.02.2009)
Недостатком известного устройства является отсутствие свободного выхода газов при заливке рабочего слоя валка, когда изложница находится в горизонтальном положении, а также заметное негативное воздействие струи жидкого металла на формовочную смесь нижней опоки при окончательной заливке изложницы жидким металлом, когда изложница находится в вертикальном положении. Отсутствие зазора между изложницей и вставкой ограничивает технологические возможности устройства при сборке и разборке. Кроме того, отсутствие на поверхностях элементов устройства защитного противопригарного покрытия заметно снижает качество отливки и технологичность устройства в целом.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение качества отливки и технологичности устройства для изготовления крупных многослойных прокатных валков.
Технический результат достигается тем, что устройство для изготовления крупного многослойного прокатного валка включает изложницу с цилиндрической полостью и размещенные в полости две опоки, заполненные формовочной смесью по конфигурации шеек валка, между которыми расположен цилиндрический полый вкладыш из металла, а первая опока снабжена отверстием для заливки и содержит прибыльную зону, при этом между изложницей и полым вкладышем, длина которого составляет 0,3-0,6 длины изложницы, выполнен зазор толщиной 1,0-2,0 мм, а вторая опока снабжена сквозным отверстием диаметром 10-20 мм.
Технический результат также достигается тем, что внутренние поверхности опок и вкладыша снабжены термостойким противопригарным покрытием толщиной 1-2 мм; опоки содержат крышки с отверстием и оребренные стаканы, заформованные песчано-глинистой смесью; на внешней поверхности изложницы выполнены гнезда для закрепления сменных цапф.
Наличие зазора толщиной 1,0-2,0 мм при длине полого вкладыша 0,3-0,6 длины изложницы увеличивает термическое сопротивление между изложницей и вкладышем, что дает возможность уменьшить тепловой напор на изложницу и повысить ее эксплуатационные характеристики. Сквозное отверстие во второй опоке диаметром 10-20 мм при свободном выходе горячих газов из изложницы обеспечивает более равномерное температурное поле внутри формы и более высокое качество рабочего слоя валка.
Достижение устройством по полезной модели технического результата может быть проиллюстрирована примером с использованием рис.1 и 2, где:
1 - изложница с цилиндрической полостью;
2 - первая опока;
3 - отверстие для заливки;
4 - прибыльная зона;
5 - формовочная смесь;
6 - цилиндрический полый вкладыш;
7 - зазор между изложницей и вкладышем;
8 - вторая опока;
9 - сквозное отверстие;
10 - крышки с отверстием опок 2 и 8;
11 - оребренные стаканы опок 2 и 8;
12 - гнездо для цапфы;
13 - сменная цапфа;
14 - опорные ролики центробежной машины;
15 - заливочное устройство;
16 - заливочная воронка;
17 - рабочий слой валка.
Для изготовления рабочего слоя биметаллического сортопрокатного валка с диаметром бочки 500 мм и длиной 900 мм была проведена сборка устройства по полезной модели со следующими габаритами изложницы (I): внешний диаметр - 1015 мм; внутренний диаметр 755 мм.
Вторую опоку (8), снабженную сквозным отверстием (9) диаметром 20 мм и включающую оребренный стакан (11) и крышку (10) с отверстием, заполненные формовочной песчано-глинистой смесью (5) по конфигурации шейки валка, устанавливали на плацу. С помощью крана на опоку (8) опускали изложницу (1) и соединяли ее с крышкой (10) опоки стандартными замковыми устройствами (не показано). После этого в цилиндрическую полость изложницы (1) вводили цилиндрический полый вкладыш (6) с внешним диаметром 751 мм и внутренним диаметром 510 мм до упора с опокой (8). При этом длина полого вкладыша (6) составила 0,5 длины изложницы (1), а величина зазора (7) между полым вкладышем и изложницей составила 2 мм. Затем в полость изложница опускали первую опоку (2), включающую оребренный стакан (11) и крышку (10) с отверстием для заливки (3), заполненные формовочной песчано-глинистой смесью (5) по конфигурации шейки валка. За счет увеличенной длины шейки валка опока (2) содержала прибыльную зону (4). Крепление крышки (10) опоки (2) осуществляли стандартными замковыми устройствами (не показано). На все внутренние поверхности элементов устройства было нанесено стандартное термостойкое противопригарное покрытие толщиной 1,5 мм.
В собранном виде устройство по полезной модели устанавливали в горизонтальном положении (рис.1) на опорные ролики (14) центробежной машины.
При скорости вращения устройства по полезной модели около 500 об/мин с помощью заливочного устройства (15) через отверстие для заливки (3) производили заливку металла рабочего слоя валка (17) массой 2400 кг из износостойкого чугуна при температуре 1350±10°C и скорости заливки 50 кг/сек. Газ из внутреннего объема изложницы удалялся через сквозное отверстие (9). После затвердевания металла рабочего слоя валка краном с захватом за сменные цапфы (13) с рым-болтами, установленные в гнезда (12) изложницы перемещали в вертикальное положение (рис.2) и проводили заливку металла сердцевины валка через заливочную воронку (16).
После затвердевания металла валка устройство разбирали, а металл, прибыльной зоны (4) и отверстия (9) опоки (8) отрезали.
Полученный крупный многослойный прокатный валок имел сплошное плотное тело по любому сечению. Не было отмечено дефектов поверхности рабочего слоя валка в области воздействия струи металла на полый вкладыш (6).