ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК

Полезная модель относится к прокатному производству, в частности к конструкциям рабочих валков для горячей прокатки листов.
Известен прокатный валок, содержащий ось и наплавленный бандаж, состоящий из наружного и промежуточного слоев (RU 25857 U1, 27.10.2002). Недостатком известного валка является низкая ударная вязкость переходного участка, что объясняется повышенным уровнем остаточных напряжений на границе сваривания наплавленного бандажа и оси.
Наиболее близким является прокатный валок, изготовленный способом двухслойного центробежного или статического литья, который содержит двухслойную бочку с наружным износостойким слоем из высокохромистого и сердцевиной из низколегированного чугунов (RU 94880 U1, 10.06.2010).
Недостатком известного валка является то, что при его изготовлении не формируется специальная переходная зона и карбидообразующие компоненты (в частности хром) из металла рабочего слоя свободно переходят в расплав сердцевины. Это приводит к формированию карбидов в структуре сердцевины, а, следовательно, повышению твердости и снижению прочностных свойств шеек, что значительно снижает эксплуатационные характеристики прокатного инструмента (может привести к слому изделия по шейкам).
Технический результат - стабильное повышение стойкости валков с рабочим слоем из высоколегированного чугуна за счет надежного сваривания рабочего слоя и сердцевины и увеличения прочностных характеристик последней.
Технический результат достигается тем, что в прокатный валок, изготовленный методом послойного центробежного литья с вращением литейной формы вокруг вертикальной оси и содержащий рабочий слой и сердцевину, который отличается тем, что дополнительно между рабочим слоем и сердцевиной формируют переходную зону путем смешивания частей двух чугунов, высоколегированного в объеме 0,1-0,3 и низколегированного - 0,3-0,6 от объема рабочего слоя.
Последующая за этим выдержка необходима для формирования переходной зоны объемом не более 0,5-0,8 от общего объема жидкого металла переходной зоны. Затвердевшая таким образом зона характеризуется снижением карбидообразующих компонентов в 2-6 раз, а, следовательно, и меньшим содержанием карбидов железа в структуре, являющейся переходной между строением рабочего слоя и сердцевины. Это оказывает положительное влияние на общий уровень прочностных характеристик рабочих валков горячей прокатки листов.
Если объем незатвердевшей части высоколегированного чугуна составит менее 0,1 от общего объема рабочего слоя, то возрастет опасность получения несваривания, а при доле более 0,3 - увеличится переход карбидообразующих компонентов (в частности хрома) в сердцевину, что обеспечит формирование эвтектических карбидов в недопустимом количестве.
Выполнение заливки сердцевины в объеме меньшем, чем 0,3 от объема рабочего слоя не позволит снизить карбидообразующие компоненты в необходимом количестве, что отрицательно скажется на прочностных характеристиках шеек валка. Если эта порция будет залита в объеме более чем 0,6 от объема рабочего слоя, то увеличиться размер переходной зоны, а, следовательно, повысится общий уровень напряжений в валковом изделии.
Выдержка, при которой затвердевает меньше, чем 0,5 общего объема жидкого металла переходной зоны, вызывает нежелательный рост содержания легирующих компонентов в сердцевине, а более 0,8 - чрезмерное увеличение переходной зоны.
Полезная модель поясняется чертежом.
Прокатный валок 1, изготовленный методом послойного центробежного литья с вращением литейной формы вокруг вертикальной оси состоит из: рабочего слоя 2, переходной зоны 3, формируемой между рабочим слоем 2 и сердцевиной 4.
Пример выполнения валка.
Валок состоит из рабочего слоя из высокохромистого чугуна с общим содержанием хрома 17% и сердцевиной из специального серого чугуна - 0,15% Cr.
3
3
Объем высоколегированного металла, необходимого для формирования рабочего слоя прокатного валка центробежным методом в вертикально вращающуюся литейную форму, составляет 0,5 м. Объем металла сердцевины - 1,84 м.
3
3
3
3
После затвердевания рабочего слоя остается незатвердевшим 0,075 м. Порция металла сердцевины, вводимая для смешивания с металлом рабочего слоя, составляет 0,5 от его объема, т.е. 0,25 м. В результате смешивания количество хрома в металле переходной зоны составит: . Формируемый слой из такого чугуна составляет 0,65 объема (время выдержки определено расчетным путем), в жидком состоянии остается 0,35 от объема переходной зоны - 0,11 м. При смешивании металла с сердцевиной в объеме 1,59 м количество хрома перешедшего из рабочего слоя в сердцевину составит:  хрома, что не вызывает существенного увеличения доли эвтектических карбидов в сердцевине.
Технико-экономическое преимущество заявленного технического решения заключается в том, что усовершенствованная конструкция прокатного валка имеет надежное сваривание рабочего слоя и сердцевины и более высокий и более стабильный уровень последней. Использование заявляемой модели позволить значительно повысить надежность и срок эксплуатации формующего инструмента.