После полного расплавления шихты при температуре металла в печи 1400°С производится отбор пробы на химанализ и производится доводка состава металла добавлением необходимого количества стали и ферросплавов.
Через 25...30 мин после присадки стали и ферросплавов производится отбор второй пробы на химанализ.
После получения результатов второго химического анализа производится корректировка состава присадкой ферросплавов в печь.
Химический состав базового металла на выпуске из печи должен соответствовать:
С = 3,2...3,4%, Si = 0,60...0,70%, Mn = 0,40...0,70%, P = 0,5...0,6%, S < 0,10%, Cr = 0,40...0,60%, Ni = 0,80...1,0%, Mo = 0,1...0,3%.
При температуре 1470°С ± 10°С производится отливка технологической пробы.
Технологическая проба должна быть полностью светлой без графитовых включений.
После подготовки металла согласно заданного химического состава производится его выпуск в подготовленный ковш необходимой емкости.
5.1.2 Отливка двухслойных заготовок бочек валков на центробежной машине
Основным агрегатом для получения двухслойных бочек мелющего валка является центробежная машина с горизонтальной осью вращения формы, позволяющая отливать валки с бочкой диаметром до 0,5 м и длиной до 2,0 м.
Процесс отливки заготовок бочек мелющих валков на центробежной машине включает ряд подготовительных операций, от тщательности которых зависит качество будущего изделия.
Основными из этих операций являются следующие:
- сборка формы и заливочного устройства;
- заливка металла в установку центробежного литья. 5.1.2.1. Сборка формы и заливочного устройства
Сборка формы заключается в монтаже изложницы с двух ее торцев крышками. Изложница очищается металлической щеткой от остатков теплоизоляции и устанавливается на сборочную плиту, с предварительно очищенными посадочными местами, на которые устанавливается крышка.
Крышка закрепляется к изложнице клиньями.
После установки крышек изложница укладывается в контейнер для сушки и подогрева до 220.. .230°С
Подогретая изложница устанавливается на центробежную машину, после чего в нее вводится теплоизоляционная смесь при вращении с помощью специального устройства - пескосыпа.
Облицовочная смесь равномерно распределяется в процессе засыпки во вращающейся форме, обеспечивая толщину слоя, равную 0,002 м.
Для облицовки изложницы используется песчано-смоляная смесь (песок, смешанный со смолой) в следующей пропорции:
- 95% кварцевого песка марки КО 16;
- 5% связующей смолы сверх 100% типа СФП-011Л по ТУ 6-05-1370-90. Песчано-смоляная смесь наносится на внутреннюю поверхность
изложницы по ходу ее вращения при медленном повороте пескосыпа на 180°С и при частоте вращения формы 700 об/мин.
Продолжительность отверждения слоя смеси составляет 4 мин.
Заливочное устройство футеруется стандартными шамотными изделиями.
Концевая сифонная труба сбоку имеет прорезь длиной 200 мм и шириной 40 мм для обеспечения боковой заливки металла по ходу вращения формы.
Собранная воронка с подставкой окрашивается графитовой краской, сушится переносной горелкой, после чего заливочное устройство устанавливается на центробежную машину.
5.1.2.3 Заливка металла в установку центробежного литья
Температура металла перед выпуском из печи составляет 1480...1500°С
Выпуск металла осуществляется в подогретый до температуры 400°С поворотный ковш емкостью 1,0 т.
Перед заливкой металла берется проба на отбел. Величина отбела на пробе должна составлять 0,010...0,015 м.
Ковш с металлом с помощью крана подается к центробежной машине, счищается шлак с зеркала металла и при температуре 1350±10°С заливается через литниковую воронку в центробежную машину (рис. 5.1).
Продолжительность заливки металла рабочего слоя толщиной 0,04 м составляет 15 сек.
После выдержки продолжительностью 3 мин заливается второй слой металла из оставшегося в ковше чугуна, предварительно промодифицированного FeSi 75% из расчета получения содержания Si =1,5...1,7%.
Скорость заливки металла во вращающуюся форму составляет 160 н/сек.
После окончания процесса формирования бочки валка в форме производится поэтапное снижение частоты вращения изложницы с целью уменьшения вибрации машины до 800 об/мин, а затем до 400 об/мин через соответственно 13 и 14 мин с последующей остановкой вращения формы через 15 мин от начала заливки металла.
После перемещения защитного кожуха в нерабочее положение изложница извлекается из машины и устанавливается на стенд для окончательного остывания отливки.
При достижении на поверхности изложницы температуры Ю0...120°С производится разборка формы и извлечение отливки.
5.1.3 Разборка изложницы
Разборка изложницы производится при следующей последовательности операций:
- выбиваются клинья и снимаются обе крышки;
- изложница чалкой приподнимается над уровнем пола и отливка извлекается из изложницы;
- изложница укладывается на стенд для последующей сборки.
В соответствии с разработанной технологической документацией продолжительность изготовления одной заготовки бочки мелющего валка на центробежной машине составляет ~ 30 мин, включая продолжительность операции по установке формы на машину, перемещению защитного кожуха, нанесению теплоизоляционного покрытия, заливке металла, его кристаллизации во вращающейся форме, остановки формы, снятию крышки кожуха и извлечению заготовки из машины.
5.1.4 Механическая обработка бочек валка
После отливки бочка валка подвергается механической обработке для снятия припусков на внешней и торцевой поверхностях, вырезки темплета для оценки твердости и структуры металла, а также для расточки отверстий под запрессовку полуосей.
5.1.5 Механическая и термическая обработка полуосей
Заготовки полуосей изготавливают из стали 40Х по ГОСТ 4543-71, которые подвергаются термической обработке (закалка в масле при 840...860°С, отпуск при 560...570°С) для обеспечения твердости HRC 31...36.
Механическая обработка заготовки производится в соответствии с чертежом детали.
Запрессовка полуосей с торцев бочки
Полуоси запрессовываются в торцевые отверстия бочки в холодном состоянии на специальном прессе модели П6736 Одесского объединения «Прессмаш».
5.1.6 Окончательная механообработка валка
Окончательная механическая обработка мелющего валка состоит в шлифовке поверхности рабочего слоя бочки и посадочных поверхностей для установки в подшипниках согласно требованиям чертежа.
5.1.7 Балансировка валка
Балансировка валка осуществляется на специальном стенде, осуществляющим динамическую балансировку при скорости 7,67 сек".
Допускаемый дисбаланс у каждой из сторон бочки валка составляет 500 г-см.
5.1.8 Нарезка рифлей на поверхность рабочего слоя валков
Нарезка рифлей на поверхности бочки мелющего валка производится на специальном рифленарезном станке типа ТТ-43.
Микрошероховатость на рабочей поверхности мелющих валков, полученных по разработанной технологии, образуется в процессе их эксплуатации путем самовосстановления, благодаря рекомендованному химическому составу металла с повышенным содержанием фосфора (Р = 0,5...0,7%).
В этом случае валок для размольной системы помещается в мельницу без предварительной обработки в дробеструйной камере и в процессе помола приобретает микрошероховатую поверхность (рис. 5.3).
Такая технология позволяет сократить расходы на специальное оборудование для нанесения микрошероховатости на поверхность бочки валка и дополнительные трудозатраты.
Выводы по Vглаве
1. Показано, что по предложенному технологическому процессу получения мелющих валков, внедренному на ООО «Литейном заводе им. Медведева» прокатных валков.
2. Показано, что на основании результатов, полученных в настоящей работе, спроектирована и изготовлена новая конструкция центробежной машины для получения биметаллических валков, которая эксплуатируется в настоящее время в промышленных условиях
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
В процессе разработки технологии получения биметаллических заготовок валков для пищевого машиностроения, выявлены следующие особенности их производства, оказавшие решающую роль в повышении надежности и долговечности литых изделий с дифференцированной структурой:
1. Установлено, что применение массивной изложницы с облицованным покрытием, соизмеримой с толщиной стенки отливки (~ 130 мм) взамен тонкостенной (~ 40 мм), позволило существенно повысить ее аккумулирующую способность, снизить температурный перепад по отношению к отливке, повысить изотропность свойств рабочего слоя валка, полностью исключив появление дефектов в виде трещин.
2. Показано, что при заливке второго металла в период достижения на внутренней поверхности рабочего слоя средней температуры интервала ликвидус-солидус, можно обеспечить прочное сваривание металлов без употребления специального флюса.
3. Установлено, что при пульвербакелитовом покрытии толщиной 2,0 мм средняя скорость затвердевания металла рабочего слоя составляет 8 мм/мин и создаются условия для получения требуемой твердости и глубины отбела.
4. Выявлено, что при частоте вращения формы, которая соответствует значению гравитационного коэффициента К = 100 на внутренней поверхности заливаемого слоя металла, создаются условия для повышения физико-механических свойств заготовки вследствие ускоренного выравнивания угловых скоростей металла и изложницы.
5. Установлено, что применение заливочного устройства с боковой подачей жидкого чугуна по ходу вращения формы, сокращающей на 20...25% период вовлечения во вращение слоя металла до частоты вращения формы по сравнению с продольной заливкой, обеспечивает получение отливок с более однородной структурой и предотвращает появление окисных пленок в металле, спаев и других дефектов.