5.2 Участок формовки и заливки валков

5.2.1 Описание технологического процесса изготовления валков статическим способом

Приготовление формовочных смесей и противопригарных (огнеупорных) красок

1) Для изготовления форм валков, литниковых труб, литниковых воронок, футеровки сливных желобов и ремонта ковшей применятся формовочные песчано–глинистые и жидкостекольные смеси.

2) Исходные материалы для приготовления огнеупорных красок для форм приведены ниже:

- глина Берлинского ГОК;

- глина бентонитовая;

- графит литейный кристаллический;

- патока техническая;

- дистенсилиманитовый концентрат;

- тальк;

- хромомагнезит.

3) Противопригарные (огнеупорные) краски для кокилей:

- цирконовая краска;

- граффито-бентонитовая краска с декстрином.

Изготовление форм валков

1) Листопрокатный двухслойный валок заливают методом промывки в комбинированную стационарную форму с сифонным подводом металла.

Верхняя и нижняя шейки валка формуются в формах, изготовленных с применением песчано–глинистой смеси. Бочка валка формируется в кокиле. Общий вид собранной формы валка показан на рисунке 3.

2) Комплект модельно–опочной оснастки включает в себя оснастку для формовки нижней шейки, верхней шейки и прибыли, заделки в кокиле, литниковой системы.

3) Опочная оснастка для всех типов валков с диаметром бочки от 700 мм до 1000 мм унифицирована и собирается по центрирующим замкам.

4) Для изготовления валков с диаметром бочки от 550 до 690 мм допускается применение опочной оснастки крупносортных валков.

5) Для изготовления валков с диаметром бочки более 1000 мм применяется специальная оснастка.

Рисунок 1 – Форма двухслойного валка в сборе

Формовка нижней шейки валка

1) Форма нижней шейки валка состоит из двух частей: средней опоки–рамки и нижней опоки, как показано на рисунке 1.

2) Нижняя опока имеет «носок–карман» для формовки питателя литниковой системы, две пары цапф для кантовки и транспортировки формы и центрирующий замок.

3) Средняя опока–рамка представляет собой цилиндрическую опоку без шпон с газоотводными отверстиями диаметром до 30 мм, высота которой подбирается в зависимости от длины нижней шейки валка.

4) Средняя опока–рамка и нижняя опока формуются при помощи пескомета отдельно на подмодельных плитах с применением съемных протяжных рамок и индивидуальных моделей.

5) Покраску формы нижней шейки осуществляют огнеупорными красками на основе талька. Краска наносится в четыре слоя (два грунтовочных и два рабочих слоя) с помощью пульверизатора с промежуточным провяливанием в течение 15–20 минут (до полного впитывания). Общий слой покрытия – не более 5 мм. Плотность краски – по таблице 3.

6) Литниковую систему красят также четыре раза.

Далее форма направляется в камерное сушило.

Формовка верхней шейки

Форма верхней шейки состоит из двух частей:

- верхней рамки с прибыльной надставкой;

- заделки в кокиле.

Верхняя рамка и прибыльная надставка формуется пескометом вместе по одной модели. На верхнем торце прибыльной надставки формуется желоб сливного носка для “промывки” валка. Заделка выполняется по отдельной модели в кокиле. Покраска, подготовка, сборка и сушка комплекта модельно–опочной оснастки осуществляется так же, как для нижней шейки. Схема формовки верхней рамки с прибыльной надставкой представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Формовка прибыльной надставки

Заделка формуется в верхней части кокиля по модели на шпинделе. Кокиль с заделкой сушится в камерном сушиле в горизонтальном положении. Схема формовки заделки в кокиле представлении на рисунке 3.

Рисунок 3 – Формовка заделки в кокиле

Формовка литниковой системы

Металл в форму валка подается сифонным способом в нижнюю шейку через питатель диаметром 80 – 100 мм. Питатель формуется в носке нижней опоки. Литник (стояк) выполняют в отдельных цилиндрических опоках–литниковых трубах высотой 2000 мм и внутренним диаметром 350 мм. Литник имеет диаметр 100 – 140 мм. Формовку литниковых труб осуществляют трамбовками или на пуансонно–шнековой машине. Трубы имеют газоотводные отверстия диаметром 6–12 мм. Литниковая воронка состоит из конусообразного корпуса с подъемами и фланцем для крепления воронки к литниковой трубе. Корпус футеруется шамотным кирпичом – лещадкой маркой ШБ–6. Горловина набивается формовочной смесью на высоту 250–300 мм по модели. Воронку трижды красят тальковой краской и вертикально сушат в камерном сушиле.

Сушка элементов формы

Кокили с заделками, литниковые трубы, воронки, верхние и нижние части форм сушат в камерных сушилах.

Сборка формы двухслойного валка

С помощью зачистной машины рабочую поверхность кокиля зачищают до металлического блеска и красят цирконовой или графито–бентонитовой краской с декстрином при помощи краскопульта с дефлекторной форсункой. Основные технологические параметры при покраске кокиля представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Основные технологические параметры при покраске кокиля

Тип краски	Плотность краски, г/см^3	Температура кокиля при покраске, ^0С	Толщина покрытия, мкм
Цирконовая	1,8–1,85	120–130	100–140
Графито–бентонитовая с декстрином	~1,4	150–170	100–110

Сборку формы валка осуществляют в заливочных кессонах согласно технологической карте и схеме сборки. Со стороны сливного носка устанавливают сливную мульду, нагретую до 90–100⁰С и окрашенную изнутри тальковой пастой. За 10 минут до начала заливки в прибыль ставят сигнальный поплавок – “сигналку”. Температура собранной формы перед заливкой должна быть не ниже 90⁰С. Типовая схема сборки формы двухслойного валка приведена на рисунке 1.

Заливка форм

Для заливки двухслойного валка методом промывки выплавляется два вида чугуна в печах ИЧТ–10 и ДСП–12:

- легированный (основной) чугун – для рабочего слоя валка;

- нелегированный (промывной) чугун – для сердцевины и шеек валка.

Заливку основного и промывного металла производят с помощью двух носковых ковшей двумя кранами. Общий порядок заливки двухслойного валка:

- заливка основного металла;

- выдержка основного металла в форме перед промывкой;

- промывка валка нелегированным чугуном;

- доливка прибыли;

- уход за прибылью.

Основной металл выпускают из печи при температуре 1480 ±10⁰С. После выпуска основного металла отбирается ковшевая проба на химический анализ. Основной металл отстаивается в ковше для “осветления” до температуры 1360–1370⁰С (30–50 мин).

Промывной металл выпускают из печи после отбора пробы на отбел при температуре 1360–1390⁰С. Перед заливкой основной металл в ковше обрабатывается техническим теллуром (марки Т–00, Т–0, Т–1, Т–2 по ГОСТ–17614–80) из расчета 4–5 грамм на одну тонну металла в ковше (70 грамм на валок) продолжительностью 30–40 сек.

Металл для доливки прибыли готовится на остатках (2,0 – 2,5 тонны) промывного металла температурой 1490–1500⁰С. Доливку прибыли валка делают через 15 минут после окончания промывки. Через 20–30 минут засыпают в прибыль люнкерит Л–32 влажностью не более 4 %.

Охлаждение, разборка форм и обрубка валков

Залитый валок охлаждается вместе с формой до температуры кокиля в самой горячей точке (со стороны соседнего валка) 50–60⁰С. Температура бочки раздетого валка должна быть не выше 80⁰С. Ориентировочное время охлаждения валка 96–120 часов. Литниковую воронку снимают через 12 часов после заливки, а сливной желоб через 16 часов. Раздетый валок с нижней опокой помещается в специальный кессон для охлаждения до температуры бочки не выше 50⁰С. После охлаждения валка выбивается нижняя опока на выбивной решетке, и он укладывается на ложемент в месте складирования исключающем сквозняки. Охлажденный до температуры цеха валок отправляется на участок обрубки автотранспортом или на ж/д платформе в термосе.

С помощью клепального молотка ИП–4010 обрубаются заусенцы по торцам бочки, сбиваются заливы на шейке, отламывается тонкий край прибыли, обрубается пригар на шейках валка. Стальной щеткой очищается поверхность валка от остатков краски и формовочной смеси.

5.2.2 Описание технологического процесса изготовления валков центробежным способом

Формовочные смеси, краски, вспомогательные материалы

Для формовки шеек валков применяется единая песчано–глинистая формовочная смесь с опилками. Для набивки заделок в кокилях применяется формовочный состав Luvorit 03, смесь для набивки трубы литниковой воронки – термобетон. Для покраски форм применяется краска на основе талька в четыре слоя, плотностью 1,25–1,6 г/см³ (два грунтовочных и два рабочих). Для покраски кокилей используется циркон водный NCU; для нанесения грунтовочного слоя на заделках в кокиле применяется огнеупорное покрытие Alu crom vodni, для основного слоя – CirKonski premaz vodni. Для умягчения воды при разведении краски на 50 л. NCU добавляется 50 мл. детергента «ORVUS». Все вышеуказанные краски поступают в цех в виде пасты.

Изготовление форм

Подготовка опок, моделей, кокилей производится согласно схемам сборки на конкретный типоразмер валка. Нижние и верхние шейки формуются в опоках по модели. Сушку форм осуществляют в сушиле в течение 48 часов с промежуточным перекрашиванием (через 24 часа) тальковой краской.

Подготовка заливочного устройства

Для заливки “плаща” применяется заливочное устройство, желоб которого футеруется специальными огнеупорами с нанесением набивной массы. Тип заливочной воронки для валка выбирается исходя из необходимого количества расплава для заливки сердцевины. Формовку воронок со стопором осуществляют по модели горловины и литниковой трубы, далее трижды окрашивают тальковой краской и сушат сначала на открытом воздухе, затем в сушиле в течение 8 часов.

Подготовка кокиля

На поверхности кокиля устраняются все имеющиеся повреждения и дефекты. Формовку заделок в кокиле осуществляют при температуре 40⁰С. В каждом сегменте модели заделки на глубину 200 мм делаются вентиляционные наколы диаметром 8–10 мм. Заделка перед покраской проходит предварительную сушку. Температура кокиля под покраску заделок на выходе из сушила 120–160⁰С. Краска наносится в два слоя с использованием защитных пластин. После покраски заделки кокиль ставят в сушило для нагрева под зачистку до температуры 220–230⁰С. Далее при помощи зачистной машины зачищается внутренняя поверхность кокиля до металлического блеска. Подготовленный кокиль (180–190⁰С) устанавливается на центробежную машину для последующей покраски. Покраска осуществляется на скорости 400 об/мин при помощи покрасочного устройства в виде копья с форсункой (ось форсунки должна быть наклонена под углом 45⁰ относительно поверхности кокиля). Толщина слоя покраски за два перемещения копья со скоростью 2 м/мин должна составлять 1,4–1,6 мм, вязкость краски 10 с, расход краски 10–30 литров.

Плавка металла

Плавку металла индефинитного слоя валка (рубашки) ведут в индукционной печи; плавку металла сердцевины валка (ядро) – дуговой печи. При потребности основного металла менее 11 тонн, его плавку можно произвести в индукционной печи. Шихтовка производится по содержанию углерода. Нормой для определения заливочной температуры служит температура ликвидус в пределах 1238–1242⁰С. Температура выпуска металла индефинитного слоя валка – Т_ликв + 190⁰С; основного – Т_ликв + 210⁰С. При выпуске металла в разливочный ковш на струю дают FeSiBa–65%, а на дно ковша перед нагревом помещают FeSiMg. Температура внутри ковша перед подачей на выпуск должна быть не ниже 500⁰С.

Разливка металла оболочки

Разливка металла оболочки ведется в несколько этапов:

- подготовительные работы (установка стопора в сливное отверстие трубы, установка заливочной воронки со стопором на разливочную тележку, выставка и ввод заливочной трубы в отверстие кокиля по наклону и высоте);

- раскручивание кокиля на центробежной машине до требуемого количества оборотов;

- подача ковша с подготовленным расплавом в положение для разливки;

- наполнение расплавом литниковой воронки заливочного устройства на половину объема;

- открытие стопора и заливка расчетного количества расплава;

- по окончанию заливки подача с обоих торцов кокиля пакетов с флюсом (для предотвращения окисления поверхности металла);

- регистрация на диаграмме температуры внутренней поверхности оболочки до появления “колена” (12–15 минут после заливки);

- остановка машины после появления “колена” (через 3 минуты);

- установка теплоизоляционной крышки;

- подъем кокиля в вертикальное положение, слив флюса в металлическую емкость.

Сборка и заливка формы

Сборка формы осуществляется в три этапа:

- установка нижней полуформы по уровню в заливочном кессоне;

- установка кокиля на нижнюю полуформу по направляющим конусам;

- снятие теплоизоляционной крышки и проведение замера температуры оболочки;

- установка верхней полуформы с литниковой воронкой;

- заливка металла ядра.

После заливки валок охлаждается в форме до температуры кокиля менее 50⁰С, но не ранее чем через 5 суток. Обрубку производят при помощи пневмомолотка. Замаркированную отливку валка отправляют на термообработку в колпаковые термические печи.

Термическая обработка отливок валков

Термообработка литых заготовок валков проводится в специальных колпаковых печах с размерами рабочего пространства 4,0 x 8,0 м (максимальная садка 105 тн.) на проложках–подставках в соответствии с разработанными режимами.

Список использованных источников:

1 Отливка листовых чугунных валков для горячей прокатки в цехе изложниц; ТИ–3–303–KR–09–2004.

2 Отливка фасонного литья в цехе изложниц; ТИ–3–303–ЛК–39–2005.

3 Отливка изложниц и поддонов в цехе изложниц; ТИ–ЛК 1–05–2000.

4 Изложницы чугунные ЛК 09–2000 ТУ.

5 Выплавка чугунов в дуговой печи ДСП–12Н3; ТИ–3–303–ЛК–41–2004.

6 Выплавка чугунов в индукционных тигельных печах цеха изложниц; ТИ–ЛК 1–08–03.

7 Валки, ролики, бандажи чугунные для горячей прокатки; ТУ–ЛК–21–2003.

37