UA48512C2 - Cast two-layer flour milling roller - Google Patents

Abstract

A cast two-layer flour milling roller contains a two-layer empty barrel with an operative and an internal layers, two supporting gudgeons. Ratios of thickness for the operational and the internal layers are set in a range of 1/1.45 - 1/1.95 and 1/3.1 - 1/4.1. At the end roller surfaces the holes are located with the lead insertions, furthermore, in the set ratio for the operational and the internal layers the holes are made only in the internal layer at a fixed distance from the joint zone for the layers separation.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до області металургії ливарного виробництва, зокрема, відцентрового лиття 2 двошарових вальців.The invention relates to the field of foundry metallurgy, in particular, centrifugal casting of 2 two-layer rolls.

Відомий спосіб відцентрового лиття прокатних валків, патент України Мо1737, В22013/00, що включає в себе послідовну заливку розплаву зовнішнього і внутрішнього шарів в металеву форму, що обертається, і подачу розрахункової кількості легуючого металу у розплав.A known method of centrifugal casting of rolled rolls, Ukrainian patent Мо1737, В22013/00, which includes successive pouring of the melt of the outer and inner layers into a rotating metal mold and feeding the estimated amount of alloying metal into the melt.

З метою підвищення якості валків та спрощення процесу лиття подають трьохкальцієвий борат фракцією 0,2-0,5мм, причому 70-7595 його вводять перед початком заливки, а залишок вводять на струмінь металу, що заливають через 25-30с від початку заливки і за 30-6б0с до закінчення заливки металу зовнішнього шару.In order to improve the quality of the rolls and simplify the casting process, tricalcium borate is fed in a fraction of 0.2-0.5 mm, and 70-7595 of it is introduced before the start of pouring, and the rest is introduced into the stream of metal, which is poured 25-30 seconds after the start of pouring and after 30 -6b0s before the end of pouring the metal of the outer layer.

Швидкість обертання металевої форми збільшують в 1,8-2,0 рази.The speed of rotation of the metal mold is increased by 1.8-2.0 times.

Недоліком цього способу є те, що він не має належного легуючого впливу на формування якісної мікроструктури виливків. У деталей, що виготовлені з таких виливків, була відсутня однорідна структура, по 12 межах розподілу зерен розвивались корозійні явища, що суттєво знижувало строк їх експлуатації.The disadvantage of this method is that it does not have a proper alloying effect on the formation of a high-quality microstructure of castings. The parts made from such castings lacked a uniform structure, corrosion phenomena developed along 12 boundaries of grain distribution, which significantly reduced their service life.

Відомий також спосіб відцентрового лиття прокатних валків патент України Мо1640 В22013/02, що включає заливку рідкого металу в ливарну форму, швидкість обертання якої відповідає значенням гравітаційного коефіцієнту 60-150, з метою покращання якості литих валків за рахунок зменшення руйнації ливарної форми струменем рідкого металу. Заливка металу виконувалась в дві стадії. На першій стадії рідкий метал заливають при обертанні ливарної форми із швидкістю 0,14 від значення гравітаційного коефіцієнту при формоутворенні робочого шару валка до повного заповнення рідким металом ливарної форми нижньої шийки валка, після чого на другій стадії виконують заливку залишків металу в нерухому ливарну форму.There is also a known method of centrifugal casting of rolling rolls, patent of Ukraine Мо1640 В22013/02, which includes pouring liquid metal into a casting mold, the speed of rotation of which corresponds to the value of the gravity coefficient of 60-150, in order to improve the quality of cast rolls by reducing the destruction of the casting mold by the jet of liquid metal. Metal casting was performed in two stages. At the first stage, liquid metal is poured while rotating the casting mold at a speed of 0.14 from the value of the gravity coefficient during the formation of the working layer of the roll until the lower neck of the roll is completely filled with liquid metal, after which the remaining metal is poured into the stationary casting mold at the second stage.

Недоліком цього способу є нерівномірність структури і наявність залишкових напруг в робочому шарі виливка, які призводять до тріщин, сколів при механічній обробці та подальшій експлуатації вальців. сThe disadvantage of this method is the unevenness of the structure and the presence of residual stresses in the working layer of the casting, which lead to cracks and chips during mechanical processing and subsequent operation of the rollers. with

Найбільш близьким по технічній сутності до запропонованого винаходу є патент України Мо1697 822019/00,. (9 в22013/00, 822025/00. Двошаровий борошномельний валок, який містить двошарову порожню бочку з робочим та внутрішнім шарами і співвідношенням товщини робочого шару до зовнішнього діаметру бочки рівним 1/8-1/10, і цапфами, який відрізняється тим, що з метою покращання його якості та експлуатаційних властивостей, співвідношення товщини робочого шару до внутрішнього складає 1/2-1/3. счThe closest in technical essence to the proposed invention is patent of Ukraine Mo1697 822019/00. (9 in22013/00, 822025/00. A two-layer flour milling roller, which contains a two-layer empty barrel with working and inner layers and a ratio of the thickness of the working layer to the outer diameter of the barrel equal to 1/8-1/10, and trunnions, which differs in that in order to improve its quality and operational properties, the ratio of the thickness of the working layer to the inner layer is 1/2-1/3.

Недоліком цього винаходу є те, що валки із запропонованим співвідношенням товщин робочого та «-- внутрішнього шарів мають такі дефекти структури сплаву робочого шару: нерівномірність структури робочого шару з наявністю плямистої твердості по всій поверхні бочки валка; о сколи та тріщини зовнішнього шару при нарізанні рифлів та при експлуатації валка; с наявність вібраційних навантажень внаслідок дисбалансу вальця, що обертається при експлуатації, якіThe disadvantage of the present invention is that the rolls with the proposed ratio of the thicknesses of the working and "-- inner layers have the following defects in the alloy structure of the working layer: unevenness of the structure of the working layer with the presence of spotty hardness over the entire surface of the barrel of the roll; o chips and cracks of the outer layer during cutting of corrugations and during operation of the roll; with the presence of vibration loads due to the imbalance of the roller rotating during operation, which

Зо скорочують довговічність підшипникових вузлів та інших важливих робочих частин вальцьового верстата. МThey reduce the durability of bearing assemblies and other important working parts of the rolling machine. M

В основу винаходу поставлено задачу одержати литий двошаровий борошномельний валець, в якому шляхом оптимізації співвідношення товщин робочого та внутрішнього шарів виливка вальця в залежності від типорозміру рифлів та функціонального призначення вальця в експлуатації, досягнення керованої швидкості « заливки робочого та внутрішнього шарів виливка, значного зменшення вібраційних навантажень шляхом З 70 усунення дисбалансу вальця, що обертається, забезпечується одержання рівномірної безплямистої структури с робочого шару по всій поверхні виливка вальця, одержання чіткої рівномірної стовбчастої структури по всій з» товщині робочого шару виливка вальця без наявності неметалевих та газових включень, зменшення рівня залишкових напруг у робочому шарі виливка і випадків утворення сколів та тріщин при нарізанні рифлів та подальшій експлуатації вальця, покращання оброблюваності, одержання необхідних міцністних та механічних характеристик виливка, підвищення довговічності підшипникових вузлів та інших важливих робочих частин е вальцьового верстата. о Поставлена задача вирішується тим, що в литому двошаровому борошномельному вальці, який містить двошарову порожню бочку з робочим та внутрішнім шарами, дві опорні цапфи та свинцеві вставки на його і-й торцевих поверхнях, згідно з винаходом, співвідношення товщин робочого та внутрішнього шарів встановлені в - 20 межах 1/1 ,45-1/1,95 та 1/3,1-4,1.The invention is based on the task of obtaining a cast two-layer flour milling roller, in which, by optimizing the ratio of the thicknesses of the working and inner layers of the casting of the roller depending on the size of the grooves and the functional purpose of the roller in operation, achieving a controlled speed of "pouring of the working and inner layers of the casting, significantly reducing vibration loads by 70 eliminating the imbalance of the rotating roller, it is ensured that a uniform spot-free structure of the working layer is obtained over the entire surface of the casting of the roller, a clear uniform columnar structure is obtained throughout the thickness of the working layer of the casting of the roller without the presence of non-metallic and gaseous inclusions, a reduction in the level of residual stresses in the working layer of the casting and the occurrence of chips and cracks during the cutting of corrugations and subsequent operation of the roller, improving machinability, obtaining the necessary strength and mechanical characteristics of the casting, increasing the durability of bearing assemblies and other important working parts of a rolling mill. o The task is solved by the fact that in a cast two-layer flour milling roller, which contains a two-layer empty barrel with working and inner layers, two supporting pins and lead inserts on its and end surfaces, according to the invention, the ratio of the thicknesses of the working and inner layers is set in - 20 ranges of 1/1,45-1/1,95 and 1/3,1-4,1.

Крім того, на його торцевих поверхнях розташовані отвори із свинцевими вставками, причому, при із встановленому співвідношенні товщин робочого та внутрішнього шарів отвори виконані тільки у внутрішньому шарі на сталій відстані від перехідної зони розподілу шарів.In addition, there are holes with lead inserts on its end surfaces, and with the established ratio of the thicknesses of the working and inner layers, the holes are made only in the inner layer at a constant distance from the transition zone of the distribution of layers.

Запропонований до винаходу литий двошаровий борошномельний валець, в подальшому "валець", 22 схематично показаний на кресленні (розріз по головній центральній осі).The cast two-layer flour mill roller, hereinafter "roller", proposed before the invention, 22 is schematically shown in the drawing (section along the main central axis).

ГФ) Валець являє собою двошарову порожню циліндричну бочку із запресованими з двох сторін опорними цапфами і складається з робочого шару (1), внутрішнього шару (2), осьової порожнини (3), двох цапф (4), о свинцевих вставок (5), які зачеканюються при динамічному балансуванні вальця.GF) The roller is a two-layered hollow cylindrical barrel with support trunnions pressed on both sides and consists of a working layer (1), an inner layer (2), an axial cavity (3), two trunnions (4), o lead inserts (5), which are expected during dynamic balancing of the roller.

Робочий шар одержаний із твердого зносостійкого легованого чавуну. Після чорнової механічної обробки 60 робочого шару та чистового шліфування на циліндричній поверхні бочки вальця вздовж осі по гвинтовій лінії нарізаються робочі зубці (рифлі) висотою від 0,15мм до 0,85мм в залежності від функціонального призначення вальця. Для одержання борошна вищого гатунку шліфована поверхня бочки вальця обробляється спеціальною сумішшю абразивного матеріалу з допомогою стисненого повітря. Одержана циліндрична жорстка робоча поверхня вальця має технічний термін "матована поверхня". бо При експлуатації вальця робоча поверхня під дією продукту, що розмелюють, витримує циклічні,The working layer is made of hard wear-resistant alloyed cast iron. After rough machining of the working layer 60 and fine grinding, on the cylindrical surface of the barrel of the roller along the axis along the helical line, working teeth (flutes) with a height of 0.15 mm to 0.85 mm are cut, depending on the functional purpose of the roller. To obtain high-grade flour, the polished surface of the roller barrel is treated with a special mixture of abrasive material using compressed air. The resulting cylindrical hard working surface of the roller has the technical term "matted surface". because during operation of the roller, the working surface under the action of the grinding product withstands cyclic,

знакоперемінні, ударні навантаження, поступово за рахунок електрохімічної корозії та абразивного зношування стає непридатною для використання за своїм функціональним призначенням. Зношена робоча поверхня вальця піддається механічній обробці, шліфуванню та нарізанню нових рифлів, або одержанню нової "матованої поверхи". Цей процес повторюють декілька разів в залежності від твердості, товщини та рівномірності безплямистої стовбчастої структури робочої поверхні вальця.alternating signs, shock loads, gradually due to electrochemical corrosion and abrasive wear, it becomes unsuitable for use according to its functional purpose. The worn working surface of the roller is subjected to mechanical processing, grinding and cutting of new corrugations, or obtaining a new "matted surface". This process is repeated several times depending on the hardness, thickness and uniformity of the spotless columnar structure of the working surface of the roller.

Після механічної обробки проводять динамічне балансування зібраного вальця на спеціальному балансувальному стенді. В заздалегідь підготовлені отвори, що завжди знаходяться на торцевих поверхнях "м'якого" внутрішнього шару "зачеканюють" свинцеві вставки масою, необхідною для усунення дисбалансу /о вальця.After mechanical processing, the assembled roller is dynamically balanced on a special balancing stand. In pre-prepared holes, which are always located on the end surfaces of the "soft" inner layer, lead inserts are "sealed" with the mass necessary to eliminate the imbalance of the roller.

Таким чином, запропонований до винаходу литий двошаровий борошномельний валець, на відміну від прототипу, має такі головні характерні суттєві ознаки: у бочки вальця, призначеної для нарізання рифлів співвідношення товщин робочого шару до товщини внутрішнього шару забезпечуються в межах 1/1,45-1/1,95, а у бочки вальця, що призначена для одержання /5 "Мматованої поверхні" співвідношення товщини робочого шару до товщини внутрішнього шару забезпечуються в межах 1/3,1-1/4,1; на торцевих поверхнях бочки вальця виконані отвори з свинцевими вставками для усунення дисбалансу вальцяThus, the cast two-layer flour roller proposed before the invention, unlike the prototype, has the following main characteristic features: in the barrel of the roller, intended for cutting flutes, the ratio of the thickness of the working layer to the thickness of the inner layer is provided within 1/1.45-1/ 1.95, and in the barrel of the roller intended for obtaining /5 "Mated surface", the ratio of the thickness of the working layer to the thickness of the inner layer is provided within 1/3.1-1/4.1; holes with lead inserts are made on the end surfaces of the barrel of the roller to eliminate the imbalance of the roller

Запропонований до винаходу литий двошаровий борошномельний валець має переваги перед прототипом: зменшення браку в 1,8-2,4 рази у зв'язку з одержанням рівномірної безплямистої твердості по всій робочій поверхні вальця; збільшення міцністних механічних та антифрикційних характеристик вальців на 12-1595 у зв'язку з одержанням рівномірної стовбчастої структури по всій товщині робочого шару виливка вальця без наявності неметалевих та газових включень, покращання їх оброблюваності; с зменшення на 20-2595 витрат дорогих легуючих матеріалів і скорочення питомих витрат електроенергії на один виливок на 10-1595; о підвищення надійності та довговічності вальцьових верстатів в 1,7-1,9 рази із-за зменшення рівня залишкових напруг у робочому шарі виливка і випадків утворення сколів та тріщин при нарізанні рифлів та подальшій експлуатації вальця. сThe cast two-layer flour roller proposed before the invention has advantages over the prototype: reduction of defects by 1.8-2.4 times in connection with obtaining a uniform spot-free hardness over the entire working surface of the roller; increase in strength, mechanical and anti-friction characteristics of rollers by 12-1595 in connection with obtaining a uniform columnar structure throughout the thickness of the working layer of the roller casting without the presence of non-metallic and gas inclusions, improving their machinability; c reduction by 20-2595 of the costs of expensive alloying materials and reduction of the specific electricity consumption per casting by 10-1595; about increasing the reliability and durability of rolling machines by 1.7-1.9 times due to the reduction of the level of residual stresses in the working layer of the casting and the occurrence of chips and cracks during the cutting of grooves and subsequent operation of the roll. with

З 1 5From 1 5

А -ї ч-A -y h-

БОС Ух ій 2-4 У соBOS Uh iy 2-4 U so

БО «ІBO "I

БІЙ іFIGHT and

Claims (2)

Формула винаходу ч -The formula of the invention h - с 1. Литий двошаровий борошномельний валець, який містить двошарову порожню бочку з робочим та :з» внутрішнім шарами, дві опорні цапфи та свинцеві вставки на його торцевих поверхнях, який відрізняється тим, що співвідношення товщин робочого та внутрішнього шарів встановлені в межах 1/1,45-1/1,95 та 1/3,1-1/4 1.c 1. A cast two-layer flour mill roller, which contains a two-layer hollow barrel with working and "with" inner layers, two supporting trunnions and lead inserts on its end surfaces, which is distinguished by the fact that the ratio of the thicknesses of the working and inner layers is set within 1/1 ,45-1/1,95 and 1/3,1-1/4 1. 2. Литий двошаровий борошномельний валець за п. 1, який відрізняється тим, що на його торцевих їз поверхнях розташовані отвори з свинцевими вставками, причому при встановленому співвідношенні товщин робочого та внутрішнього шарів отвори виконані тільки у внутрішньому шарі на сталій відстані від перехідної со зони розподілу шарів. 1 Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних - мікросхем", 2005, М 1, 15.01.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і ГЕ науки України. Ф) іме) 60 б52. A cast two-layer flour mill roller according to claim 1, which is distinguished by the fact that holes with lead inserts are located on its end surfaces, and with the established ratio of the thicknesses of the working and inner layers, the holes are made only in the inner layer at a constant distance from the transition zone of the distribution of layers . 1 Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated circuits", 2005, M 1, 15.01.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. F) name) 60 b5