PL93748B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jesit sposób wytwarza¬ nia pólwyrobów wzglednie wyrobów gotowych z ledeburytycznych stali narzedziowych, zwlaszcza stali szybkotnacych, o zupelnej jednorodnosci stru¬ ktury i wymaganym rozdrobnieniu weglików w ca¬ lym obszarze wyrobu, poprzez uprzednie wyko¬ nanie z tej stali elektrody stapiainej, ratfinacyjne stopienie jej i doprowadzenie do ponownego skrzepniecia w chlodzonej woda czworokatnej wle¬ wnicy wedlug zasady rosnacego wlewka, naste¬ pne speczenie otrzymanego wlewka w kierunku jego osi wzdluznej i ostateczne przekucie go lub przewalcowanie z gniotem skierowanym prostopa¬ dle do jego pierwotnej osi wzdluznej, przy co najmniej dwustopniowej przeróbce plastycznej w stosunku do jego przekroju wyjsciowego.

Polepszenie struktury stali otrzymywanej w po¬ staci wlewków, przy konwencjonalnym sposobie jej wytwarzania, osiaga sie przez rafinacyjne prze¬ tapianie tej stali, przy czym otrzymuje sie w tym przypadku nie tylko bairdziej jednorodna struktu¬ re w calej objetosci wlewka, ale zwiejksza sie rów¬ niez uzysk stalowniczy. Jednakze stalom ledebury- tycznym, zwlaszcza szybkotnacym stawiane sa tak wysokie wymagania pod wzgledem równomierne¬ go rozkladu weglików i ich drofonoziarnistosci, ze nie wystarcza gdy struktura tych stali jest osia¬ gana tylko droga obróbki cieplnej, chocby naj¬ doskonalszej z dotychczas znanych, przy czym za podstawe oceny jakosci tej struktury przyjmuje 2 sie szeregi hartownicze stal-zelazo. Wymagana strukture stali ledeburytycznej, zwlaszcza stali szybkotnacej osiaga sie dopiero wówczas, gdy po¬ za odpowiednia obróbka cieplna tej stali, podda sie ja dodatkowo odpowiedniej przeróbce plastycz¬ nej, która powoduje, ze pierwotna siatka krysta¬ liczna eutektyki zostaje zniszczona.

Dla osiagniecia struktury o najwyzszych okres¬ lanych wymaganiach konieczny jest co najmniej 16-krotny stopien przeróbki plastycznej, ale na¬ stepstwem tak wysokiego stopnia przeróbki plas¬ tycznej jest tym, ze otrzymuje sie wyroby o stosunkowo malych przekrojach poprzecznych. Mniejsza niz 8-stopnio- wa przeróbka plastyczna w wiekszosci przypad¬ ków wystarcza do takiego zgniecenia pierwotnej siatki krystalicznej aby nastapilo zawierajace sie w granicach tolerancji rozmieszczenie ziaren we¬ glików, przy odpowiednim ich rozdrobnieniu.

Proces elektrozuzlowego przetapiania, stosowa¬ nie metody samostapiajacej sie elektrody w próz¬ niowym piecu lukowym, przetapianie w strumie¬ niu elektronów wzglednie w piecu plazmowym z zastosowaniem sterowanego krzepniecia stali, po¬ zwala wprawdzie uzyskac stosunkowo równomier¬ ne rozmieszczenie weglików, ale weglika te sa na¬ dal tak gruboziarniste, ze aby je odpowiednio roz¬ drobnic wymagana jest co najmniej 8-stopniowa przeróbka plastyczna.

Dotychczas do wytwarzania pólwyrobów wagle- 9374893748 dnie wyrobów gotowych o wymaganej jednorod¬ nosci i ziarnistosci struktury droga co najmniej 8-stopniowej przeróbki plastycznej z ledeburytycz- nych stali narzedziowych, zwlaszcza ze stali szyb¬ kotnacych, rafinowanych przez elektrozuzlowe badz 5 inna przetapianie, stosowano wlewki o kwadrato¬ wym, wielobocznym lub okraglym przekroju po¬ przecznymi, przy czym wlewki te poddawano po¬ osiowemu speczaniu pod naciskiem dzialajacym jednoczesnie na caly poprzeczny przekrój wlewka. 10 Nastepnie wlewki te wydluzano przez przekuwa¬ nie, prostopadle dq pierwotnej osi wzdluznej wlew¬ ka na zadany przekrój poprzeczny, przy zacho¬ waniu odpowiedniego stopnia przeróbki plastycz- nej. .^ 15 Wada tego znanego sposobu bylo to, ze w czasie poosiowego speczania wlewka, pomiedzy kowadlem dplftym*" r^owatilem górnym, których powierzch¬ nie liacisku obejmowaly caly poprzeczny przekrój wlewka, powstawala we wlewku strefa przywiera¬ nia, w której material nie ulegal plastycznemu odksztalceniu, a tym samym pierwotna sianka kry¬ staliczna w tej strefie nie byla niszczona. Gdy tak speczony wlewek wydluzano nastepnie w kierun¬ ku jego osi, wówczas nieodksztalcona strefa ma¬ terialu umiejscawiala sie w osi. wlewka, wskutek czego w odkutym na gotowo wyrobie wytwarzaly sie niejednorodne obszary materialu pod wzgle¬ dem rozkladu i wielkosci weglików. Gdy spe¬ czony wlewek byl nadal odksztalcany za pomoca kucia poprzecznego, to stan ten utrzymywal sie gdyz w srodku wytworzonego preta w zakresie pkolp jednej trzeciej jego calkowitej dlugosci po^ wstawala przy powierzchni nie wystarczajaco od¬ ksztalcona strefa, która czesto siegala az do stre- 35 Jy rdzenia i miala z punktu widzenia metalurgicz¬ nego . strukture praktycznie jeszcze odlewu, to znaczy, ta czesc preta musiala byc przekwalifiko¬ wana do nizszej kategorii jakosci, albo w przy¬ padku wytworzenia zlej struktury — zbrakowana. 40 Oddzielanie tej nieodksztalconej lub tylko nieco odksztalconej strefy wymagalo podzielenia preta.

Wskutek tego oczywiscie ustalano granice dla dlugosci produkcyjnych, co ujawnialo sie w pro¬ dukcji w postaci pretów za krótkich i prowadzilo tó do znacznych, strat materialowych.

Szczególnie niekorzystne okazalo sie zadanie co najmniej 8Hkrotnego stopnia odksztalcenia, przy duzych wymiarach koncowych, na przyklad 0 50 250" mm, poniewaz w tym przypadku musialy byc stosowane przekroje wyjsciowe wlewka, które na¬ wet przy stosowaniu przetapiania nie wykazywaly w# zaden sposób bardziej zadawalajacej struktury pierwotnej. Przy tych przekrojach nie udawalo sie 55 dotychczas stosowanymi sposobami sprostac, na¬ wet tylko w przyblizeniu wymaganiom jakoscio¬ wym, w odniesieniu do wielkosci ziaren weglików i ich rozmieszczenia.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej 60 wymienionych wad wystepujacych w postaci nie¬ jednorodnej struktury wyrobu, niewystarczajace¬ go rozdrobnienia i rozmieszczenia weglików w po¬ szczególnych obszairach wyrobu, jak równiez zmniejszenie wybraków i umozliwienie wytwarza- 65 nia wyrobów o stosunkowo duzym przekroju po¬ przecznym i duzym ciezarze.

Po wielu przeprowadzonych badaniach i próbach okazalo sie nieoczekiwanie, ze zgodny z wynalaz¬ kiem cel zostal osiagniety, gdy do wytwarzania wyrobów o stosunkowo duzych wymiarach z lede- burytycznych stali narzedziowych, rafinowanych przez przetapianie, zastosowano wlewek plaski a nastepnie poddano go postepujacemu prostopadle do jego osi wzdluznej odcinkowemu kuciu specza- jacemu na w zblizeniu kwadratowy lub okragly przekrój poprzeczny, przy nacisku speczania skie¬ rowanym zgodnie z wzdluzna osia wlewka.

Dla latwiejszego zrozumienia istoty wynalazku zostal on zilustrowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wlewek z nieodksztalconymi strefami B, speczony z naciskiem dzialajacymi prostopadle na caly przekrój wlewka, fig. 2 — wzdluzny wlewek z fig. 1 z niedoksztalconymi stre¬ fami B, fig. 3 — pret powstaly z przekucia wy¬ dluzonego wlewka z nieodksztalconymi strefami B, fig. 4 — wlewek plaski odlany wedlug zasady rosnacego wlewka z ledeburytycznej stali narze¬ dziowej, w widoku perspektywicznym, fig. 5 — wlewek plaski czesciowo speczony sposobem we¬ dlug wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 6 — pólwyrób w postaci preta o kwadrato¬ wym przekroju poprzecznym powstaly z przekucia speczonego wlewka, w widoku perspektywicznym.

Przygotowano za pomoca elektrozuzlowego rafi¬ nowania przez przetapianie zwarty wlewek plaski pozbawiony jam i segregacji o wymiarach 450 X X 150 X 375 mm ze stali szybkotnacej o skladzie wagowym: 1,20—1,35% C, <0,45% Si, <0,40% Mo, <0,030% P, <0,030% S, 10,0—11,0% Co, 3,8—4,5% Cr, 3,5— 4,0% Mo, 3,0—3,5% V i 0,5^11,0% W. /fig. 4/.

Wlewek ten speczono stopniowo na prasie 1200 t w kierunku osi wlewka do postaci kwadratu 100 mm /fig. 5/ i nastepnie przez kucie speczonego pólfabrykatu poprzecznie do pierwotnej osi wlew¬ ka A /fig. 6/ doprowadzono go do wymiaru kon¬ cowego 0 100 mm i do dlugosci 1960 mm.

Badanie metalograficzne krazków próbnych z te¬ go odkutego preta wykazalo, ze wykonany pret ma wyjatkowo równomierny i drobny rozklad we¬ glików zarówno od powierzchni zewnetrznej do rdzenia, jak równiez wzdluz calej osi podluznej preta. Wedlug szeregów hartowniczych stal—ze¬ lazo oceniono rozklad weglików na dlugosci 15 mm od krawedzi krazka na 1—il,5 1, natomiast naj¬ gorsza strefa preta nie otrzymaly gorszej oceny od Z 1.

Porównawczo przeprowadzono oceny w strefie rdzeniowej na precie wykonanym sposobem obec¬ nie przyjetym, w porównywalnych wymiarach, wy¬ kazaly wartosci az do 4 d. ...

Dalsze badania przeprowadzone na wlewku plas¬ kim o wymiarach 11O0 X 250 X 7510 mm ze stali ledeburytycznej narzedziowej, o skladzie wago¬ wym: 0,84-^0,92% C, <0,030% P, <0,030% S, 3,8—4,5% Cr, 4,7—5,2% Mo, 1,7—2,0% V i 6,0—6,7% W. Ten wlewek wyj¬ sciowy zostal za pomoca kucia stopniowego speczo-93748 ny w kierunku swojej osi A na kwadrat o boku 350 mim i nastepnie wydluzony za pomoca prze¬ kuwania poprzecznego pierwotnej osi wlewka do wymiaru koncowego 0 250 mm. Po odcieciu kon¬ ców zakuwek wlewka pozostala dlugosc calkowi¬ ta dobrego materialu wynosila 4500 mm, co od¬ powiada uzyskowi 92%.

Przy tym stosunkowo duzym wymiarze konco¬ wym osiagnieto calkowicie równomierny rozklad weglików na dlugosci i na przekroju preta, oce¬ niony wedlug szeregów hartowniczych stal—zelazo na 1,5 1, a w strefie rdzeniowej na 2 1 do 3 1 i na odiskokach do 2 d.

Dodatkowe ulepszenia struktury wlewka moga bys osiagniete w ramach tego sposobu przez me¬ chaniczne wstrzasanie kokili lub wlewka podczas procesu rafinowania przez przetapianie.

Mozna równiez korzystnie oddzialywac na struk¬ ture wlewka przez magnetyczne mieszanie sto¬ pionego metalu podczas procesu krzepniecia. Do¬ datkowe jeszcze ulepszenia mozliwe sa na drodze metalurgicznej przez modyfikowanie'"' stopionego metalu podczas procesu rafinowania przez prze¬ tapianie.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania pólwyrobów wzglednie wy¬ robów gotowych z ledeburytycznych stali narze¬ dziowych, zwlaszcza ze stali szybkotnacych, o zu¬ pelnej jednorodnosci struktury i wymaganym roz¬ drobnieniu weglików w calym obszarze wyrobu, poprzez uprzednie wykonanie z tej stali elektrody stapialnej, rafinacyjne stopienie jej i doprowa¬ dzenie do ponownego skrzepniecia w chlodzonej woda czworokatnej wlewnicy, wedlug zasady ro¬ snacego wlewka, nastepne speczenie otrzymanego wlewka w kierunku jego osi wzdluznej i ostatecz¬ ne przekucie go lub przewalcowanie z gniotem skierowanym prostopadle do jego pierwotnej osi wzdluznej, przy co najmniej dwustopniowej prze¬ róbce plastycznej w stosunku do jego przekroju wyjsciowego, znamienny tym, ze stopiony metal doprowadza sie do skrzepniecia w postaci wlew¬ ka plaskiego, nastepnie wlewek ten poddaje sie postepujacemu prostopadle do jego osi wzdluznej odcinkowemu kuciu speczajacemu na w przybli¬ zeniu kwadratowy lub okragly przekrój poprzecz¬ ny, przy nacisku speczania skierowanym zgodnie z wzdluzna osia wlewka. 10 1593748 Fig. 2 -B Fig. 3 ^d^y /^^^N X Fig.4 Fig-6 tA Drukarnia Narodowa Zaklad Nr 6, zam. 581/77 Cena 10 zl