Печной ролик

 

Изобретение относится к области металлургии , в частности к металлургическому оборудованию для нагрева проката и заготовок, и может наиболее эффективно использоваться в печах с роликовым подом. Цель изобретения состоит в повьипении стойкости печного ролика. Печной ролик состоит из полой бочки I и опорных цапф 2. На наружной поверхности бочки I ролика выполнена винтовая канавка 3. В нее уложена проволока, диаметр которой равен ширине канавки 3. Шаг винтовой канавки 3 составляет 1,5...2,4, ширина и глубина 0,25...0,3 толщины бочки, что позволяет иск.тючить концентрацию температурных напряжений в поверхностном слое бочки ролика и повысить его долговечность. I з.п. ф-лы, 3 ил. g со Ni-iA О о о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,» 1310603

Al (50 4 F 27 D 3 02, F 27 В 9/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848627/22-02 (22) 30.01.85 (46) 15.05.87. Бюл. № 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (72) А. П. Лях, С. И. Марченко, В. В. Лаврусенко, В. Н. Карев и М. А. Драницын (53) 621. 783 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 871863, кл. В 21 В 39/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 287623, кл. С 21 D 9/00, 1970. (54) ПЕЧНОЙ РОЛИК (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к металлургическому оборудованию для нагрева проката и заготовок, и может наиболее эффективно использоваться в печах с роликовым подом.

Цель изобретения состоит в повышении стойкости печного ролика. Печной ролик состоит из полой бочки 1 и опорных цапф 2. На наружной поверхности бочки 1 ролика выполнена винтовая канавка 3. В нее уложена проволока, диаметр которой равен ширине канавки 3. 111аг винтовой канавки 3 составляет 1,5...2,4, ширина и глубина 0,25...0,3 толщины бочки, что позволяет исключить концентрацию температурных напряжений в поверхностном слое бочки ролика и повыР сить его долговечность. 1 з.п. ф-1hl, 3 ил.!

3!обоз

Изобретение относится к металлургии, в частности к металлургическому оборудованию для нагрева проката и заготовок, и может быть использовано в печах с роликовым подом. 5

Цель изобретения - — повышение стойкости ролика.

На фиг. представлен ролик, общий вид; на фиг. 2 — бочки ролика, продольный разрез; на фиг. 3 — — распределение температурных напряжений в сечении ролика.

Печной ролик состоит из полой бочки 1 и опорных цапф 2. На наружной поверхности бочки 1 ролика выполнена винтовая канавка 3 с шагом )з, в которую уло- !5 жена жаропрочная проволока диаметром d.

Проволока прикреплена к бочке 1 точечной сваркои. Шаг винтовой канавки h и ее гг!убина а составляют 1,5 — 2,4 и 0,25 — 0,30 толшины бочки 1 соответственно. Радиус скругления в вершине канавки и ее ширина h связаны соотношением Ь = 2r и равны соответственно О,! 25 — 0,15 и 0,25 — 0,30 толшины t бочки 1. Винтовая канавка может быть выполнена многозаходной.

Геометрические размеры винтовой канавки выбраны из следующих соображений.

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования температурного поля и термонапряженного состояния роликов показали, что определяющим фактором, влияюшим HB их стОЙкОсть и долговечность, яв- 30 ляются температурные напряжения, которые в 10 — 15 раз выше напряжений от механической нагрузки. Максимальные осевые температурные напряжения, которые возникают в тонком поверхностном слое бочки при контакте нагретого ролика с холодным изделием, достигают 150 — 1б0 МПа, значительно (в 2- 3 раза) превышают предел текучести пr> материала бочки (упругий расчет) и являются причиной образования остаточного прогиба и растрескивания бочки.

Для сушественного уменьшения температурных напряжений в бочке 1 на наружной поверхности выполнена винтовая канавка, вершина которой размещена на такой глубине, где температурные напряжения близки к нулю. Эта глубина составляет 8--! 2 мм 4 (фиг. 3), при толшинах бочек. изготовленных в настоящее время, — 30 — 50 мм. Таким образом, глубина канавки составляет (О,?5—

0,30)t, что позволяет избежать опасного увеличения напряжений в вершине канавки «! счет концентрации напряжений. 50

Шаг h винтовой канавки составляет 6 — -8 глубин канавки а или (1,5 — 2 4)t, так как а= (0,25 — 0,30) t. Экспериментальными исследованиями установлено, что при h( (1,5t значительно уменьшается площадь контакта и возрастает контактное давление между изделием и бочкой, а это приводит к повреждению поверхности изделий и служит причиной брака.

Экспериментальное исследование роликов с винтовыми канавками и расчет их термонапряженного состояния показывают, что при увеличении шагов h более 2,4t разгрузочный эффект винтовой канавки сказывается незначительно и происходит сушественное возрастание температурных напряжений, которые при h 2,4t I:ðåâûøàþò предел -екучести материала бочки. Такие высокие напряжения вызывают остаточный прогиб бочки. Поэтому рациональным H.агом винтовой канавки является h =- (1,5 — 2,4) t. Радиус скругления в вершине канавки составляет (0,125 — 0,15) t, ". ак как при уменьшении г менее 0,125t значительно возрастает коэффициент концентрации напряжений, что вызывает разрушение бочки от значительных напряжений Увеличение радиуса г скругления вершины канавки более 0,15t приводит к уменьшению контактной коверхности ролика с изделием и к травмированию поверхности последнего.

Учитывая соотношение между шириной канавки и радиусом скругления вершины

2г, получим, что ширина канавки составляет (0,25 — 0,30) t.

Применение жаропэочной проволоки, уложенной на дно канавки, позволяет исключить теплообмен ее вершины с изделием и тем самым избежать температурных напряжеIIHH на поверхности H Iíàâêè. Диаметр проволоки равен з>ир,HI. канавки, т.е. (0,25—

0,30) t

Печной ролик работает следмк>п и м <>б>разом.

Ролик, установленный в проходной печи. перед загрузкой и нее холодной садKи им" ет температуру в любой точке поперсчн<>го сечения, близкую к температуре раоо>его пространства печи. При контакте нагретого ролика с холодной cBдкой меrK;Ii ними происходит теплообмен и нархж поверхность бочки охлаждается. За счет различного тем ператургп>п> у цл инеи и я наружных и внутренчих слоев и сугцествук>щег<> стеснения их температурных деформаций в наружном слое ролика возникают значительные осевые температурные напряжения (фиг. 3), которые являются главной причиной образования остаточного прогиба и рас трескивания бочки. Наличие на наружной поверхности бочки винтовой канавки с указанными выше геометрическими размерами позволяет снять стеснение температурных деформациям, что су>цественно снижает теvlII.ратурные напряжения и тем самым новы>и ает стойко с-. ь ролика.

Предлагаемый печной ролик позволяет на 40 — 50 / сократить расход роликов за счет уменьшения количества роликов, замененных по причине остаточного прогиба и разрушения бс>чки.

1310603

Формула изобретения

Щ/Р f

g7uz.2

Составитель В. Белофастов

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор А Зимокосов

Заказ 1759, 34 Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб.. д. 4, 5

Г!роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у.л. Г1роектная, 4

1. Печной ролик, содержащий жаропрочную полую бочку с винтовой канавкой на наружной поверхности и цапфы, отли- 5 чаюи4ийся тем, что, с целью повышения его долговечности за счет исключения остаточного прогиба и растрескивания бочки путем снижения температурных напряжений, винтовая канавка выполнена глубиной 0,25 -0,3, шириной 0,25 0,3 с радиусом скряг,цнии вершины 0,125 0,15 и шагом 1,5--2сl гол1цины бочки.

2. Ролик по п. 1, от.1ичаюи1инся тем, что оН снабжен размещенным в винтовой канавке экранирующим элементом, выполненным в виде спирали из жаропрочной проволоки, диаметр которой равен ширине канавки.