Печной ролик

 

Изобретение относится к механическому оборудованию нагревательньгх и термических печей с роликовым подом и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение срока службы печного ролика. Печной ролик содержит охлаждаемый вал, многослойную бочку, опоры между валом и бочкой, теплоизоляцию. Внутренний слой бочки выполнен короче наружного на величину, равную размеру обоих концевых участков наружного слоя, не загружаемых перемещаемым металлом. 2 з.пф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю. F 27 D 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4731927/02 (22) 22.08.89 (46) 15,02,92. Бюл. 1Ф 6 (71) Днепропетровский завод металлургического оборудования (72) А.А, Руденко, А.А.Лаврентьев, Б, B. Копалин, А.И.Вевицис, B.È.Ãóáèícêèé, А,Н.Пеккер, Г.М.Затопляев и А,Ф.Жиргалов (53) 621,783.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 807024, кл. F 27 0 3/02, 1979.

Иванова Н.И. и др. Механизмы печей прокатного производства. — М,; Машиностроение, 1972, с.123. (54) ПЕЧНОЙ РОЛИК

Изобретение относится к механическому оборудованию нагревательных и термических печей с роликовым подом и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленностии.

Известен печной ролик, содержащий охлаждаемый вал с металлической бочкой, на которой установлены металлические кольца, Между кольцами имеются пазы, заполненные нитью из огнеупорного материала. Нитки крепятся между собой и к металлической бочке с помощью огнеупорного клея.

Для известного ролика характерен малый срок службы из-за низкой стойкости неохлаждаемых колец и недостаточной прочности крепления изоляции.

„„. Ы„„1712759 А1 (57) Изобретение относится к механическому оборудованию нагревательных и термических печей с роликовым подом и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленностиости. Цел ь изобретения повышение срока службы печного ролика.

Печной ролик содержит охлаждаемый вал, многослойную бочку, опоры между валом и бочкой, теплоизоляцию. Внутренний слой бочки выполнен короче наружного на величину, равную размеру обоих концевых участков наружного слоя, не загружаемых перемещаемым металлом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известен печной ролик, содержащий охлаждаемый вал и насаженную на него многослойную бочку, внутренний слой которой выполнен из жаропрочного материала, а наружный слой — из металлокерамики на основе огнеупорных материалов.

Недостатком данной конструкции является сложность изготовления металлокерамического слоя (дробление и рассев огнеупорного материала определенных фракций с последующим литьем в кокиль), высокая теплопроводность металлокерамического слоя, что приводит к повышенному тепловому воздействию на ролик, и, как следствие, снижает его стойкость, приводит к увеличению расхода воды на охлаждение, потерям тепла с отходящей водой и повышенному расходу топлива.

1712759

Наиболее близким по технической сущ- слоя бочки, повышается долговечность роности к предлагаемому у р е ому устройству является лика, снижается его металлоемкость. печной ролик, содержащий о ержащий охлаждаемый На фиг.1 изображен ролик, общий вид и вал и насаженную на нем м ем многослойную разрез А-А; на фиг,2 — то же, поперечный бочку. Наружный слой бочки ролика опира- 5 разрез. ется на внутреннии слои, сна ж, снабженный про- Печной родик состоит из охлаждаемого дольными или винтовыми к ми канавками по вала 1, на который насажена многослойная наружной поверхности для сокращения бочка, состоящая из наружного слоя 2 и площади контакта слоев. внутреннего-слоя 3. Внутренний слой 3 бочНедостатками данного ролика являет- 10 ки опирается на охлаждаемый вал 1 посредся сложность изготовления и малый ре- ством опор 4. Наружный 2 и внутренний 3 слои бочки в средней ее части непосредстсурс, Концевые участки наружного слоя боч- венно примыкают. друг к другу. Один конец ки, ненагружаемые перемещ емещаемым метал- наружного слоя 2 бочки опирается на охлажлом, не экранируются им руются им со стороны 15 даемый вал 1 через неподвижную втулку 5, верхней части рабочего пространства печи а другой его конец крепится штифтом 6 с и не находятся в теплоо мен обмене с нагревае- подвижной втулкой 7, закрепленной на охмым металлом. В этих случаях концевые лаждаемом валу 1 при помощи шпанки 8. участки наружного слоя очки н бочки нагреваются Между многослойной бочкой и охлаждо более высокои температуры, ературы чем та часть 20 даемым валом 1 выполнен слой теплоизоляее, которая нагружена перемещаемым ме- ции 9. На концевых участках между таллом. Отвод тепла от перегретых участков охлаждаемым валом и бочкой предусмотрек охлаждаемому валу затруднен из-за тер- ны кольцевые полости 10. мического сопротивления, оказываемого Наружный слой 2 бочки приварен к невнутренним слоем очки. б 25 подвижной втулке 5 кольцевым швом. Оба репады возникаю- слоя бочки могут быть выполнены секционТемпературные перепады, щие по длине наружного слоя, приводят к ными, возникновению температурных напряже- Печной ролик работает следующим обнйй, в результате которых наружный слой разом, бочки ролика разрушается через б — 8 мес 30 Крутящиймоментотохлаждаемого вала эксплуатации. 1 передается к обоим слоям бочки: к внутНаряду с этим не оправдывает себя вы- реннему 3 — на конце, жестко соединенном полнение внутреннего слоя бочки с про- с валом 1 через опоры 4; к наружному 2— дольными или винтовыми канавками, так через неподвижную 5 и подвижную 7 втулкак в местах выступов и впадин на поверх- 35 ки. ностях слоя наблюдаются различные темпе- При изменении температурных условий ратуры, имеющие своим ие своим последствием обеспечивается свободная компенсация лидополнительные температурные напряже- нейных температур расширения в осевом и ния, ускоряющие разрушение бочки. Кроме радиальном направлениях. При осевом того, изготовление внутреннего слоя бочки 40 температурном расширении внутренний с канавками для повышения теплового со- слой 3 бочки перемещается вдоль охлаждапротивления — черезвычайно трудоемкая и емого вала 1 по опорам 4, наружный слой 2 дорогостоящая операция. бочки скользит вдоль внутреннего слоя 3

Цель изобретения — повышение срока вала 1 по направляющей шпонке 8, причем службы ролика. 45 независимо друг от друга.

Поставленная цель достигается тем, что В радиальном направлении удлинения в печном ролике, соде е, содержащем охлаждае- также происходят свободно и независимо, мый вал, многослойную бочку, опоры между, так как температуры деталей ролика возравалом и бочкой, теплоизоляцию, на конце- стают в направлении от вала к наружному вых участках между охлаждаемым валом и 50 слою бочки. бочкой выполнены кольцевые полости. Вцентральной части ролика,,испытываВыполнением концевых участков роли- ющей нагрузку от нагреваемого металла, ка с кольцевыми полостями между охлажда- опора наружного слоя бочки на внутренний емым валом и бочкой коренным образом слой 3 предотвращает развитие в нем изгиизменяютсяусловиятеплообмена всистеме 55 бающего момента, способного привести к печного ролика на этих у а а этих участках, усиливает- его разрушению. B этой части ролика нагреся отводтепла от концевых участков наруж- ваемый металл экранирует наружный слой ного слоя бочки к охлаждаемому валу, чем бочки от верхней части рабочего пространпредотвращается их и р р ся х перегрев снижается ства печи, ограничивая поступление тепла к разность температу и ератур по длине наружного нему. К этой части ролика тепло поступает

1712759 главным образом в результате излучения и конвекции из нижней части рабочего пространства. С другой стороны, наличие внутреннего слоя 3 снижает отвод тепла от наружного слоя 2 бочки к охлаждаемому валу 1 как за счет экранирующего действия 5 внутреннего слоя 3, так и за счет его массивности. Наряду с этим имеет место отток тепла от центральной части наружного слоя

2 бочки к нагреваемому металлу в результате теплообмена между ними. 10

На концевых участках ролика, ненагружаемых нагреваемым металлом, условия теплообмена иные, На этих участках наружный слой 2 бочки по всей окружности, всей поверхностью находится в теплообмене с 15 кладкой верхней и нижней частью рабочего пространства печи и печными газами. Тепловой поток на эти участки значительно выше, чем на центральный участок наружного слоя 2 бочки ролика, Однако, благодаря на- 20 личию кольцевых полостей 10 на концевых участках, резко снижается термическое сопротивление на этих участках, вследствие чего интенсивней отводится тепло к охлаждаемому валу 1. В итоге предотвращается 25 перегрев концевых участков наружного. слоя 2 бочки ролика и возникновение разрушающих температурных напряжений.

B условиях наличия на концевых участках ролика между охлаждаемым валом и.30 бочкой кольцевых полостей 10 интенсивность отвода тепла от наружного слоя 2 бочки на этих участках при необходимости можно регулировать изменением толщины теплоизоляции 9, вплоть до ее удаления. 35

Ролик данной конструкции надежен в . эксплуатации, обладает повышенным ресурсом (срок службы составляет 2,0 — 2,5 г вместо 6 — 8 мес службы ролика известных конструкций) и характеризуется относи- 40 тельно малыми потерями тепла с охлаждающей средой.

Пример, Реализацию предлагаемого технического решения рассмотрим на примере создания печного ролика для проход- 45 ной нагревательной печи с роликовым подом листопрокатного цеха Челябинского металлургического комбината, предназначенной для нагрева перед прокаткой толстых листов нержавеющей стали. 50

Длина бочки ролика 2360 мм, длина водоохлаждаемого вала 4560 мм. Изготавли- вают вал из трубы 8 180 х 36 мм.

Концевые участки вала выполняют с диаметром 160 мм. Материал вала — 55 сталь 15 ХМ.

Для создания кольцевых полостей на концевых участках ролика выполняют внутренний слой бочки короче наружного слоя. Внутренний слой бочки выполняют из стали 20Х25Н20С2 с наружным диаметром

0 350 Н11 (0 570 ) и внутренним диఠ— 0,210

1 метром Р 310 Н11 (+ 0,32). Длину внутреннего слоя бочки принимают равной ширине нагреваемых листов — 1500 мм, Наружный слой бочки выполняют длиной 2360 мм, из центробежной трубы

6 400х 45 мм из стали 45Х25Н20С2Л. Внутренний диаметр наружного слоя бочки б 350Н11 (+ 0,46), наружный диаметр

О 415Н11 (-0,40).

Длина каждого концевого участка бочки ролика, не нагружаемого перемещаемым металлом, равна

2360 — 1500 — 430

2 где 2360 — длина наружного слоя бочки, мм;

1500 — длина внутреннего слоя бочки, мм;

2 — число концевых участков ролика, ненагружаемых нагреваемым металлом.

Для установки внутреннего слоя на вал изготавливают опоры П-образной формы.

Размеры каждой опоры: наружный диаметр

308 мм, длина 80 мм. Опоры устанавливают в четырех местах по длине вала, равномерно, с шагом 355 мм. B каждом месте установки — 6 опор по окружности. Опоры приваривают к валу электросваркой.

Закрепляют на валу слой теплоизоляции из каолиновой ваты толщиной 25 мм.

Устанавливают внутренний слой бочки на опоры и приваривают ее к опорам одного крайнего ряда.

Изготавливают и устанавливают на вал неподвижную втулку, приваривают ее к валу, Изготавливают подвижную втулку, шпонку, штифт. Соединяют подвижную втулку с валом с помощью штифтов со стороны, противоположной месту установки неподвижной втулки, затем скрепляют подвижную втулку с валом с помощью шпонки.

Детали подвода и отвода воды для охлаждения вала, подшипники и детали сочленения ролика с приводом монтируют непосредственно перед установкой ролика на печь.

Формула изобретения

1. Печной ролик, содержащий охлаждаемый вал, многослойную бочку, опоры между валом и бочкой, теплоизоляцию, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения срока службы, ролик выполнен на концевых участках между теплоизоляцией и бочкой с кольцевыми полостями.

1712759

50

2, Ролик по п.1, отл и ч а ю щи и с ятем, что наружный слой бочки выполнен секционным. 1

1 !

Ф1ir

3, Роликпоп.1,отличающийсятем, что внутренний слой бочки выполнен секционным.

1712759

4 4/5

Составитель Л.Рябоконь

Редактор M,Êoáûëÿíñêàÿ Техред М.Моргентал Корректор M Шароши

Заказ 527 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101