Ролик зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок

 

Использование: в металлургии, в установках для непрерывной разливки металла. Сущность: ролик содержит бочку, опорные цапфы, втулки и наплавленные кольца бандажа, причем толщина наплавленного слоя колец бандажа равна 0,01-0,10 от наружного радиуса ролика, а соотношение эквивалентного содержания углерода наплавленного металла (C_э.н.,%) и металла бандажа (C_э.б., %) составляет C_э.н./C_э.б. = 1,3...3,6. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок.

Ролики зоны вторичного охлаждения эксплуатируются в сложных условиях: в условиях циклического термомеханического воздействия со стороны слитка, окислительного воздействия охлаждающей жидкости, абразивного воздействия окалины и т.д. В результате ролики быстро выходят из строя вследствие износа, образования трещин термической усталости и разбалтывания колец бандажа по оси.

Известен ролик зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок (авт. св. СССР N 1091991, кл. B 22 D 11/12, 1984), содержащий бочку с опорными цапфами и бандаж, состоящий из нескольких колец, которые имеют толщину 0,05-0,07 диаметра бочки и ширину 2-7 толщин кольца, причем кольца посажены с натягом.

Недостатком известного технического решения является низкая стойкость роликов, так как кольца бандажа начинают проскальзывать по бочке, не выработав и полвины своего активного слоя.

Наиболее близким к заявляемому является ролик зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (авт. св. СССР N 1196117, кл. B 22 D 11/12, 1985), содержащий бочку, опорные цапфы, бандаж, состоящий из колец толщиной 0,05-0,07 диаметра бочки и втулок с толщиной стенки 0,01-0,055 диаметра бочки и шириной 5,0-20,0 толщин стенки втулки.

Недостатком известного ролика является его низкая стойкость в связи с тем, что бандаж ролика выполнен из одного класса материала и при износе бандажа он начинает проскальзывать по бочке, не выработав всего активного слоя. В процессе эксплуатации бандажированного ролика кольца бандажа изнашиваются, уменьшаются в диаметре. Одновременно кольца нагреваются от сляба и увеличиваются в диаметре. В результате этого уменьшаются посадочные напряжения между бочкой ролика и кольцом бандажа, что приводит к их проскальзыванию. В результате ролик выходит из строя. Особенно это проявляется для тянущих роликов. Повышение посадочных напряжений путем увеличения разности в диаметрах бочки и бандажа приводит в лучшем случае к пластической деформации бандажа и снижению напряжений, а в худшем к разрыву бандажа еще до начала эксплуатации ролика.

Для устранения проскальзывания бандажа предлагается предварительно, перед посадкой колец бандажа на бочку, их наплавлять на толщину 0,01-0,10 от наружного радиуса ролика, причем соотношение эквивалентного содержания углерода наплавленного металла (С_э.н.,) и металла колец бандажа (С_э.б,) составляет С_э.н./С_э.б. 1,3-3,6.

При этом эквивалентное содержание углерода определяют по формуле C_э% C+ + + При наплавке колец бандажа легированным сплавом на толщину 0,01-0,10 от наружного радиуса ролика появляется возможность увеличить посадочные напряжения без опасности возникновения трещин, так как при посадке кольца бандажа на ось они зарождаются в наиболее напряженной зоне с поверхности, а поверхность бандажа в данном случае имеет повышенную прочность за счет легирования наплавленного металла. При толщине наплавленного слоя менее 0,01R толщина его недостаточна, чтобы выдержать повышенные напряжения, а при толщине более 0,10R уже нет целесообразности повышать больше толщину, так как нет проскальзывания и используется весь активный слой бандажа. При С_э.н./С_э.б. менее 1,3 наблюдается явление проскальзывния бандажа по бочке, так как невелика разница в легировании бандажа и наплавленного металла, а при С_э.н./С_э.б более 3,6 уже используется вся толщина активного слоя бандажа и эффект повышения стойкости не увеличивается и, следовательно, нет необходимости в дальнейшем увеличении толщины легированного слоя. Также при большой толщине наплавленного слоя образуются высокие остаточные напряжения в наплавленном металле, которые накладываются на посадочные и могут привести к образованию трещин.

Изобретение иллюстрируется на чертеже, где R наружный радиус бандажированного ролика, δ толщина наплавленного слоя бандажа, 1 бочка ролика, 2 опорные цапфы, 3 втулки, 4 кольцо бандажа.

П р и м е р. Изготовление бандажированных роликов производилось следующим образом: трубу из стали 25Х1МФ токарили с наружной поверхности до необходимого диаметра под наплавку, затем производился предварительный подогрев до 350^оС и осуществлялась наплавка по поверхности необходимыми сварочными материалами до диаметра 252 мм. После термической обработки трубы разрезали на кольца шириной 70 мм. Производили внутреннюю токарную обработку до диаметра 252 мм. Производили внутреннюю токарную обработку до диаметра 220 мм. Производили посадку колец бандажа на бочку путем нагрева в печи до температуры 500^оС. (Диаметр бочки ролика 220,6 мм). После полного охлаждения ролика производилась токарная обработка и шлифовка наружной поверхности бандажа до 250 мм. После этого готовые ролики собирались в секцию и устанавливались в работу. Разные виды роликов и результаты эксплуатационных данных представлены в таблице.

Из результатов экспериментальных данных видно, что оптимальной толщиной наплавки бандажа является (0,01-0,10)˙ R (NN 2-4). А оптимальное соотношение С_э.н./С_э.б 1,3-3,6 (NN 7-9). При больших или меньших значениях стойкость роликов невелика или не увеличивается.

По сравнению с роликом-прототипом стойкость роликов возрастает в 2,2 раза.

Преимущества предлагаемого ролика состоят в том, что продляется срок службы бандажированных роликов за счет полного использования всего активного слоя бандажа и исключения его проскальзывания по бочке. Также уменьшается количество аварийных простоев машин непрерывного литья заготовок для замены вышедших из строя роликов, что приводит к повышению производительности машин непрерывного литья заготовок, а также сокращается количество потребных роликов.

Формула изобретения

Ролик зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок, включающий бочку, опорные цапфы, втулки и бандаж, выполненный в виде колец с наплавленным слоем, отличающийся тем, что толщина наплавленного слоя колец бандажа равна 0,01 0,10 наружного радиуса ролика, причем процентное отношение эквивалентного содержания углерода наплавленного металла к эквивалентному содержанию углерода в металле кольца бандажа составляет 1,3 - 3,6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2