Ролик машины непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В кольцах бандажа, насаженных на бочку ролика МНЛЗ, выполнены с одинаковым шагом по длине окружности продольные выступы (ПВ) в форме ласточкина хвоста. ПВ образуют между собой пазы. В каждом из пазов установлены две трапецеидальные вставки из износостойкого материала. Вставки наружной боковой гранью контактируют с боковой гранью соответствующего продольного выступа, а внутренней - с размещенным между ними распорным элементом (РЭ). РЭ выполнен в виде усеченного клина с углом клиновидности, равным углу между внутренними боковыми гранями вставок. РЭ жестко зафиксирован в теле бандажа от радиального перемещения. Кольца бандажа насажены на бочку ролика со стороны опорной цапфы со смещением относительно друг друга на угол 18-20°. Причем длина бандажированного участка ролика составляет 0,3-0,35 длины его бочки. Изобретение позволяет повысить в 1,6-1,8 раза стойкость роликов и их ремонтопригодность. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в конструкции машины непрерывного литья заготовок.

Известен ролик зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, содержащий бочку с опорными цапфами и насаженный на бочку бандаж, выполненный из отдельных колец. При этом на каждом кольце наплавлен слой из легированного сплава (см. пат. РФ N 2060861, МПК⁶ B 22 D 11/12).

Недостатками известного ролика являются низкая его стойкость из-за неравномерности износа бандажа по длине ролика, так как в зоне опорной цапфы поверхность бандажа хотя и имеет повышенную прочность за счет легирования наплавленного металла, тем не менее подвергается наибольшему, по сравнению с другими участками ролика, износу из-за скопления в этой зоне высокотвердой окалины, а также невозможность ремонта изношенного участка бандажа, так как в этом случае замене подлежит весь ролик целиком.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является ролик зоны вторичного охлаждения, содержащий бочку с приводной и опорной цапфами, насаженный с натягом на бочку бандаж, выполненный из отдельных колец, установленных вплотную друг к другу. При этом каждое из колец выполнено с выступом, образующим с торцом смежного кольца открытую канавку (см. авт. свид. СССР N 1379081, МПК⁴ B 22 D 11/12).

Недостатком известного ролика является его низкая стойкость из-за того, что все кольца бандажа, насаженные на бочку ролика, выполнены из материала, имеющего одинаковый коэффициент износостойкости, в результате чего, в зоне опорной цапфы, где в процессе отливки сляба происходит скопление высокотвердой окалины, поверхность бандажа будет подвергаться контактно-абразивному износу, который значительно выше износа поверхности ролика на других его участках. При этом изношенные кольца бандажа не подлежат ремонту, что приводит к увеличению времени простоев МНЛЗ для замены вышедших из строя роликов.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стойкости ролика за счет обеспечения компенсации износа поверхности ролика в зоне, подверженной наибольшему износу, и обеспечении ремонтопригодности ролика путем полного восстановления несъемных колец бандажа.

Технический результат достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении эксплуатационной долговечности роликов МНЛЗ.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известном ролике машины непрерывного литья заготовок, содержащем бочку с приводной и опорной цапфами, насаженный с натягом на бочку бандаж, выполненный из отдельных колец, установленных вплотную друг к другу, согласно изобретению в теле каждого кольца бандажа выполнены с одинаковым шагом по длине окружности продольные выступы в форме ласточкиного хвоста, образующие между собой фигурные пазы, в каждом из которых установлены две трапецеидальные вставки из износостойкого материала, наружной боковой гранью контактирующие с боковой гранью соответствующего продольного выступа, а внутренней боковой гранью - с размещенным между ними распорным элементом, выполненным в виде усеченного клина с углом клиновидности, равным углу между внутренними боковыми гранями вставок, и жестко зафиксированным от радиального перемещения в теле бандажа, при этом кольца бандажа насажены на бочку со стороны опорной цапфы на участке длиной, равной 0,3- 0,35 длины бочки, и смещены относительно друг друга на угол 18-20^o.

Кроме того, поверхность меньшего основания трапецеидальных вставок выполнена криволинейной с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны рабочей поверхности бочки ролика.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен заявляемый ролик МНЛЗ, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 условный вид ролика в разрезе при смещении колец бандажа друг относительно друга; на фиг. 5 узел 1 на фиг. 2; на фиг. 6 схема установки роликов в секцию машины непрерывного литья заготовок.

Ролик машины непрерывного литья заготовок содержит бочку 1 (фиг. 1-6) с опорной 2 (фиг. 1, 6) и приводной 3 цапфами и бандаж, состоящий из отдельных колец 4 (фиг. 1-6). В теле каждого кольца 4 бандажа по длине его окружности выполнены с одинаковым шагом продольные выступы 5 (фиг. 1-3, 5) по форме ласточкиного хвоста, которые между собой образуют фигурные пазы 6 (фиг. 2, 3, 5). В каждом фигурном пазе 6 кольца 4 бандажа установлено по две продольные трапецеидальные вставки 7 (фиг. 1- 5), выполненные из износостойкого материала с коэффициентом износостойкости превышающим в 2,5 раза коэффициент износостойкости материала бочки 1 ролика, например, из стали 9Х2МФ. При этом продольные трапецеидальные вставки 7 установлены в каждом пазе 6 таким образом, что их наружные боковые грани контактируют с боковой гранью соответствующего продольного выступа 5 (фиг. 2, 3, 5), а внутренние боковые грани - с размещенным между ними распорным элементом 8, который выполнен в виде усеченного клина с углом клиновидности, равным углу между внутренними боковыми гранями вставок 7. Это позволяет обеспечить жесткую фиксацию износостойких вставок 7 в фигурных пазах 6 путем их распора элементом 8. Каждый распорный элемент 8 (фиг. 1, 5) жестко зафиксирован от радиального перемещения в теле кольца 4 бандажа. Для этого вдоль распорного элемента 8 с равномерным шагом выполнен ряд сквозных радиальных отверстий 9 (фиг. 5), а в теле кольца 4 бандажа соосно отверстиям 9 выполнены глухие радиальные гнезда 10. Крепежные элементы 11 пропущены через отверстия 9 и нижним концом жестко зафиксированы в гнездах 10 кольца 4 бандажа. Такое крепление распорных элементов 8 позволяет обеспечить не только жесткую фиксацию износостойких вставок 7 в пазах 6 колец 4 бандажа, но и предотвратить в процессе эксплуатации ролика радиальное перемещение как вставок 7, так и распорных элементов 8. Это обеспечит повышение стойкости ролика и надежность его работы.

Кроме того, поверхность меньшего основания 12 (фиг. 2-5) каждой трапецеидальной вставки 7 выполнена криволинейной с радиусом кривизны (R_в) > равным радиусу кривизны (R_б) рабочей поверхности бочки 1 ролика. Это позволяет выполнить поверхность бандажированного участка бочки 1 (фиг. 1, 4, 6) ролика заподлицо с остальной ее гладкой рабочей поверхностью и обеспечить равномерное распределение износа поверхности по длине ролика, а следовательно, повысить эксплуатационную долговечность последнего.

Кольца 4 бандажа насажены на бочку 1 ролика со стороны опорной цапфы 2 (фиг. 1, 6) на участке длиной (L_б.уч.), равной 0,3-0,35 длины (L_б) бочки 1. Причем кольца 4 на указанный участок бочки 1 насажены с натягом вплотную друг к другу и смещены при этом друг относительно друга на угол 18-20 (фиг. 4). Для жесткой фиксации колец 4 бандажа в указанном положении на бочке 1 ролика выполнена продольная направляющая шпонка 13 (фиг. 1-5).

Заявляемая конструкция роликов с бандажированным участком (L_б.уч.) позволит в процессе эксплуатации значительно повысить стойкость роликов за счет обеспечения компенсации износа бандажированной поверхности в зоне средней опоры 14 (фиг. 6) подвески роликов, где указанная поверхность роликов подвергается наибольшему контактно-абразивному износу из-за взаимодействия с высокопрочной окалиной, скапливающейся в пространстве между средней опорой 14 и бандажированной поверхностью ролика.

Кроме того, описанные конструктивные изменения позволяют обеспечить ремонтопригодность ролика за счет полного восстановления его бандажированного участка путем простой замены изношенных вставок 7.

Бандажировать участок бочки 1 (фиг. 6) ролика со стороны опорной цапфы 2 на длину, меньшую 0,3 длины бочки 1, нецелесообразно, так как в этом случае часть гладкой поверхности бочки 1, прилегающая к крайнему кольцу 4 бандажа, попадет в зону контакта с высокопрочной окалиной, находящейся под средней опорой 14 подвески роликов, в результате чего, износ поверхности этого участка ролика в процессе эксплуатации будет значительно выше, чем износ остальной гладкой поверхности бочки 1, а также ее бандажированного участка, что приведет к снижению эксплуатационной долговечности ролика.

Бандажировать участок бочки 1 (фиг. 6) ролика на длину, большую 0,35 длины бочки, также нецелесообразно, так как в этом случае износостойкие вставки 7 крайнего со стороны рабочей поверхности бочки 1 кольца 4 бандажа будут изнашиваться медленнее, чем поверхность вставок 7 других колец 4 бандажа с одной стороны и гладкая рабочая поверхность бочки 1 ролика с другой стороны, в результате чего, на поверхности ролика образуется выступ, который при взаимодействии с поверхностью вытягиваемого сляба будет ее продавливать, что повлечет образование в этом месте сляба трещин размером <5 мм, а следовательно, ухудшит качество поверхности сляба.

Смещение колец 4 бандажа относительно друг друга на угол, меньший 18^o или больший 20^o, приведет к образованию на стыке крайнего кольца 4 бандажа ролика с гладкой поверхностью его бочки 1 выемки, в которую в процессе отливки будет вдавливаться тело сляба, что приведет к образованию на поверхности последнего трещин размером <5 мм.

Ролик машины непрерывного литья заготовок изготавливают следующим образом.

Предварительно в теле каждого кольца 4 (фиг. 2-5) бандажа фрезерной обработкой выполняют продольные фигурные пазы 6 таким образом, чтобы наклонные боковые грани смежных пазов 6 образовали между собой продольные выступы 5 по форме ласточкиного хвоста. Причем выступы 5 по длине окружности кольца 4 бандажа располагают с одинаковым шагом. По центру фигурного паза 6 на одинаковом расстоянии друг от друга в теле кольца 4 высверливают ряд глухих радиальных гнезд 10 (фиг. 5) под крепежные элементы 11.

Со стороны опорной цапфы 2 (фиг. 1) участок бочки 1 ролика длиной, равной 0,3-0,35 длины бочки, протачивают так, чтобы глубина проточки была равна толщине кольца 4 бандажа. Затем на этот участок бочки 1 по продольной направляющей шпонке 13 (фиг. 1-5) вплотную друг к другу насаживают с натягом кольца 4 бандажа. Причем при установке каждое последующее кольцо 4 (фиг. 1-4) относительно предыдущего смещают на угол 18-20^o. После этого в каждый фигурный паз 6 (фиг. 1-5) колец 4 бандажа устанавливают по две продольные трапецеидальные вставки 7 из износостойкого материала, например, стали 9Х2М, таким образом, чтобы их наружные боковые грани плотно прилегали к боковой грани соответствующего выступа 5. Между вставками 7 размещают распорный элемент 8, выполненный в виде усеченного клина, в котором предварительно просверливают ряд сквозных отверстий 9, соосных глухим радиальным гнездам 10 кольца 4 бандажа. Распорный элемент 8 (фиг. 5) жестко крепят в теле кольца 4 бандажа посредством крепежных элементов 11, пропущенных через сквозные отверстия 9 и зафиксированных своими концами в глухих гнездах 10 кольца 4 бандажа. Так как распорные элементы 8 выполнены в виде усеченного клина с углом клиновидности, равным углу между внутренними боковыми гранями трапецеидальных вставок 7, то по мере затягивания крепежных элементов 11 каждый распорный элемент 8, перемещаясь в радиальном направлении между вставками 7, прижимает последние в распор к боковым граням соответствующих выступов 5. Это обеспечивает жесткое крепление износостойких вставок 7 в пазах 6 колец 4 бандажа, а также предотвращает радиальное перемещение вставок 7 и распорных элементов 8 в процессе эксплуатации ролика.

Изготовленные таким образом ролики собирают в секцию (см. фиг. 6) так, чтобы их бандажированный участок был размещен под средней опорой 14 подвески роликов, после чего секцию устанавливают в работу.

В процессе отливки сляба в МНЛЗ окалина на его поверхности разрушается и скапливается под средней опорой подвески роликов. При взаимодействии в этой зоне высокотвердой окалины с поверхностью роликов происходит интенсивный контактно-абразивный износ последнего, который значительно выше износа остальной гладкой поверхности бочки роликов. Установка в зоне средней опоры МНЛЗ роликов с заявляемой конструкцией бандажа, выполненного из смещенных друг относительно друга колец с износостойкими вставками, позволит значительно повысить стойкость ролика за счет компенсации износа его поверхности в этой зоне и обеспечения, тем самым, равномерного износа ролика по всей его длине.

Кроме того, заявляемая конструкция ролика МНЛЗ позволит обеспечить его ремонтопригодность за счет полного восстановления несъемных колец бандажа путем замены изношенных вставок на новые.

Все это ведет к повышению эксплуатационной долговечности ролика МНЛЗ.

Для обоснования преимуществ заявляемого ролика МНЛЗ по сравнению с прототипом в лабораторных условиях были изготовлены разные виды роликов: - четыре ролика заявляемой конструкции (N1-N4); - четыре ролика с соотношением размеров, выходящих за заявляемые пределы (N5-N8); - ролик - прототип (N9).

Технические характеристики роликов и результаты эксплуатационных данных приведены в таблице.

Результаты экспериментальных данных показывают, что стойкость заявляемого ролика в 1,6-1,8 раза выше стойкости ролика-прототипа. Это позволяет примерно в 2 раза сократить количество потребных роликов для МНЛЗ.

Преимуществом заявляемого ролика также является быстрое и нетрудоемкое восстановление колец бандажа путем замены изношенных вставок, что обеспечивает ремонтопригодность ролика и позволяет значительно уменьшить количество простоев МНЛЗ для замены вышедших из строя роликов.

Формула изобретения

1. Ролик машины непрерывного литья заготовок, содержащий бочку с приводной и опорной цапфами, насаженный с натягом на бочку бандаж, выполненный из отдельных колец, установленных вплотную друг к другу, отличающийся тем, что в теле каждого кольца бандажа выполнены с одинаковым шагом по длине окружности продольные выступы в форме ласточкина хвоста, образующие между собой фигурные пазы, в каждом из которых установлены две трапецеидальные вставки из износостойкого материала, наружной боковой гранью контактирующие с боковой гранью соответствующего продольного выступа, а внутренней боковой гранью - с размещенным между ними распорным элементом, выполненным в виде усеченного клина с углом клиновидности, равным углу между внутренними боковыми гранями вставок, и жестко зафиксированным от радиального перемещения в теле бандажа, при этом кольца бандажа насажены на бочку со стороны опорной цапфы на участке, равном 0,3 - 0,35 длины бочки, и смещены относительно друг друга на угол 18 - 20^o.

2. Ролик по п.1, отличающийся тем, что поверхность меньшего основания трапецеидальных вставок выполнена криволинейной с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны рабочей поверхности бочки ролика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7