RU2274512C1

RU2274512C1 - Rotary roller cooling apparatus to machine for billet continuous casting

Info

Publication number: RU2274512C1
Application number: RU2004130957/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Куклев (RU); Александр Валентинович Куклев; Ксени Олеговна Тимохина (RU); Ксения Олеговна Тимохина
Original assignee: Александр Валентинович Куклев; Ксения Олеговна Тимохина
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-04-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: roller has inner central opening and it is mounted in stationary chocks on bearing assemblies. Sealing ring is arranged in body of roller; said ring is forced to end of roller by means of elastic member, pivot and thrust bearing assembly. Pivot is in the form of dead-bottom beaded sleeve and it is mounted in body with possibility of fixation against turning over. Thrust bearing assembly includes spherical surface concentric to central drilled opening of roller. Thrust bearing assembly is mounted on outer surface of pivot. Elastic member is arranged between bead of pivot and thrust bearing assembly. Flange having two cylindrical hollow portions is arranged between end of roller and sealing ring. Flange is mounted with possibility of fixation against turning over in inner drilled opening of roller. Pivot is arranged on flange. End wall of inner cavity of body is in the form of spherical surface and it is matched with spherical surface of thrust bearing assembly with possibility of mutual rotation in range of admissible angle of misalignment of inner race of supporting bearing assembly relative to its outer race.

EFFECT: elimination of harmful influence of distortion of lengthwise axis of rotary roller.

3 dwg

Description

Предложение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью заготовок, и касается устройств для охлаждения вращающихся роликов, транспортирующих горячий металл на различных технологических участках машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).The proposal relates to metallurgy, in particular to the continuous casting of billets, and relates to devices for cooling rotating rollers transporting hot metal in various technological areas of continuous casting machines (CCM).

Известно устройство для охлаждения вращающегося ролика МНЛЗ, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках, характеризующееся некоторым допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного (α). Этот угол, например, для сферических двухрядных роликоподшипников составляет 2...3°. Известное устройство содержит корпус с отверстием для подвода охлаждающей воды, прикрепленный к неподвижной подушке или выполненный как часть ее, и уплотнительное кольцо, которое своей торцовой поверхностью поджато к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента и пяты (см., например, "Узел подвода воды", черт. ЮУМЗ №2-146275 СБ, 1997 г.).A device is known for cooling a rotating roller of a continuous casting machine made with internal central drilling and installed in fixed cushions on thrust bearings, characterized by some permissible skew angle of the inner ring relative to the outer (α). This angle, for example, for spherical double row roller bearings is 2 ... 3 °. The known device comprises a housing with an opening for supplying cooling water, attached to a fixed cushion or made as part of it, and an o-ring, which is pressed with its end surface to the end of the rotating roller with an elastic element and a heel (see, for example, “Water supply unit ", damn. YuUMZ No. 2-146275 SB, 1997).

Недостаток известного устройства состоит в том, что при перекосах продольной оси ролика относительно подушек в пределах допускаемого угла перекоса подшипника (α), например, вследствие неточности изготовления роликов или подушек и разницы их высотного или продольного положений, также при упругом прогибе продольной оси ролика от нагружения транспортируемым металлом, образуются угловые перекосы между торцом уплотнительного кольца и пятой и по этой причине - неравномерное удельное давление по торцу уплотнительного кольца, что приводит к возрастанию момента трения в стыке уплотнительного кольца и пяты, задиры кольца и его разрушение.A disadvantage of the known device is that when the longitudinal axis of the roller skews relative to the pillows within the allowable bearing skew angle (α), for example, due to inaccuracy in the manufacture of rollers or pillows and the difference in their height or longitudinal positions, also when the longitudinal axis of the roller is elasticly deflected by loading transported metal, angular distortions are formed between the end face of the sealing ring and the fifth and, for this reason, uneven specific pressure at the end of the sealing ring, which leads to ozrastaniyu friction torque at the junction of the sealing ring and the heel, burrs ring and its destruction.

Указанные недостатки устранены в другом известном устройстве для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках с допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного, содержащем корпус, охватывающий своей внутренней полостью с торцевой стенкой уплотнительное кольцо, поджатое к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента, пяты, установленной с фиксацией от проворота во внутренней полости корпуса, и подпятника, выполненного с концентричной центральному сверлению ролика сферической поверхностью (см. заявку №2003135501/02 от 08.12.2003 г. "Устройство для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок").These disadvantages are eliminated in another known device for cooling a rotating roller of a continuous casting machine, made with internal central drilling and mounted in stationary cushions on thrust bearings with an allowable skew angle of the inner ring relative to the outer one, containing a housing that encompasses the sealing ring with its inner cavity with the end wall , pressed to the end of the rotating roller with the help of an elastic element, a heel, mounted with fixation from turning to the inside renney body cavity, and a thrust bearing adapted concentric central drilling roller spherical surface (see. bid №2003135501 / 02 dated 08.12.2003, "A device for cooling a rotating roller continuous casting machine").

В этом известном техническом решении устранены недостатки технического решения по черт. ЮУМЗ №2-146275 СБ применением развязки в виде сферической пары пята - подпятник, позволяющей компенсировать искажение продольной оси ролика.In this well-known technical solution, the drawbacks of the technical solution to features are eliminated. YuUMZ No. 2-146275 SB using decoupling in the form of a spherical pair of heels - a thrust bearing, which makes it possible to compensate for the distortion of the longitudinal axis of the roller.

Однако недостатком данной конструкции является наличие, кроме стыка по уплотнительному кольцу с пятой, двух дополнительных контактных поверхностей, а именно: по стыку в самой сферической паре пята - подпятник и по цилиндрической сборочной поверхности подпятник - корпус. Указанные контактные поверхности образуют соединения, относящиеся к типу подвижных соединений, в то время как надежность уплотнения требует исключения зазоров, характеризующих подвижные соединения. Таким образом, если будет обеспечена надежная герметизация по указанным двум соединениям, то возрастет сопротивление в них передаче усилия пружины к стыку уплотнительного кольца с роликом. Снижение же плотности уплотнения соединений означает повышение вероятности протечек воды по ним.However, the drawback of this design is the presence, in addition to the joint along the sealing ring with the fifth, of two additional contact surfaces, namely: at the joint in the spherical pair of heels — the thrust bearing and along the cylindrical assembly surface — the thrust bearing — housing. These contact surfaces form joints of the type of movable joints, while the reliability of the seal requires the elimination of gaps characterizing movable joints. Thus, if reliable sealing is provided for these two joints, then the resistance in them to the transfer of the spring force to the joint of the sealing ring with the roller will increase. A decrease in the density of compaction of compounds means an increase in the likelihood of water leakage through them.

Кроме того, пружина в известной конструкции, являющаяся ключевым элементом и требующая строгой тарировки, размещена в зоне, заполняемой водой, что снижает ее стойкость, искажает ее силовые параметры в процессе эксплуатации вследствие коррозионного воздействия.In addition, the spring in a known design, which is a key element and requires strict calibration, is located in the area filled with water, which reduces its resistance, distorts its strength parameters during operation due to corrosion.

Все указанное вместе повышает вероятность протечек воды по трем стыкам, имеющимся в известной конструкции, следовательно, снижает надежность работы всего устройства и качество охлаждения роликов МНЛЗ, что в конечном итоге приводит к повреждению поверхности роликов и ухудшению качества поверхности непрерывно литых заготовок.All of the above together increases the likelihood of water leaks at the three joints available in the known design, therefore, reduces the reliability of the entire device and the cooling quality of the CCM rollers, which ultimately leads to damage to the surface of the rollers and deterioration of the surface quality of continuously cast billets.

Желаемым техническим результатом изобретения является получение качественных непрерывно литых заготовок при использовании предлагаемых устройств для охлаждения вращающихся роликов МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения, направляющей и тянуще-правильной зоне.The desired technical result of the invention is to obtain high-quality continuously cast billets when using the proposed devices for cooling the rotating rollers of the continuous casting machine in the secondary cooling zone, the guide and the pulling-right zone.

Это достигается тем, что в устройстве для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках с допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного, содержащем корпус, охватывающий своей внутренней полостью с торцевой стенкой уплотнительное кольцо, поджатое к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента, пяты, установленной с фиксацией от проворота во внутренней полости корпуса, и подпятника, выполненного с концетричной центральному сверлению сферической поверхностью, пята выполнена в виде глуходонного стакана с отбортовкой со стороны входа в полость, а устройство дополнительно снабжено фланцем, установленным между торцом ролика и уплотнительным кольцом и выполненным с двумя цилиндрическими полыми участками, одним из которых он размещен с фиксацией от проворота во внутреннем центральном сверлении ролика, а на другом - надета своей полостью пята, по наружной поверхности которой установлены подпятник и упругий элемент, размещенный между отбортовкой пяты и подпятником, при этом торцовая стенка внутренней полости корпуса выполнена в виде сферической поверхности, сопряженной со сферической поверхностью подпятника с возможностью взаимного поворота в пределах угла, равного допускаемому углу перекоса внутреннего кольца опорного подшипника относительно наружного.This is achieved by the fact that in the device for cooling the rotating roller of the continuous casting machine, made with internal central drilling and mounted in stationary cushions on thrust bearings with an acceptable angle of skew of the inner ring relative to the outer one, containing a housing that encompasses the sealing ring with its inner cavity with the end wall pushed to the end of the rotating roller with the help of an elastic element, a heel, mounted with fixation from rotation in the inner cavity of the housing, a thrust bearing made with a concentric central drilling with a spherical surface, the heel is made in the form of a deep-grooved glass with a flange on the side of the entrance to the cavity, and the device is additionally equipped with a flange mounted between the end of the roller and the sealing ring and made with two cylindrical hollow sections, one of which is placed with rotation lock in the inner central drilling of the roller, and on the other - is worn with its heel cavity, on the outer surface of which a thrust bearing and elastic an element located between the flange of the heel and the thrust bearing, while the end wall of the inner cavity of the housing is made in the form of a spherical surface mating with the spherical surface of the thrust bearing with the possibility of mutual rotation within an angle equal to the permissible angle of skew of the inner ring of the support bearing relative to the outer one.

Изложенная сущность изобретения ниже поясняется детальнее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The essence of the invention is explained below in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг.1 - продольный разрез вращающегося ролика с устройством для его охлаждения;Figure 1 is a longitudinal section of a rotating roller with a device for cooling it;

Фиг.2 - поперечный разрез по узлу фиксации пяты от проворота; А-А Фиг.1;Figure 2 is a transverse section through the node fixing the heel from the rotation; AA Figure 1;

Фиг.3 - увеличенный в масштабе узел устройства для охлаждения ролика, узел Б Фиг.1.Figure 3 is an enlarged scale node of the device for cooling the roller, node B of Figure 1.

В соответствии с изобретением вращающийся ролик 1 имеет внутреннее центральное сверление диаметром D₁ и установлен на сферических роликоподшипниках 2, 3 в неподвижных подушках 4, 5 с крышками 6, 7, 8, 9. Радиус сферы роликоподшипников 2, 3 обозначен R, а допускаемый угол поворота внутреннего кольца роликоподшипника по сфере радиуса R относительно наружного кольца α.In accordance with the invention, the rotating roller 1 has internal central drilling with a diameter of D ₁ and is mounted on spherical roller bearings 2, 3 in the fixed pillows 4, 5 with covers 6, 7, 8, 9. The radius of the sphere of the roller bearings 2, 3 is indicated by R, and the permissible angle rotation of the inner ring of the roller bearing along a sphere of radius R relative to the outer ring α.

Устройство содержит корпус 10, прикрепленный к крышке 6 подушки 4 болтами 11. Внутренняя полость корпуса 10 выполнена в виде цилиндрической расточки диаметром D₃ с выступом 12, входящим в соответствующий паз пяты 13, выполненной в виде глуходонного стакана, поджимаемого своей отбортовкой к уплотнительному кольцу 14 с помощью упругого элемента, в данном случае пружины 15, размещенной между отбортовкой пяты 13 и установленным на ней по диаметру D₃ подпятником 16, выполненным по торцу в виде сферической поверхности радиуса. R₁, центр которой совпадает с центром сферической поверхности радиуса R роликоподшипника 2.The device comprises a housing 10 attached to the cover 6 of the pillow by 4 bolts 11. The internal cavity of the housing 10 is made in the form of a cylindrical bore with a diameter of D ₃ with a protrusion 12 included in the corresponding groove of the heel 13, made in the form of a deaf glass pressed by its flange to the o-ring 14 with the help of an elastic element, in this case, a spring 15 placed between the flanging of the heel 13 and mounted on the diameter D _{3 of the} thrust bearing 16, made at the end in the form of a spherical surface of radius. R ₁ , the center of which coincides with the center of the spherical surface of radius R of the roller bearing 2.

Внутренний торец корпуса 10 выполнен в виде сферы того же радиуса R₁, с центром, совпадающим с центром сферы роликоподшипника 2. Подпятник 16 сопряжен, таким образом, с корпусом 10 по сфере с возможностью взаимного поворота в пределах угла α. При этом в месте контакта паза пяты 13 и выступа 12 также обеспечивается возможность поворота на угол α по радиусу R₂.The inner end of the housing 10 is made in the form of a sphere of the same radius R ₁ , with the center coinciding with the center of the sphere of the roller bearing 2. The thrust bearing 16 is thus mated with the housing 10 in a sphere with the possibility of mutual rotation within the angle α. At the same time, at the contact point of the groove of the heel 13 and the protrusion 12, it is also possible to rotate through an angle α along the radius R ₂ .

Уплотнительное кольцо 14 своим торцом, обращенным к ролику 1, установлено на фланце 17, выполненном с двумя примыкающими к нему с противоположных сторон полыми цилиндрическими частями. Одной частью по диаметру D₁ с уплотнением 18 фланец 17 установлен в центральном сверлении ролика 1, а на другую часть по диаметрам D₃, D₄ надета пята 13, содержащая в своей внутренней центральной части разделительную трубу 19. В пяте выполнены подводящее отверстие 20, направленное в полость разделительной трубы 19, и отводящее отверстие 21. Относительно ролика 1 фланец 17 зафиксирован от проворота пальцем 22.The sealing ring 14 with its end facing the roller 1 is mounted on the flange 17, made with two hollow cylindrical parts adjacent to it from opposite sides. One part of the diameter D ₁ with a seal 18, the flange 17 is installed in the Central drilling of the roller 1, and on the other part of the diameters D ₃ , D ₄ put on the heel 13, containing in its inner Central part of the separation pipe 19. In the heel made inlet 20, directed into the cavity of the separation pipe 19, and the outlet hole 21. Regarding the roller 1, the flange 17 is fixed from turning by the finger 22.

В предлагаемом конструктивном решении имеется единственное направление возможных протечек: по диаметрам D₅, D₄ в направлении подвижного стыка уплотнительного кольца с торцом пяты 13, в то время как уплотняемое по диаметру D₁соединение является неподвижным соединением, т.к. сопрягаемые детали благодаря фиксации пальцем 22 вращаются совместно, и обеспечение герметичности неподвижного соединения относится к известным рядовым решениям уплотнительной техники. Уплотнение подвижного стыка в заявляемой конструктивной взаимосвязи имеет полную определенность его силового контакта, т.е. удельного давления в стыке, благодаря тому что упругий элемент 15 напрямую воздействует на этот стык. Поэтому надежность герметичности этого стыка достаточно высока.In the proposed constructive solution, there is a single direction of possible leaks: in diameters D ₅ , D ₄ in the direction of the movable joint of the sealing ring with the butt end of the heel 13, while the joint sealed in diameter D ₁ is a fixed joint, because the mating parts due to the fixing by the finger 22 rotate together, and ensuring the tightness of the fixed connection refers to the well-known ordinary solutions of the sealing technique. The seal of the movable joint in the claimed structural relationship has the full certainty of its force contact, i.e. specific pressure at the joint, due to the fact that the elastic element 15 directly affects this joint. Therefore, the reliability of the tightness of this joint is quite high.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При транспортировке горячего металла и вращении ролика 1 охлаждающая вода непрерывно подводится через отверстие 20 (стрелка 23), проходит по разделительной трубе 19 на всю длину ролика, контактирующую с металлом, и при выходе из нее (стрелка 24) заполняет внутренний объем ролика, обеспечивая его интенсивное охлаждение. Вода непрерывно отводится через отверстие 21 (стрелка 25). Герметичность внутреннего заполняемого объема обеспечивается в единственном подвижном стыке - уплотнительного кольца 14 и пяты 13, расчетное удельное давление в котором создается необходимым рабочим усилием пружины 15.When transporting hot metal and rotating the roller 1, cooling water is continuously supplied through the hole 20 (arrow 23), passes through the separation pipe 19 over the entire length of the roller in contact with the metal, and when leaving it (arrow 24) fills the internal volume of the roller, providing it intensive cooling. Water is continuously discharged through opening 21 (arrow 25). The tightness of the internal filling volume is provided in a single movable joint - the sealing ring 14 and the heel 13, the calculated specific pressure in which is created by the necessary working force of the spring 15.

Вследствие нагрузки на ролик от транспортируемого металла возникает упругий прогиб ролика, приводящий к перекосу торцов ролика в пределах допускаемого угла перекоса α в подшипниках 2, 3.Due to the load on the roller from the transported metal, an elastic deflection of the roller occurs, leading to a skew of the ends of the roller within the allowable skew angle α in the bearings 2, 3.

Указанный перекос может быть также как следствие неточной выставки противоположных подушек 4, 5, а также погрешностей изготовления их и ролика 1.The specified bias can also be a consequence of an inaccurate exhibition of opposing pillows 4, 5, as well as manufacturing errors and their roller 1.

В предлагаемом устройстве указанные перекосы не будут приводить к перекосу в стыке по уплотнительному кольцу 14, т.к. установка фланца в расточке ролика 1 по диаметра D₁ и в пяте по диаметрам D₄, D₅ приводит к тому, что фланец 17 совместно с уплотнительным кольцом 14, пятой 13, упругим элементом 15 и подпятником 16 отслеживают, т.е. повторяют, этот перекос совместно с роликом 1 в пределах его угла α. При этом в конструкции устройства обеспечиваются необходимые зазоры для поворота смежных подвижных и неподвижных деталей: пяты 13 и корпуса 10 по радиусам R₁, R₂ в пределах угла α. Провороту пяты 13 при возникновении момента трения в стыке уплотнительное кольцо 14 - пята 13 будет препятствовать ограничение пяты 13 выступом 12 корпуса 10 по соответствующему пазу (Фиг.2) с выборкой углового зазора β=α в зависимости от направления вращения ролика 1.In the proposed device, these distortions will not lead to distortion in the joint along the sealing ring 14, because the installation of the flange in the bore of the roller 1 in diameter D ₁ and fifth in diameter D ₄ , D ₅ leads to the fact that the flange 17 together with the sealing ring 14, fifth 13, the elastic element 15 and the thrust bearing 16 are monitored, i.e. repeat, this skew together with the roller 1 within its angle α. Moreover, the design of the device provides the necessary gaps for turning adjacent movable and stationary parts: the heel 13 and the body 10 along the radii R ₁ , R ₂ within the angle α. The rotation of the heel 13 when a friction moment occurs at the junction of the sealing ring 14 - of the heel 13 will be prevented by the restriction of the heel 13 by the protrusion 12 of the housing 10 along the corresponding groove (Figure 2) with a selection of the angular clearance β = α depending on the direction of rotation of the roller 1.

Расположение упругого элемента - пружины 15 в зоне, не заполняемой водой, повышает ее корозионную стойкость и, следовательно, определенность силовых параметров в процессе эксплуатации.The location of the elastic element - the spring 15 in the area not filled with water, increases its corrosion resistance and, therefore, the certainty of the power parameters during operation.

Таким образом, благодаря отличительным признакам изобретения достигаются высокие эксплуатационные свойства устройства, заключающиеся в:Thus, due to the distinguishing features of the invention, high operational properties of the device are achieved, consisting in:

- увеличении надежности в 3 раза относительно прототипа за счет уменьшения в 3 раза стыковых подвижных соединений, по которым возможна протечка;- increase in reliability by 3 times relative to the prototype by reducing by 3 times the butt movable joints through which leakage is possible;

- исключением коррозионного воздействия на упругий элемент, определяющий удельное давление в подвижном стыке по уплотнительному кольцу - ключевой фактор, требующий определенности для достижения полной герметичности;- the exception of the corrosive effect on the elastic element, which determines the specific pressure in the movable joint along the sealing ring, is a key factor requiring certainty in order to achieve complete tightness;

- исключении вредного воздействия искажения продольной оси вращающегося ролика относительно его стационарной опоры.- elimination of the harmful effects of distortion of the longitudinal axis of the rotating roller relative to its stationary support.

Claims

A device for cooling a rotating roller of a continuous casting machine made with internal central drilling and mounted in stationary cushions on thrust bearings with an allowable angle of skew of the inner ring relative to the outer ring, comprising a housing that encompasses a sealing ring pressed against the end of the rotating roller by its inner cavity with the end wall with the help of an elastic element, a heel installed with fixation from rotation in the inner cavity of the body, and a thrust made with a concentric central drilling of the roller with a spherical surface, characterized in that the heel is made in the form of a deep-sea glass with a flange at the entrance to the cavity, and the device is additionally equipped with a flange mounted between the end of the roller and the sealing ring and made with two cylindrical hollow sections, one of which it is placed with rotation lock in the inner central drilling of the roller, and on the other it is worn with its heel cavity, on the outer surface of which a thrust bearing and elastic an element located between the flange of the heel and the thrust bearing, while the end wall of the inner cavity of the housing is made in the form of a spherical surface mating with the spherical surface of the thrust bearing with the possibility of mutual rotation within an angle equal to the permissible skew angle of the inner ring of the support bearing relative to the outer one.