SU1329899A1 - Ролик машины непрерывного лить заготовок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сменному оборудованию машин непрерывного лить  заготовок. Целью изобретени   вл етс  экономи  лигирующих материалов , увеличение срока службы ролика и улучшение качества слитка за счет стабилизации межроликового рассто ни . Ролик (Р) состоит из центробеж- но-литой биметаллической бочки (БМВ) с наружным слоем из жаростойкого и износостойкого сплава. Цапфы могут быть выполнены биметаллическими заодно с БМВ путем гор чей деформации концов заготовки дл  Р. Улучшение качества слитка достигаетс  тем, что на поверхности БМВ выполнены наклонные кольцевые канавки под углом к оси Р с равномерным или измен юощмс  шагом от середины БМБ к ее кра м. 3 3.п. ф-лы, 4 ил. (Л

Description

1

1329899

Изобретение относитс  к непрерывной разливке металлов и сплавов.

Целью изобретени   вл етс  экономи  легирующих материалов, увеличение срока службы ролика и улучшение качества слитка за счет стабилизации межроликового рассто ни .

На фиг. 1 показан ролик с наружным слоем из легированного металла; на фиг. 2 - то же, с цапфами, имеющими слой из легированного металла; на фиг. 3 - то же,с кольцевыми канавками , под углом к оси; на фиг. 4 - ролик , на поверхности.бочки которого выполнены кольцевые канавки под угло к оси и с переменным шагом.

Ролик содержит биметаллическую боку 1 с наружным слоем 2 из легированного металла и цапфы 3 и 4. В одной из цапф может быть установлена заглушка 5, а на поверхности сло  2 могут быт выполнены кольцевые канавки 6, имеющие наклон к оси ролика с посто нньм или переменным шагом.

Толщина стенки ролика должна обеспечивать минимальный прогиб в процессе работы машины непрерывного лить  заготовок (МНЛЗ). Прогиб ролика возникает при одновременном воздействии одностороннего нагрева со стороны непрерывнолитой заготовки, ее ферро- статического давлени  и усили  обжати .

Наименьший прогиб ролика, а следовательно , и сохранение межроликового рассто ни  возможно, если величины противоположно направленных температурных и технологических прогибов достаточно близки друг к другу.

Величина температурного прогиба ролика может быть определена по формуле

f р-/р -ф

;а-) . р oi-/st

at -е ,. де ct - коэффициент температурного расширени ;

температурный перепад между .диаметрально противоположными сторонами бочки ролика перпендикул рно непрерывнолитой заготовке;

ширина непрерывнолитой заготовки;

наружный диаметр бочки ролика . . Изгибные деформации определ ли,

еша  уравнени  изогнутой оси ролика

99

EI

(X), тогда имеем

т, Г f ЛЕ 8L L t -j y-fu P-EiL 2ГЧ92 Г Г 2 T6J

П

где f - прогиб от технологических

нагрузок;

Р - средн   нагрузка на ролик; t - рассто ние между опорами; . Е - модуль упругости; I - момент инерции;

,. llla .

0

5

0

5

0

5

0

5

и реша  уравнеПриравн в f и f ние относительно I, определ ем разность () как необходимую толщину стенки ролика, при которой напр жени  в ролике минимальные, а следовательно , и прогибы минимальные (Dg - внутренний диаметр бочки ролика).

Использу  значени  наружных диаметров роликов, эксплуатируюш 1хс  в насто щее врем  (250, 270, 300, 320, 380 мм), получаем нижний предел толщины 5очки ролика ,25 D, а верхний ,35 D, или Н(0,25-0,35) D,

При указанных соотношени х прогибы роликов минимальные, а межроликовое рассто ние, обеспечивающее получение качественной непрерывнолитой заготовки, наиболее стабильное.

наружного сло  из высоколегированного жаропрочного коррозионно- и износоустойчивого сплава определ ют исход  из условий эксплуатации и . восстановлени  роликов, повьш1ени  . , срока службы и экономии легирующих.

Нижний предел толщины наружного сло  ,02 l)j соответствует максимальной величине износа роликов, полученных путем обмера их бочек после завершени  эксплуатации и приведени  полученных значений к наружному диаметру . Уменьшать толщину наружного сло  нецелесообразно, так как после его износа с непрерывнолитой заготовкой взаимодействует внутренний слой ролика из обычного конструкционного сплава с низкими жаропрочностью, коррозионно- и износоустойчивостью. Это приводит к быстрому износу бочки и увеличению межроликового рассто ни  , значительному снижению с рока службы роликов и ухудшению качества непрерывнолитой заготовки.

Верхний предел толщины наружного сло  ,04 D обеспечивает высокую работоспособность ролика в течение

большого времени (повьшение срока службы) и ремонтоспособность ролика путем наплавки. В этом случае после проточки бочки ролика с максимально допустимьм износом на ее поверхности остаетс  слой легированного сплава толщиной, достаточной дл  прочного соединени  с однородным по химическому составу наплавл емым сплавом. Уве-

личение толщины наружного сло  приводит к увеличению расхода дорогосто щего высоколегированного сплава наружного сло , т.е. к увеличению расхода легирующих.

Плавное сопр жение цапф и бочки, выполненных из единой биметаллической заготовки, снижает уровень осевых напр жений и уменьшает прогиб ролика при эксплуатации. Биметаллическое строение цапф ролика с наружным высоколегированным слоем металла обеспечивает высокую устойчивость поверхности цапф против коррозии и гидро- .эрозионного износа в услови х высокой влажности, температуры, наличи  солей и других агентов коррозии. Это обеспечивает высокую надежность и увеличение срока службы роликов за счет предохранени  участков цапф с резьбой надежной работы сальниковых уплотнений и подшипников в течение всего периода эксплуатации, снижение затрат на восстановление посадочных мест под подшипники и сальники.

Толщина наружного сло  цапф h сое-35 с  канавками, как бы совершающими котавл ет 0,01-0,03 величины диаметра ролика и находитс  в следующей зависимости от диаметра:

(0,02-0,04) D (0,01-0,03) D .

Это выражение определено из услови , что наружный диаметр заготовок под цапфы относитс  к наружному диаметру ролика как 2:3. Это соотношение справедливо дл  роликов МНЛЗ по всей длине технологической линии.

Нижний предел толщины легированного сло  - 0,01 D - соответствует максимальной глубине резьбы. Верхний предел - 0,03 В„ - обеспечивает ремонтоспособность посадочных мест дл  подшипников и сальников путем наплавки однородного по химическому составу с легированным слоем материала после предварительной механической обработки. При уменьшении толщины наружного сло  меньше 0,01 D резьба не полностью выполн етс  из

40

лебательное движение по поверхности заготовки, и вода равномерно охлаждает ее поверхность при любом положении вращающегос  ролика относительно заготовки. Из фиг. 3 видно, что угол наклона канавок определ етс  как

tg« - ; c/.arctg 1

45 Если угол больше указанного соотношени , то канавки при вращении ролика перекрывают всю ширину слитка, а если угол меньше, то канавки перекрывают друг друга, что нецелесооб50 разно по условию минимально необходимого количества канавок на ролике.

Направление наклона канавок произвольное . Дл  предотвращени  винтового эффекта канавки могут быть выпол55 нены с наклоном в разные стороны от середины бочки ролика. Дл  улучшени  качества непрерывнолитой заготовки отвод тепла от ее поверхности по ширине необходимо осуществл ть нерава

13298994

легированного металла, что приводит к ее коррозии и преждевременному разрушению , ухудшению условий работы подшипников и сальников,, а также условий восстановлени  посадочных мест путем наплавки.

Увеличение толщины наружного сло 

более 0,03 D повьштает расход леги0

с

25

30

В св зи с увеличением скорости отливки непрерывных заготовок увеличиваетс  расход воды на их охлаждение. Вода не успевает испар тьс  и задерживаетс  между роликом и непрерывно- литой заготовкой. Охлаждение заготовки происходит неравномерно. Дл  прохода воды на .поверхности бочки ролика выполнены кольцевые канавки с на- |Клоном к оси ролика (фиг. 3). В случае выполнени  кольцевых канавок перпендикул рными оси ролика вода протекает все врем  в одном месте и на поверхности непрерывной заготовки образуютс  переохлажденные участки в виде продольных полос, способствующих возникновению трещин. При выполнении кольцевых канавок с наклоном зазор по канавке между-роликом и заготовкой все врем  перемещаетс  на величину, равную проекции оси канавки на образующую ось ролика.

Если проекцию от канавки прин ть равной шагу между канавками, вс  длина бочки за один оборот перекрывает40

лебательное движение по поверхности заготовки, и вода равномерно охлаждает ее поверхность при любом положении вращающегос  ролика относительно заготовки. Из фиг. 3 видно, что угол наклона канавок определ етс  как

tg« - ; c/.arctg 1

45 Если угол больше указанного соотношени , то канавки при вращении ролика перекрывают всю ширину слитка, а если угол меньше, то канавки перекрывают друг друга, что нецелесооб50 разно по условию минимально необходимого количества канавок на ролике.

Направление наклона канавок произвольное . Дл  предотвращени  винтового эффекта канавки могут быть выпол55 нены с наклоном в разные стороны от середины бочки ролика. Дл  улучшени  качества непрерывнолитой заготовки отвод тепла от ее поверхности по ширине необходимо осуществл ть нерав51

номерно: больше от средней части за готовки в тепловом центре и меньше к кра м. Температурный перепад от середины к кра м заготовки равен

, -t

op

-Кр

где tpp - температура середины заготовки;

- температура .по кра м заготовки ,

С известным приближением температурный перепад можно выразить не параболой , а в виде ломаной линии, вз в за точки ее искривлени  пересечение осей каиавок с образующей ролика . Дл  неравномерного охлаждени  заготовки шаг канавок должен получать приращение от середины ролика к его кра м. Приращение к шагу ролика можно определить следующим образом .

Длина бочки ролика равна

(+k+)(E+2k) + ... + (f+ | k) .или L n2-t-2k(l + ...+ |),

где L - длина бочки ролика;

Р - шаг канавок;

k - приращение шага канавок;

п - количество канавок на бочке. Тогда

Е

L-2k(l+... |)

где L и п - величины, определ емые

конструкцией МНЛЗ, размерами ролика и могут быть определены в каждом конкретном случае.

Величину k определ ли в пр мой зависимости от температурного приращени  на один шаг ролика в дол х или процентах

k fii % n

f 100

Пример. Предлагаемые ролики изготавливали из биметаллических заготовок , получаемых путем центробежного лить  с последовательной заливкой легированной и углеродистой (низколегированной ) сталей или чугуна. При этом достигали прочного соединени  сплавов биметаллической пары.

Заготовки из термодеформируемого биметалла используютс  дл  изготовлени  роликов, показанных на фиг. 2, а ИЗ недеформируемого - на фиг. 1.

298996

Ролики согласно фиг. 1 изготавливали в следующей последовательности. Биметаллическую центробежную заготовку обрабатывали точением по наружной поверхности и выполн ли посадочные поверхности под кованые цапфы. Сборку цапф с биметаллической бочкой производили тепловой прессовой посадкой с последующей обваркой по периметру.

JO их соединени . Собранные таким образом ролики обрабатывали окончательным чистовым точением и фрезерованием кольцевых наклонных канавок согласно фиг. 1, 3 и 4.

J5 Ролик согласно фиг. 2 изготавливали из единой биметаллической заготовки . Биметаллические цапфы получали путем гор чей деформации заготовки и обкаткой. Окончательную чистовую ме2Q ханическую обработку осуществл ли точением и фрезерованием наклонных кольцевых канавок.

Claims (4)

1. Ролик машины непрерывного лить 

заготовок, содержащий полую бочку из нелегированного или низколегированного металла с оболочкой из износостой- Q кого и жаропрочного сплава и цапфы, отличающийс  тем, что, с целью экономии легирующих материалов, увеличени  срока службы ролика и улучшение качества слитка за счет стабилизации межроликового рассто ни , тол5

0

5

0

5

щина стенки биметаллической бочки составл ет 0,25-0,35 величины наружного диаметра ролика, а толщина наружного легированного сло  равна 0,02-0,04 величины наружного диаметра ролика.

2.Ролик по п, 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что опорные цапфы выполнены биметаллическими, при этом толщина легированного сло  на цапфах составл ет 0,01-0,03 величины наружного диаметра ролика.

3.Ролик по п. 1, отлич. а- ю щ и и с   тем, что на поверхности бочки выполнены кольцевые канавки с наклоном к оси ролика, определ емьм выражением

D d arctg I ,

где угол наклона канавок к оси

ролика; D - наружный диаметр .

4.Ролик по пп. 1 и 3, о т л и- чаю. щийс  тем, что шаг между

7 13298998

канавками равномерно увеличиваетс  где L - длина бочки ролика} от середины бочки ролика к ее кра м

Р - шаг канавок; k - приращение шага; п - количество канавок ролика.

и определ етс  выражением

L-2k(l+,..+ S) р

п

длина бочки ролика}

шаг канавок; приращение шага; количество канавок на бочке ролика.

.2

/Л

АЛ

/ //

Составитель А.Попов Редактор .Н,111вьщка  ТехредМ.Ходанич

Заказ 3520/14

Тираж 740Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор Г.Решетник