SU1712759A1 - Печной ролик - Google Patents

Abstract

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

Description

Изобретение относитс  к механическому оборудованию нагревательных и термических печей с роликовым подом и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отрасл х промышленности .

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

Дл  известного ролика характерен малый срок службы из-за низкой стойкости неохлаждаемых колец и недостаточной прочности креплени  изол ции.

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  вл етс  сложность изготовлени  металлокерамического сло  (дробление и рассев огнеупорного материала определенных фракций с последующим литьем в кокиль),, высока  теплопроводность металлокерамического сло , что приводит к повышенному тепловому воздействию на ролик, и, как следствие, снижает его стойкость, приводит к увеличению расхода воды на охлаждение, потер м тепла с отход щей водой и повышенному расходу топлива.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  печной ролик, содержащий охлаждаемый вал и насаженную на нем многослойную бочку. Наружный слой бочки ролика опираетс  на внутренний слой, снабженный продольными или винтовыми канавками по наружной поверхности дл  сокращени  площади контакта слоев.

Недостатками данного ролика  вл етс  сложность изготовлени  и малый ресурс .

Концевые участки наружного сло  бочки , ненагружаемые перемещаемым металлом , не экранируютс  им со стороны верхней части рабочего пространства печи и не наход тс  в теплообмене с нагреваемым металлом. В этих случа х концевые участки наружного сло  бочки нагреваютс  до более высокой температуры, чем та часть ее, котора  нагружена перемещаемым металлом . Отвод тепла от перегретых участков к охлаждаемому валу затруднен из-за термического сопротивлени , оказываемого внутренним слоем бочки.

Температурные перепады, возникающие по длине наружного сло , привод т к возникновению температурных напр жений , в результате которых наружный слой бочки ролика разрушаетс  через 6,- 8 мес эксплуатации.

Нар ду с этим не оправдывает себ  выполнение внутреннего сло  бочки с продольными или винтовыми канавками, так как в местах выступов и впадин на поверхност х сло  наблюдаютс  различные температуры , имеющие своим последствием дополнительные температурные напр жени , ускор ющие разрушение бочки. Кроме того, изготовление внутреннего сло  бочки с канавками дл  повышени  теплового сопротивлени  - чрезвычайно трудоемка  и дорогосто ща  операци .

Цель изобретени  - повышение срока службы ролика.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в печном ролике, содержащем охлаждаемый вал, многослойную бочку, опоры между валом и бочкой, теплоизол цию, на концевых участках между охлаждаемым валом и бочкой выполнены кольцевые полости.

Выполнением концевых участков ролика с кольцевыми полост ми между охлаждаемым валом и бочкой коренным образом измен ютс  услови  теплообмена в системе печного ролика на этих участках, усиливаетс  отвод тепла от концевых участков наружного сло  бочки к охлаждаемо(иу валу, чем предотвращаетс  их перегрев, снижаетс  разность температур по длине наружного

сло  бочки, повышаетс  долговечность ролика , снижаетс  его металлоемкость.

На фиг.1 изображен ролик, общий вид и разрез А-А; на фиг.2 - то же, поперечный

. разрез.

Печной состоит из охлаждаемого вала 1, на который насажена многослойна  бочка, состо ща  из наружного сло  2 и внутреннего-сло  3. Внутренний слой 3 бочки опираетс  на охлаждаемый вал 1 посредством опор 4. Наружный 2 и внутренний 3 слои бочки в средней ее части непосредственно примыкают друг к другу. Один конец наружного сло  2 бочки опираетс  на охлаждаемый вал 1 через неподвижную втулку 5, а другой его конец крепитс  штифтом 6 с подвижной втулкой 7, закрепленной на охлаждаемом валу 1 при прмощи шпонки 8, Между многослойной бочкой и охлаждаемым валом 1 выполнен слой теплоизол ции 9. На концевых участках м.ежду охлаждаемым валом и брчкой предусмотрены кольцевые полости 10.

Наружный слой 2 бочки приварен к неподвижной втулке 5 кольцевым швом. Оба сло  бочки могут быть выполнены секционными .

Печной ролик работает следующим образом .

0Крут щий момент от охлаждаемого вала

1 передаетс  к обоим сло м бочки: к внутреннему 3 - на конце, жестко соединенном с валом 1 через опоры 4; к наружному 2 через неподвижную 5 и подвижную 7 втул5 ки.

При изменении температурных условий обеспечиваетс  свободна  компенсаци  линейных температур расширени  в осевом и радиальном направлени х. При осевом

0 температурном расширении внутренний слой 3 бочки перемещаетс  вдоль охлаждаемого вала 1 по опорам 4, наружный слой 2 бочки скользит вдоль внутреннего сло  3 вала 1 по направл ющей шпонке 8, причем

5 независимо друг от друга.

В радиальном направлении удлинени  также происход т свободно и независимо, , так как температуры деталей ролика возрастают в направлении от вала к наружному

0 слою бочки.

В центральной части ролика, испытывающей нагрузку от нагреваемого металла, опора наружного сло  бочки на внутренний слой 3 предотвращает развитие в нем изгибающего момента, способного привести к его разрушению. В этой части ролика нагреваемый металл экранирует наружный слой бочки от верхней части рабочего пространства печи, ограничива  поступление тепла к нему. К этой части ролика тепло поступает

главным образом в результате излучени  и конвекции из нижней части рабочего пространства . С другой стороны, наличие внутреннего сло  3 снижает отвод тепла от наружного сло  2 бочки к охлаждаемому валу 1 как за счет экранирующего действи  внутреннего сло  3, так и за счет его массивности . Нар ду с этим имеет место отток тепла от центральной части наружного сло  2 бочки к нагреваемому металлу в результате теплообмена между ними.

На концевых участках ролика, ненагружаемых нагреваемым металлом, услови  теплообмена иные. На этих участках наружный слой 2 бочки по всей окружности, всей поверхностью находитс  в теплообмене С кладкой верхней и нижней частью рабочего пространства печи и печными газами. Тепловой поток на эти участки значительно выше , чем на центральный участок наружного сло  2 бочки ролика. Однако, благодар  наличию кольцевых полостей 10 на концевых участках, резко снижаетс  термическое сопротивление на этих участках, вследствие чего интенсивней отводитс  тепло к охлаждаемому валу 1. В итоге предотвращаетс  перегрев концевых участков наружного сло  2 бочки ролика и возникновение разрушающих температурных напр жений.

В услови х наличи  на концевых участках ролика между охлаждаемым валом и бочкой кольцевых полостей 10 интенсивность отвода тепла от наружного сло  2 бочки на этих участках при необходимости можно регулировать изменением толщины теплоизол ции 9, вплоть до ее удалени .

Ролик данной конструкции надежен в эксплуатации, обладает повышенным ресурсом (срок службы составл ет 2,0 - 2,5 г вместо 6-8 мес службы ролика известных конструкций) и характеризуетс  относительно малыми потер ми тепла с охлаждающей средой.

Пример. Реализацию предлагаемого технического решени  рассмотрим на примере создани  печного ролика дл  проходной нагревательной печи с роликовым подом листопрокатного цеха Чел бинского металлургического комбината, предназначенной дл  нагрева перед прокаткой толстых листов нержавеющей стали.

Длина бочки ролика 2360 мм, длина водоохлаждаемого вала 4560 мм. Изготавливают вал из трубы 0 180 х 36 мм. Концевые участки вала выполн ют с диаметром 160 мм. Материал вала сталь 15 ХМ.

Дл  создани  кольцевых полостей на концевых участках ролика выполн ют внутренний слой бочки короче наружного

сло . Внутренний слой бочки выполн ют из стали 20Х25Н20С2 с наружным диаметром

0350Н11 { - о570 ) и внутренним диаметром р 310 H11 (+0,32). Длину внутреннего сло  бочки принимают равной ширине нагреваемых листов - 1500 мм.

Наружный слой бочки выполн ют длиной 2360 мм, из центробежной трубы 0 400х 45 мм из стали 45Х25Н20С2Л. Внутренний диаметр наружного сло  бочки И 350Н11 (+ 0,46), наружный диаметр О415Н11 (-0,40).

Длина каждого концевого участка бочки ролика, не нагружаемого перемещаемым

металлом, равна

2360 - 1500

430 мм.

где 2360 - длина наружного сло  бочки, мм; 1500 - длина внутреннего сло  бочки, мм;

2 - число концевых участков ролика, ненагружаемых нагреваемым металлом.

Дл  установки внутреннего сло  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. В каждом месте установки - 6 опор по окружности. Опоры приваривают к валу электросваркой.

Закрепл ют на валу слой теплоизол ции из каолиновой ваты толщиной 25 мм.

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

Изготавливают и устанавливают на вал неподвижную втулку, приваривают ее к валу . Изготавливают подвижную втулку, шпонку, штифт. Соедин ют подвижную втулку с валом с помощью штифтов со стороны , противоположной месту установки неподвижной втулки, затем скрепл ют подвижную втулку с валом с помощью шпонки. Детали подвода и отвода воды дл  охлаждени  вала, подшипники и детали сочленени  ролика с приводом монтируют непосредственно перед установкой ролика

на печь.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Печной ролик, содержащий охлаждаемый вал, многослойную бочку, опоры между валом и бочкой, теплоизол цию, отличающийс  тем, что, с целью повышени  срока службы, ролик выполнен на концевых участках между теплоизол цией и бочкой с кольцевыми полост ми.
2. 2. Ролик поп.1,отличающийс  тем, что наружный слой бочки выполнен секционным .
3. 3. Роликпоп.1,отл ича ющийс тем. что внутренний слой бочки выполнен секционным ,

   /

   и///7//////////////////////////////7/////7/////

   iS

   )N N y NNNNNNX J

   8

   ± ш

   Г .

   .

   к

   Фиг./

   ФЪ5г

   Фиг.г