НАПРАВЛЯЮЩАЯ ОПОРА

Полезная модель относится к печам для нагрева металла, в которых транспортирование заготовок через рабочее пространство осуществляется по направляющим. Может быть использована в нагревательных печах машиностроительной, нефтегазовой и горнодобывающей промышленности.
Известен аналог - направляющая для тяжелых изделий, В.М.Тымчак, В.Л.Гусовский // Расчет нагревательных и термических печей. Справочник, М: Металлургия, 1983, глава 2, стр.17-19, состоящая из полых подовых труб, изготовленных из углеродистых сталей, внутри полости, которых циркулирует вода для их охлаждения, предотвращая коробление направляющей.
Недостатки: сложность, небольшой срок службы, недостаточная надежность конструкции.
Известен прототип - направляющая опора, описанная в авторском свидетельстве на изобретение №506634 МПК F27D 3/02, C21D 9/00, от 23.07.74, опуб. 15.03.1976, состоящая из водоохлаждаемой трубы и коаксиально расположенного с ней экрана, выполненного из кольцевых секций, расположенных одна относительно другой с зазорами и прикрепленных к трубе с одного конца.
Недостатки: сложность, небольшой срок службы, недостаточная надежность конструкции.
Технический результат: упрощение, увеличение срока службы, повышение надежности конструкции.
Упрощение конструкции достигается за счет того, что направляющая опора для транспортировки заготовок в проходных нагревательных печах состоит из коаксиально выполненных секций с зазорами, при этом она содержит две или более торцевые опорные балки, одну или более промежуточные опорные балки, коаксиально выполненные в форме прямоугольных параллелепипедов секции со скошенными в сторону движения заготовок торцами, изготовленные из самосвязанного или рекристаллизованного карбида кремния с отшлифованной рабочей поверхностью, причем торцевые опорные балки и промежуточные опорные балки выполнены из плотного жароупорного бетона, армированного металлической фиброй из жаропрочного сплава, с пределом прочности при сжатии, равным величине, не менее двукратной величины предела прочности при сжатии материала футеровки пода печи, в которой устанавливается направляющая опора, причем торцевые опорные балки выполнены с глухими пазами, а промежуточные опорные балки - со сквозными пазами, при этом глубина указанных пазов, выполненных в форме прямоугольного параллепипеда, равна двум третям высоты секций.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод, о том, что заявляемая полезная модель отвечает условиям патентоспособности: является новой, промышленно применимой.
Полезная модель поясняется чертежами, где
На фиг.1 показан общий вид направляющей опоры;
На фиг.2 показан общий вид торцевой опорной балки;
На фиг.3 показана общий вид промежуточной опорной балки;
На фиг.4 показан общий вид секции;
На фиг.5 показан общий вид направляющей опоры кратной 1+1/2;
На фиг.6 показан общий вид направляющей опоры кратной 1, собранной из двух направляющих опор;
На фиг.7 показан общий вид направляющей опоры кратной 1/2;
На фиг.8 показан общий вид направляющей опоры, установленной непосредственно в кладку пода печи;
Направляющая опора содержит две или более торцевые опорные балки 1, две или более секции 2, одну или более промежуточные опорные балки 3.
Торцевые опорные балки 1 выполнены с симметричными относительно продольной оси двумя глухими пазами 5. Две или более секции 2 выполнены коаксиально в форме прямоугольного параллелепипеда, верхняя грань которого является рабочей поверхностью скольжения тяжелых изделий, длиной не более 1000 мм с зазорами и скошенными в сторону движения заготовок, торцами, с отшлифованной рабочей поверхностью и установлены параллельно друг другу и симметрично вдоль продольной оси печи одним концом в сквозной паз 4 промежуточной опорной балки 3, а другим концом в глухой паз 5 торцевой опорной балки 1, развернутой на 180° вдоль оси печи. Секции 2 изготовлены из самосвязанного или рекристаллизованного карбида кремния с отшлифованной поверхностью.
Торцевые опорные балки 1, секции 2, промежуточные опорные балки 3, сквозные пазы 4, глухие пазы 5 выполнены в форме прямоугольного параллелепипеда. Торцевые опорные балки 1, и промежуточные опорные балки 3 изготавливается из плотного жароупорного бетона, армированного металлической фиброй из жаропрочного сплава, величиной в 2% от объема опорной торцевой балки, с пределом прочности при сжатии, равным величине, не менее двукратной величины предела прочности при сжатии, материала футеровки пода печи, в которой устанавливается направляющая
Жароупорный бетон, армированный металлической фиброй из жаропрочного сплава имеет предел прочности при сжатии, равный величине, не менее двукратной величине предела прочности при сжатии материала футеровки пода печи.
Сквозные пазы 4 и глухие пазы 5 выполнены симметричными относительно продольной оси, а глубина указанных пазов равна двум третям высоты секций 2.
Тепловой зазор между внутренними боковыми поверхностями пазов опорных балок 1 и наружными боковыми поверхностями секций 2 равен двукратной величине увеличения линейных размеров направляющих и опорных балок 3, а зазор между стенкой глухого паза торцевой балки равен сумме двукратной величине температурного расширения секций 2 установленных вдоль оси, при их сопряжении в промежуточной опорной балке 3. Промежуточная опорная балка 3 выполнена с симметричными относительно продольной оси двумя сквозными пазами 4. В промежуточную опорную балку 3 с двумя сквозными пазами 4, устанавливают направляющую опору. Секции 2 могут быть соединены с торцевыми опорными балками 1 или с торцевыми опорными балками 1 и промежуточными опорными балками 3, или с промежуточными опорными балками 3. Длина секций 2 не превышает 1000 мм. Направляющая опора собирается различной длины за счет исполнения: с увеличением длины в полтора раза, в два раза и далее с кратностью 1/2 в сторону увеличения или уменьшения составляющих ее элементов.
Работа направляющей опоры.
Секции 2 одним концом вставляют в глухие пазы 5 торцевой опорной балки 1, а другим концом в сквозные пазы 4 промежуточной опорной балки 3. С противоположной стороны промежуточной опорной балки 3 в сквозные пазы 4 вставляют одним концом секции 2, а другим концом в глухие пазы 5 торцевой опорной балки 1. Направляющую опору на поду печи устанавливают только внутри печного пространства и не используют для устройства стола загрузки и стола выгрузки поддонов и заготовок. Заготовки укладывают на поддоны из жаропрочных сталей и сплавов, перемещающиеся по направляющей опоре в печи при помощи толкателя или иного устройства для перемещения поддонов с тяжелыми заготовками или непосредственно заготовок.
Направляющую опору устанавливают непосредственно в кладку пода печи на глубину от уровня, кратно размерам фасонных изделий пода печи на расстоянии не менее 200 мм от боковой поверхности кладки печи, а расстояние между наружными поверхностями секций 2 должно быть равным расстоянию между полозьев используемых поддонов с припуском в+2%, что обеспечивает компенсацию смещения заготовок при их движении вдоль оси. Направляющую опору устанавливают кратно размерам отдельных конструкционных элементов с зазором для компенсации теплового расширения в 10 мм. При устройстве пода из полутора или более направляющих опор, соединенных вдоль продольной оси печи, взамен торцевой опорной балки 1 может быть использована промежуточная балка 3. При устройстве пода печи из 1/2 направляющей опоры используют только торцевые балки 1 и две секции 2, а при устройстве пода печи из полуторной и более, кратной 1/2 направляющей опоры используют примыкание - сборка 1/2 направляющей опоры, состоящей из промежуточной опорной балки 3, двух секций 2 и торцевой балки 1, развернутой на 180° вдоль продольной оси печи.
Установку и закрепление с кладкой направляющей опоры на поду печи обеспечивает геометрическая форма торцевой опорной балки 1 и промежуточной опорной балки 3. Заготовки укладывают на поддоны из жаропрочных сталей и сплавов, которые перемещают по направляющей опоре в печи при помощи толкателя или иного устройства для перемещения поддонов с тяжелыми заготовками или непосредственно заготовок. Далее заготовки перемещают по направляющей опоре. При перемещении заготовок внутри печи, противодействие усилию толкателя и весу продвигаемых заготовок, производится массивом торцевых опорных балок 1 и промежуточных опорных балок 3, установленных непосредственно в футеровку пода печи. Свободное скольжение тяжелых заготовок на направляющей опоре, обеспечивает секция 2, выполненная из самосвязанного или рекристаллизованного карбида кремния.
Работа направляющей опоры в динамике, включает в себя:
- разогрев печи и направляющей опоры;
- перемещение заготовок по направляющей опоре;
- технологические выдержки.
Во время разогрева печи линейные размеры направляющей опоры увеличиваются на величину теплового расширения всех отдельных конструктивных составляющих полезной модели - торцевых опорных балок 1, промежуточных опорных балок 3, секций 2. Зазор между внутренними боковыми поверхностями пазов торцевых 1 и промежуточных 3 опорных балок и наружными боковыми поверхностями секций 2 равный двукратной величины увеличения линейных размеров направляющих и опорных балок, а так же зазор между стенкой глухого паза торцевой балки равный сумме двукратной величины температурного расширения секций установленных вдоль оси компенсирует увеличение линейных размеров. Как правило, зазор не превышает 10 мм. Металлическая фибра из жаропрочного сплава в составе жароупорного бетона компенсирует внутренние температурные напряжения. Для исключения возникновения температурных напряжений между направляющей и основным массивом кладки пода печи, предусматривается температурный шов размером 10-15 мм, который располагается непосредственно у торцевой 1 или промежуточной 3 опорной балки со стороны начала продвижения заготовок.
При перемещении заготовок внутри печи, противодействие усилию толкателя и весу продвигаемых заготовок, производится массивом торцевых 1 и промежуточных 3 опорных балок, установленных непосредственно в футеровку пода печи. Противодействие силе веса заготовок производится секциями 2, торцевыми 1 и промежуточными 3 опорными балками и поверхностью кладки пода печи. Свободное скольжение заготовок на направляющей опоре, обеспечивает секция 2, изготовленная из карбида кремния на различных связках, из самосвязанного или рекристаллизованного карбида кремния с отшлифованной поверхностью. Карбид кремния имеет очень твердую наружную поверхность и низкие значения коэффициента трения с материалом тяжелых заготовок, причем при превышении длины пода печи более на 3500 мм или при превышении общего веса изделий и поддонов внутри печи трехкратной величины усилия толкателя для продвижения заготовок и их скольжения по направляющей, для снижения силы трения между тяжелыми заготовками и направляющей рабочая поверхность направляющей опоры шлифуется. Величина расстояния между наружными поверхностями секций 2, равная расстоянию между полозьев используемых поддонов с припуском в +2% обеспечивает компенсацию смещения заготовок при их движении вдоль оси.
Технико-экономический эффект.
Использование заявляемой полезной модели с 2008 года на кузнечно-прессовом производстве ОАО «Уральская Кузница» г.Чебаркуль Челябинской области позволило достичь упрощение, увеличение срока службы, повышение надежности конструкции.