РОЛИК ПРОВОДКИ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНО ОТЛИВАЕМОЙ ЗАГОТОВКИ
GUIDE ROLLER FOR CONTINUOUSLY CAST BILLET

Изобретение относится к ролику проводки для непрерывно отливаемой заготовки, содержащему сквозной центральный вал и, по меньшей мере, две роликовые оболочки, при этом центральный вал установлен с возможностью вращения, по меньшей мере, в трех подшипниках качения, и при этом каждая роликовая оболочка расположена без возможности проворачивания на центральном валу между двумя подшипниками качения.
В установках непрерывного литья металлических заготовок с большой шириной заготовки (слябов и тонких слябов) для опоры и направления металлической заготовки после выхода из кристаллизатора применяют ролики проводки заготовки, которые имеют несколько опор и установлены в опорной конструкции секции роликовой проводки или части секции роликовой проводки.
В частности, изобретение относится к имеющему несколько опор ролику проводки заготовки для установок непрерывной разливки стали для литья заготовок с поперечным сечением сляба или тонкого сляба. Математически выражаясь, ролик проводки заготовки содержит n роликовых оболочек, при n≥2, и m опорных подшипников, при m=n+1.
Имеющие несколько подшипников ролики проводки заготовки с центральным проходным и вращающимся валом относятся к обычному оборудованию установок непрерывного литья. Например, из US-A 5649889 известен имеющий несколько подшипников ролик проводки заготовки, в котором центральный вал опирается с возможностью вращения на четыре подшипника. Одно из этих мест опоры (позиция Y на фиг. 1 в US-A 5649889) выполнено в качестве неподвижной опоры. За счет этого ролик проводки заготовки разделяется на левую и правую половины, которые могут в этих зонах принимать возникающие за счет горячей металлической заготовки тепловые расширения. Отдельные роликовые оболочки соединены без возможности проворачивания с центральным валом с помощью клиновых соединений. За счет фиксации заданной неподвижной опоры задается направление движения отклонения для компенсации тепловых расширений. При блокировках, например, за счет загрязнения это может приводить в отдельных случаях к нежелательным дополнительным осевым силам. Ориентированные в осевом направлении компенсаторные пальцы и создающие осевые возвратные силы пружинные пакеты дополнительно усложняют конструкцию ролика проводки заготовки.
Из АТ-В 337383 также известен имеющий несколько опор цельный ролик проводки заготовки, в котором места опоры образованы с помощью выточек в корпусе ролика. Из необходимым образом разделенных опор одна из лежащих снаружи опор выполнена в качестве неподвижной опоры. За счет этого образуется асимметричная конструкция ролика и асимметричная компенсация расширения. Высокие радиальные нагрузки вследствие веса заготовки и приводных моментов могут вызывать ухудшение компенсации расширения, которое сокращает срок службы ролика проводки заготовки.
Из US-A 4164252 (DE-A 2754952) также известен устанавливаемый в подшипниках качения ролик проводки заготовки, который позиционируется в роликовой проводке с помощью лежащей на стороне края неподвижной опоры. В этом случае также может возникать нежелательная нагрузка подшипников за счет наложения осевых сил и сил расширения.
Поэтому в основу данного изобретения положена задача устранения недостатков известного уровня техники и создания ролика проводки заготовки, в котором максимально предотвращаются напряжения конструкции ролика вследствие тепловых и механических нагрузок и увеличивается срок службы ролика проводки заготовки.
Эта задача решена, исходя из ролика проводки заготовки указанного вначале вида, тем, что ролик проводки заготовки с подшипниками качения опирается плавающим образом, т.е. с допуском осевого сдвига, в неподвижных корпусах подшипников. Существенное преимущество этой конструкции состоит в том, что весь ролик проводки заготовки опирается с возможностью сдвига в осевом направлении, и поэтому независимо от локально возникающих мест блокировки всегда возможно осевое движение смещения. Тем самым предотвращается суммирование осевых сил, которые вызываются, с одной стороны, транспортировкой заготовки и, с другой стороны, тепловыми расширениями ролика проводки заготовки.
Применяемые подшипники качения соответствуют обычным коммерческим конструктивным рядам, предлагаемым изготовителями подшипников. Каждый подшипник качения содержит, по меньшей мере, одно внутреннее кольцо, одно наружное кольцо и распределено расположенные между внутренним кольцом и наружным кольцом тела качения. При необходимости положение тел качения относительно друг друга задается сепаратором роликоподшипника. Внутренние кольца подшипников качения образуют с центральным валом и с роликовыми оболочками и при необходимости другими промежуточными кольцами затянутый в осевом направлении блок, и этот затянутый блок расположен с возможностью сдвига в осевом направлении в опорных корпусах подшипников качения.
Для затянутого в осевом направлении (направлении оси вращения ролика проводки заготовки) блока имеются по существу две возможности движения: с одной стороны, подшипник качения в виде конструктивной части, состоящей из внутреннего кольца, наружного кольца и тел качения, может быть установлен с возможностью осевого сдвига в окружающем корпусе подшипника; с другой стороны, имеется возможность применения подшипников качения, в которых наружное кольцо, внутреннее кольцо и тела качения так согласованы друг с другом, что наружное кольцо допускает относительно внутреннего кольца ограниченный путь сдвига в осевом направлении.
В соответствии с этим возможные целесообразные выполнения ролика проводки заготовки, которые допускают осевое движение сдвига затянутого блока, состоят в следующем:
а) по меньшей мере, один из подшипников качения расположен с возможностью сдвига в осевом направлении в соответствующем корпусе подшипника,
b) компоненты подшипника качения наружное кольцо, внутреннее кольцо и тела качения, по меньшей мере, одного из подшипников качения допускают относительно друг друга ограниченный сдвиг в осевом направлении (например, тороидальный подшипник),
с) по меньшей мере, один из подшипников качения выполняет условие а), и, по меньшей мере, один из подшипников качения выполняет условие b).
Возможность свободного осевого сдвига затянутого блока ролика проводки заготовки ограничивается тем, что возможность направленного внутрь сдвига лежащего снаружи или расположенного на стороне края подшипника качения ограничена упорами. Тем самым каждый их этих расположенных на стороне края подшипников качения выполняет одностороннюю функцию неподвижной опоры. Специально в подшипниках качения, которые допускают ограниченный сдвиг наружного кольца относительно внутреннего кольца, необходимо возможность свободного осевого сдвига затянутого блока ролика проводки заготовки согласовывать с допустимой возможностью осевого сдвига в соответствующем подшипнике качения.
Предпочтительно, лежащие снаружи подшипники качения ролика проводки заготовки образованы самоустанавливающимися роликоподшипниками.
Лежащие внутри подшипники качения предпочтительно образованы тороидальными подшипниками. Эта конструкция подшипника обеспечивает достаточную свободу осевого движения наружного кольца относительно внутреннего кольца. Кроме того, тороидальные подшипники могут максимально компенсировать несоосность, которая обуславливается секцией роликовой проводки (неточности изготовления, тепловые расширения). Дополнительно к этому они имеют более высокую нагружаемость, чем самоустанавливающиеся роликоподшипники.
Другие преимущества и признаки данного изобретения следуют из приведенного ниже описания не ограничивающего объем защиты примера выполнения.
На чертеже схематично показан имеющий четыре опоры ролик проводки заготовки, применяемый в установке непрерывного литья для отливки стальной заготовки с шириной около 1500 мм.
Ролик проводки заготовки состоит из сквозного центрального вала 1 и трех находящихся на одной линии друг с другом роликовых оболочек 2а, 2b, 2c , которые с помощью призматических шпонок 3а, 3b, 3c  расположены без возможности проворачивания на центральном валу 1. Между соседними роликовыми оболочками 2а, 2b и 2b, 2c и в концевых зонах центрального вала 1 они опираются на подшипники 4 качения, при этом лежащие снаружи подшипники качения образованы двухрядными самоустанавливающимися роликоподшипниками 4а, 4d, а лежащие внутри подшипники качения - тороидальными подшипниками 4b, 4с. Каждый подшипник с в принципе известной конструкцией состоит из внутреннего кольца 5, наружного кольца 6 и множества тел 7 качения, которые при необходимости фиксированы в своем положении относительно друг друга с помощью неизображенного сепаратора роликоподшипника. Каждый из этих подшипников 4 качения окружен корпусом 8 подшипника и герметизирован снаружи. Корпуса подшипников разъемно закреплены на опорной конструкции 9 секции роликовой проводки или раме части секции роликовой проводки и соединены через эту опорную конструкцию со смазкой 10 подшипников и/или охлаждением 11 корпусов подшипников.
Внутренние кольца 5 отдельных подшипников 4 качения, примыкающие к ним несущие уплотнения подшипников распорные гильзы 12 и роликовые оболочки 2а, 2b, 2c соединены в затянутый в осевом направлении блок 15. Стяжная плита 13 фиксирована на одной торцевой стороне центрального вала 1 винтами и одновременно закрывает центральный канал для охлаждающего средства внутреннего охлаждения роликов. Натяжной винт 14 навинчен на противоположно лежащем конце центрального вала 1 на резьбовую цапфу центрального вала и фиксирован. Таким образом, затянутый блок 15 расположен внутри неподвижного корпуса 8 подшипника плавающим образом и тем самым с допуском осевого сдвига.
Лежащие внутри тороидальные подшипники 4b, 4с способны за счет конструктивного выполнения контура тел 7 качения и противоположных контуров ходовых поверхностей на внутреннем кольце и наружном кольце 6 принимать осевые сдвиги в достаточной мере для эффективного восприятия и уменьшения возникающих осевых сил. В обоих лежащих снаружи, соответственно, на стороне края радиальных роликоподшипниках 4а, 4d наружное кольцо 6 расположено в корпусе 8 подшипника с возможностью осевого сдвига, при этом направленное внутрь в направлении тороидальных подшипников 4b, 4с осевое движение ограничено упорами 16. Эти упоры 16 образованы торцевыми боковыми поверхностями 17 в корпусе 8 подшипника, в которые упирается наружное кольцо 6 соответствующего радиального роликоподшипника 4а, 4d. Таким образом, весь ролик проводки заготовки, конструктивные части которого образуют затянутый блок 15, выполняют свободное, однако ограниченное осевое движение в обоих направлениях. Допустимый путь сдвига составляет примерно 10-12 мм, при этом возможен путь сдвига до 16 мм, и зависит от допустимых граничных величин тороидальных подшипников и изменяется в соответствии с температурой ролика.
Центральный вал 1 имеет внутреннее охлаждение 18. Подвод и отвод охлаждающего средства осуществляется через расположенный на торцевой стороне вращающийся вход 19, который может быть также интегрирован в центральный вал ролика проводки заготовки. Возможно также прохождение трубопроводов для охлаждающего средства через роликовую оболочку для достижения интенсивного охлаждения роликовой оболочки.