РОЛИКОВЫЙ СКРЕБОК
ROLLER SCRAPER

Область техники
Настоящее изобретение относится к скребку, который прикреплен к ролику, используемому в высокотемпературной среде, например, в качестве подового ролика в печи непрерывной тепловой обработки, и соскребает вещества, задерживающиеся на поверхности ролика.
Уровень техники
В высокотемпературной печи непрерывной тепловой обработки, содержащей внутренний подовый ролик, служащий для перемещения листовой стали, например, в печи непрерывного силицирования, используемой для производства стальных полос с высоким содержанием кремния, существует проблема, заключающаяся в том, что в результате контакта нижней поверхности стальной полосы с подовым роликом чешуйки окалины со стальной полосы прилипают и накапливаются на поверхности подового ролика или огнеупорных конструкциях печи, которые отваливаются или рассеиваются, и продукты из печи прикрепляются и накапливаются на поверхности подового ролика, и эти накопившиеся вещества вызывают образование прижимных дефектов в стальной полосе, которая нагревается до высокой температуры.
Соответственно, можно было бы рассмотреть возможность прикрепления к подовому ролику скребка, служащего для удаления вышеупомянутых веществ, накапливающихся на поверхности ролика. Однако температура в печи, например, такой как печь силицирования, является очень высокой, и, следовательно, установить какое-либо механическое средство, которое могло бы прижимать скребок к поверхности ролика в печи, обеспечивая при этом необходимые термостойкость и срок службы.
С целью решения вышеупомянутой проблемы в Патентном документе 1 раскрывается скребок, содержащий основную часть, снабженную скребковым элементом, который входит в контакт с поверхностью ролика и удаляет накопившиеся вещества с поверхности ролика при его вращении.
Источники информации
Патентная литература
ПД 1: Публикация не прошедшей экспертизу патентной заявки Японии № 8-188821
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема
Однако при использовании скребка, аналогичного описанному в ПД 1, в случае, если между скребком и роликом прикладывается нагрузка, величина которой больше необходимой для удаления накопившихся веществ с поверхности ролика, происходит ускоренный износ скребкового элемента скребка, и срок службы скребкового элемента сокращается. Уменьшение срока службы скребкового элемента сокращает цикл техобслуживания и приводит к значительному снижению экономической эффективности производства вследствие необходимости открывания печи для термообработки. Кроме того, в результате износа скребкового элемента ролик начинает входить в непосредственный контакт с основной частью скребка, что приводит к повреждению поверхности ролика и сокращению его срока службы.
4
Описанные в ПД 1 средства повышения износостойкости путем замены материала скребка также могут быть рассмотрены. Однако количество материалов, способных противостоять коррозионно-активной атмосфере вследствие применяемого в процессе силицирования тетрахлорида кремния (SiCl) и высокой температуре, используемой в печи непрерывного силицирования, является ограниченным, и анализ возможных затрат приводит к выводу о том, что замена материала скребка является трудной задачей.
Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеупомянутых факторов, и цель настоящего изобретения заключается в создании роликового скребка, обладающего длительным сроком службы.
Решение проблемы
В результате обширных исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что срок службы скребка может быть увеличен путем создания отверстия в основной части скребка с целью уменьшения веса скребка, и путем устанавливания нагрузки, прикладываемой между роликом и скребком, равной минимальной необходимой для удаления веществ, накопившихся на поверхности ролика.
Настоящее изобретение было сделано на основе вышеупомянутых знаний, и сущность настоящего изобретения заключается в следующем.
[1] Роликовый скребок, служащий для удаления накопившихся веществ с поверхности ролика, содержащий основную часть скребка, установленную с опорой на участок пола, и скребковый элемент, выступающий из поверхности основной части скребка и проходящий по всей ширине основной части скребка. Скребковый элемент установлен на ролике таким образом, что находится в контакте с поверхностью ролика, и в основной части скребка выполнено отверстие.
[2] Роликовый скребок по п. [1], в котором площадь выполненного отверстия составляет от 19% до 40% площади основной части скребка.
[3] Роликовый скребок по п. [1] или [2], в котором угол наклона θ основной части скребка относительно вертикали составляет от 15 градусов до 40 градусов.
Полезный эффект изобретения
Согласно настоящему изобретению, скребок, используемый для удаления накопившихся на поверхности ролика веществ, может иметь длительный срок службы. Таким образом, может быть удлинен цикл техобслуживания, и может быть повышена экономическая эффективность производства.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – схематичное изображение роликового скребка согласно возможному варианту реализации настоящего изобретения;
фиг. 2 – схема роликового скребка, показанного на фиг. 1, при взгляде в направлении стрелки I на фиг. 1;
фиг. 3(a) и 3(b) – схематичные изображения возможных форм отверстия в основной части скребка;
фиг. 4 – схематичное изображение, демонстрирующее угол наклона основной части скребка;
фиг. 5 – схематичное изображение, показывающее линию непрерывного силицирования;
фиг. 6 – график, демонстрирующий зависимость изменения длины лезвия в зависимости от периода использования скребка;
фиг. 7 – график зависимости количества возникающих прижимных дефектов от периода силицирования.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 приведено схематичное изображение роликового скребка согласно возможному варианту реализации настоящего изобретения. Ссылочными позициями A, B и S обозначены, соответственно, скребок согласно настоящему изобретению, подовый ролик и проходящая сверху стальная полоса (направление прохождения стальной полосы S показано стрелкой). Скребок A содержит основную часть 1 скребка пластинчатой формы, опирающуюся на участок пола, и скребковый элемент 2, расположенный на поверхности основной части 1 скребка таким образом, что он выступает из поверхности на верхнем крае основной части.
Скребковый элемент 2 выполнен таким образом, что он выступает в форме ребра из поверхности верхнего участка основной части 1 скребка, проходя по всей ширине основной части 1. Следует отметить, что, предпочтительно, твердость материала скребкового элемента 2 ниже твердости поверхности ролика, контактирующей со скребковым элементом, что сделано с целью избежания образования дефектов на поверхности ролика.
На фиг. 2 приведена схема роликового скребка согласно настоящему изобретению, показанного на фиг. 1, вид сбоку (т.е. при взгляде в направлении стрелки I на фиг. 1). В участке пола 3 выполнена канавка 4, и скребок A на подовом ролике B установлен таким образом, что нижний край основной части 1 скребка упирается в канавку 4. При такой конфигурации скребок A, установленный на вращающемся подовом ролике B, устойчиво опирается на участок пола 3, и может быть предотвращено смещение или падение скребка A, которые могут являться причиной неравномерного прижатия скребкового элемента 2 к поверхности ролика.
Скребковый элемент 2 установлен на подовом ролике B таким образом, что находится в контакте с поверхностью подового ролика B. Таким образом, скребковый элемент 2, контактирующий с поверхностью ролика, при вращении ролика снимает вещества, накопившиеся на поверхности ролика, и, таким образом, происходит удаление накопившихся веществ с поверхности ролика.
Следует отметить, что, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, вышеупомянутый скребок A установлен в наклонном положении относительно подового ролика B со стороны задней поверхности в направлении вращения ролика, таким образом, что скребковый элемент 2 находится в контакте с поверхностью ролика. Причины установки скребка A на задней стороне ролика заключаются в том, что скребок A более устойчив в такой конфигурации в связи с направлением вращения ролика, а также в том, что при такой установке удаляемые с ролика накопившиеся вещества скапливаются между скребковым элементом 2 и подовым роликом B.
В настоящем изобретении, как показано на фиг. 1, в основной части 1 скребка сформировано отверстие 5. Благодаря формированию отверстия 5 вес основной части 1 скребка может быть уменьшен. Кроме того, путем соответствующего изменения размера отверстия 5 может быть легко выполнена регулировка нагрузки, возникающей между скребком A и подовым роликом B. Таким образом, нагрузка, возникающая между скребком A и подовым роликом B, может быть установлена на минимальное значение, необходимое для удаления накопившихся частиц, и это может увеличить срок службы скребка A.
На фиг. 3(a) и 3(b) показаны примеры отверстия 5, выполненного в основной части 1 скребка. Форма отверстия 5 особо не ограничивается, и может быть сформировано множество отверстий или одно отверстие. Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, чтобы площадь, занимаемая отверстием 5, составляла от 19% до 40% основной части скребка. В случае, когда площадь отверстия составляет менее 19%, к скребку A прилагается высокая нагрузка, так что между скребком A и подовым роликом B возникает нагрузка, величина которой больше необходимой для снятия накопившихся веществ, и, таким образом, невозможно ожидать увеличения срока службы скребка A. И, наоборот, в случае, если площадь отверстия составляет больше 40%, нагрузка, прилагаемая к скребку A, невелика, и, таким образом, не обеспечивает эффективного удаления накопившихся веществ.
Следует отметить, что, согласно настоящему изобретению, основная часть 1 скребка должна иметь определенную толщину пластины для обеспечения прочности. Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, чтобы толщина пластины составляла от 20 мм до 30 мм. В случае, если толщина пластины составляет меньше 20 мм, существует вероятность поломки пластины вследствие недостаточной прочности. Напротив, в случае, если толщина пластины составляет более 30 мм, существует вероятность, что повышенный вес основной части скребка 1 приведет к сокращению срока службы скребкового элемента 2. Кроме того, в этом случае скребок трудно устанавливать в узком пространстве, и существует проблема, заключающаяся в том, что может быть сложно выполнить монтажные работы, и что вырастут затраты.
Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, чтобы угол наклона θ основной части 1 скребка составлял от 15 градусов до 40 градусов. Термин "угол наклона" обозначает угол наклона основной части 1 скребка относительно вертикали (см. фиг. 4). В случае если угол наклона θ составляет меньше 15 градусов, нагрузка, прикладываемая к подовому ролику B, является небольшой, и не обеспечивает эффективного удаления накопившихся веществ. В случае если угол наклона θ составляет больше 40 градусов, к подовому ролику B прикладывается большая нагрузка, и в этом случае невозможно ожидать увеличения срока службы скребка. Кроме того, согласно настоящему изобретению, угол наклона основной части 1 скребка может изменяться в зависимости от конфигурации места установки скребка A, и примером конфигурации места установки является узкое пространство. Процент площади отверстия можно соответствующим образом регулировать в зависимости от угла наклона. Например, когда нагрузка мала, потому что угол наклона мал, процент площади отверстия можно уменьшать, а когда нагрузка велика, потому что угол наклона большой, процент площади отверстия можно увеличивать. Таким образом, может быть выбрана оптимальная конфигурация скребка, соответствующая месту установки.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, для эффективного удаления накопившихся веществ с поверхности ролика и для уменьшения степени износа скребкового элемента 2 предпочтительно, чтобы нагрузка, прилагаемая к подовому ролику B, составляла от 23 Н до 30 Н, и чтобы величина контактного давления составляла от 2 кПа до 3 кПа.
Описанным выше способом согласно настоящему изобретению срок службы скребка может быть увеличен путем формирования отверстия в основной части скребка с целью уменьшения веса скребка. Кроме того, путем соответствующего изменения размера отверстия может быть легко выполнена регулировка нагрузки, возникающей между скребком и подовым роликом.
Вариант реализации 1
4
2
В печи непрерывного силицирования, аналогичной показанной на фиг. 5, содержащей секцию нагрева 6, секцию силицирования 7, секцию диффузионного насыщения 8 и секцию охлаждения 9, расположенные в указанном порядке со стороны входа, при производстве стальных полос с высоким содержанием кремния (направление перемещения стальной полосы S показано стрелкой на фиг. 5), существует проблема, заключающаяся в том, что тетрахлорид кремния (SiCl), подаваемый в секцию силицирования 7, реагирует с остаточными количествами кислорода и влаги в атмосфере печи, в результате чего образуется диоксид кремния (SiO), частицы которого прилипают и накапливаются на расположенных в печи подовых роликах в секции силицирования и следующих секциях, что, в свою очередь, приводит к образованию прижимных дефектов на поверхности стальной полосы с высоким содержанием кремния. Соответственно, нами было проведено сравнение состояния износа скребкового элемента 2 в случае, когда все расположенные в печи подовые ролики в секции силицирования 7 и в последующих секциях были снабжены скребком 2 согласно настоящему изобретению, и в случае, когда все расположенные в печи подовые ролики в секции силицирования 7 и в последующих секциях были снабжены скребком, описанным в ПД 1 (т.е. скребком предшествующего уровня техники). Более конкретно, длина скребкового элемента 2 в исходном состоянии (длина лезвия) устанавливалась равной 30 мм, и замерялась длина лезвия после определенного периода использования.
В качестве скребков согласно настоящему изобретению использовался скребок, имеющий конструкцию, показанную на фиг. 3(a) (процентная площадь отверстия которого составляла 21%) и скребок, имеющий конструкцию, показанную на фиг. 3(b) (процентная площадь отверстия которого составляла 36%). Кроме того, для скребков согласно настоящему изобретению, угол наклона θ скребка, показанного на фиг. 3(a), был установлен равным 17 градусов, а угол наклона θ скребка, показанного на фиг. 3(b), был установлен равным 25 градусов. Следует отметить, что нагрузка, прилагаемая к подовому ролику B, составляла 28 Н, а величина контактного давления составляла 2,8 кПа.
На фиг. 6 приведен график, демонстрирующий зависимость изменения длины лезвия в зависимости от периода использования скребка A. При тестировании скребков согласно настоящему изобретению, даже в случае использования скребков в течение 3 месяцев, длина лезвия составляла около 25 мм, и степень износа скребкового элемента 2 была маленькой. Напротив, при тестировании скребка предшествующего уровня техники, после использования скребка в течение 3 месяцев длина лезвия стала равной 0 мм. Таким образом, у каждого из скребков согласно настоящему изобретению величина износа скребкового элемента 2 меньше, чем у скребка предшествующего уровня техники, и можно сделать вывод, что каждый из скребков согласно настоящему изобретению имеет более длительный срок службы, чем скребок предшествующего уровня техники.
Затем была произведена оценка частоты возникновения прижимных дефектов в стальной полосе в случае, когда все расположенные в печи подовые ролики в секции силицирования 7 и в последующих секциях были снабжены скребком согласно настоящему изобретению, и в случае, когда все расположенные в печи подовые ролики в секции силицирования 7 и в последующих секциях были снабжены скребком, описанным в ПД 1 (т.е. скребком предшествующего уровня техники), а также в случае, когда все подовые ролики в секции силицирования 7 и в последующих секциях не были оборудованы скребками. Следует отметить, что в качестве скребков согласно настоящему изобретению использовался скребок, имеющий конструкцию, показанную на фиг. 3(a) (процентная площадь отверстия которого составляла 21%, и угол наклона θ которого составлял 17 градусов. (Нагрузка, прилагаемая к подовому ролику B, составляла 28 Н, а величина контактного давления составляла 2,8 кПа).
С целью определения количества возникающих прижимных дефектов производили визуальный осмотр участка длиной 10 м в направлении прокатки рулона стального листа (т.е. площади, равной произведению длины 10 м на величину ширины листа), для каждого переднего, промежуточного и заднего участков листа, и подсчитывалось количество прижимных дефектов на единицу площади. Затем производилось осреднение и оценка расчетных значений для переднего, среднего и заднего участков.
2
На фиг. 7 представлен график зависимости количества возникающих прижимных дефектов (ед./м) от периода силицирования (ч). Как видно из полученных результатов, скребок согласно настоящему изобретению, в котором уменьшен вес основной части 1 скребка, обеспечивает эффект удаления накопившихся веществ с поверхности ролика, равный эффекту удаления накопившихся веществ, обеспечиваемому скребком предшествующего уровня техники. Таким образом, можно сделать вывод, что уменьшение веса скребка является высокоэффективным способом увеличения срока службы скребка.
Ссылочные позиции
1
основная часть скребка
2
скребковый элемент
3
участок пола
4
канавка
5
отверстие
6
секция нагрева
7
секция силицирования
8
секция диффузионного насыщения
9
секция охлаждения
A
скребок
B
подовый ролик
S
стальная полоса (стальной лист)