РОЛИК МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована в конструкции машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Известен ролик машины непрерывного литья заготовок, содержащий бочку, приводную и неприводную цапфы (см. Л.С.Белевский, В.И.Кадошников, Е.Л.Белевская и др. Бандажированные прокатные валки и ролики МНЛЗ. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009, с.44-47).
Недостатком известного ролика является низкая стойкость из-за частой поломки его в местах сопряжения бочки с цапфами, где возникают зоны высокой концентрации напряжений изгиба в металле от нагрузок, воспринимаемых роликом в процессе работы МНЛЗ. Это значительно снижает срок службы роликов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является ролик машины непрерывного литья заготовок, содержащий бочку цилиндрической формы с приводной и опорной цапфами. При этом бочка выполнена из коррозионностойкой стали, наплавленной на сердцевину (см. Д.П.Евтеев, И.Н.Колыбалов. Непрерывное литье стали. - М.: Металлургия, 1984, с.115-116).
Недостатком данного ролика является его низкая стойкость в результате того, что в местах сопряжения бочки с цапфами в процессе работы возникают концентраторы напряжения на изгиб, а так как металл ролика по всей длине имеет одинаковый коэффициент ударной вязкости, то в указанных местах происходит разрушение металла из-за недостаточной его пластичности. Это приводит к снижению срока службы ролика.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в увеличении срока службы ролика.
Технический результат, достигаемый полезной моделью при использовании, заключается в повышении стойкости ролика.
2
Поставленная задача решается тем, что в известном ролике машины непрерывного литья заготовок, содержащем бочку цилиндрической формы с приводной и опорной цапфами, согласно изменению, по краям бочки выполнены последовательно расположенные в направлении от цапф к центру бочки торцевой и промежуточный участки, причем каждый торцевой участок имеет длину, равную 0,071-0,072 длины бочки, и выполнен из металла с коэффициентом ударной вязкости, равным 65-70 Дж/см, а каждый промежуточный участок имеет длину, равную 0,035-0,036 длины бочки, и выполнен из металла, коэффициент ударной вязкости которого составляет 0,6-0,7 коэффициента ударной вязкости металла торцевого участка.
При этом в качестве металла торцевого участка использована хромистая жаростойкая сталь.
А в качестве металла промежуточного участка использована хромомолибденовая сталь.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображен общий вид ролика МНЛЗ.
2
2
Ролик МНЛЗ содержит бочку 1 цилиндрической формы с приводной 2 и опорной 3 цапфами. По краям бочки 1 выполнены торцевой 4 и промежуточный 5 участки, которые последовательно расположены в направлении от приводной цапфы 2 и опорной цапфы 3 к центру бочки 1. При этом каждый торцевой участок 4 имеет длину (Lп.у), равную 0,071-0,072 длины (Lб) бочки 1, и выполнен из металла с коэффициентом ударной вязкости (KCU), равным 65-70 Дж/см, в качестве которого использована, преимущественно, хромистая жаростойкая сталь, например марки 20X13. Каждый промежуточный участок 5 бочки 1 имеет длину (Lп.у), равную 0,035-0,036 длины (Lб) бочки 1, и выполнен из металла, коэффициент ударной вязкости которого равен 0,6-0,7 коэффициента ударной вязкости металла, из которого выполнен сопряженный с ним торцевой участок 4. При этом в качестве металла промежуточного участка 5 ролика использована хромомолибденовая сталь, например, марки 35 ХМФЛ В заявляемом ролике его центральная часть, расположенная между промежуточными участками 5, выполнена из металла с KCU=40-45 Дж/см, например, из стали марки 25X1M1Ф.
Заявляемое конструктивное выполнение ролика позволяет создать зоны плавного изменения механических свойств металла, а именно, ударной вязкости, на участках ролика, особо подверженных разрушению металла от воздействия динамических нагрузок в процессе его работы. Причем изменение указанных свойств металла ролика обеспечивается как на поверхности, так и во всем его объеме путем постепенного уменьшения ударной вязкости металла в направлении от краев ролика к его центральной части. В результате этого, выполненные с обеих сторон ролика торцевые 4 и промежуточные 5 участки из металла с различным коэффициентом ударной вязкости обеспечивают плавное гашение возникающих при работе ролика напряжений на изгиб в направлении от краев ролика к его центру, предотвращая тем самым возникновение концентраторов напряжения на изгиб в местах сопряжения бочки 1 ролика с цапфами 2 и 3, что способствует защите металла от разрушения в указанных зонах ролика. Это приводит к повышению стойкости ролика, а, следовательно, к значительному увеличению срока его службы.
2
Нецелесообразно выполнять торцевые участки 4 ролика, имеющие длину (Lт.у) меньше, чем 0,071 Lб, где Lб - длина бочки 1, мм; из металла с KCU ниже 65 Дж/см, а сопряженные с ними промежуточные участки 5, длина (Lп.у) которых меньше 0,035 Lб, из металла с KCU меньше, чем 0,6 KCU металла торцевого участка 4, так как в этом случае будет наблюдаться интенсивное разрушение металла ролика в местах сопряжения его бочки 1 с цапфами 2 и 3 под воздействием высоких ударных нагрузок (напряжений изгиба) в процессе работы ролика, что снизит срок его службы.
2
Нецелесообразно также выполнять торцевые участки 4 ролика, имеющие длину (Lт.у) больше 0,072 Lб, из металла с KCU, превышающим 70 Дж/см, а сопряженные с ними промежуточные участки 5, длина которых больше 0,036 Lб, из металла, коэффициент ударной вязкости (KCU) которого превышает 0,7 KCU металла торцевого участка 4 бочки 1 ролика, в результате того, что чрезмерное повышение прочности торцевых 4 и промежуточных 5 участков не будет обеспечивать плавного гашения возникающих при работе ролика напряжений на изгиб в направлении от краев ролика 1 к его центру, что приведет к возникновению концентраторов напряжений изгиба в местах сопряжения их с бочкой 1 ролика и поломке его, т.е. снизится срок службы ролика.
Изготовление заявляемого ролика осуществляют методом электрошлакового переплава со специальным флюсом (шлаком), обеспечивающим высокое качество монолитного соединения металла торцевых участков 4 бочки 1 соответственно с опорной 3 и приводной 2 цапфами, а также монолитность соединения металла промежуточных участков 5 как с металлом центральной части ролика, так и с металлом торцевых участков 4 бочки 1 ролика.
Работает заявляемый ролик следующим образом.
Предварительно установленные в роликовую секцию МНЛЗ на две или три опоры ролики в парах (нижний-верхний) вращаются и перемещают зажатую между ними непрерывнолитую заготовку. При этом ролики воспринимают мощные изгибающие усилия от воздействия движущейся по ним заготовки. А так как по краям заявляемого ролика выполнены участки из металла с различными коэффициентами ударной вязкости, то возникающие концентраторы напряжений начинают плавно гаситься в направлении от металла торцевых участков 4 к промежуточным участкам 5 и далее к центральной части бочки 1 ролика. В результате этого предотвращается в указанных зонах ролика разрушение металла, а, следовательно, повышается стойкость ролика.
Таким образом, заявляемая конструкция ролика позволяет увеличить срок службы на 10-15% за счет повышения стойкости ролика. Так, например, стойкость ролика, взятого за прототип, составляет не более 2000 плавок, в то время как стойкость заявляемого ролика, опытные образцы которого были исследованы в условиях работы МНЛЗ № 1 в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК», составила 2200-2300 плавок.