РОЛИК ПЕЧНОГО РОЛЬГАНГА

Полезная модель относится к металлургическим нагревательным печам и может быть использовано в рольганчах проходных печей толстолистовых станов.
В настоящее время для нагрева заготовок (например, слябов) станов горячей прокатки широко используются печи с роликовым подом, который может являться продолжением цехового рольганга. Такие печи описаны, например, в книге В.А.Кривандина и Б.Л.Маркова "Металлургические печи", М., "Металлургия", 1977, с.325.
Ролики печных рольгангов работают в условиях высоких температур и больших нагрузок (в том числе - динамических), что обусловливает особенности их конструкции и относительную дороговизну. Ввиду этого, а также из-за влияния работоспособности роликов на производительность печи (и - соответственно, стана) проблема износостойкости роликов указанных рольгангов является весьма актуальной. Известен тянущий ролик, бочка которого по своей длине состоит из трех элементов определенной ширины с различной твердостью их поверхности (см. а.с. СССР №1444024 кл. В 21 Д 5/ с приор. От 07.07.86 г.). однако этот ролик неприемлем для использования в нагревательных печах.
Наиболее близким аналогам к заявляемому объекту является ролик печного рольганга по а.с. СССР №150470 кл. В 21 В 24/01, С 21 Д 10/02, опубл. 11.10.62 г.
Этот ролик для транспортирования проката внутри нагревательных печей содержит ось с цапфами и полую цилиндрическую бочку заданных размеров и характеризуется тем, что труба (бочка) облицована жароупорным бетоном, в который вмонтированы опорные диски. Такой ролик непригоден для
рольганга проходной печи толстолистового стана, так как при динамических нагрузках на него в условиях высоких температур возможно разрушение бетонного покрытия с деформацией опорных дисков и выводом ролика из работы.
Технической задачей настоящей полезной модели является сокращение производственных затрат за счет продления срока службы ролика печного рольганга.
Для решения этой задачи у ролика, содержащего полую цилиндрическую бочку с длиной L и с наружным диаметром D и ось с цапфами, ось и одна из ее цапф выполнены полыми, а между торцами бочки и цапфами на оси установлены трубчатые цилиндрические накладки, при этом величина отношения толщины стенки полой цапфы к ее длине равна 2,9...3,0 от величины отношения D/L; длина трубчатой накладки может составлять 0,71...0,73 от длины участка между торцом бочки и цапфой, а наружный диаметр полой цапфы - выполняться с точностью - (0,04...0,06)%.
Приведенные соотношения параметров ролика получены в результате опытов и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке такай конструкции ролика печного рольганга, которая обеспечивает его высокую работоспособность при минимальных производственных затратах.
Предлагаемый ролик схематично показан на фиг.1.
Н
В
Полая цилиндрическая бочка 1 имеет длину L и наружный диаметр D. Бочка закреплена на также полой оси 2, один из концов которой 3 имеет отверстие для подвода внутрь оси охлаждающей воды (показано стрелкой). На этом конце (как и на противоположном 4) выполнена полая цапфа 5 для установки оси в подшипнике опоры ролика с наружным диаметром d и внутренним d, т.е. толщина стенки полой цапфы . цапфа 6 на конце 4 - полая только на части своей длины l.
Длина l цапфы выбрана такой, чтобы величина отношения δ/l была равна . Между торцами 7 бочки ролика и цапфами 5 и 6 его оси установлены трубчатые цилиндрические накладки 8, длина которых , где l' - длина участка между торцом 6 бочки и цапфой.
Назначение этих накладок - воспрепятствовать попаданию окалины с движущихся горячих слябов в подшипники опор ролика, так как в противном случае бронзовые вкладыши этих опор будут быстро выведены из строя.
í
i
Как было установлено опытами (см. ниже), наружный диаметр d цапф оси ролика должен быть выполнен "на минус" и с точностью 0,04...0,06% от величины этого диаметра. При нарушении этого цапфу либо "заклинивает" в подшипнике опоры ролика (из-за ее расширения при нагреве), либо (при отклонении от d более 0,06%) происходит "биение" цапфы в подшипнике с быстрым их износом.
Опытную проверку предлагаемого ролика осуществляли при транспортировании слябов в проходной печи толстолистового стана 2350 горячей прокатки ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат".
С этой целью при нагреве слябов сортамента этого стана на печном рольганге его методической проходной печи использовались ролики предлагаемой конструкции с различными ее параметрами, в том числе -отличными от оптимальных (рекомендуемых). Результаты опытной проверки роликов оценивали по продолжительности их работы, от которой зависела производительность как проходной печи, так и самого стана.
Наилучшие результаты (максимальные износостойкость роликов и производительность печи) получены при использовании роликов предлагаемой конструкции. При других вариантах исполнения роликов достигнутые показатели ухудшались.
Так, при δ/l<2,9(D/L) возрастал износ полой цапфы с преждевременной заменой ролика, а при δ/l≥3,0D/L длительность работы
ролика не возрастала, но увеличивались затраты на его изготовление.
í≤
í≥
Уменьшение длины трубчатой накладки (l0,71l') увеличивало попадание окалины с движущихся слябов в подшипник опоры ролика с ускорением износа вкладыша подшипника и необходимостью его замены. При l0,73l' уменьшался зазор между накладкой и опорой, что затрудняло ее осмотр и очистку подшипника от грязи. Уменьшение и увеличение "минусового допуска на наружный диаметр цапфы вызывало отрицательные последствия, описанные выше (см.).
Ролик, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не испытывался из-за заведомой его непригодности для печного рольганга толстолистового стана. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения наставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
По данным технико-экономических исследований, выполненных в ОАО "ММК", использование предлагаемого ролика для транспортировки слябов в проходной печи толстолистового стана позволит сократить производственные затраты (от продления срока службы роликов печного рольганга) примерно на 6% и повысить производительность стана не менее, чем на 3%.
Пример конкретного выполнения
Ролик печного рольганга проходной методической печи толстолистового стана служит для транспортировки слябов и имеет вид, показанный на фиг.1.
Параметры ролика:
i
L=2608 мм; D=275 мм, т.е. D/L≅0,105; L=88 мм; δ/L=2,95(D/L)=2,95·0,105≅0,31, т.е. δ=0,31·88≅27,3 мм; =55 мм и d=+2δ=55+2·27,3≅110 мм; l'=431 мм.
í
Длина накладки l=0,72·l'=0,72·431=310 мм.
Минусовой допуск на величину наружного диаметра цапфы: (0,04...0,06)% от 110 мм, т.е.: - 110·(0,04...0,06)% от 110 мм, т.е.: 110·(0,0004...0,0006)≅-(0,04...0,07) мм.