Печной ролик

союз советсавСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 25 й)з Р 27 О 3/О БРЕТЕНИ ОПИСА еталлурги ев, А.И.Вевир, Г.М.ЭатопСССР1,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Днепропетровский заводского оборудования(56) Авторское свидетельствоЬЬ 846969, кл, Р 27 Ь 3/02, 198 Изобретение относится к механическому оборудованию нагревательных и термических печей с роликовым подом и может быть использовано в металлургической;машиностроительной и других отраслях промышленности,Известен печной ролик, содержащий водоохлаждаемый вал и бочку, которая опирается на вал с помощью опорных втулок и промежуточных опор, закрепленных на водоохлаждаемом валу (1),Известный печной ролик при работе в печах с высокой температурой прогибается по бочке и выходит из строя из-за несовершенства системы опоры бочки на охлаждаемый вал.С увеличением количества промежуточных опор возникают технолргические и конструктивные трудности, Для обеспечения собираемости ролика между водоохлаждаемым валом с опорами и бочкой устанавливается гарантийный зазор от 2 до 5 мм, В печи бочка ролика разогревается, принимает температуру 1000.1200 С, увеличивается в диаметре, вследствие чего зазор между бочкой.и опорами возрастаеТ. В этих условиях(57) Сущность изобретения: печной ролик состоит из охлаждаемого вала с продольными пазами, жаропрочной балки, включающей в себя секции и радиальные опоры, и теплоизоляции. Опоры выполнены в виде пластин, один онец которых жестка закреплен с возможностью контактирования с продольным пазом охлаждэемого вала. 2 ил. под действием собственной массы и массы ф металла, перемещаемого роликами, на бочку действует изгибающий момент значительной величины, 8 результате бочка разрушается через несколько месяцев экс-плуатации.Известен печной ролик, содержащий водоохлаждаемый вал, бочку, опорные втулки, расположенные по торцам, промежуточные радиальные опоры, установленные между бочкой и валоми выполненные в виде клиновых пэр, стержни, связанные с одним звеном клиновых пар (2).Недостатки данной конструкции ролика - ненадежность в работе, малый срок службы, сложность изготовления; На практике невозможно так изготовить и смонтировать промежуточные опоры в виде радиальных клиновых пэр, чтобы при всех изменениях диаметра бочки, связанных с температурными расширениями, стержни, прилегающие к внутренней поверхности бочки, плотно прижимались к ней и таким образом компенсировали радиальный зазор, образующийся в результате термического расширения бочки по внутреннемудиаметру, В результате действия изгибающего момента бочка разрушается,известен также печной ролик, содержащий охлаждаемую ось, жаропрочную оболочку, набранную иэ колец, итеплоизоляцию между ними З).Недостаток этого ролика заключается втом, что при нагреве имее место тепловоерасширение каждого кольца и возникаютнапряжения сжатия в наружной части колец. приводящие к снижению стойкости ролика.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству являетсявыбранный в качестве прототипа печной ролик, содержащий водоохлаждаемый вал спродольными пазами и секционную жаропрочную бочку, набранную иэ металлическихколец, и теплоизоляцию между ними, приэтом кольца установлены с осевым зазороммежду собой, а теплоиэоляция выполнена ввиде керамических колец, на которые опираются металлические кольца, составляющие бочку ролика (4),Недостаток данного ролика заключается в следующем. В процессе эксплуатациив зазоры между металлическими кольцаминабивается окалина. осыпающаяся с поверхности нагреваемого металла, окалинапрессуется и зазоры ликвидируются. Вследствие этого в кольцах возникают напряжения сжатия, которые приводят к снижениюстойкости ролика, Наряду с этим низкастойкость керамических колец, которыеразрушаются под действием нагрузки, воспринимаемой ими от металлических колец,нагреваемого металла, а также в результатенапряжений, возникающих в их массе отбольших перепадов температуры (с однойстороны керамические кольца находятся втеплообмене с водоохлаждаемым валом, сдругой стороны - . с металлическими кольцами, имеющими температуру до 1100 С).Разрушению керамических колец способствует также химическое взаимодействие материала колец с окалиной, заполняющейзазоры между металлическими кольцами.Цель, изобретения - увеличение срокаслужбы печного ролика,Поставленная цель достигается тем, что. в печном ролике, содержащем охлаждаемый вал с продольными пазами, секционную жаропрочную бочку, теплоизоляцию ирадиальные опоры, установленные междубочкой и валом, опоры выполнены, в видепластин, один конец которых жестко закреплен на внутренней поверхности каждой секции бочки, а другой конец закрепленс возможностью контактирования с продольным. пазом охлаждэемого вала.40 50 ропрочной бочки, состоящей иэ ряда секций3, радиальных опор 4, установленных между бочкой и валом, и теплоизоляции 5. Опоры 4 выполнены в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внутреннейповерхности каждой секции бочки 3, а другой конец закреплен с возможностью контактироввния с продольным пазом 2 охлаждаемого вала 1. Секции бочки 3 установлены на охлаждаемом валу 1 беэ осевогозазора. Комплект секций бочки 3 имеет возможность перемещаться в осевом направлении при разогреве в печи. Это обеспечивается тем, что концевые секции бочки 3 с наружного торца выполнены спроточкой 6, В зти проточки с минимальным радиальным зазором входят упоры 7, жестко закрепляемые на валу 1, Длина обеих проточек 6 должна быть такой, чтобы после установки упоров 7 суммарная длина свободных их участков в холодном состоянии Выполнение опор в виде радиально установленных пластин, один конец которых жестко закреплен на внутренней поверхности каждой секции бочки, а другой конец закреплен с возможностью контактирования с продольным пазом охлаждавмого вала, коренным образом изменяется не только конструкция ролика, но и,функции опор. При такой конструкции опор и жесткой связи их не с охлаждаемым валом, а с бочкой ролика каждая опора служит ребром жесткости для бочки, препятствующим возникновению изгибающего момента, Наличие таких отличительных от прототипа признаков15 свидетельствует о соответствии устройствакритерию "новизна".Для определения соответствия изобретения требованию "существенные отличия" был проведен поиск по научно-техническойлитературе и патентной документации. Иавестных технических решений со сходными признаками не обнаружено, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения требованию "существенныеотличия".Поскольку заявляемая конструкция позволяет достичь поставленную цель, обусловленную отличительными существенными признаками, изобретение соответствует требованиа "положительный эффект" по наличию разницы в результатах при использовании известного и заявляемого технического решения.. Предлагаемое изобретение показано начертеже, где на фиг. 1 дан продольный разрез печного ролика; на фиг; 2 - разрез А-А на фиг,1.Печной ролик состоит из охлаждаемоговала 1, имеющего продольные пазы 2, жа 177256610 15 20 30 35 40 50 ролика соответствовала суммарному удлинению всех секций бочки 3 при разогреве.еедо рабочей температуры. Пазы 2 нз валу 1можно выполнить фреэеровкой, либо приваркой полос к валу по образующим. 5Печной ролик работает следующим образом.Крутящий момент от охлаждаемого вала1 передается к каждой секции бочки 3 черезопоры 4. При изменении температурных условий обеспечивается свободная компенсация линейных температурных расширенийв осевом и радиальном направлениях. Восевом направлении компенсация линейных температурных расширений обеспечивается зазором между упором 7 и торцомконцевой секции бочки 3 в месте окончанияпроточки 6 на одном или обоих концах ролика, В радиальном направлении компенсация линейных температурных расширенийобеспечивается перемещением свободныхконцов опор 4 в пазах 2 охлаждаемого вала1. При этом, поскольку каждая опора 4 жестко связана не с охлаждаемым валом 1, а сбочкой 3 и одновременно служит ребром 2жесткости для бочки, бочка не испытывает.изгибающего момента,В сочетании с надежным и достаточноравномерным охлаждением бочки это обстоятельство обеспечивает. высокую прочность и долговечность ролика.При необходимости уменьшения оттокатепла от бочки ролика к охлаждаемому валуопоры могут быть выполнены с вырезом наконце, жестко связанном с внутренней поверхностью бочки, или на конце, свободновходящем в продольный паз охлаждаемоговала, либо с отверстиями.Предлагаемый ропик прост в изготовлении, легко собирается, позволяет экономно,с малыми отходами использовать центробежнолитые трубы для изготовления бочки,Ролик обладает высокой ремонтопригодно-стью, так как имеется воэможность в процессе эксплуатации легко менять отдельные 4секции бочки.Пример выполнения устройства.Реализацию предложенного технического решения рассмотрим на примере создания печного ролика для проходнойнагревательной печи с роликовым подомпрокатного цеха Челябинского меткомбината, предназначенной для нагрева передпрокаткой толстых листов нержавеющей стали. 5Длина бочки ролика - 2360 мм, длинаводоохлаждаемого вала - 4560 мм,Изготавливаем вал из трубы 4 180 х 36мм. Концевые участки вала выполняем с диаметром 160 мм. Материал вала - сталь 15 ХМ. Бочку ролика выполняем состоящейиэ 8 секций. Длина каждой секции;- 295 мм,2360 8 Секции бочки изготавливаем иэ центробежных труб ф 440 х 45 мм, с проточкой наружной поверхности и торцов, иэ стали 45 Х 25 Н 20 С 2 Л, Наружный диаметр бочкипосле проточки - 415 мм, внутренний диаметр - 350 мм.Для передачи нагрузки от бочки к водоохлаждаемому валу устанавливаем между ними опоры в виде пластин толщиной 10 мм. Пластины устанавливаются радиально по образующим бочки. Один конец каждой пластины привзривзем к внутренней поверхности секции бочки, По окружности устанавливаем 6 опор,Для сочленения секций бочки с водоохлзждземым валом Фреэеруем в валу нз участке с диаметром 180 мм 6 пазов по разметке, соответствующей установке радиальных опор в секциях бочки. Размерыкаждого паза: ширина - 14 мм, глубина - 3 мм, Длина паза равна длине охлаждаемоговала на участке с диаметром 180 мм - 3000 мм. Каждый пзэ. следовательно, открыт сторцов.Пазы можно создать на валу не толькофрезеровкой, но и приваркой полос к валупо образующим.Длина пластинчатых опор в радиальномнаправлении;б 1 - б 2 350 - 16411= -а.2 2- 2-91 мм,где о 1 - внутренний диаметр бочки, мм;й - расстояние между основаниями двух диаметрально противоположными пазами водоохлаждаемого вала, мм;а - допуск для гарантированной насадки секций бочки на водоохлаждаемый вал,мм.Длина плзстинчатой опоры в осевом направлении 12-280 мм.С одной стороны обеих концевых секций бочки делаем проточку для сочлененияс упорами. Глубину проточки принимаем.10 мм, Следовательно, на участке проточки внутренний диаметр составляет бпр=350- -2 10-330 мм. Длину проточки принимаем 75мм.Изготавливаем два упора для установкина вал. Принимаем следующие размерыупора: наружный диаметр рабочей частиб 1=330-4-326 мм,где 330 - диаметр бочки на участке проточки, мм;4 - зазор между бочкой и упором для обеспечения их сочленения, мм.Внутренний диаметр рабочей части упора:б 2 180-2 178 мм;где 180 - диаметр вала, мм,2; зазор между валом и упором для обеспечения посадки упора, мм.Длина рабочей (сопрягаемой) части упора - 25 мм, Крепежная часть упора: наружный диаметр - 250 мм, внутренний диаметр - 178 мм, длина - 30 мм,Принимаем, что упоры крепятся на валу с помощью болтов М 20, Для определения мест крепления и сверловки в них несквозных отверстий в валу для заходе болтов необходимо рассчитать длину бочки при рабочей температуре.Определяем максимально возможное суммарное удлинение всех секций бочки:1 удл,-1. ф тгде 1.- суммарная длина всех секций бочки,мм;Смм.р- коэффициент линейного расширения бочки, Для стали 45 Х 25 Н 20 С 2 Л, иэ которой изготавливается бочка,ф,5 10 6 в интервале температур 20-1100 С);1 - рабочая температура бочки,С;1-1050 С.удл,-2360 19,5 10 1050 фф 48,3 мм.Принимаем уды,-50 мм. Следовательно, при рабочей температуре длина бочки ролика составит:. -+удл,-2360+50-2410 мм,В валу с каждого конца на участке с диаметром 180 мм.выполняем несквоэные отверстия ф 22 мм для последующего захода болтов М 20 при монтаже ролика. Количество несквозных отверстий на каждом конце вала - 4 по окружности,При принятых размерах бочки ролика при г=1050 С и размерах упоров расстояние между несквозными отверстиями по длине вала составит 2490 мм. Сборку ролика выполняем следующимобразом,Не один конец вала устанавливаем упори закрепляем его болтами. Затем через вто 5 рой конец вала одеваем концевую секциюбочки таким образом, чтобы упор зашел доконца проточки.После этого заполняем пространствомежду валом и секцией бочки теплоизоля 10 цией, например каолиновой ватой.Таким же образом монтируем остальные секции бочки, устанавливая их беэ осевого зазора. После установки последней,концевой секции и заполнения ее теплоизо 15 ляцией устанавливаем и закрепляем второйупор.Детали подвода и отвода воды для охлаждения вала, подшипники и детали сочленения ролика с приводом монтируются20 непосредственно перед установкой роликана печь,Рассчетэкономической эффективности.Предложенное устройство позволит:25 повысить срок службы ролика;упростить конструкцию ролика;повысить ремонтопригодность ролика,и упростить его сборку.В.данном расчете учитываем лишь эф 30 фективность увеличения срока службы ролика.За базовый объект приняты ролики, широко применяемые на печах с роликовымподом, в частности на нагревательной печи35 прокатного цеха Челябинского меткомбината, предназначенной для нагрева передпрокаткой толстых листов нержавеющейстали,При применении печных роликов, изго 40 товленных согласно данному изобретению,срок службы их возрастет с 0,5 до 1,5 лет. Засчет этого зкономический эффект на однойпечи составит:45 850050 8500500,5 1,5щ 566600 руб./годгде 8500 - стоимость одного ролика, руб;50 50 - количество роликов, установленных на печи;0,5 - срок службы ролика обычной конструкции, год;1,5 - срок службы ролика, конструкция 55 которого соответствует данному изобретению.Формула изобретения Печной ролик, содержащий охлаждающий вал с продольными пазами, секционную жаропрочную бочку, теплоиэоляцию и10 1772566 Уиа г Риг, 2 Составитель А.ПеккерТехред М.Моргентал Корректор Л.Филь Реда кт Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 акаэ 3835 ВНИИП Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 радиальные опоры, установленные между бочкой и валом, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью увеличения срока службы, опоры выполнены в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внутреннейповерхности каждой секции бочки, а другойсвободно установлен в продольном пазу вела.