валок установок непрерывного литья металлов

Формула изобретения

1. Валок установки непрерывного литья металлов, содержащий бандаж, ось с цапфами, в которой выполнены осевое и радиальные отверстия, полую оправку, установленную в осевом отверстии для подачи через нее охладителя в осевое и радиальные отверстия, отличающийся тем, что от снабжен эксцентриком, установленным на оправке с возможностью перекрытия части радиальных отверстий и имеющим уплотнение на своей поверхности.

2. Валок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механизмом поворота оправки, выполненным в виде шестерни, рейки и силового цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к валкам установок непрерывного литья металлов (УНЛМ). Валок может быть использован в качестве опорных элементов в системе вторичного охлаждения, в тянущих клетях, а также в кристаллизаторах валковых литейно-прокатных агрегатов.

Известен ролик системы вторичного охлаждения УНЛМ (см. авторское свидетельство СССР №618181, МПК В22D 11/124), состоящий из бочки, опорных цапф и бандажей со сквозными отверстиями. Недостатком такой конструкции является низкая долговечность роликов.

Известны также ролики с бандажами и промежуточными вкладышами (см. авторское свидетельство СССР №546430, МПК В22D 11/124). Промежуточные вкладыши надеты на ось эксцентрично и соединены с ней упругим элементом. Это помогает исключить поломки ролика при перегрузке, но не уменьшает его изгиб за счет термических напряжений, что приводит к быстрому выходу ролика из строя.

Ближайшим налогом данного изобретения, принятым за прототип, является валок установки непрерывного литья металлов по патенту США №5996680А, В22D 11/124 от 07.12.1999.

Данный валок содержит бандаж, ось с цапфами, в которой выполнены осевые и радиальные отверстия для воды и полую оправку, установленную в осевом отверстии. Недостатком данной конструкции является низкая стойкость валка при неравномерном его нагреве и воздействии термических напряжений.

Система внутреннего охлаждения известных конструкций валков фактически является изотропной, обеспечивая охлаждение по всему периметру бандажа, а внешний нагрев со стороны слитка воздействует, в основном, только на малый участок поверхности, соответствующий углу 20-40°, т.е. является существенно анизотропным. Особенно это сказывается при остановке слитка в случае неполадок в процессе литья, когда нагрев односторонний и равномерное охлаждение по всему периметру не помогает уменьшить термические напряжения. Часто после аварийных остановок и остывания слитка приходится удалять несколько десятков валков (роликов), испытавших пластический изгиб под воздействием термических напряжений.

Данное изобретение направлено на решение технической задачи обеспечения более равномерного температурного поля в валке, независимо от того вращается он или нет, т.е. по-существу, обеспечения анизотропного охлаждения валка.

Указанная техническая задача решается тем, что валок снабжен эксцентриком, установленным на оправке с возможностью перекрытия части радиальных отверстий и имеющим уплотнение на своей поверхности. Кроме того, валок снабжен механизмом поворота оправки, выполненным в виде шестерни, райки и силового цилиндра.

Общими признаками прототипа и данного изобретения является наличие оси с цапфами, бандажа, осевых и радиальных отверстий для подачи охладителя.

Отличительным признаком является то, что в осевом отверстии для подачи охладителя установлен на оправке эксцентрик с уплотнением на его поверхности.

Именно этот отличительный признак обеспечивает решение поставленной технической задачи, позволяя закрыть часть радиальных каналов для подачи охладителя и обеспечить преимущественную его подачу именно к той части поверхности валка, которая подвергается усиленному нагреву, а за счет этого уменьшить термические деформации изгиба и повысить долговечность валка.

Данные отличительные признаки не являются очевидными и не вытекают из современного уровня техники и науки.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 показана половина валка по его длине (валок симметричный и вторая половина аналогична), на фиг.2 показан разрез по плоскости А-А и на фиг.3 - валок с механизмом поворота оправки.

Здесь приняты обозначения: 1 - ось валка, на которую надет бандаж 2; в бандаж при его изготовлении вморожены трубы 3 для подачи охладителя. Трубы эти соединены с коллектором в виде кольца 4, из которого в трубы поступает охладитель (обычно вода). Эксцентрик 5 установлен на оправке 6 в осевом отверстии валка 7 на подшипниках 8. Через полую оправку и отверстие 9 поступает охладитель. Имеется уплотнение оправки 10. Коллектор разделен стенками 11, 12, 13 и 14 на четыре секции, в которые охладитель из осевого канала поступает через радиальные каналы 15, 16, 17 и 18. Оправка может быть снабжена механизмом поворота в виде шестерни 19 и рейки 20 с приводом от гидравлического или пневматического цилиндра 21. В этом случае можно дополнительно опереть оправку на «внешний» (установленный вне валка) подшипник 22. Эксцентрик 5 имеет уплотнение 23 на его поверхности.

Устройство работает следующим образом. На ось валка 1 надет литой бандаж 2, в который при его отливке вморожены трубы 3 для подачи охладителя, что защищает от чрезмерного нагрева бандаж, а следовательно, и ось валка. В трубы 3 (фиг.1) охладитель (вода) поступает из коллектора 4, выполненного в виде сварного кольца. В аналогичный коллектор поступает нагретая вода после прохождения труб 3 и оттуда отводится от валка к градирне. Эксцентрик 5 на оправке 6 установлен в осевом отверстии 7, и при этом эксцентрик перекрывает часть радиальных каналов для подачи охладителя. Как показано на фиг.2, эксцентрик 5 полностью перекрывает подачу воды в радиальный канал 15 и допускает только незначительное количество воды в радиальные каналы 16 и 18.

Основная часть охладителя поступает в радиальный канал 17 (схема движения охладителя в полой оправке 6 через отверстия 9 в канал 17 на фиг.1, 2 показана стрелками). Поскольку полость коллектора 4 разделена стенками 11, 12, 13 и 14 на четыре части, соответственно углам 90°, то канал 17 обеспечивает подачу охладителя только в 6 труб и эффективное охлаждение только одной четверти поверхности валка. Валок вращается, но эксцентрик 5 на оправке 6 остается неподвижным и все время перекрывает полностью или частично доступ охладителя к тем участкам поверхности, которые не подвергаются сильному нагреву, не контактируют с горячим слитком. Уплотнение 10 предотвращает утечки воды. Если возникает необходимость поворота оправки, это можно сделать с помощью шестерни 19, надетой на оправку 6, вращая ее движением рейки 20 от гидравлического или пневматического цилиндра 21. Устойчивость в этом случае обеспечивает дополнительный подшипник 22.

Даже в аварийных ситуациях, при остановке слитка, когда валок не вращается и постоянно нагревается только один участок его поверхности, например, участок В (фиг.3), то конструкция обеспечивает подачу 90% охладителя именно к этому участку, обеспечивая охлаждение именно той зоны поверхности, которая воспринимает внешнее тепло от слитка. Это уменьшает перепад температур по сечению валка, его термические деформации, приводящие к изгибу, и обеспечивает увеличение долговечности валков за счет анизотропного охлаждения.

В отличие от известных конструкций, в которых как бы ни увеличивали расход охладителя одновременно усиливают охлаждение и более нагретых участков бандажа и более холодных (что не нужно и только усиливает изгиб валка), данная конструкция позволяет эффективно охлаждать именно участок валка, нагретый до более высокой температуры, что уменьшает перепады температур по поверхности валка и его изгиб.