Направляющий ролик для установки непрерывной разливки

Изобретение относится к металлургии. Направляющий ролик содержит корпус (1, 2, 3) и, по меньшей мере, два опорных вала (4, 5, 6, 7). Каждый опорный вал опирается на упорный подшипник (8, 9, 10, 11). Корпус ролика соединен с опорными валами без возможности проворачивания посредством прессового соединения или с помощью прессовой посадки. Отношение длины прессовой посадки к диаметру вала больше 1. Через корпус ролика проходят каналы для охлаждающей жидкости, причем радиальные и подводящие каналы проходят через горячее прессовое соединение между опорным валом и корпусом ролика, опорными валками с помощью горячих прессовых соединений или соединений с помощью прессовой посадки. Герметичность соединения обеспечивается горячим прессовым соединением. Достигается простота конструкции направляющего ролика и устойчивость ролика при возникающих высоких термических и механических нагрузках. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к направляющему ролику для установки непрерывной разливки, содержащему, по меньшей мере, один корпус ролика и, по меньшей мере, два опорных вала, причем соответственно два опорных вала связаны без возможности проворачивания с корпусом ролика, и каждый опорный вал поддерживается с возможностью вращения в упорном подшипнике (подпятнике).

Направляющий ролик такого типа уже известен из документа DE-А 2423224. В этом состоящем из нескольких частей направляющем ролике для установки непрерывной разливки соседние корпуса роликов в осевом направлении связаны посредством опорного вала, который поддерживается с возможностью вращения в радиальном подшипнике и который направленными наружу концами вала входит в осевые углубления соседних корпусов ролика. Соединение с силовым замыканием между опорным валом и соответствующим корпусом ролика осуществляется с помощью винтового соединения между обеими деталями и с помощью взаимодействующих радиальных опорных поверхностей опорного вала и корпуса ролика, благодаря чему достигается дополнительное фиксирование против разъединения во время работы установки. Это конструктивное решение, однако, не оправдало себя на практике, так как эта затяжка деталей не является достаточно устойчивой в жестких условиях работы металлургического производства.

Из WO 02/02253 А1 уже известно, что приводные ролики в ленточной разливочной установке образуются из корпуса ролика и двух опорных валов, причем оба опорных вала с противоположных сторон вдаются в корпус ролика и на стороне торцов соединены с корпусом ролика с помощью болтового соединения (Фиг.6). Натяжные болты используются одновременно в качестве запорных органов каналов для охлаждающей жидкости.

Из DE-A 2840902 известен направляющий ролик для установки непрерывной разливки в монолитном исполнении, в случае которого корпус ролика неразъемно соединен с двумя опорными валами с помощью проходящего по периметру сварочного соединения. Корпус ролика покрыт антифрикционным, коррозионно-стойким защитным слоем. Повреждения отдельных частей направляющего ролика приводят большей частью к полной его потере и высоким затратам на замену.

Применение сварочного шва для соединения корпуса ролика и опорного вала, особенно для состоящих из многих частей направляющих роликов, неприменимо, так как при этом принудительно должны бы применяться разъемные подшипники. Из DE-А 3228190 известен такой подпираемый по центру направляющий ролик для установки непрерывной разливки, в случае которого опорный вал, несущий упорный подшипник, соединен с примыкающим корпусом подшипника с помощью сварочного соединения.

В случае обычных направляющих роликов с периферийным охлаждением, которые, например, уже известны из ЕР 0543 А1 или AT 412851 В, охлаждающая жидкость направляется по расположенным преимущественно в радиальном направлении или под углом относительно оси вращения каналам для охлаждающей жидкости от центра ролика к периферии направляющего ролика для установки непрерывной разливки, там распределяется с помощью кольцевых каналов, направляется через ориентированные параллельно оси ролика каналы для охлаждающей жидкости вблизи поверхности корпуса ролика и аналогичным образом снова собирается и направляется обратно в центр. Чтобы систему каналов для охлаждающей жидкости и кольцевые каналы можно было легко изготавливать и плотно закрывать в наружном направлении, на торцовые поверхности корпусов роликов обычно привинчивают или приваривают кольцеобразные или выполненные в виде заглушек уплотнительные элементы. Вследствие высоких термических и обусловленных технологией обработки материала нагрузок в направляющих роликах для установки непрерывной разливки эти методы уплотнения дороги, очень чувствительны и подвержены повреждениям.

Также в случае направляющих роликов для установки непрерывной разливки со сквозным стержневым валом известно, что многослойные корпуса роликов закрепляют без возможности прокручивания и с возможностью разъема на стержневом валу путем, например, соединения с помощью призматической шпонки. Многослойная конструкция корпуса ролика осуществляется с помощью отдельных цилиндрических гильз, которые соединяются без возможности проворачивания с помощью проходящего по всей поверхности горячего прессового соединения противолежащих цилиндрических поверхностей корпуса. На контактных поверхностях цилиндрических гильз находятся простые в изготовлении каналы для охлаждающих средств (WO 2005/16578, WO 02/02253).

Настоящее изобретение имеет целью избежание этих трудностей и недостатков и ставит себе задачу предложить направляющий ролик для установки непрерывной разливки, который состоит из многих, просто изготавливаемых деталей, которые соединены между собой таким образом, чтобы соединение противостояло интенсивным термическим и механическим нагрузкам во время процесса разливки, которое состоит из просто изготавливаемых деталей и которое позволяет демонтаж и при необходимости повторное использование дорогих деталей, как, например, предпочтительным образом, корпуса роликов и корпуса подшипников.

Эта задача согласно изобретению решается благодаря тому, что корпус ролика связан без возможности проворачивания с несущими его с обеих сторон опорными валами с помощью горячих прессовых соединений или соединений с помощью прессовой посадки.

Промежуточное закрепление в опоре происходит по принципу сужений роликов, которые осуществляются благодаря введенному путем посадки в корпус ролика опорному валу с меньшим диаметром.

Горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки рассчитано таким образом, что стационарные и нестационарные нагрузки, оказываемые на ролики, и приводные моменты могут надежно передаваться при приводных роликах направляющих роликов для установки непрерывной разливки и надежно обеспечиваются функции уплотнения для направляющих для охлаждающих средств. Расчет параметров горячего прессового соединения или соединения путем прессовой посадки учитывает специальные обычные для производства случаи нагрузки, как, например:

- непрерывный отвод отливаемого изделия в случае вращающихся направляющих роликов,

- удерживаемое отливаемое изделие в случае неподвижных направляющих роликов,

- охлаждение роликов снаружи и внутри,

- охлаждение роликов только снаружи или только изнутри,

- полный отказ охлаждения роликов вследствие повреждения.

Также в неблагоприятном случае, когда горячее прессовое соединение или соединение путем прессовой посадки вследствие термического воздействия теряет несущую способность, еще должна быть обеспечена достаточная передача изгибающего и вращательного момента, а также функция уплотнения. В случае направляющих роликов с диаметром от 150 до 200 мм это означает превышение величины усадки от 0,2 до 0,5 мм, а при большем диаметре роликов от 200 мм до 250 мм - превышение величины усадки от 0,25 до 0,4 мм. В качестве ориентировочной величины для установки длины горячей посадки приблизительно является то, что отношение длины горячей посадки к диаметру вала конца вала больше 1.

Благодаря горячему прессовому соединению возникают более низкие местные напряжения по сравнению с местными напряжениями (в местах надреза) в случае прорезанных роликов с цельным корпусом, благодаря чему снижается опасность разрушения направляющего ролика. Также можно выбрать для более легких опорных валов материал с более высокой прочностью, благодаря чему можно достичь целенаправленного и, таким образом, экономичного повышения прочности.

Из описанного расположения узлов с помощью горячего прессового соединения или соединения с помощью прессовой посадки вытекают, в целом, следующие преимущества:

- простой способ вставления позволяет простую сборку длинных направляющих роликов для установки непрерывной разливки и недорогое изготовление отдельных компонентов;

- в случае направляющих роликов, состоящих из нескольких частей, не требуется никаких разъемных промежуточных упорных подшипников;

- направляющий ролик благодаря особенно экономичному изготовлению пригоден в качестве дешевого ролика одноразового применения;

- альтернативно, однако, также возможно повторное использование направляющего ролика, особенно корпуса ролика с системой периферийного охлаждения, а также повторное использование корпусов подшипников. Это осуществляется с помощью простого разрушающего демонтажа, например, с помощью разделяющего разреза выступающего конца опорного вала;

- уплотнение направляющих для охлаждающей жидкости может осуществляться без чувствительных синтетических уплотнительных элементов или без сварочных швов.

Каждый опорный вал включает в себя, по меньшей мере, один конец вала, наружная цилиндрическая поверхность которого с внутренней цилиндрической поверхностью углубления в корпусе ролика образует горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки.

Целесообразно принципиальная конструкция элементов, образующих горячее прессовое соединение или соединение путем прессовой посадки, является одинаковой как в концевых областях направляющего ролика для установки непрерывной разливки, так и в областях между соседними корпусами роликов. В соответствии с этим, в случае многих расположенных соосно в осевом направлении корпусов роликов в каждом случае два соседних корпуса ролика соединены без возможности проворачивания опорным валом, поддерживаемым посередине с помощью упорного подшипника.

Направляющие ролики для установки непрерывной разливки выполнены с внутренним охлаждением, причем особенно целесообразными являются две формы выполнения.

Согласно одной форме выполнения охлаждения роликов через корпус роликов походит, по меньшей мере, один канал для охлаждающей жидкости и этот канал для охлаждающей жидкости расположен на постоянном расстоянии от цилиндрической наружной поверхности корпуса ролика.

В этом случае канал для охлаждающей жидкости образует, например, проходящее по окружной поверхности кольцевое пространство. Предпочтительно через корпус ролика проходит большое число каналов для охлаждающей жидкости, которые расположены на постоянном расстоянии от цилиндрической наружной поверхности корпуса ролика. Проходящие, по существу, в радиальном направлении подающие и отводящие каналы для охлаждающей жидкости проходят через горячее прессовое соединение между опорным валом и корпусом ролика. Подводящие и отводящие каналы могут быть также расположены наклонно относительно оси вращения направляющего ролика.

Согласно простому в технологическом отношении варианту выполнения системы направляющих для охлаждающей жидкости между корпусом ролика и опорным валом расположено распределительное уплотнительное кольцо, которое с корпусом ролика образует распределительный канал для охлаждающей жидкости, в который впадают, по существу, радиальные подводящие и отводящие каналы и проходящие параллельно оси каналы для охлаждающей жидкости и, причем, это распределительное уплотнительное кольцо образует с корпусом ролика и с опорным валом горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки, исключающее проворачивание.

С помощью этого периферийного охлаждения достигается высокий срок службы направляющего ролика благодаря своевременному отводу тепла из корпуса ролика. Далее, благодаря интенсивному охлаждению корпуса ролика становится возможным сухой способ работы установки непрерывной разливки, и непрерывные полосы плоских слитков, в частности непрерывные полосы тонких плоских слитков, могут транспортироваться с высокой температурой с помощью направляющей для отливаемого изделия установки непрерывной разливки.

Согласно другому возможному варианту выполнения системы охлаждения ролика направленный по центру в осевом направлении канал для охлаждающей жидкости с постоянным поперечным сечением проходит через попеременно следующие друг за другом опорные валы и корпуса роликов. Это осевое охлаждение особенно отличается своей простотой и дешевой конструкцией.

Благодаря горячему прессовому соединению или соединению с помощью прессовой посадки в случае обоих вариантов выполнения системы охлаждения роликов не возникает никаких утечек охлаждающей жидкости. Внутри направляющего ролика можно отказаться от специальных уплотнений, так как герметичность создается с помощью горячего прессового соединения.

В случае приводного направляющего ролика для установки непрерывной разливки описанное горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки может использоваться при соединении с приводными элементами, соединяя без возможности проворачивания с помощью горячего прессового соединения или соединения с помощью прессовой посадки присоединительный элемент карданного вала приводного направляющего ролика с поддерживаемым посередине на упорном подшипнике опорным валом.

Уплотнение каналов для охлаждающей жидкости и распределительных каналов для охлаждающей жидкости с помощью введенных в корпус ролика распределительных уплотнительных колец распределителя благодаря горячему прессовому соединению или соединению с помощью прессовой посадки упраздняет чувствительные самостоятельные уплотнительные элементы и сварные соединения.

В частности, выполненные в виде разъемных упорные подшипники направляющего ролика образованы подшипниками качения, тела качения которых могут компенсировать обусловленные работой осевые смещения и отклонения от соосности. Для этого могут использоваться, например, тороидальные подшипники, как они описаны, например, также в немецком описании полезного образца DE 20021514 U1.

Дальнейшие преимущества и признаки настоящего изобретения получаются из нижеследующего описания не ограничивающих его примеров выполнения, причем ссылаемся на прилагаемые чертежи, которые показывают следующее:

Фиг.1 - направляющий ролик для установки непрерывной разливки согласно изобретению с двумя корпусами роликов и с периферийным охлаждением корпуса ролика,

Фиг.2 - направляющий ролик с тремя корпусами роликов и центральным охлаждением роликов,

Фиг.3 - поперечное сечение направляющего ролика с изображением подвода охлаждающей жидкости вдоль линии А-А разреза из Фиг.1,

Фиг.4 - частичный разрез направляющего ролика при присоединении уплотнительного кольца распределителя к сквозному каналу для охлаждающей жидкости.

Чертежи показывают направляющие ролики в схематическом изображении, которые, например, могут использоваться для применения в направляющей для отливаемых изделий установки непрерывной разливки для изготовления металлических литых изделий с большой шириной с поперечным сечением плоского слитка или тонкого плоского слитка. Одинаковые или имеющие одинаковое действие детали в различных формах выполнения обозначены одинаковыми символами.

Представленный на Фиг.1 в продольном разрезе, не приводной, состоящий из двух частей направляющий ролик для установки непрерывной разливки включает в себя два корпуса 1, 2 ролика и три опорных вала 4, 5, 6, причем опорные валы поддерживаются с возможностью вращения в упорных подшипниках 8, 9, 10. Расположенный между двумя корпусами 1, 2 роликов опорный вал 5 заканчивается двумя концами 12, 13 вала, которые направлены в осевом направлении друг от друга и входят в цилиндрические углубления 14, 15 соседних корпусов 1, 2 ролика. Соединение с силовым замыканием между концом 12, 13 вала и корпусом 1, 2 ролика создается с помощью горячего прессового соединения или соединения с помощью прессовой посадки, которое учитывает господствующие термические и механические нагрузки во время перемещения стального отливаемого изделия по направляющей. Два опорных вала 4, 6, несущие на концах направляющего ролика корпус 1, 2 ролика 4, 6, имеют соответственно лишь один конец 16, 17 вала, который вставлен в углубления корпуса 1, 2 ролика, образуя горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки.

Направляющий ролик оснащен выполненной в качестве периферийного охлаждения внутренней системой охлаждения, которая показана на Фиг.1 и 3. Подача охлаждающей жидкости в опорный вал 4 осуществляется через присоединенный с торца поворотный вводный элемент 21. Опорный вал 4 имеет центральный канал 22, 22а для охлаждающей жидкости, от которого, исходя в области конца 16 вала, несколько радиальных тупиковых линий 23, 23а, 23b, 23с ведут вплоть до корпуса 1 ролика и там впадают в кольцевое пространство 24с серповидными расширениями 25а, 25b, 25с. Исходя от этих серповидных расширений каналы 26, 26а, 26b, 26с с для охлаждающей жидкости на небольшом расстоянии под поверхностью корпуса и при равномерном распределении по окружной поверхности корпуса 1 ролика направлены параллельно оси вращения направляющего ролика, причем предусмотрена многократная смена направления. В области конца 12 вала опорного вала 5 каналы 26 снова впадают в серповидные расширения кольцевого пространства, исходя от которого радиальные тупиковые каналы ведут к центральному каналу 22b для охлаждающей жидкости в конце 12 вала опорного вала 5. В области конца 13 вала повторяется проведение охлаждающей жидкости для корпуса 2 ролика аналогично описанному проведению охлаждающей жидкости в корпусе 1 ролика. Этот порядок повторяется в дальнейшем в соответствии с числом корпусов роликов, из которых образован состоящий из нескольких частей направляющий ролик. Центральный канал для охлаждающей жидкости впадает в поворотный вводный элемент 21а, через который проходящая через направляющий ролик охлаждающая жидкость снова отводится. Каналы для охлаждающей жидкости направлены таким образом, что они в области горячего прессового соединения возвращаются от опорного вала в корпус ролика, так что плотное горячее прессовое соединение одновременно действует в качестве уплотнения против утечек охлаждающей жидкости.

На Фиг.2 в схематическом изображении представлен состоящий из трех частей направляющий ролик, который включает в себя три корпуса 1, 2, 3 ролика, несущие эти корпуса роликов опорные валы 4, 5, 6 и поддерживающие эти опорные валы с возможностью вращения упорные подшипники 8, 9, 10, 11. Корпуса роликов и опорные валы, как уже описано выше в отношении направляющих роликов в соответствии с Фиг.1, связаны друг с другом с помощью горячего прессового соединения или с помощью прессовой посадки. Проведение охлаждающей жидкости осуществляется через центральный канал 28 для охлаждающей жидкости, который проходит через следующие друг за другом опорные валы и корпуса роликов в осевом направлении. На стороне входа и на стороне выхода канала для охлаждающей жидкости предусмотрены поворотные пропускные устройства 21 для подачи и отвода охлаждающей жидкости, из которых показано только поворотное пропускное устройство 21 для подачи охлаждающей жидкости. Горячие прессовые соединения между корпусами роликов и опорными валами уплотняют в наружном направлении против потерь из-за утечек переходы центрального канала для охлаждающей жидкости между корпусом ролика и опорными валами.

Фиг.1 показывает состоящий из нескольких частей приводной направляющий ролик, в случае которого крайний ролик 6 имеет два конца 17, 30 вала. Конец 17 вала связан с корпусом 2 ролика с помощью горячего прессового соединения, а конец 30 вала вдается в соединительный элемент 31 приводного карданного вала, который также соединен с концом 30 вала с помощью горячего прессового соединения.

Фиг.4 представляет в частичном разрезе другой пример выполнения с периферийным охлаждением и показывает обратное направление охлаждающей жидкости из проходящих в осевом направлении через корпус 1 ролика каналов 26 для охлаждающей жидкости в расположенный по центру конце 12 вала канал 22b для охлаждающей жидкости. Все проходящие параллельно каналы 26 для охлаждающей жидкости впадают в образованный проходящим по периметру кольцевым каналом распределительный канал 33 для охлаждающей жидкости, стенки которого образованы корпусом 1 ролика и уплотнением 34 распределителя. Некоторые направленные радиально отводящие каналы 23а соединяют кольцевые каналы 33 с каналом 22b для охлаждающей жидкости. Равным образом подача охлаждающей жидкости осуществляется в другом месте через расположенные аналогично распределительные каналы для охлаждающей жидкости. В целом Фиг.4 показывает четыре возможных варианта уплотнительного кольца 34, 35, 36, 37 распределителя.

Уплотнительное кольцо 34 распределителя запрессовано в корпус 1 ролика и образует с ним выполненное без возможности проворачивания горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки. Равным образом уплотнительное кольцо 34 распределителя вместе с корпусом 1 ролика напрессовано на конце 12 вала.

1. Направляющий ролик для установки непрерывной разливки, содержащий, по меньшей мере, один корпус (1, 2, 3) ролика и, по меньшей мере, два опорных вала (4, 5, 6, 7), причем соответственно два опорных вала связаны без возможности проворачивания с одним корпусом ролика, и каждый опорный вал поддерживается с возможностью вращения в упорном подшипнике (8, 9, 10, 11), при этом каждый опорный вал (4, 5, 6, 7) содержит, по меньшей мере, один конец (12, 13, 14, 15) вала, наружная окружная поверхность которого расположена напротив внутренней окружной поверхности углубления в корпусе (1, 2, 3) ролика, отличающийся тем, что корпус ролика связан без возможности проворачивания с несущими его с обеих сторон опорными валами с помощью горячих прессовых соединений или с помощью соединений прессовой посадкой, причем горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки имеет длину горячей прессовой посадки, при которой отношение длины горячей прессовой посадки к диаметру вала больше 1, при этом через корпус (1, 2, 3) ролика проходит, по меньшей мере, один канал (26, 26а, 26b, 26с) для охлаждающей жидкости и этот, по меньшей мере, один канал для охлаждающей жидкости расположен на постоянном расстоянии от цилиндрической наружной поверхности корпуса ролика и, по существу, радиальные подводящие и отводящие каналы (23а, 23b, 23с) для охлаждающей жидкости проходят через горячее прессовое соединение между опорным валом и корпусом ролика, при этом герметичность создается с помощью горячего прессового соединения.

2. Направляющий ролик по п.1, отличающийся тем, что в случае нескольких соосно расположенных в осевом направлении корпусов (1, 2, 3) роликов соответственно два соседних корпуса (1, 2 и 2, 3) связаны без возможности проворачивания посредством поддерживаемого посередине упорным подшипником (9, 10) опорного вала (5, 6).

3. Направляющий ролик по п.1, отличающийся тем, что между корпусом (1, 2, 3) ролика и опорным валом (4, 5, 6, 7) расположено уплотнительное кольцо (34, 35, 36, 37) распределителя, которое с корпусом ролика образует распределительное кольцо (33) для охлаждающей жидкости, в которое впадают, по существу, радиальные подводящие или отводящие каналы (23а, 23b, 23с) и проходящие параллельно оси каналы (26, 26а, 26b, 26с) для охлаждающей жидкости, причем это уплотнительное кольцо (34) распределителя с корпусом (1, 2, 3) ролика и с опорным валом (4, 5, 6, 7) образует горячее прессовое соединение или соединение с помощью прессовой посадки без возможности проворачивания.

4. Направляющий ролик по п.1 или 2, отличающийся тем, что направленный по центру в осевом направлении канал (28) для охлаждающей жидкости, имеющий постоянное поперечное сечение, проходит через попеременно чередующиеся друг за другом опорные валы (4, 5, 6, 7) и корпуса (1, 2, 3) ролика.

5. Направляющий ролик по п.1, отличающийся тем, что соединительный элемент (31) присоединительного устройства карданного вала приводного направляющего ролика соединен без возможности проворачивания с поддерживаемым посередине на упорном подшипнике (10) опорным валом (7) с помощью горячего прессового соединения или соединения с помощью прессовой посадки.

6. Направляющий ролик по п.1, отличающийся тем, что выполненный в виде разъемного подшипника упорный подшипник (8, 9, 10) образован подшипниками качения, тела качения которых компенсируют обусловленные работой осевые смещения и отклонения от соосности (CARB-подшипники).