Технические предложения

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Печные ролики предназначены для работы в нагревательной проходной печи непрерывного действия.

 

АНАЛИЗ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Представлен чертеж 116 780 бочка ролика и сборочный чертеж 116870-2, водоохлаждаемый ролик в сборе.

Рабочие температуры – до 1250 оС,,

вес заготовки до 110кг.

Размеры заготовки – диам до 120мм, длина до 1200мм.

Количество роликов в печи – 60 шт.

Печь без зон нагрева, с зоной выдержки и покачивания на конечном участке из расчета 30% проходной режим, 70% - режим покачивания с остановкой до 30 сек.

 

Основными проблемами при эксплуатации ролика являются в порядке возникновения проблем:

- Прогиб водоохлаждаемого вала

- прогиб ролика

- разрыв ролика

В настоящее время поставщиком ролика является ЗАО Трубосталь, Украина.

 

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Особенностью конструкции ролика является установка бочки непосредственно на водоохлаждаемый вал, на всю длину печи.

Недостатками конструкции является большие тепловые потери, связанные с непосредственным отводом тепла от бочки ролика из-за прямого соприкосновения бочки с валом.

В тоже время бочка по прежнему является несущей, т.к. зазор между внутренним диаметром бочки и наружным диаметром вала составляет до 5мм на сторону.

Наличие буртиков с точной посадкой приводит к необходимости назначения дополнительных припусков на механическую обработку (на длину до 740мм – до 5мм) а также назначения специальных припусков на устранение дефектов литья. (до 13мм для литья в кокиль с песочной обсыпкой).

Наличие внутренней расточки приводит к дополнительной сложной операции расточки и резкому увеличению расходного коэффициента. Съем металла по внутренней поверхности при литье в кокиль с песочный кокиль достигает 20кг.

Наличие наружного конуса по всей длине ролика приводит к снижению эффективного сечения, повышенному расходному коэффициенту (до 76 кг на съем металла), невозможности использования достоинств наружного слоя центробежнолитой структуры, нет возможности защитить поверхность ролика различными способами покрытий.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

На основе анализа конструкций могут быть предложены несколько технических решений для повышения эффективности использования ролика

Главной особенностью выбора роликов является обоснованное соотношение между технической целесообразностью и ценой.

Это достигается при помощи:

1. специфическим техническим решением в соответствии с особенностями использования ролика в процессе термообработки.
2. использованием расчета конструкций и теплового расчета на основе современных методов
3. изготовление с минимальными допусками, что позволяет избежать потерь материалов и излишней механообработки
4. достижение максимальной концентричности ролика для снижения температурных напряжений и для обеспечения незначительного механического и коррозионного износа при высоких температурах
5. расчет ролика на определенный срок службы и снижение внутренних простоев
6. использование специальной технологии для защиты поверхности,
7. возможность снижения эксплуатационной стоимости, при снижении уровня водопотребления

 

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ

Материалы выбираются в зависимости от печной атмосферы, температур и напряжений, вызываемых термообрабатываемым листом.

Возможны различные комбинации материалов бочки и цапф.

 

СУЩЕСТВУЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ

1. Для устранения прогиба водоохлаждаемого вала предлагается перейти на центробежнолитую трубную заготовку ст 12Х1МФ, имеющую жаропрочностьв 1,5-2 раза выше, чем применяемая ст 20.
2. Для снижения теплопотерь, учитывая достаточную жаропрочность ст 20Х25Н20С2Л установить на внутренней поверхности бочки тепловые экраны и теплоизоляцию между бочкой и водоохлаждаемым валом
3. Для снижения температуропроводности ролика на поверхности ролика использовать теплоизоляционную обмазку
4. Для повышения эффективности рабочего сечения ролика уменьшить конусную часть наружной бочки ролика с 560мм до 300мм (по опыту других предприятий.

 

НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Для повышения стойкости ролика предлагается разработать новую конструкцию ролика в 2х вариантах

- с водоохлаждением

- без водоохлаждения.

 

КОНСТРУКЦИЯ С ВОДООХЛАЖДЕНИЕМ

Основные решения:

1. повышение диаметра бочки до 219мм с одновременным уменьшением толщины стенки и установкой специальных конструктивных элементов для поддержки бочки ролика. Альтернатива – снижение диаметра до 195мм с снижением толщины стенки при выборе специального материала.
2. Использование нескольких вариантов марок материалов для дальнейшего снижения металлоемкости и водопотребления.

 

БОЧКИ РОЛИКА ИЗ СПЛАВА 20 Х27Н14С2 и 20Х25Н20С2

При использовании конструктивных элементов по п. 1

В конструкции ролика из стали 20Х25Н20С улучшенного исполнения производится:

1. Специальная обработка поверхности для повышения термоусталости
2. формирование специального поверхностного слоя для снижения температурных напряжений
3. разделение рабочего поверхностного слоя от основного несущего слоя для защиты от пиков температуры и проникновения неблагоприятного температурного поля внутрь бочки ролика.
4. Снижение технологического допуска на трещины с внутренней стороны отливки или полное устранение дефектов внутри, что позволяет снизить толщину стенки бочки ролика.
5. повышение механических свойств отливки за счет формирования наиболее благоприятной макро и микроструктуры
6. выравнивание температуры по поверхности ролика за счет использования специального слоя.
7. Специальные покрытия для повышения стойкости к окалинообразованию и снижения высокотемпературной газовой коррозии.

 

БОЧКИ РОЛИКОВ ИЗ СПЛАВА Х28Н48В5Л и Ni-Cr-Al-СПЛАВОВ

Сплавы благодаря высокой жаропрочности и превышения в 2-6 раз допустимого напряжения позволяют перейти от роликов с водоохлаждением на ролики с водоохлаждаемыми цапфами. Сплавы особенно отличаются высокой прочностью и пластичностью, отличаются высоким сопротивлением высокотемпературной коррозии, термодинамической стабильностью, гомогенностью фаз и отсутствием фазовых превращений в процессе работы

Бочка из предлагаемого сплава отличается следующими преимуществами:

1. хорошее сопротивление науглероживанию
2. хорошее сопротивление газовой коррозии и окислению
3. отличная прочность при высоких температурах
4. хорошая размерная стабильность
5. хорошее сопротивление термоудару
6. хорошее сопротивление термоусталости и износу.