РОЛИК АГРЕГАТА НЕПРЕРЫВНОГО ОТЖИГА Российский патент 1997 года по МПК C21D9/675 B22D19/08 B65G39/00 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при ремонте и изготовлении роликов агрегата непрерывного отжига (АНО).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является ролик АНО, содержащий бочку и полые цапфы (АО "НЛМК", сборочный чертеж N 427040 R "Ролик АНО"). Бочка выполнена из сплава Х25Н20С, а цапфы из стали Х18Н9. Недостатком известного технического решения является низкая стойкость ролика, который быстро выходит из строй чаще всего вследствие износа наружной поверхности цапф.

Цель изобретения повышение стойкости роликов агрегата непрерывного отжига.

Поставленная цель достигается тем, что цапфы ролика выполнены из двух слоев внутреннего из нержавеющей стали аустенитного класса и наружного из нержавеющей стали мартенситного или мартенситно-ферритного класса. При этом толщина наружного слоя не превышает 0,5 общей толщины стенки полой цапфы. В качестве материала для внутреннего слоя лучше применять сталь, содержащую, мас. углерод 0,01-0,12; марганец 0,1-2,0; хром 16,0-20,0; кремний 0,01-0,08; никель 8,0-11,0; железо остальное, а для наружного сталь, мас. углерод 0,09-0,25; кремний 0,10-0,80; марганец 0,10-0,80; хром 12,00-14,00; никель 0,01-0,60; железо остальное. Причем если содержание углерода до 0,15% то сталь относится к мартенситно-ферритному классу.

Ролики агрегата непрерывного отжига работают в сложных условиях в условиях высокой температуры и нагрузок со стороны протягиваемой полосы. Для уменьшения возможности перегрева цапф и заклинивания подшипников цапфы выполнены пустотелыми и они охлаждаются изнутри водой. В процессе эксплуатации цапфы испытывают изгибающие нагрузки вследствие действия протягиваемой полосы, а также подвергаются истиранию в месте посадки подшипника и муфты со стороны привода. Чаще всего ролики выходят из строя вследствие износа цапф. В прототипе цапфы выполнены из стали аустенитного класса Х18Н9, которая обладает высокими жаропрочными свойствами и коррозионной стойкостью, однако она имеет низкую твердость и, следовательно, износостойкость. При эксплуатации ролика из-за неравномерного нагрева цапфы и подшипника, а также из-за различия их коэффициентов термического расширения происходит проскальзывание обоймы подшипника по наружной поверхности цапфы, что приводит к ее износу. Для повышения износостойкости наружную часть цапф предлагается выполнять из нержавеющей стали мартенситного или мартенситно-ферритного класса, т.к. этот класс сталей обладает наряду с высокой коррозионной стойкостью и жаропрочностью еще и высокой твердостью, а, следовательно, износостойкостью.

Однако этот класс материалов обладает более низкой пластичностью по сравнению со сталями аустенитного класса. Поэтому в предложенном техническом решении полые цапфы выполнены из двух слоев внутреннего из нержавеющей стали аустенитного класса, обладающего высокой пластичностью и вязкостью, и наружного из нержавеющей стали мартенситного класса, обладающего высокой износостойкостью. При этом в случае перегрузок и изгиба ролика трещина, образовавшаяся в хрупком наружном слое, вязнет в пластичном внутреннем. Причем это свойство наилучшим образом проявляется, если толщина наружного слоя не превышает 0,5 общей толщины стенки цапфы. При увеличении толщины износостойкого слоя трещина может не увязнуть в током внутреннем слое, что приведет к поломке цапфы. Таким образом, в предложенной конструкции ролика в наиболее полной мере сочетаются высокая износостойкость наружного слоя ролика с вязкостью внутреннего, что в целом повышает ресурс работы ролика.

На чертеже изображен общий вид ролика, где 1 бочка, 2 цапфа (длинный конец присоединяется к электродвигателю), с толщиной стенки H. Каждая цапфа состоит из внутреннего слоя 3 толщиной δ и наружного слоя 4 толщиной h.

Пример.

На изношенных цапфах ролика, вышедшего из строя, с помощью электродуговой наплавки формируют слой толщиной 3 мм на сторону из стали 12Х13, имеющей следующий химический состав, мас. углерод 0,10; кремний 0,40; марганец 0,43; хром 13,1; никель 0,45, остальное железо. Это сталь мартенситно-ферритного класса. Основа (внутренний слой) выполнена из стали аустенитного класса 12Х18Н9 следующего состава, мас. углерод 0,08; кремний 0,6; марганец 1,2; хром 17,5; никель 9,1; железо остальное. Общая минимальная толщина стенки цапфы (H) составляет 15 мм. Тогда при d 3 мм толщина наружного слоя составляет 0,2 от H в самом узком месте цапфы. При неизменной толщине наружного слоя ( d 3 мм) ее доля в других частях цапфы (большего диаметра) будет еще меньше, чем 0,2.

Преимущества предложенного технического решения заключаются в том, что новая конструкция цапф роликов сочетает в себе высокую износостойкость наружного слоя с вязкостью внутреннего, при высокой жаростойкости и коррозионностойкости обоих слоев, что в целом повышает срок службы роликов АНО.

Использование: в металлургии, при ремонте и изготовлении роликов агрегатов непрерывного отжига. Цель изобретения - повышение стойкости роликов. Цель достигается тем, что цапфы ролика выполнены из двух слоев - внутреннего из нержавеющей стали аустенитного класса и наружного - из нержавеющей стали мартенситного класса. Толщина наружного слоя не превышает 0,5 общей толщины стенки полой цапфы. В качестве материала для внутреннего слоя рекомендуется применять сплав, мас.%: углерод 0,01-0,12; марганец 0,1-2,0; хром 16,0-20,0; кремний 0,01-0,08; никель 8,0-11,0; железо - остальное, а для наружного слоя - сплав, мас. %: углерод 0,09-0,25; кремний 0,10-0,80; марганец 0,10-0,80; хром 12,00-14,00; никель 0,01-0,60; железо - остальное. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Ролик агрегата непрерывного отжига, содержащий бочку и полые цапфы, отличающийся тем, что полые цапфы выполнены из двух слоев внутреннего из нержавеющей стали аустенитного класса и наружного из нержавеющей стали мартенситного или мартенситно-ферритного класса. 2. Ролик по п.1, отличающийся тем, что толщина наружного слоя не превышает 0,5 толщины стенки полой цапфы. 3. Ролик по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутренний слой выполнен из стали, содержащей мас.

Углерод 0,01 0,12
Марганец 0,1 2,0
Хром 16 20
Кремний 0,01 0,08
Никель 8 11
Железо Остальное
4. Ролик по п.1 или 2, отличающийся тем, что наружный слой выполнен из стали, содержащей, мас.

Углерод 0,09 0,25
Кремний 0,1 0,8
Марганец 0,1 0,8
Хром 12 14
Никель 0,01 0,6
Железо Остальноеи