СПОСОБ БАНДАЖИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК B22D11/12 B23P6/00 

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к роликам машин непрерывного литья заготовок, а также может быть использовано при ремонте бандажированием любых других деталей.

Ролики зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) эксплуатируются в сложных условиях: при циклическом термомеханическом воздействии со стороны слитка, окислительном воздействии охлаждающей жидкости, абразивном воздействии окалины и т.п. В результате ролики быстро выходят из строя вследствие износа, образования трещин, термической усталости и особенно часто из-за проскальзывания колец бандажа по бочке ролика. Последняя причина выхода из строя роликов характерна для бандажированных роликов, где кольца бандажа посажены на бочку с натягом, как, например, в авт. св. N 1091991, кл. B 22 D 11/12, 1984.

Все известные способы бандажирования не учитывают условий эксплуатации роликов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), и посаженный с натягом бандаж имеет окисленную внутреннюю поверхность, что облегчает в дальнейшем его проскальзывание по бочке ролика, это особенно характерно для приводных роликов.

Известен способ бандажирования деталей, в частности валов, включающий нагрев кольца до 480-500^oC, выдержку и посадку с натягом (Гребеник В.М., Гордиенко М. В., Цапко В.К. Повышение надежности металлургического оборудования. Справочник. - М: Металлургия, 1988, с. 52-53).

Недостатком известного технического решения является низкая стойкость деталей, в частности роликов МНЛЗ, из-за проскальзывания кольца бандажа по бочке ролика.

Наиболее близким является способ бандажирования (Цеков В.И. Восстановление деталей металлургического оборудования. - М.: Металлургия, 1977, с. 27-28). Способ бандажирования предполагает нагрев кольца до температуры 400-500^oC и посадку с натягом 0,05-0,15 мм.

Недостатком известного технического решения является низкая стойкость бандажированных деталей, испытывающие в процессе эксплуатации срезывающие напряжения по зоне контакта бандажа с деталью. Преждевременный выход из строя бандажированной детали обусловлен тем, что из-за отсутствия регламентации температурного и временного факторов при нагреве бандажа перед его посадкой на деталь внутренняя часть бандажа покрывается толстой окалиной, которая в дальнейшем и предопределяет проскальзывание бандажа.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение стойкости бандажированных деталей за счет предотвращения проскальзывания бандажей в процессе эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что способ включает в себя нагрев колец бандажа до температуры не выше 570^oC и выдержку при заданной температуре в течение (1,1-4,0)δ (мин), где δ - толщина стенки кольца, мм. В зависимости от конструкции наружной поверхности бочки ролика насаживают все кольца бандажа одновременно или, как во втором варианте поочередно, начиная со средней части ролика, причем первое кольцо устанавливают в центральной части ролика, равной (0,4-0,6)L, где L - длина бочки ролика.

Во всех известных технических решениях не регламентируется время выдержки бандажа при повышенной температуре (перед посадкой на деталь) в зависимости от толщины детали, в результате происходят перегрев детали, окисление внутренней части, она покрывается толстой окалиной. Нагрев свыше 570^oC является совершенно недопустимым: скорость окисления при этой температуре резко увеличивается, окалина выше этой температуры становится трехслойной, толстой и рыхлой, так как выше 570^oC начинает образовываться вюстит. Также известно, что температура влияет на скорость реакции окисления экспоненциально (Окисление металлов. /Под ред. Ж. Бенара. -М.: Металлургия, 1968, с. 165). Поэтому температура нагрева перед последней посадкой с натягом должна быть как можно ниже, однако температуру выбирают из величины посадки, так, например, при посадке с натягом, равным 0,1-0,15 мм, достаточно нагреть кольцо до 400-430^oC, а для посадки 0,6-0,9 мм, применяемой для изготовления бандажированных роликов МНЛЗ, кольца необходимо нагревать до 480-530^oC.

Время выдержки при заданной температуре определяется толщиной стенки нагреваемой детали, ее химическим составом и величиной температуры. Известно, что чем выше температура печи, тем быстрее идет прогрев детали, а с увеличением степени легирования сталей ее теплопроводность снижается. По результатам экспериментов нижний предел выдержки принят равным 1,1•δ(мин), где δ - толщина стенки нагреваемой детали, при меньшем значении выдержки не наблюдается полный прогрев детали. Длительность нагрева, превышающая 4•δ, приводит к значительному окислению бандажа, в том числе и ее внутренней части, что в дальнейшем снижает стойкость детали.

При изготовлении бандажированных роликов МНЛЗ наиболее оптимальным является вариант, когда все кольца бандажа набраны в кассету и нагреваются в печи вместе с ней, а затем одновременно сажаются на бочку ролика. Этот метод приемлем для роликов, где кольца бандажа расположены непосредственно рядом друг с другом. Однако конструктивная особенность отдельных роликов предполагает наличие между кольцами втулок, посаженных свободно без натяга. В этом случае необходимо насаживать кольца поочередно, причем начинать нужно с центральной части бочки равной (0,4-0,6)L, где L - длина бочки, мм. Затем поочередно бандажируются обе другие стороны. В этом случае сокращается время бандажирования, а следовательно, и время пребывания колец бандажа в печи, насаживаемых в последнюю очередь. Как известно, в роликах МНЛЗ наиболее нагруженная часть бочки - это центральная часть, она бандажируется в первую очередь, следовательно, поверхность колец менее окислена, чем колец, насаживаемых последними.

Пример 1. Производили изготовление бандажированного ролика машины непрерывного литья заготовок. Длина бочки ролика составляет 1907 мм, наружный диаметр 280 мм. Материал бочки и колец 25Х1ФМС. Кольца бандажа имеют наружный диаметр 320 мм, толщину стенки 20 мм, ширину 90 мм. Величина натяга составляет 0,9 мм. Все кольца (21 шт.) укладывались друг на друга в специальную кассету, повторяющую форму бочки ролика. Кассету с кольцами помещали в печь, нагретую до 520^oC, выдерживали в течение 40 мин (2•δ), после чего кассету вместе с разогретыми кольцами надевали на вертикально установленный ролик. После охлаждения колец удалялась кассета, готовый ролик подвергался механической обработке по бочке с последующей сборкой в секцию.

Пример 2. Проводили изготовление бандажированного ролика машины непрерывного литья заготовок. Длина бочки ролика составляет 1907 мм, наружный диаметр 220 мм. Материал бочки и колец 25Х1ФМС. Кольца бандажа имеют наружный диаметр 250 мм, толщину стенки 15 мм, ширину 80 мм. Согласно конструктивным особенностям кольца бандажа на длине бочки ролика должны чередоваться со втулками, насаженными на бочку с зазором +1 мм. Толщина втулок 3 мм, ширина 50 мм. Величина натяга кольца бандажа составляет 0,7 мм. Процесс бандажирования ролика производили следующим образом: кольца бандажа помещали произвольным образом в электрическую печь, разогретую до температуры 480^oC, выдерживали в течение 45 мин (3•δ), доставали первое кольцо и насаживали точно по центру бочки ролика, для этого краном приподнимали один край ролика (ролик лежал горизонтально и опирался на стойки цапфами). Затем на обе стороны от установленного кольца надевали втулки и насаживали следующие кольца. Бандажирование продолжали до полного заполнения бочки ролика кольцами и втулками.

Технико-экономическое преимущество предложенного способа бандажирования заключается в уменьшении толщины окалины на внутренней поверхности бандажных колец, что приводит к уменьшению вероятности проскальзывания бандажа в процессе работы изделия и повышает стойкость детали.

Использование: в металлургии, в частности при ремонте бандажированием роликов машин непрерывного литья или любых других деталей. Сущность изобретения: для повышения стойкости бандажированных деталей за счет предотвращения проскальзывания бандажей в процессе эксплуатации нагрев колец бандажа осуществляют до температуры не выше 570^oC и выдержку при заданной температуре в течение (1,1-4,0)δ(мин), где δ - толщина стенки кольца, мм. В зависимости от конструкции наружной поверхности бочки ролика насаживают все кольца бандажа одновременно или поочередно, начиная со средней части ролика. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ бандажирования деталей, преимущественно роликов машин непрерывного литья заготовок, включающий нагрев колец бандажа и посадку их на бочку, отличающийся тем, что нагрев колец производят до температуры не выше 570^oС и выдерживают при заданной температуре в течение (1,1 - 4,0)δ(мин), где δ - толщина стенки кольца, мм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что посадку первого кольца производят в центральной части бочки, равной (0,4 - 0,6)L, а затем осуществляют посадку остальных колец поочередно по обе стороны от центрального, где L - толщина бочки ролика, мм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что все кольца насаживают на бочку одновременно.