Rulmentul ADAPT de la Timken pentru rolele de turnare a semifabricatelor în maşinile de turnare continuă (I)

Transmisii Mecanice

de Nigel A. Los , John H. Rhodes , Georg Daberger

Rulmentul ADAPT de la Timken pentru rolele de turnare a semifabricatelor în maşinile de turnare continuă (I)

La ora actuală, turnarea continuă este principalul proces folosit în producţia de brame, blumuri şi țagle din oţel. În ultimii şaizeci de ani, în proiectarea mașinilor de turnare continuă au existat nenumărate dezvoltări, care acoperă toate aspectele funcţionării acestora. Această lucrare abordează o nouă dezvoltare în proiectarea rulmenţilor ce echipează lagărul din poziţia flotantă a rolelor de turnare a semifabricatelor în zona curbă, în zona maşinii de îndreptat şi în segmentele orizontale ale mașinilor de turnare continuă cu fir curb pentru brame, blumuri şi țagle din oţel.

Aplicaţia

În timpul procesului de turnare continuă, semifabricatul din oțel care părăsește forma de cristalizare trebuie susținut cu grijă pentru a-i menține forma și fragila crustă subțire solidificată.

Principala metodă de asigurare a acestei susțineri este prin intermediul rolelor – aceste role sunt poziționate pe toate cele patru fețe ale semifabricatului, imediat sub cristalizor, dar vor rămâne role numai pe fețele de sus și pe cea de jos ale semifabricatului în segmentele cu role de sub această poziție.

Rolele din primele segmente au diametrul mai mic decât cele situate în poziții inferioare de-a lungul utilajului, pentru a le permite o poziționare apropiată unele de altele, ca să asigure susținerea necesară semifabricatului. În continuare, în pozițiile inferioare, se pot folosi role poziționate la distanțe mai mari și cu diametrul exterior mai mare, deoarece semifabricatul turnat se răcește și se întărește pe măsură ce parcurge segmentele.

Găsirea unei soluții constructive optime pentru ansamblul rolelor de turnare a semifabricatelor din oțel continuă să reprezinte o provocare. Acest fapt nu este surprinzător, având în vedere mediul de funcționare specific și cerințele privind proiectarea rolelor:

  • Contactul direct cu un semifabricat aflat la temperaturi de 900°C [1650°F];
  • Răcirea internă necesară;
  • Funcționarea sub un flux constant de apă pentru răcire externă și sub acțiunea aburilor, care sunt contaminați cu zgură;
  • Preluarea unei substanțiale dilatări termice axiale - până la 6 mm;
  • Sarcinile ce acționează pe role sunt mari - până la aproximativ 100 tone. Cu toate acestea,deflexia rolelor trebuie menținută la minimum;
  • Rotirea la turații reduse, între 1,5 și 15 rot/ min, în funcție de diametru și de viteza semifabricatului;
  • Rolele acționate trebuie să transmită cuplul de acționare de-a lungul întregii lungimi de lucru;
  • Ansamblurile de role trebuie să poată fi mentenabile și reparabile.

FIGURA 1. Schema tipica a unei mașini de turnare continua cu fir curb pentru semifabricate din oțel

Soluțiile constructive ale ansamblului rolei variază de la un constructor de laminoare la altul, dar, din perspectiva furnizorului de rulmenți, au multe lucruri în comun. Soluțiile constructive adoptate sunt numeroase, dar lățimile semifabricatelor turnate și, prin urmare, lungimile rolelor sunt de așa natură încât toate rolele, indiferent de soluția aleasă, au nevoie de lagăre de sprijin cu rulmenți în poziții intermediare de-a lungul generatoarei rolei, pentru a micșora deflecția. Asigurarea unor  lagăre de sprijin intermediare se realizează în numeroase moduri, în funcție de configurația de bază a rolelor. Una dintre soluțiile constructive, folosită în cazul turnării semifabricatelor cu lățime mare, prevede ansambluri separate de role scurte, montate în linie, pentru a asigura lățimea totală necesară. Fiecare secțiune de role separată cuprinde un lagăr cu rulment fix și unul flotant.

FIGURA 2. Ansamblu de role cu şase rulmenţi

 FIGURA 3. Ansamblu de role cu trei rulmenţi

Prin urmare, un ansamblu complet de role ce cuprinde 3 secțiuni va necesita șase rulmenți, așa cum se ilustrează în figura 2. Atunci când rola are și funcție de acționare, secțiunile acesteia sunt cuplate mecanic între lagărele intermediare cu rulmenți.

Alternativ, un ansamblu de role mai înguste, dintr-o soluție constructivă cu arbore continuu, va utiliza câte un rulment la fiecare capăt al arborelui, plus un rulment central, în poziția de sprijin intermediară, cu un total de trei rulmenți, așa cum se ilustrează în figura 3.

Prin urmare, numărul rezultant mare al rul­menților și performanțele acestora în mașina de turnare sunt semnificative pentru operator, în ceea ce privește costul și fiabilitatea. În ceea ce privește furnizorul de rulmenți, provocarea finală se rezumă la a asigura rulmenți pentru poziția flotantă, rulmenți care:

  • Au o sarcină radială de bază statică mare, la dimensiuni de gabarit compacte. Sarcina de bază statică trebuie luată în considerare datorită vitezei de rotire mici. Rulmenții trebuie să fie compacți, atât ca lățime, pentru a reduce la minim porțiunea de semifabricat nesusținută, precum și ca diametru exterior, pentru a permite atât o secțiune robustă a carcasei în partea superioară, cât și o distanță cât mai mare între carcasă și semifabricat;
  • Să poată accepta dezalinieri de 0,5°, rezul­tate ca urmare a deflecției rolelor și montanților de susținere, nu numai în timpul funcționării nor­male, ci și în perioadele de suprasolicitare;
  • Să aibă o capacitate de deplasare axială internă de ± 6 milimetri, pentru a prelua dilatarea termică axială a rolei;
  • Să tolereze funcționarea cu o grosime mică sau inexistentă a peliculei de lubrifiant, datorită vitezei de rotire mici;
  • Să fie ușor de instalat, de demontat și de inspectat.

Răcirea internă a rolelor și a carcaselor rul­menților, împreună cu răcirea externă a semi­ fabricatului și a rolelor determină temperaturi de funcționare a rulmenților moderat ridicate, de 80-90°C, în timpul funcționării normale. Considerațiile speciale în cazul rulmenților, pri­vind temperatura de funcționare, sunt limitate la folosirea unui joc radial intern mai mare decât cel standard și, uneori, la utilizarea unor rulmenți care sunt stabilizați termic dimensional la o tem­peratură mai mare decât cea standard, de 150° C [300°F].

 Soluţii constructive existente pentru rulmenţi

Rulmentul radial oscilant cu role butoi [SRB] funcționează bine în pozițiile fixe și este, aproape întotdeauna, tipul de rulment selectat pentru aceste aplicații. Dar rulmenții din poziția flotantă au reprezentat întotdeauna o provocare. În solu-țiile constructive de role mai vechi se foloseau rulmenți radial oscilanți cu role butoi, care se puteau deplasa axial în carcasele lor, dar soluția nu era ideală - este necesară o forță axială considerabilă pentru a deplasa un rulment supus unei sarcini radiale mari. Astfel, se introduc în rulment sarcini neuniforme exagerate ca mărime.

Totuși, rulmentul radial oscilant cu role butoi acceptă bine dezalinierile unghiulare statice și dinamice. Principalele tipuri alternative de rul­menți, introduse în încercarea de a găsi o soluție, sunt:

  • Rulmenți radiali cu role cilindrice [CRB], cu profiluri modificate ale rolelor și/sau ale căilor de rulare [figura 4];
  • Rulmenți radiali cu role cilindrice încorpo­rați într-o carcasă având forma unei bucșe sferice. Aceștia sunt numiți, în general, rulmenți cilindrici cu autoaliniere [SAC] [figura 5];
  • Rulmenți toroidali [figura 6]

 

FIGURA 4, 5, 6. Soluții constructive cu tipuri diferite de rulmenți

Toate soluțiile încercate s-au bucurat de un anumit grad de succes, dar toate prezintă, toto­dată, limitări sau dezavantaje. În ceea ce privește tipul rulmentului, problemele variază de la capacitatea limitată de dezaliniere unghiulară la difi­cultățile de instalare și de demontare.

Rulmentul ideal trebuie să combine caracteristicile unui rulment radial cu role cilindrice în ceea ce privește deplasarea axială ușoară a inele­lor, cu cele ale unui rulment radial oscilant cu role butoi în ceea ce privește dezalinierea unghiulară în regim static și dinamic, împreună cu simpli­tatea construcției și ușurința de manipulare.


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord