HUT72280A - Delivery roll for conveying hot articles, mainly strips made of alloy steel - Google Patents

Abstract

A furnace roll (14) for transferring steel strips from an annealing furnace has several spaced rings (48, 50, 52, 54, 56) along the body (16) of the roll. The rings have a width and diameter chosen such that the load on each ring is optimized depending upon the material of the strip and the ring material. The selected ring material is relatively insoluble with the strip material.

Description

Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft. BudapestPatent and Trademark Office Ltd. Budapest

TOVÁBBÍTÓ HENGER MELEG TÁRGYAK, ELSŐSORBAN ACÉLÖTVÖZETBŐL KÉSZÜLT SZALAGOK TOVÁBBÍTÁSÁRACONVEYOR CYLINDERS FOR THE TRANSMISSION OF WARM ARTICLES, PRIMARY, OF STEEL ALLOY

Bejelentő: ALPHATECH, INC., Feltaláló:Applicant: ALPHATECH, INC., Inventor:

MORANDO A. Jorge, A bejelentés napja: Elsőbbsége:MORANDO A. Jorge, Date of Filing: Priority:

TrentonyÁmerikai Egyesült Államok^{- u} TrentonyUnited States ^{- u}

T rentonyÁmorikáÍEgyesüirÁllai nők UST-shirt women's US women

1995. 08. 09.08.08.1995

1994.08.09.(287,647) US08 Aug 1994 (287,647) US

Amerikai Egyesült ÁllamokA jelen találmány tárgya továbbító henger meleg tárgyak, elsősorban acélötvözetből készült szalagok továbbítására.United States of AmericaThe present invention relates to a conveyor roller for conveying hot objects, in particular steel alloy strips.

82150-8660 Er82150-8660 Er

A hőkezelő, illetve izzító kemencékben alkalmazott hengerek - még ha a fellépő feszültségek szempontjából megfelelően tervezettek is - semmiképpen sem kielég ítöek az adhézió szempontjából.Cylinders used in heat treatment and annealing furnaces, even if properly designed for the stresses involved, are by no means sufficient for adhesion.

Az adhézió az elsődleges oka annak, hogy az ilyen hengerek rendkívül gyorsan tönkremennek és ugyanakkor folyamatos karbantartást igényelnek. A hengereket általában hetente revétlenítik és legalább kéthavonta forgácsolással felújítják.Adhesion is the primary reason why such cylinders are extremely fast to break and require constant maintenance. Cylinders are usually de-frayed weekly and chipped at least every two months.

A revétlenítés úgy történik, hogy egy láncból készült hálót húznak át a hengerek felett 1000 - 1100 C° hőmérsékleten a hengerek forgási irányával ellenkező irányban (azaz a kemence normál üzemmódjával ellenkezőleg). Ezzel a kezeléssel eltávolítható egy hét alatt a hengerekre lerakódott reve nagy része. Néhány hét után azonban (általában havonta) a hengereket kiszerelik és felületüket köszörülik. Sajnos ezek az eljárások nem elegendőek ahhoz, hogy minimalizálják a legköltségesebb következményt, a rossz szalagminőséget. A selejt mennyisége ezen a területen megdöbbentően nagy.Defrosting is done by passing a chain mesh over the rollers at a temperature of 1000 ° C to 1100 ° C in the opposite direction of rotation of the rolls (i.e., contrary to the normal operation of the furnace). This treatment removes a large part of the rag deposited on the rollers within a week. However, after a few weeks (usually monthly), the rollers are disassembled and ground. Unfortunately, these procedures are not sufficient to minimize the most costly consequence, poor tape quality. The amount of scrap in this area is startling.

A hengerek adhéziójának következtében az izzító kemencékben, ahol a szalag hőmérséklet 1000 C° fölött van (és a szalag keménysége kisebb, mint a hengereké) a továbbító hengerek anyagot vesznek föl a szalagról. A felhalmozódott anyagrészek ugyanakkor egyenetlenségeket okoznak a szalag felületén, azaz csökkentett vagy elfogadhatatlan minőségű szalagfelületet eredményeznek.Due to the adhesion of the rolls, in the annealing furnaces, where the temperature of the strip is above 1000 ° C (and the hardness of the strip is lower than that of the rolls), the transfer rolls pick up material from the strip. At the same time, the accumulated portions of the material cause irregularities in the surface of the tape, i.e., a reduced or unacceptable quality of the tape surface.

Másfelől, a hőkezelő kemencékben, ahol a hőmérséklet 900 C° alatt van, általában a hengerek keménysége összemérhető a szalagok keménysé gével, többnyire a szalag vesz át anyagrészecskéket a hengerekről és ezáltal a hengerek hibáit és elkopását okozzák. A szalag felülete ugyanakkor ebben az esetben is hibás lesz a rárakódott henger részecskék miatt.On the other hand, in heat treatment furnaces where the temperature is below 900 ° C, the hardness of the rolls is generally comparable to the hardness of the rolls, in most cases the roller takes up particles of material from the rolls and causes rollers to fail and wear. However, the surface of the belt will still be defective due to the deposited cylinder particles.

Mint ismeretes, az adhézió az a jelenség, amely két normál nyomáson egymással érintkező felület között lejátszódik. Magas hőmérsékleten azonban - különösen az anyag olvadáspontjának közelében - terhelés sem szükséges az adhézió kialakulásához szükséges viszonylag magas energiaszint eléréséhez (Rabinowicz, FRICTION AND WEAR OF MATERIALS, 1965).As is known, adhesion is a phenomenon that occurs between two surfaces in contact with one another at normal pressure. However, at high temperatures, especially near the melting point of the material, no load is required to reach the relatively high energy levels required for adhesion formation (Rabinowicz, 1965, FRICTION AND WEAR OF MATERIALS).

Az a húzóerő, amelyet ki kell fejteni, hogy az összetapadt felületeket szétválasszuk, az adhéziós erő. A szilárd anyagok összetapadásának nyilvánvaló tendenciája jól látható az un. adhéziós kopás esetében. Ezzel a jelenséggel foglalkozni kell, mert évek óta ez okozza a hőkezelő, illetve izzító kemencék továbbító hengereinek tönkremenetelét.The tensile force that must be exerted to separate the bonded surfaces is the adhesive force. The apparent tendency for solids to adhere is well illustrated in the so-called. for adhesive wear. This phenomenon needs to be addressed, as it has been causing the failure of heat transfer or annealing furnace transfer rollers for years.

Minden esetben adhéziós kopás jön létre, amikor szilárd fémes anyag egy másik ilyen anyag felületével érintkezésbe kerül. Az anyag elmozdulást azok az apró részecskék jelentik, amelyek ilyenkor az egyik felületről a másikra kerülnek vagy amelyek egyszerűen eltávoznak az anyagok felületéről. Mindkét eset előfordul a hőkezelő vagy izzító kemencékben alkalmazott továbbító hengereknél.In all cases, adhesion wear occurs when a solid metallic material comes into contact with the surface of another such material. Material displacement refers to tiny particles that move from one surface to another or simply leave the surface of the material. Both cases occur in transfer cylinders used in heat treatment or annealing furnaces.

A kopási mechanizmus a felületek összetapadási hajlamának következménye, amelynek oka az érintkező anyagok felületi atomjai között fellépő erökO. Ha két felületet egymáshoz érintkeztetünk, majd elválasztjuk őket, ezek az erők anyag részecskéket akarnak az egyik felületről a másikra átvinni. Ez lényegesen erőteljesebben jelentkezik, amikor a két érintkezésben lévő anyag közül az egyik a másikat oldja és/vagy az érintkezés magas hőmérsékleten vagy mindkét anyag olvadáspontjának közelében történik, ahogy ez az izzító, illetve hőkezelő kemencékben szokásos. Mindahányszor ilyen anyagátadás jelentkezik a felületeken, adhéziós kopásról van szó.The wear mechanism is the result of the tendency of the surfaces to stick together due to the forces between the surface atoms of the contacting materials. When two surfaces are contacted and then separated, these forces want to transfer material particles from one surface to the other. This is significantly more pronounced when one of the two contact materials dissolves the other and / or the contact occurs at high temperatures or near the melting point of both materials, as is customary in annealing or heat treatment furnaces. Each time such material transfer occurs on the surfaces, it is an adhesion wear.

Ha két szilárd fémes anyagot egymáshoz nagyon közel helyezünk, bizonyos területeken az érintkezés rendkívül szoros, más részeken viszonylag laza. Igen fontos tudni, hogy mely atomok lépnek erős kapcsolatba a másik felület atomjaival és melyek nem. Az 1. ábrán látható egy vázlat, amely a két tárgy közötti érintkezés valóságos és látszólagos helyeit mutatja. A kölcsönhatás rendkívül fontos, amikor a működési hőmérséklet az anyagok olvadáspontja közelében van. Fontos azt is tudni, hogy az atomközi erők nagyon kis távolságokon (néhány Angström) hatnak. A problémát leegyszerűsítve feltételezzük, hogy a két felület közötti kölcsönhatás csak akkor lép fel, amikor atomközi erők jelentkeznek. Ezek a részek az érintkező felületeken az adhéziós elméletben kötésekként működnek. Az ilyen kötések összes felülete alkotja a valóságos érintkezési felületet (Ar). Az érintkezés teljes felülete lényegében ilyen valóságos érintkező felületekből és látszólagosan érintkező felületekből áll, ahol az egymással szemben fekvő felületek között távolság van és amely felületeket a továbbiakban látszólagos érintkezési felületeknek (AJ nevezünk.When two solid metallic materials are placed very close to one another, contact is extremely tight in some areas and relatively loose in other areas. It is very important to know which atoms are in strong contact with the atoms of the other surface and which are not. Figure 1 is a diagram showing real and apparent locations of contact between the two objects. Interaction is extremely important when the operating temperature is close to the melting point of the materials. It is also important to know that inter-atomic forces work at very short distances (some Angstrom). To simplify the problem, we assume that interaction between the two surfaces occurs only when inter-atomic forces occur. These parts act as joints on the contact surfaces in adhesion theory. All surfaces of such joints constitute the true contact area (Ar). The entire contact surface consists essentially of such real contact surfaces and apparent contact surfaces, with a distance between opposing surfaces, which are hereinafter referred to as apparent contact surfaces (AJ).

Bár a látszólagos érintkezési felületek összessége lényegesen nagyobb lehet, mint a valóságos érintkezési felületeké, nem játszanak meghatározó szerepet a két felület között lejátszódó folyamatokban. Valójában a 10Although the total number of apparent contact surfaces may be significantly larger than that of the actual contact surfaces, they do not play a decisive role in the processes between the two surfaces. In fact, Article 10

Angströmnél nagyobb távolságra lévő felületek között csak rendkívül gyenge erők lépnek fel. Abrikosova és Deryagin (1957) kimutatták, hogy az ilyen erők rendkívüli kicsinységük miatt tulajdonképpen elhanyagolhatók a valóságos érintkező felületek között fellépő erőkhöz képest. A 2. ábrán az egyetlen érintkezés területén fellépő erőket ábrázoltuk. Említésre méltó ezek hasonlósága a 6. ábrán bemutatotthoz.Only extremely weak forces are applied between surfaces larger than Angstrom. Abrikosova and Deryagin (1957) have shown that such forces, due to their extremely small size, are actually negligible compared to the forces occurring between the actual contact surfaces. Figure 2 shows the forces in the single contact area. It is noteworthy that they are similar to those shown in Figure 6.

Ar ideális plasztikus deformáció feltételezésével számolható. Kiszámításához a 2. ábrán bemutatott tipikus viszonyokat vehetjük alapul. Látható, hogy az érintkezési felület háromtengelyű feszültség! állapotban van. A legnagyobb nyomó feszültség, amelyet még az érintkező felület maradó alakváltozás nélkül elvisel, az un. behatolási keménység (P). Ez a keménység általában három-ötszöröse a fémes anyagok nyomás alatti folyáshatárának (lásd 3. ábra). Ugyanez vonatkozik a fémes ötvözetekre és számos nemfémes anyagra is (lásd ugyancsak a 3. ábrát). A fentieket mind elméletileg, mind kísérletileg Tábor igazolta 1951-ben. Mindezek alapján nyugodtan írhatjuk, hogy a valóságos érintkezési felület A_R nagyobb vagy egyenlő L/P-vel.Ar can be calculated by assuming an ideal plastic deformation. The calculation can be based on the typical relationships shown in Figure 2. It can be seen that the contact surface is three-axis voltage! is in good condition. The maximum compressive stress that the contact surface can withstand without any permanent deformation is the so-called. penetration hardness (P). This hardness is usually three to five times the pressure drop of the metallic material (see Figure 3). The same applies to metallic alloys and many non-metallic materials (see also Figure 3). The above was proved both theoretically and experimentally by Camp in 1951. Can safely be written Accordingly, the real contact area is greater than or equal to L / P with the _R.

A 3. ábrán tulajdonképpen a különböző fémek keménységének és folyáshatárának összehasonlítása látható.Figure 3 is in fact a comparison of hardness and yield strength of different metals.

A fenti tényekre alapozva fedeztük fel annak a fontosságát, hogy a szóban forgó probléma megoldásánál a kemencében haladó acélszalagot a minimális felületen kell érintkeztetni a hengerekkel. A 4. ábrán láthatók az adhéziós erők, amelyek akkor jönnek létre, amikor két azonos fémes anyag kerül érintkezésbe állandó terhelés alatt. Ha az érintkezési felületetet fokozatosan növeljük, az adhéziós erők egy bizonyos pontig csökkennek, majd ezután ismét növekednek, ellentétben azzal a felfogással, hogy az egységnyi felületre eső terhelés (L/A) csökkenésével az adhéziós erőknek tovább kellene csökkenniük.Based on the above facts, we have discovered the importance of contacting the steel strip in the furnace with the rollers on a minimal surface to solve the problem in question. Figure 4 shows the adhesive forces that occur when two identical metallic materials come into contact under constant load. As the contact surface is gradually increased, the adhesive forces decrease to a certain point and then increase again, contrary to the notion that as the unit load (L / A) decreases, the adhesive forces should decrease further.

Ha növeljük a látszólagos érintkezési felületet, és túlmegyünk azon a minimális területen, amely a szóban forgó terhelés felvételére elegendő, azok a kapcsolódási pontok, amelyek az adhéziót segítik elő és ebből kifolyólag kopást, illetve károsodást eredményeznek, szükségtelenül tovább növekednek (a valóságos érintkezési felület is növekszik). A fentiekből következik, hogy a teljes adhéziós erő növekszik annak ellenére, hogy a területegységre eső terhelés csökken (lásd 4. ábra). Ez alapvetően az érintkezési felület minimalizálására késztet és a jelen találmány alapját képezi.By increasing the apparent contact area and going beyond the minimum area sufficient to absorb the load in question, the interfaces that facilitate adhesion and, consequently, wear or damage are unnecessarily further increased (the actual contact area is increases). It follows from the above that the total adhesion force increases despite the decrease in load per unit area (see Figure 4). This essentially causes the contact area to be minimized and forms the basis of the present invention.

A 4. ábrán még az is látható, hogy ha a két érintkező anyagból az egyiket egy másik fajta anyagra cseréljük, ugyancsak csökkenthetjük az adhéziós erőt, de a minimális érintkezési felület változatlan marad, minthogy ez a két anyag közül a gyengébb (jelen esetben a szalag) tulajdonságainak függvénye.Figure 4 also shows that replacing one of the two contact materials with another type of material can also reduce the adhesive force, but the minimum contact area remains unchanged as the weaker of these two materials (in this case, the tape) ) properties.

Az adhéziós kopás csak azzal magyarázható, hogy az érintkező felületek között jelentős adhéziós erő lép fel. Mindazonáltal az adhéziós kopás általános jelenség. Rabinowitz (28. oldal) is hivatkozik arra, hogy a felületi energia az adhéziót csökkentheti, ami a felületi energia és a keménység szoros korrelációját mutatja.The adhesion wear can only be explained by the significant adhesion force between the contact surfaces. However, adhesion wear is a common phenomenon. Rabinowitz (p. 28) also points out that surface energy can reduce adhesion, which shows a close correlation between surface energy and hardness.

Az adhézió közönséges érintkezés esetében általában kicsi. Ennek legfőbb oka a valóságos érintkezési felületek rendkívül kis értéke, amelyet tovább • ····! · • ·····»· csökkent a normál terhelés megszűnése. Amikor fémes anyagok között jön létre az érintkezés, mégpedig magas hőmérsékleten, az adhéziós erők igen jelentősek lehetnek (hacsak nem a megfelelő anyagokat választjuk és az érintkezési területet minimalizáljuk) és ennek az adhéziós kopásnak igen jó példáját mutatják a kemence hengerek.Adhesion is usually low in normal contact. The main reason for this is the extremely low value of the actual contact surfaces, which are further • ····! · • ······ · · decreased normal load loss. When contacting metallic materials at high temperatures, adhesion forces can be very significant (unless the right materials are selected and the contact area is minimized) and furnace rollers provide a very good example of this adhesion wear.

Viszonylag nehéz meghatározni a legfontosabb tényezőket, amelyek csökkentik vagy növelik az adhéziót. Mindazonáltal világos, hogy az adhézió nagy, amennyiben:It is relatively difficult to determine the most important factors that reduce or increase adhesion. However, it is clear that adhesion is high when:

a) nagy felületi energiájú anyagokról van szó, minthogy ez a nagy felületi energia jóval megnehezíti a kapcsolódási pontok felbomlását,(a) materials with a high surface energy, since this high surface energy makes it very difficult to break down the interfaces,

b) az anyag kis mennyiségű rugalmas energiát tud tárolni, minthogy ezzel csökken a rugózási képesség,b) the material is capable of storing a small amount of elastic energy as it reduces the springing capacity,

c) olyan anyagpárt választunk, amelyek egymással közbülső fázist képeznek, mert ekkor az adhézió sokkal nagyobb, mint ha olyan fémpárt választunk, ahol az anyagok egymást nem oldják. Ennek az az oka, hogy az egymásban nem oldódó anyagpároknak kisebb adhéziós energiájuk van (Keller, 1963).c) selecting a pair of materials which form an intermediate phase with each other, since the adhesion is much higher than choosing a metal pair where the materials do not dissolve. This is because insoluble pairs of substances have lower adhesion energies (Keller, 1963).

A jelen találmánnyal olyan hengerek kialakítása a célunk, elsősorban hőkezelő kemencékhez, amelyek élettartama lényegesen hosszabb a hagyományos hengerekénél. Gyakorlatilag a hengerekkel érintkező anyagok megváltoztatására nincs mód, hiszen ezt az igényelt termék határozza meg. Ezért olyan anyagokat alkalmazunk az acélszalaggal történő érintkeztetésre, amelyek felületükön nagy és koncentrált mennyiségben tartalmaznak króm karbidot, wolframkarbidot, vanádiumkarbidot és hasonló anyagokat. Ily módon olyan koptatógyűrűket lehet kialakítani, amelyek rendkívül kemények és ugyanakkor kis felületi energiával rendelkeznek, amivel minimalizálni, sőt bizonyos körülmények között kiküszöbölni is lehet az adhéziót. Az 5. ábrán néhány fémes és nemfémes anyag felületi energiáját tüntettük fel az olvadáspont közelében a szobahőmérsékleten mért keménység függvényében. Ezek a felületek rendkívül ellenállóak a mikrohegedési jelenségekkel szemben, minthogy igen magas karbontartalmúak és így a szalag anyagában gyakorlatilag egyáltalán nem oldódnak.The object of the present invention is to provide rolls, in particular for heat treatment furnaces, which have a significantly longer life than conventional rolls. In practice, there is no way to change the materials that come into contact with the rollers, as this is determined by the product requested. Therefore, materials which contain large and concentrated amounts of chromium carbide, tungsten carbide, vanadium carbide and the like are used for contact with the steel strip. In this way, it is possible to form abrasive rings which are extremely hard and yet have low surface energy, thereby minimizing or, in certain circumstances, eliminating adhesion. Figure 5 shows the surface energy of some metallic and non-metallic materials as a function of the hardness at room temperature near the melting point. These surfaces are extremely resistant to micro-fusion phenomena as they have a very high carbon content and thus are practically insoluble in the material of the tape.

Ha a koptatógyűrűk és az acélszalag felülete közötti bármilyen mikrohegedés létrejön, annak olyannak kell lenni, hogy megakadályozza fémes kötésű ötvözetekre jelllemző tulajdonságok (szívósság, flexibilitás és szilárdság) kialakulását. Ha ilyen ötvözet jellegű hegedés jelentkezik, ennek a kovalens kötés jellemzőivel (gyenge, törékeny és felbontható) kell rendelkezni ahhoz, hogy a henger elfordulása során a szétválás síkja a hegben legyen, nem pedig akár a szalag, akár a koptató gyűrűk belsejében, hiszen éppen az ilyen leszakadások jelentik a henger károsodását. Más szóval, ha a koptatógyűrűket nem megfelelően képezzük ki a valóságos érintkezési felületeknél, jelentős adhéziós erő és mikrohegedés jöhet létre az acélszalag és a koptatógyűrű között. Amikor ez a kötés felszakad, a felület károsodik és részecskék távoznak az anyagból.If any micro-fusion between the abrasive rings and the steel strip surface is formed, it should be such as to prevent the development of properties (toughness, flexibility and strength) of the metal bonded alloys. If such an alloy-type fusion occurs, it should have the characteristics of a covalent bond (weak, brittle and resolvable) so that the plane of separation is rotated during the rotation of the roller, not inside the band or abrasion rings. such breaks represent cylinder damage. In other words, if the abrasive rings are not properly formed at the actual contact surfaces, significant adhesive force and micro-fusion can occur between the steel strip and the abrasive ring. When this bond breaks, the surface is damaged and particles leave the material.

Kísérleteket végeztünk olyan fémekkel, amelyek egymásban oldhatók voltak (és ennek megfelelően mikrohegedések jelentkeztek), hogy kimutassuk az anyagválasztás fontosságát és azt az alapvető tényt, hogy magas hőmérsékleten történő üzemelés során kristályközi diffúzió és a két fém felületének közelében lejátszódó rekrisztallizáció mindenképpen kerülendő, amennyiben az izzító vagy hőkezelő kemencékben alkalmazott hengerek károsodását el akarjuk kerülni.Experiments were carried out on metals that were soluble in each other (and micro-fusions, respectively) to show the importance of material selection and the basic fact that intermittent crystalline diffusion and recrystallization near the surface of the two metals should be avoided when operating at high temperatures. or to prevent damage to the rollers used in heat treatment furnaces.

Adhéziós kopás bármely hőmérsékleten felléphet, anélkül, hogy atomközi diffúzió vagy rekrisztallizáció lejátszódna. Ugyanakkor az adhéziós kopás felületi feltételei lényegében azonosak az un. hideghegesztési eljárás feltételeivel, illetve jelenségeivel. Mindazonáltal a gyakorlatban célszerűbbnek bizonyult az adhéziós kopás kifejezést használni inkább, mintsem a hegedési kopás-t.Adhesive wear can occur at any temperature without inter-atomic diffusion or recrystallization. At the same time, the surface conditions of adhesion wear are essentially the same as in the so-called. the conditions and phenomena of the cold welding process. However, in practice, it has proven to be more appropriate to use the term adhesive wear rather than fusion wear.

A 6. ábra két anyag érintkezési felületeinek vázlatát mutatja a szétválás pillanatában. Ha a kötés nyírási feszültsége lényegesen nagyobb, mint a fölső anyag szilárdsága, elnyíródás jelentkezik a 2 jelű vonal mentén és az árnyékolással jelölt rész leválik. Ha a két anyag érintkezési felületének szétválasztásához szükséges erő - akár az adhéziós erők nagysága, akár az érintkezési felületen létrejött ötvözet szilárdsága (7. ábra) miatt - nagyobb, mint az anyag belsejében történő szétválasztáshoz szükséges erő, a törés nyilvánvalóan az említett vonal mentén fog megtörténni.Figure 6 shows a sketch of the contact surfaces of two materials at the time of separation. If the shear stress of the bond is significantly higher than the strength of the top material, shear occurs along line 2 and the shielded portion is detached. If the force required to separate the contact surfaces of the two materials, either because of the magnitude of the adhesive forces or the strength of the alloy formed at the contact surface (Figure 7), is greater than the force required to separate the material internally, the fracture will obviously occur along said line. .

Greenwood és Tábor (1957), valamint Bikerman (1962) bebizonyították, hogy rendkívül ritka az az eset, amikor az érintkező felületek közötti szétválás pontosan az eredeti felületnek megfelelően történik, mivel aGreenwood and Tábor (1957) and Bikerman (1962) have shown that it is extremely rare for the contact surfaces to be separated exactly according to the original surface, since

mikrooldódás, vagy mikrohegedés, minden esetben fellép a fémes felületek érintkezésekor.micro-dissolution, or micro-fusion, occurs in all cases upon contact with metallic surfaces.

A 7a ábrán egy tipikus metallurgiai hegedés, a 7b ábrán pedig egy tipikus adhéziós kapcsolat szövetszerkezetét mutatjuk be.Figure 7a depicts a typical metallurgical fusion and Figure 7b shows the tissue structure of a typical adhesive bond.

A fentiekből az következik, hogy ha az anyagok szétválása nem az érintkezési felületen történik, akkor nyilvánvalóan a lágyabb anyag belsejében fog lejátszódni és ez az anyag a jelen esetben az acélszalag. Nyilvánvaló ugyanis, hogy a lágyabb anyagnak kisebb a mechanikai szilárdsága, mint a keményebb anyagnak, azaz a henger koptató gyűrűinek. Ez azonban mégsem igaz minden esetben, bár általában több részecske tapad a lágyabb anyagról (a szalagról) a keményebb anyagra (a hengerre), mint fordítva.It follows from the above that, if the materials are not separated on the contact surface, it will obviously take place inside the softer material, which in this case is the steel strip. It is obvious that the softer material has a lower mechanical strength than the harder material, i.e. the cylinder wear rings. However, this is not true in all cases, although generally more particles adhere to the softer material (from the tape) to the harder material (to the cylinder) than vice versa.

Vizsgálataink során azt találtuk, hogy az esetek többségében, ahol anyaglerakódás a hengereken jelentkezett, kipattogás is jelentkezett. Ez azt sugallja, hogy vagy a keményebb anyagon vannak lágyabb tartományok, vagy pedig a két anyag között létrejövő ötvözet erősebb, mint a henger anyaga. Ez arra utal, hogy akármilyen keményre is készítjük a hengert, nem tudjuk a kopást teljesen kiküszöbölni. Mindazonáltal a koptatógyűrű kialakításának változtatásával a szalaggal érintkező felületet rendkívüli keménységűre tudjuk készíteni és az itt felhasznált pszeudo fémek, mint például fémkarbidok, a minimálisra csökkentik, vagy megszüntetik a fémszalag anyagában történő oldódást, így csökkenthető, vagy úgyszólván kiküszöbölhető a hőkezelő és izzító kemencékben használatos továbbító hengerek adhéziós kopása.In our investigations, we found that in most cases where material deposition on the rollers occurred, there was also popping. This suggests that either the harder material has softer ranges or that the alloy formed between the two materials is stronger than the roll material. This means that no matter how hard the roller is made, we cannot completely eliminate wear. However, by altering the design of the abrasive ring, the strip contact surface can be made to be extremely hard and the pseudo metals such as metal carbides used therein minimize or eliminate solubility in the material of the metal strip, thus reducing or eliminating adhesive wear.

• ·• ·

Míg a hengerek alapanyaga bármilyen nagyszilárdságú fémötvözet (például króm-nikkel) lehet, a koptatógyürűknek rendkívüli keménységgel kell rendelkezniük, tehát nagy karbidtartalmúak kell legyenek (ez a henger anyagában nem kívánatos, mert az ütésállóságot csökkenti) és minimális nikkelt kell tartalmazniuk a folyáshatár figyelembevételével, továbbá minél több szenet (eutektikus vagy közel eutektikus ötvözetek), annak érdekében, hogy minél több karbid képződhessen és a lehető legnagyobb felületi keménység legyen elérhető. A vizsgálatok azt is megmutatták, hogy az ilyen ötvözetek centrifugális öntése fokozza a koncentrációt és a karbidszemcsék sűrűségét az érintkezési felületeken, ami ugyancsak javítja az adhéziót csökkentő tulajdonságokat és a teljesítményt.While the rolls may be based on any high-strength metal alloy (e.g., chromium-nickel), the abrasion rings should have extreme hardness, i.e., high carbide content (undesirable in the cylinder material to reduce impact resistance), and should minimize as much carbon as possible (eutectic or near eutectic alloys) in order to form as much carbide as possible and achieve the highest possible surface hardness. Studies have also shown that centrifugal casting of such alloys increases the concentration and density of carbide particles at the contact surfaces, which also improves adhesion-reducing properties and performance.

A koptató gyűrűk anyagának célszerű tartományai a következők:The preferred ranges of material for abrasive rings are as follows:

%%

Ni Ni 10 -30,0 10 -30.0 Cr cr 20,0 - 40,0 20.0 - 40.0 C C 0,4- 1,8 0.4-1.8 W W 2,0-10,0 2.0 to 10.0 Mo Mo 0,4- 1,5 0.4-1.5 Co Co 4,0 - 30,0 4.0 - 30.0 Si Ski 0,8- 2,5 0.8-2.5 Mn Mn 1,0 - 2,0 1.0 - 2.0 V V 0,0-10,0 0.0 to 10.0

* ·«···· · • · ·· ·· · ·* · «···· · · · · · · · · ·

*.··· ·· ·· ·· ····*. ··· ·· ········

Látható, hogy a fenti táblázatban szereplő anyagok vagy karbidjaik rendkívül alacsony adhéziós tényezőjűek (Sykorski, 1963). Az ötvözet pontos összetétele függ az alkalmazási hőmérséklet maximumától és a hőkezelt szalag összetételétől. Kis széntartalmú acél szalagok továbbítása esetén 1200 C° körüli hőmérsékleten az optimális koptató gyűrű összetétel az alábbi:It can be seen that the substances listed in the above table or their carbides have extremely low adhesion factors (Sykorski, 1963). The exact composition of the alloy depends on the maximum application temperature and the composition of the cured strip. When transporting low carbon steel strips at temperatures around 1200 ° C, the optimum wear ring composition is as follows:

%%

Ni Ni 1,5 -30,0 1.5 -30.0 Cr cr 2,0 - 40,0 2.0 - 40.0 C C 1,8 - 0,1 1.8 - 0.1 w w 1,0-10,0 1.0-10.0 Mo Mo 1,5- 0,1 1.5-1.1 Co Co 30,0- 2,0 30.0-2.0 Si Ski 0,2 - 2,5 0.2 - 2.5 Mn Mn 2,0 - 0,2 2.0 - 0.2

VV

Amennyiben a maximális működési hőmérsékletet 1200 C°-ról 900 C°ra csökkentjük (ami jellemző egy hőkezelő kemencében), ennek megfelelően növekszik a szalag keménység, az adhéziós energia pedig csökken. A koptatógyűrű ötvözetében a kobalt mennyiségét csökkenteni lehet, a vas vagy a nikkel pedig növekedhet annak érdekében, hogy olcsóbb ötvözetet nyerjünk. Ilyen körülmények között ez az olcsóbb ötvözet is megfelel, tekintettel a csökkentett igénybevételre.If the maximum operating temperature is reduced from 1200 ° C to 900 ° C (typical in a heat treatment furnace), the tape hardness increases accordingly and the adhesion energy decreases. The amount of cobalt in the alloy of the abrasive ring can be reduced and the iron or nickel may increase in order to obtain a cheaper alloy. Under these circumstances, this less expensive alloy is also suitable given the reduced strain.

Összefoglalva megállapítható, hogy • ······ · • · ·· · ♦ · · <··« ·4 ·· ·· l»»t • a hőkezelő vagy izzító kemencékben a hengerek tönkremenetelének oka az adhézió;In summary, it can be stated that the cause of the roller failure in the heat treatment or annealing furnaces is the adhesion;

• a tönkremenetelt a hengerek felületére lerakódó anyagok, valamint a kopás jelenti;• failure of materials on the surface of rollers and wear;

• a fenti hatások következtében:• due to the above effects:

a) gyenge szalagminőség,a) poor tape quality,

b) rövid henger élettartam és(b) short cylinder life; and

c) jelentős karbantartási költség jelentkezik.(c) significant maintenance costs are incurred.

Ismeretes, hogy az adhéziót lineáris jelenségnek tartják. Más szóval, ha állandó terhelés (P) mellett az érintkezési felület növekszik (a terhelés/felületi egység értéke csökken), az adhéziós erők lineárisan csökkennek. A gyakorlati vizsgálatok azonban azt mutatták mind a laboratóriumban, mind az üzemben, hogy ez az elmélet nem helytálló.Adhesion is known to be a linear phenomenon. In other words, if the contact area increases with constant load (P) (load / surface unit value decreases), the adhesion forces decrease linearly. However, practical studies have shown, both in the laboratory and in the plant, that this theory is incorrect.

Az adhéziós erők csökkennek a felületi egységre eső terheléssel egy bizonyos mértékig (ezt optimális érintkezési felületi pontnak nevezzük), majd ismét növekszenek. Más szóval az adhézió nem lineáris jelenség, hanem négyzetesen vagy köbösen függ az alábbi változóktól:The adhesive forces decrease with the load per unit area to a certain extent (this is called the optimum contact surface point) and then increase again. In other words, adhesion is not a linear phenomenon but depends squarely or cubically on:

A. terhelés,A. load,

B. érintkezési felület,B. interface,

C. hőmérséklet,C. temperature,

D. a hengerek forgási sebessége ésD. the rotational speed of the cylinders and

E. az egymással érintkező anyagok összetétele.E. composition of contact materials.

« ···*·· · ···· ·· ·· ·· ····«··· * ·· · ···· ··········

A jelen találmánnyal a jelenségek okait szüntetjük meg és ezáltal kiküszöböljük a hőkezelő és izzító kemencékben alkalmazott hengerek magas karbantartási költségét oly módon, hogy csökkentjük vagy megszüntetjük az adhéziót:The present invention eliminates the causes of the phenomena and thus eliminates the high maintenance cost of the rolls used in the heat treatment and annealing furnaces by reducing or eliminating adhesion:

A. Optimalizáljuk az érintkezési felületet a szalag és a hengerek között az optimális felületre, mégpedig az adhéziós jelenség nem lineáris viselkedésének figyelembevételével.A. Optimize the contact surface between the tape and the rollers for the optimum surface, taking into account the non-linear behavior of the adhesion phenomenon.

B. Optimalizáljuk a hengerek anyagát azáltal, hogy:B. Optimize the material of the cylinders by:

1. olyan kopásálló fémötvözeteket alkalmazunk, amelyekben kemény, kovalens kötésű részecskék (Crx, C_x, WC, V_xCx stb.) vannak eloszlatva egy kobalt-nikkel bázisú szilárd oldat mátrixban. (A.F. Underwood Aspects of Rubbing Surfaces, Summer Conference on Friction and Surface Finish, M.I.T., Cambridge, MA 1940, pp. 5 to 12)Using a first abrasion-resistant metal alloys in which hard particles is covalently bonded (Crx, _x C, WC, V _x Cx etc) are dispersed in a matrix of cobalt-nickel-based solid solution. (AF Underwood Aspects of Rubbing Surfaces, Summer Conference on Friction and Surface Finish, MIT, Cambridge, MA 1940, pp. 5 to 12)

2. A gyűrűk érintkező felületeinek mechanikus beállításáról gondoskodunk, kihasználva a centrifugális öntést, amely sűríti és koncentrálja ezen kovalens kötésű ötvözet részecskék (krómkarbid, wolframkarbid és hasonlók) jelenlétét a koptatógyűrűk és a szalagok érintkezési felületénél.2. Providing mechanical alignment of the contact surfaces of the rings by utilizing centrifugal casting, which thickens and concentrates the presence of these covalently bonded alloy particles (chromium carbide, tungsten carbide, and the like) at the interface of the abrasion rings and strips.

3. Közel eutektikus vagy hipereutektikus ötvözeteket alkalma- zunk.3. Nearly eutectic or hyperereutectic alloys are used.

···· ·· ····· ·· ·

Az adhézió csökkentésére időnként vízhűtést is lehet alkalmazni, minthogy az adhézió alacsonyabb hőmérsékleteken kisebb. Az ilyen vízhűtés hatása többféle:Sometimes water cooling may be used to reduce adhesion, since adhesion is lower at lower temperatures. The effect of such water cooling is various:

A. A hőkezelt szalagokon hűtési vonalak jelennek meg, amik a hengerlést megnehezítik.A. Cooled lines appear on the heat-treated strips, which makes rolling difficult.

B. A hengerek (amelyeket minden fordulatnál hűtünk) a forró szalaggal érintkezésbe kerülve termikus sokkot szenvednek, aminek következtében repedések jelennek meg.B. The rollers (which are cooled at each turn) are subjected to thermal shock upon contact with the hot strip, resulting in cracks.

C. Végül de nem utolsó sorban óriási energia veszteség (mintegyC. Last but not least, a huge energy loss (approx

%) keletkezik, mivel a vízhűtés hőt von el a kemencéből és a szalagból.%) is generated as water cooling removes heat from the furnace and the strip.

Mindazonáltal a vízhűtés csökkenti az adhéziót és a hűtési vonalak ellenére a szalagok felületi minősége javulhat.However, water cooling reduces adhesion and despite the cooling lines, the surface quality of the tapes may improve.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon azFurther details of the invention will be illustrated by way of example in the drawings. In the drawing it is

1. ábra érintkező felületek vázlatos ábrázolása, aFigure 1 is a schematic representation of contact surfaces, a

2. ábra az érintkezési felületeken jelentkező erők vázlata, aFigure 2 is a schematic of the forces exerted on the contact surfaces, a

3. ábra különböző elemi fémek folyáshatárának és keménységi értékének összehasonlítása, aFigure 3 compares the yield strength and hardness value of various elemental metals, a

4. ábra az adhéziós erők alakulását mutatja, amikor két azonos fémes anyag állandó terhelés mellett érintkezik, azFigure 4 shows the evolution of adhesive forces when two identical metallic materials are contacted at constant load,

5. ábra néhány fémes és nem fémes anyag felületi energiáját mutatja az olvadáspont közelében, a keménység függvényében, a • · · ♦ ··· ·· · · 9 · • · · · · · ·· · · ··Figure 5 shows the surface energy of some metallic and non-metallic materials near the melting point, as a function of hardness, as a function of the hardness.

6. ábra egymással érintkező felületek nyírási területét mutatja, aFigure 6 shows the shear area of contacting surfaces, a

7a ábra egy tipikus metallurgiai hegedési szerkezetet mutat, a 7b ábra egy tipikus adhéziós kötés szövetszerkezetét mutatja, aFigure 7a shows a typical metallurgical fusion structure; Figure 7b shows a tissue structure of a typical adhesive bond;

8. ábra egy hőkezelt szalag vázlata, amint a továbbító hengereken elhagyja a hőkezelő kemencét, aFigure 8 is a schematic diagram of a heat-treated tape as it leaves the heat treatment furnace on the transfer rollers,

9. ábra az érintkezési felület és az adhéziós erők összefüggését mutató diagram, aFigure 9 is a diagram showing the relationship between the contact surface and adhesion forces, a

10. ábra a találmány szerint kialakított henger egy kiviteli alakjának hosszmetszete, aFig. 10 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a cylinder according to the invention, a

11. ábra a szalagvizsgáló berendezés nézete és aFigure 11 is a view of the tape tester and a

12. ábra keménységi diagram.Figure 12 is a hardness diagram.

A 9. ábrán 10 acélszalag látható, amint a 12 izzító kemencéből kihúzó 14 hengereken kifelé halad.Figure 9 shows a steel strip 10 as it extends outwardly through the rolls 14 which are withdrawn from the annealing furnace 12.

A 10. ábrán egy tipikus 14 henger hosszmetszete látható. A 14 hengert 16 cső alkotja, amelynek anyaga célszerűen NICHRON 72, amelyet az üzemelési hőmérsékleten fellépő maximális szilárdságra választunk. A szállítandó szalag jelentős súlyú és viszonylag széles. A 14 henger teljes hossza ennek megfelelően 3 - 3,5 m (120 - 140). A 16 cső 18 külső palástjának átmérője és falvastagsága a szállítandó szalag súlyától függ [a bemutatott esetben 267 mm (10 1/2)]. A 20 geometriai tengelyű 16 cső egyik vége közelében körülbelül 10 mm (3/8) átmérőjű 22 szellőző furat van. A 16 cső belső átmérője a bemutatott esetben 210 mm (8 1/4).Figure 10 is a longitudinal sectional view of a typical roller 14. The cylinder 14 is formed by a tube 16, preferably of NICHRON 72 material, which is selected for maximum strength at operating temperature. The belt to be transported is of considerable weight and relatively wide. The total length of the roll 14 is accordingly 3 to 3.5 m (120 to 140). The diameter and wall thickness of the outer circumference 18 of the tube 16 depend on the weight of the belt to be transported (267 mm (10 1/2) in this case). There is a vent hole 22 having a diameter of about 10 mm (3/8) near one end of the tube 16 having a geometric axis 20. The inner diameter of the tube 16 in the case shown is 210 mm (8 1/4).

·· ··· ·

A 16 cső két végére harang alakú 24 és 26 záróelemek vannak felhegesztve. Mindkét 24, 26 záró elem 28 belső vége mintegy 76 mm-re (3) van a 16 cső belsejében behegesztve. Maguk a 24 és 26 záróelemek körülbelül 413 mm (16 1/4) hosszúságúak és mintegy 273 mm (10 3/4) hosszú 30 hengeres szakasszal vannak ellátva. A 24 és 26 záróelemek belső és külső hengeres szakasza közötti középső kúpos szakaszban 32 kerámia dugó van elhelyezve. A 24 és 26 záróelemek ugyancsak NICHRON 72 jelű ötvözetből készülnek (gyártó: Alphatech, Inc. 34210 James J Pompo Drive, Fraser, Ml 48026). A 32 kerámia dugó anyaga célszerűen Alphatech ZRS10 jelű kerámia (Alphatech, Inc.).At each end of the tube 16, bell-shaped closures 24 and 26 are welded. The inner ends 28 of each of the closures 24, 26 are welded about 76 mm (3) inside the tube 16. The closures 24 and 26 themselves have a length of about 413 mm (16 1/4) and a cylindrical section 30 of about 273 mm (10 3/4). A ceramic plug 32 is provided in the middle conical section between the inner and outer cylindrical portions of the closures 24 and 26. The closures 24 and 26 are also made of NICHRON 72 alloy (manufactured by Alphatech, Inc. 34210 James J Pompo Drive, Fraser, MI 48026). Preferably, the ceramic plug 32 is made of Alphatech ZRS10 (Alphatech, Inc.).

A 30 hengeres szakasz külső végébe 34 csap van illesztve és behegesztve. A 34 csapnak körülbelül 90 mm hosszú szakasza (3 1/2) nyúlik be a 24 záróelem 30 hengeres szakaszába. Egy körülbelül 165 mm (6 1/2) hosszú 36 középső rész az ágyazott szakasz és ehhez csatlakozik egy 38 csapolt rész.A pin 34 is welded to the outer end of the cylindrical section 30 and welded. The pin 34 extends approximately 90 mm long (3 1/2) into the cylindrical portion 30 of the closure 24. A central portion 36 of about 165 mm (6 1/2) in length is the embedded section and is joined by a tap portion 38.

A 16 cső másik végébe illeszkedő 26 záróelem ugyancsak egy körülbelül 76 mm (3) hosszú szakaszon van behegesztve és kúpos középső szakaszába 27 kerámia dugó van beillesztve. A 26 záróelem 42 hengeres szakasza körülbelül 90 mm-es (3 1/2) belső átmérővel van kialakítva és a 44 tengelycsonkot fogadja be. A 44 tengelycsonk egytengelyű a 16 csövei és a 34 tengelycsonkkal, végénél pedig 178 mm-es (7) 46 ékhorony van kialakítva.The closure 26 fitting to the other end of the tube 16 is also welded over a length of approximately 76 mm (3) and a ceramic plug 27 is inserted into the conical middle portion. The cylindrical section 42 of the closure 26 is formed with an internal diameter of about 90 mm (3 1/2) and accommodates the shaft 44. The spindle 44 is coaxial with the spigot 16 and the spindle 34 and has a 178 mm (7) wedge groove 46 at its end.

A bemutatott kiviteli alaknál a 16 csőre 48, 50, 52, 54 és 56 koptatógyűrűk vannak felerősítve. Mindegyik koptatógyűrű 305 mm (12) külső átmérőjű és W szélességük 83 mm (3 1/4). A koptatógyűrűk egymástól körülbelül 25 mm (10) távolságra vannak és a középső 52 koptatógyűrű a 16 cső végétől körülbelül 890 mm-re (351) van elhelyezve. A 48-56 koptatógyűrűk 16 cső palástjára vannak hegesztve és anyagukat az alacsony karbontartalmú acélokkal történő érintkezés feltételei alapján választjuk meg. A kiválasztott anyag a bemutatott megoldásnál NICO 6-1 vagy NICO 10 acélötvözet (gyártó: Alphatech, Inc.). A 36 és 44 tengelycsonkokat célszerű 304 jelű ötvözetből, illetve 17-4 jelű ötvözetből kialakítani.In the embodiment shown, abrasion rings 48, 50, 52, 54 and 56 are attached to tube 16. Each wear ring has an outside diameter of 305 mm (12) and a width W of 83 mm (3 1/4). The abrasion rings are spaced about 25 mm (10) apart and the central abrasion ring 52 is positioned approximately 890 mm (351) from the end of the tube 16. The abrasive rings 48-56 are welded to the periphery of 16 tubes and are selected for contact with low-carbon steels. The material selected for the solution shown is NICO 6-1 or NICO 10 steel alloy (manufactured by Alphatech, Inc.). The shaft stubs 36 and 44 are preferably formed from an alloy 304 and an alloy 17-4.

Általában a koptatógyűrűk anyagának megválasztásakor a szállítandó acélszalag anyagát kell alapul venni és a koptatógyűrű anyagát úgy kell megválasztani, hogy a két anyag együttesen kielégítse a korábban leírt hat alapvető feltételt. Ezen túlmenően a koptatógyűrű anyagának megválasztásakor figyelemmel kell lenni a megfelelő oxidációs tulajdonságokra és a kopásállóságra.In general, the material of the abrasive rings should be selected on the basis of the material of the steel strip to be shipped and the material of the abrasive ring selected in such a way that the two materials together meet the six basic conditions described above. In addition, appropriate oxidation properties and wear resistance should be considered when selecting the material for the abrasive ring.

A találmány szerinti koptatógyűrúket a hengerekről a hagyományos megoldáshoz képest töredék költséggel és munkával el lehet távolítani és cserélni. Ezen túlmenően a koptatógyűrűk minimalizálják a forró acélszalagból kisugárzott és a hengerekre átadott hő mennyiségét, amivel megnövekszik a hengert alkotó cső és a záróelemek közötti hegesztések élettartama is.The abrasive rings of the present invention can be removed and replaced from the rolls at a fraction of the cost and labor of the conventional solution. In addition, abrasion rings minimize the amount of heat radiated from the hot steel strip and transferred to the rolls, which also increases the life of the weld between the tube forming the cylinder and the closures.

A fentieknek megfelelően a koptatógyűrúk összetételét igen pontosan kell szabályozni. Az ötvözetekben legfontosabb szerepet játszó elemek a következők:As stated above, the composition of the abrasive rings must be regulated very precisely. The most important elements in alloys are:

« · 4 ♦ » ·· «« · • ·«·«·· · ·*·· ·· ·· · · ···· %«· 4 ♦» · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··· ·

Ni Ni 10,0 10.0 20,00 20.00 Cr cr 10,0 10.0 30,0 30.0 C C 0,80 - 0.80 - 1,0 1.0 W W 4,0 4.0 6,0 6.0 Mo Mo 0,50 - 0.50 - 1,0 1.0 Co Co 12,0 12.0 18,0 18.0 Si Ski 0,2 - 0.2 - 1,5 1.5 Mn Mn 1,0 - 1.0 - 1,5 1.5 V V 5,0 - 5.0 - 5,0 5.0

A kísérletek azt mutatták, hogy ezeket az elemeket az alábbi tapasztalati képlet alapján célszerű felhasználni:Experiments have shown that these elements should be used according to the following empirical formula:

A + ÍC(M + Cő)l 40)1A + IC (M + C) l 40) 1

----------------------J----= 1.0±.12 20FP+.1 Q(Cr + NI + CO - 68---------------------- J ---- = 1.0 ± .12 20FP + .1 Q {Cr + NI + CO - 68

A fenti képlet nagy széntartalmú szénacél szalagok esetén érvényes.The above formula is valid for high carbon carbon steel strips.

A koptatógyűrűk szélességét is gondosan kell megválasztani, a valóságos érintkezési felület és az elméleti érintkezési felület közötti különbség figyelembevételével (9. ábra), valamint ezek hatását mérlegelve az adhéziós tapadási tulajdonságokra. Ha például a 9. ábrán látható esetben az optimális gyűrűszélességet akarjuk meghatározni, az alábbi képlet alkalmazható:The width of the abrasive rings should also be carefully selected, taking into account the difference between the actual contact surface and the theoretical contact surface (Figure 9) and considering their effect on the adhesion properties. For example, to determine the optimum ring width in the case shown in Figure 9, the following formula may be used:

Ahol:Where:

L = a teljes terhelés • · · 9 * ·· · · · • ···♦·· · • ·♦»···· ··«· ·· 9· ** «···L = total load • · · 9 * ·· · · · · ··········································································································

Ν = a gyűrűk számaΝ = number of rings

P = a behatolási keménységP = penetration hardness

A teljes súrlódó erő:Total frictional force:

F = Tau xArF = Tau xAr

A fenti képlet mutatja az Ar érintkezési felület csökkentésének fontosságát.The above formula shows the importance of reducing the contact area Ar.

A képletben T_Au = az átlagos nyírásIn the formula T _A u = mean shear

A súrlódási tényező az alábbi képletből adódik:The coefficient of friction is given by the following formula:

F T xA TF T xA T

C _ ¹AU ^J L PxA_r PC _ ¹ AU ^J L PxA _r P

A súrlódási tényező értéke független az érintkezési felület nagyságától és mutatja, hogy az érintkező anyagok megválasztása rendkívül fontos, míg a teljes súrlódási erő nem játszik alapvető szerepet.The value of the coefficient of friction is independent of the size of the contact area and shows that the choice of contact materials is extremely important, while the total frictional force does not play a fundamental role.

Ahhoz, hogy meghatározzuk a koptatógyűrűk optimális szélességét, kísérleteket kell végezni a szállítandó szalagból vett mintákkal, valamint egy olyan koptatógyűrű szegmenssel, amelynek R sugara azonos a koptatógyűrűk sugarával (lásd 11. ábra). A vizsgálatot úgy lehet elvégezni, hogy a szalag anyagot a kemence üzemelési hőmérsékletére hevítjük és mérjük a behatolást (hs), a nyomóerő (F_s) függvényében (11. és 12. ábra). Ha az R sugarú szegmensnek egységnyi a vastagsága, az érintkezési felületeket könnyen lehet számítani a geometriai viszonyok alapján. Az érintkezési felület (As) a szegmensen a rendkívül kis értékű behatolással (hs) szemben igen jó közelítést adhat a számított szélességgel (d_s). Más szavakkal ·♦ ·· · · « ···· ·«To determine the optimum width of the abrasion rings, tests must be carried out on samples of the belt to be transported and on an abrasive ring segment whose radius R is the same as the abrasion ring radius (see Figure 11). The test should be conducted so that the strip material is heated in the furnace operating temperature and measure the penetration (hs) as a function of the compressive force (F _s) (11 and 12). If the segment of radius R has a unit thickness, the contact surfaces can be easily calculated from geometric conditions. The contact area (As) on the segment can give a very good approximation to the calculated width (d _s ), compared to the extremely low intrusion (hs). In other words · ♦ ·· · · «···· ·«

As = ds ² As = ds ²

A 12. ábrából becsülhető, hogy az a pont, ahol a deformáció (h_s, vagy d_s) már nem arányosak a terhelő erővel (Fs), körülbelül F_s = F_c értéknél van.It can be estimated from Figure 12 that the point where the strain (h _s or d _s ) is no longer proportional to the load force (F _s ) is about F _s = F _c .

A vízszintes tengellyel a szöget bezáró egyenes az Fs - d_s görbét annál a pontnál hagyja el, ahol vagyis tangens α = P, aholThe line enclosing the angle with the horizontal axis leaves the Fs - d _s curve at the point where the tangent α = P, where

F_c = a kritikus szektor terhelés d_c = a kritikus érintkezési hossz ésF _c = critical sector load d _c = critical contact length and

P = a behatolási keménység.P = penetration hardness.

Elméletileg egy meghatározott szalag hőmérsékletnél ez a d_c érték egyedi minden anyagra vonatkozóan és minden egyes R sugárra számolva. A vizsgálatok kimutatták azonban, hogy a különböző dc értékek közel azonosak a legtöbb olyan szénacélnál, amelyeket azonos hőmérsékleten kezelnek, ezért az optimális koptatógyűrű méretezés leegyszerűsödik az esetek többségében.Theoretically, at a given tape temperature, this value of _d is unique for each material and calculated for each radius R. However, studies have shown that different dc values are nearly the same for most carbon steels that are treated at the same temperature, so optimum abrasion ring sizing is simplified in most cases.

Miután meghatároztuk a koptatógyűrűk számát, a mozgatandó szalag szélességétől függően (többnyire 3-6 koptatógyűrű elegendő) meghatározzuk a szalag által az egyes koptatógyűrűkre ható teljes terhelést:After determining the number of abrasion rings, depending on the width of the belt to be moved (usually 3-6 abrasion rings are sufficient), determine the total load exerted by the belt on each abrasion ring:

aholwhere

L = a teljes terhelés N = a gyűrűk számaL = total load N = number of rings

A koptatógyűrűk szélességét a következőképpen határoztuk meg:The width of the abrasion rings was determined as follows:

Fc-1 egységnyi szélességre határozzuk meg:Determined for Fc-1 unit width:

A de értékének meghatározása kísérletileg történik és igen fontos, mert ez mutatja meg a szállítandó anyag felületi tulajdonságait. A felületi tulajdonságok azért is fontosak, mert a mozgás közben energia változás zajlik le. Ez annak a deformációnak az eredménye, amely a szalagban a koptatógyűrűkkel történő érintkezés során létrejön a saját súlyának hatására. Ha figyelembe vesszük a felületi energiát, Ar (a valóságos érintkezési felület) mindig nagyobb lesz, mint azThe value of de is determined experimentally and is very important because it shows the surface properties of the material to be transported. Surface properties are also important because energy changes during movement. This is the result of the deformation that occurs in the belt under its own weight upon contact with the abrasion rings. If we consider the surface energy, Ar (the actual contact area) will always be greater than that

képletből adódó érték.value from the formula.

Ez a hatás különösen jól megfigyelhető, ha a felületi energia nagy vagy a felület igen finom.This effect is particularly noticeable when the surface energy is high or the surface is very fine.

Összefoglalva tehát, a találmány lényegének az tekinthető, hogy a hengereken cserélhető koptatógyűrűket alkalmazunk. A koptatógyűrűket olyan anyagból készítjük, amely a szállított acélszalaggal hegedősre nem hajlamos. Ezen túlmenően a koptatógyűrűk alakját is úgy tervezzük meg, hogy a kopási jellemzők optimálisak legyenek a terhelés figyelembevételével.In conclusion, it is considered to be the essence of the invention to use interchangeable abrasive rings on the rollers. The abrasion rings are made of a material that is not prone to violin with the supplied steel band. In addition, the shape of the abrasion rings is designed to optimize the wear characteristics taking into account the load.

V ·· ·· ·· ·4· ··«V ·· ·· ·· · 4 · ·· «

SZABADALMI IGÉNYPONTOKPATENT CLAIMS

Claims (12)

SZABADALMI IGÉNYPONTOKPATENT CLAIMS 1. Továbbító henger meleg fém tárgyak, elsősorban acélötvözetböl készült szalagok továbbítására, azzal jellemezve, hogy palástján (18) különálló érintkezési felületeket képező és a meleg fém tárgyat alkotó ötvözetben korlátozottan vagy egyáltalán nem oldódó ötvözetből lévő rátét van.A transfer roller for conveying hot metal objects, in particular steel alloy strips, characterized in that its casing (18) has an overlay made of an alloy having limited or no solubility in the alloy forming separate contact surfaces. 2. Az 1. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a rátét anyagát képező ötvözet elemei stabil kovalens kötésű molekulákat alkotó elemek.Roll according to Claim 1, characterized in that the elements of the alloy forming the overlay material consist of stable covalently bonded molecules. 3. A 2. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a rátét ötvözetét alkotó elemek Crx, C_x, WC, V_XC_X vagy hasonló jellegű molekulákat alkotó elemek.3. An actuator according to claim 2, characterized in that the elements constituting the attachment of the elements constituting the alloy Crx, _x C, WC, V _X C _X or similar molecules. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a rátét összetétele a következő:4. Roll according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the overlay has the following composition: %% Ni Ni 10,0 10.0 30,0 30.0 Cr cr 20,0 20.0 40,0 40.0 C C 0,4 0.4 - 1,8 - 1.8 W W 2,0 2.0 - 10,0 - 10.0 Mo Mo 0,5 0.5 - 1,5 - 1.5 Co Co 4,0 4.0 30,0 30.0 •·· •• ·· • • » ♦• »♦ 99999999 Si Ski 0,8 0.8 - 2,5 - 2.5 Mn Mn 1,0 1.0 - 2,0 - 2.0 V V 0,0 0.0 - 10,0 - 10.0 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a rátét gyűrű alakú elemekből áll, amelyek a henger (14) geometriai tengelye (20) mentén vannak elrendezve és amelyek mindegyike hengeres érintkező felülettel van kialakítva.5. Roll according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the overlay consists of annular elements arranged along the geometric axis (20) of the roll (14) and each formed with a cylindrical contact surface. 6. Az 5. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú elemek eltávolíthatóan vannak a henger (14) palástjára (18) hegesztve.Roll according to Claim 5, characterized in that the annular elements are removably welded to the periphery (18) of the roll (14). 7. Az 5. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú elemek a hengerrel (14) közös egységet alkotóan vannak kialakítva.Roll according to Claim 5, characterized in that the annular elements are formed integrally with the roll (14). 8. Az 5-7. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú elemek az érintkezési felületeken kívül vannak a hengerhez (14) kötve.8. Figures 5-7. Roll according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the annular elements are connected to the roll (14) outside the contact surfaces. 9. Az 5-8. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy az érintkezési felület9. Roller according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the contact surface P aholP where L - az érintkezési felületre jutó teljes terhelés ésL - total load on the contact area and P - a melegített tárgy hőmérsékletén mért behatolási keménység.P - penetration hardness measured at the temperature of the heated object. 10. Az 5-8. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy az érintkezési felület ahol10. A cylinder according to any one of claims 1 to 4, wherein the contact surface is wherein L - az érintkezési felületre jutó teljes terhelés és ay - a melegített tárgy nyomószilárdsága.L is the total load on the contact surface and y is the compressive strength of the heated object. 11. Az 5-10. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú elemek gyűrűk (48, 50,52, 54, 56).11. Roll according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the annular elements are rings (48, 50,52, 54, 56). 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a henger (14) cső (16) alakú üreges test, amelynek két végéhez tengely csonkok (34, 44) vannak csatlakoztatva.12. Cylinder according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the cylinder (14) is a tubular (16) hollow body with axial stubs (34, 44) connected to its two ends.