钢厂用炉底辊的结构优化及成本控制

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炉底辊是-种典型的离心铸造管件，是冶金装备中支撑和输运板坯的重要部件之-，在钢板连铸连轧生产线中应用广泛 J。轧制成过程中，首先需要将钢坯在加热炉中连续稳定加热至 1 050～1 150 oC的轧制温度，通过炉底辊实现板坯的稳定支撑，保证平稳而均匀的输送。由于炉底辊中间段直接安装于钢坯煅烧炉中，生产过程中炉气温度高达 1 150℃左右，通常采用 ZG45Cr28Ni48W5Si2等高温合金材料制造。同时，由于炉底辊中间的托料部分直接安装于炉内，而锥段和轴承支撑部分分别安装于炉壁内和锻烧炉之外，炉底辊的不同部位的温度梯度很大，因此炉底辊-般由简体、锥体和轴相互焊接而成，为了减小对锥体内表面的烧损，在锥体内侧设计有隔热板。

为保证高温板坯的平稳输送，要求辊轴不变形、外辊环耐热耐磨。

研究表明 ，在冶金行业中炉底辊使用量大，制造成本高，长期处于高温重载的工况条件，易于发生失效损坏，而焊缝断裂、轴颈断裂 、连接体断裂是炉底辊失效的几种主要形式。其中主要原因包括：高温镍基合金的焊接性能差，容易产生焊接裂纹等缺陷；焊缝处承受拉-压交变应力载荷作用，易于发生疲劳断裂；焊缝处是冷热交界区，大温度梯度的存在导致热应力，热应力将加速其断裂。虽然从材料和焊接角度尝试进行改进，但使用寿命方面-直没有取得明显的效果。因此通过结构优化，改善钢厂用炉底辊性能并提高其使用寿命 ，可能是提高产品的质量，增强市澈争力有效途径，具有重要的研究价值。

2 钢厂用炉底辊的有限元分析(1)建立有限元模型 根据炉底辊的实际结构尺寸，采用有限元分析软件 ANSYS进行分析，建立炉底辊有限元模型。在建模过程中，对原结构作了-些适当简化，主要忽略了各种摩擦的影响，同时认为各位置焊接均为理想焊接。

根据计算精度的要求，对模型进行有限元网格剖分。其中薄壁部分均采用壳单元(Shel 63)，轴、环板部分均采用实体单元(Solid 98)，完成相应单元实常数和有关材料参数的定义工作(杨 氏模量 E 206，热膨胀系数为0.45E-6，泊松比为0.28，密度为7 800)- . - - 33 - 韵 /b图 1 钢厂用炉底辊及其基本结构示意图收稿日期 ：2013-06-17作者简介：侯瑞雪(1964-)，女，山西太原人，工程师，主要从事冶金机械装备制造、产品成本管理等 面的科研工作- 144·· 机械研究与应用 ·2013年第4期(第26卷，总第126期) 经验交流实，质检人员再以这些未能反映客观事实的施工图样为验收依据进行检验，结果可想而知，更为糟糕的是，检验人员没有可靠的验收手段，即检验人员没有方法可靠地测量这个 尺值。设计人员在测绘时自己也没有方法可靠地测量 值。

4 -般测绘方法人们在生产中使用较多的方法有对比法、经验目测法、拓印法等，这些方法缺乏严谨性和可靠性。如对比法 ，是拿待测接线盒和其他规格接线盒对比，来估计 尺值 ，主观因素多；又如经验 目测法，仅靠个人经验定夺，同样主观因素太多；拓印法是在-张纸上拓域者用笔仿形”，这样操作性较客观-些，似乎测量拓域仿形”出来的平面要素更靠谱-些，实则不然，我们要测的是平面要素的R值--圆浑径。

另外，还有结合光、机、电的数字测绘仪的高科技产品投入实际应用的成本高昂、局限性大。

总之，上述几种测绘方法，要么效果不甚理想，要么成本高，无法大力推广。

5 新测绘方法结合二维CAD制图软件，笔者提出-种全新的测绘方法，细述如下。

(1)用卡尺测量出图 3中的尺寸 以及对角线长度 D (易于操作 ，如有必要，可多测量几个值，然后取其平均值，以增加测量的准确度。)。

(2)以第(1)步测量的 值，在 AUTOCAD(或其它主流的和非主流的二维 CAD制图软件)绘图界面上用画正多边形命令或画直线命令绘制边长为 L的正方形 ，如图4所示。

(3)以LxL正方形形心为圆心，以第(1)步测量的 D 为直径绘圆，如图4所示。

(4)点击菜单栏上的绘图”-圆”-相切、相切、相切”(直接点击绘图”工具条上圆”的快捷键无法调出这个命令。)，分别点选 LL正方形相邻的两条边和圆 ，确定后得到图4中的小圆。