В НМетАУ более тридцати лет проводятся работы по систематизации опыта отечественных и зарубежных фирм по совершенствованию конструкции роликов зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок.

Оптимальное сочетание служебных свойств: высокая конструкционная прочность и жесткость при воздействии знакопеременных температурных и силовых нагрузок и высокая износо- и разгаростойкость рабочей поверхности роликов может быть достигнуто при изготовлении роликов из нескольких сплавов, в частности, составными. Для рабочего слоя целесообразно применять материалы с высоким сопротивлением коррозионно-механическому износу, образованию термоусталостных трещин, сетки разгара и налипанию металла непрерывнолитых заготовок. Для внутреннего несущего слоя – материалы, обладающие достаточной прочностью, высокими пластическими свойствами и ударной вязкостью. Сочетание таких свойств материала бочки ролика может быть достигнуто при использовании биметалла. Из известных способов изготовления биметаллов в виде полых цилиндров: наплавка, напыление, совместная прокатка двух металлов, литье в стационарную форму и центробежное литье нами предпочтение отдано центробежному способу.

Разработанная научными сотрудниками кафедры литейного производства НМетАУ конструкция ролика состоит из центробежнолитой биметаллической бочки с наружным слоем из жаростойкого и износостойкого сплава.

Толщина стенки ролика должна обеспечивать минимальный прогиб в процессе работы МНЛЗ. Прогиб ролика возникает при одновременном воздействии одностороннего нагрева со стороны непрерывнолитой заготовки, ее ферростатического давления  и усилия обжатия. Наименьший прогиб ролика, а, следовательно, и сохранение межроликового расстояния возможно, если величины противоположно направленных температурных и технологических прогибов достаточно близки друг к другу.

В результате проведенных исследований был разработан ролик МНЛЗ, содержащий полую бочку из нелегированного или низколегированного металла с оболочкой из износостойкого и жаропрочного сплава и цапфы, в котором с целью экономии легирующих материалов, увеличения срока службы ролика и улучшения качества слитка за счет стабилизации межроликового расстояния, толщина стенки биметаллической бочки составляет 0,25…0,35 величины наружного диаметра ролика, а толщина наружного легированного слоя равна 0,02…0,04 величины наружного диаметра ролика. Опорные цапфы выполнены биметаллическими, при этом толщина легированного слоя на цапфах составляет 0,01…0,03 величины наружного диаметра ролика. На поверхности бочки выполнены кольцевые канавки с наклоном к оси ролика под углом

=  arctg ,

где D – наружный диаметр ролика;

l –  шаг канавок. Шаг между канавками равномерно увеличивается от середины бочки ролика к ее краям.

Выводы. Разработанная конструкция ролика и способ его изготовления позволяют:

• снизить расход металла на изготовление роликов за счет получения внутренней полости в процессе литья, взамен применяемого глубинного сверления;
• снизить металлоемкость роликов на 13…17 % без послабления опорных цапф за счет уменьшения толщины стенки бочки. Уменьшение момента сопротивления сечения бочки на 15 % компенсируется повышением прочности материала роликов;
• снизить расход легирующих элементов, так как легированный металл используется только для рабочего слоя бочки;
• снизить расход металла роликов на тонну стали за счет многократного использования кованых цапф.