一种冶金热轧板坯水冷辊道及水冷辊的制作方法

本实用新型属于涉及轧钢机械设备技术领域，更具体地说，涉及一种冶金热轧板坯水冷辊道及水冷辊。

背景技术：

冶金热轧板坯输送辊道的辊体，因为辊体表面直接和炽热板坯接触，辊体不仅要求高速旋转还要承受1000℃以上高温的板坯重量，因此辊体须做出水冷结构形式。现有辊体内腔水路通过旋转接头分隔进、出冷热水。具体结构形式如图2所示：辊体1、左辊端2、进水管、右辊端4、轴承座5、旋转接头6、进水腔10、回水腔11。

水路工作路线如下：进水管为细长管，通常长度与辊身长度相当(约2m)，直径很小(约40mm以下)右端插入旋转接头6内，左端插入左辊端2内孔中，当进水腔10以0.5MPa工作压力进水时，回水腔11中热水受辊子表面热辐射而逐渐升高，热水通过右辊端4内孔和进水管3外径流回旋转接头6中。

但该辊子工作存在以下问题：辊体1与左右辊端2、4焊接在一体(为回转体)，进水管和旋转接头6是固定不动的；当辊体1高速旋转时，进水管出水口会在左辊端2内孔中下垂，与之产生干涉；若将进水管从旋转接头6中拔出，冷、热水在辊体内形成不了回路，从而很快失去水冷辊体的功能，造成水冷辊道损坏。

中国专利申请公布号CN104942008A，申请公布日：2015年9月30日，发明专利名称：带导流环的水冷辊道。该申请案中公开了一种带导流环的水冷辊道，包括辊道、支承轴承以及冷却水管路，冷却水管路包括旋转接头、回水管、端盖、第一进水管、导流环、第二进水管、主管、分水管，分水管一端与进水管相连，第二进水管位于主管内，第二进水管一端与第一进水管连通。该水冷辊道进水管虽然包含第一进水管和第二进水管，但第一进水管与第二进水管直接相连，两者之间并未留有间隙，从第一进水管进来的冷水直接进入第二冷水管中，无法在左右辊体中形成有效的冷热水回路，并且其结构复杂，成本昂贵，不适用于结构简单的空心辊结构。

中国专利授权公告号CN202485455，授权公告日：2012年10月10日，发明专利名称：循环式水冷辊道。该申请案中公开了一种循环式水冷辊道，包括辊子，辊子两端套设有轴承及轴承座，辊子为空心辊子，包括位于中部的辊轴，辊轴外套设有圆筒状辊身，辊身及辊轴两端封有挡板，挡板、辊轴外壁、辊身内壁形成以空腔，辊轴两端各设有一通孔，通孔的外端联通旋转接头，内端与空腔连通，与旋转接头连接有耐高温水管。该水冷辊道内部未形成冷热水回路，耐高温水管需要经常更换，造成了材料和人员的浪费。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的辊体高速旋转时，进水管下垂易造成水冷辊道损坏的问题，本实用新型提供了一种冶金热轧板坯水冷辊道及水冷辊。它可以实现延长水冷辊道使用寿命，检修维护时间短以及方便替换管道的目的。

2.技术方案

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

冶金热轧板坯水冷辊道，包括辊体、左辊端、右辊端、轴承座、旋转接头、进水管、进水腔、回水腔，辊体焊接在左辊端和右辊端的外部，进水管沿轴向中部设置有进水腔，在左辊端和右辊端的截面径向侧部，沿轴向设置有回水腔，进水腔与回水腔联通，轴承座设置于右辊端右侧，旋转接头在右辊端的右端部与进水管相连，其特征在于，所述冶金热轧板坯水冷辊道进水管包括第一进水管和第二进水管，第一进水管一端通过第一固定套与左辊端固定相连，另一端通过第二固定套与右辊端固定相连；第二进水管一端通过第二固定套与右辊端相连，另一端与旋转接头相连。

更进一步的，所述第一固定套固定于进水腔内侧，第一固定套与第一进水管外侧固定，第二固定套固定于右辊端进水腔内侧，第二固定套与第二进水管径向之间留有间隙。第一进水管与辊体通过第二固定套固定连接形成一体，通过静平衡测试后两者达到允许的平衡精度等级，降低了机械转动的噪音，延缓机械磨损，延长机械寿命。

更进一步的，第二固定套与第二进水管径向之间间隙为0.5～1mm，该间隙能够有效的使冷水从间隙进入辊体回水腔进行循环，将热量带走，同时该间隙能使得辊体带动第一进水管旋转过程中，第二进水管与旋转接头保持不动，保证进水稳定性的同时保护了旋转接头。

更进一步的，所述第一进水管的长度比第二进水管长度长，第一进水管由于与辊体相连，第二进水管与旋转接头相连，拆装更换时只需更换第二进水管即可。

更进一步的，所述第一进水管的长度是第二进水管长度的3～6倍，在此范围内，第一进水管和第二进水管的配合能形成稳定的冷热水回路，不会产生窜腔。

一种冶金热轧板坯水冷辊，包括上述所述的辊道、连接在辊道两端的辊轴，辊轴插入辊道端部，形成配合并固定连接，辊道内设有轴向通孔，两端的辊轴内分别设有与辊道内轴向通孔相联通的进水口和出水口。

一种冶金热轧板坯水冷辊道安装方法，包括如下步骤：

A.第一进水管一端与第一固定套固定连接，另一端与第二固定套固定连接；

B.固定连接后的第一进水管和第一固定套固定在左辊端的内侧；

C.固定连接后的第二固定套固定在右辊端的内侧；

D.进行A、B、C步骤后的辊体进行静平衡试验；

E.第二进水管一端插进旋转接头中，另一端插进第二固定套中，并与第二固定套径向之间留有间隙。

更进一步的，步骤E中第二进水管与第二固定套径向之间间隙为0.5～1mm。

更进一步的，步骤D中静平衡实验具体步骤如下：

S1.将步骤C中所述辊体的轴颈支撑在静平衡架的两导轨上；

S2.判定辊体质心相对转轴的偏离方向后，在相反方向的适当位置，取适量胶泥暂时代替平衡质量黏贴在辊体上；

S3.重复步骤S2，直至辊体在静平衡架任意位置都保持不动，此时所粘胶泥的质径积为Wb；

S4.根据辊体的结构，按W_b大小确定的平衡质量固定到辊体的相应位置。

更进一步的，所述的静平衡试验步骤S4中，W_b通过如下公式确定平衡质量；

W_b＝M_br_b

M_b和r_b分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道，把进水管分成二段，第一进水管一端通过固定套与左辊端相连，另一端通过固定套与与右辊端相连，可以避免由于进水管太长而卡在辊体里造成整个辊体报废情况的发生；

(2)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道，第一进水管与辊体固定连接形成一体，辊子在制造过程中通过静平衡试验，消除了连接过程中出现的质量偏差，使得辊体可以安全稳定运行，延长机械寿命；

(3)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道，第二进水管与第二固定套径向间隙为0.5～1mm，冷水从间隙中进入进水腔和回水腔进行循环，进水腔与回水腔水路清晰，不会产生窜腔，从而将热量带走，同时该间隙能使得辊体带动第一进水管旋转过程中，第二进水管与旋转接头保持不动，保证进水稳定性的同时保护了旋转接头；

(4)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道，第二进水管相比第一进水管，长度减小，当辊体高速旋转时，由于第二进水管长度缩短，不会产生下绕与第二固定套内孔产生干涉；

(5)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道，与旋转接头连接的第二进水管的长度比第一进水管短，因此更换和维护旋转接头方便，能够快速在线更换旋转接头，而无须打开整个辊体，有效地节省了人力物力；

(6)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊，由多个本发明中水冷辊道组成，其结构简单、紧凑、合理，冷却速度快、效率高，更换方便，有效节约维护成本；

(7)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道安装方法，安装方法及加工工艺简单，将进水管结构进行优化设计，分为两段，延长了辊的使用寿命。

(8)本实用新型的冶金热轧板坯水冷辊道安装方法，辊子在安装的时候进行静平衡试验，回转精度得到保证，降低了机械转动的噪音，延缓了机械磨损，延长了机械寿命。

附图说明

图1为本实用新型冶金热轧板坯水冷辊道的整体结构示意图；

图2为现有技术冶金热轧板坯水冷辊道的整体结构示意图；

图3是第一固定套9和第二固定套8的结构放大图。

示意图中标号说明：

1、辊体；2、左辊端；3、第一进水管；4、右辊端；5、轴承座；6、旋转接头；7、第二进水管；8、第二固定套；9、第一固定套；10、进水腔；11、回水腔。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本实用新型作详细描述。

实施例1

改造后辊体结构如图1所示，第一进水管3一端通过第一固定套9与左辊端2相连，另一端通过第二固定套8与右辊端4相连；第二进水管7一端通过第二固定套8一端与右辊端4相连，另一端与旋转接头6紧密相连。如图3所示，第一进水管3尺寸为Ф34×4×2400mm，第二进水管7尺寸为Ф33×4×450mm，第一固定套9、第二固定套8尺寸均为Ф50×7.5×70mm，这四种原件材质均为低碳钢Q345-A，可焊性好。

第二进水管7和第二固定套8之间适宜的间隙非常重要，如果间隙过大，会导致进水腔10中的进水从间隙中反流出，影响辊体1的冷却效果，如果间隙太小，辊子运行一段时间后，会在该处留下水垢，把间隙堵死，使第二进水管7和辊体1一起转动，从而导致第二进水管7从旋转接头6中拔出，失去冷却辊体的作用。

改造前辊体结构如图2所示，辊体1与左辊端2、右辊端4焊接在一体，为回转体；进水管和旋转接头6是固定不动的；当辊体1高速旋转时，进水管出水口会在左辊端2内孔中下垂，与之产生干涉；若将进水管从旋转接头6中拔出，冷、热水在辊体内形成不了回路，从而很快失去水冷辊体的功能，造成水冷辊道损坏。

第一固定套9和第二固定套8的结构放大图如图3所示，第二进水管7的外径比第一进水管3外径小0.5～1mm，保证第二进水管7与第二固定套8径向之间间隙为0.5～1mm。

改造前辊子使用寿命为3～4个月，每只辊子制造成本4万元左右，如果水路出现问题，将整个辊子拆下或整改至少花费2万元以上。改造后，每只辊子的使用寿命延长到2.5年以上，一般热轧生产线至少使用40只水冷辊子，每年至少可以节省设备费用120万元。

实施例2

改造后辊子结构如图1所示，第一进水管3一端通过第一固定套9与左辊端2相连，另一端通过第二固定套8与右辊端4相连；第二进水管7一端通过第二固定套8一端与右辊端4相连，另一端与旋转接头6紧密相连。如图3所示，第一进水管3尺寸为Ф34×4×2400mm，第二进水管7尺寸为Ф32×4×450mm，第一固定套9、第二固定套8尺寸均为Ф50×7.5×70mm。

实施例3

冶金热轧板坯水冷辊包括上述辊道、连接在辊道两端的辊轴，辊轴插入辊道端部，形成配合并固定连接，辊道内设有轴向通孔，两端的辊轴内分别设有与辊道内轴向通孔相联通的进水口和出水口。

实施例4

本次辊道改造应用在热轧生产线边部加热器输送辊道上，板坯温度1100℃，辊道运行速度为0～20m/s，水冷辊道采用某公司辊子。

辊道改造步骤如下：

(1)第一进水管3一端与第一固定套9焊接在一起，另一端与第二固定套8焊接在一起；

(2)固定连接后的第一进水管3和第一固定套9固定在左辊端2的内侧；

(3)固定连接后的第二固定套8固定在右辊端4的内侧；

(4)进行上述步骤后的辊体进行静平衡试验；

(5)第二进水管7一端插进旋转接头6中，另一端插进第二固定套8中，并与第二固定套8径向之间留有0.5mm间隙。

对于某些几何形状对称的回转构件(如圆柱齿轮、均质圆盘等)，因制造误差、材质不均等原因引起的惯性力不平衡，是无法通过计算来确定平衡质量的大小和方位的。即使某些构件有明显的若干块偏心质量，但也可能无法准确确定各偏心质量的大小及其质心位置。因此以上情况都只能通过静平衡试验来确定平衡质量的大小和方位。

静平衡实验的基本原理是基于这样一个普遍现象，任何物体在地球引力的作用下，其中心(也即质心)总是处于最低位置。由于回转构件质心偏离转轴，不能使构件在任意位置保持静止不动(即静平衡)，这种现象称为静不平衡。加平衡质量实质上就是调整回转构件的质心位置，使其位于转轴上。

静平衡试验所用的设备称为静平衡架，其主要部分是安装在同一水平面内的两个互相平行的刀口形导轨。

静平衡试验时将上述步骤(3)中辊体的轴颈支承在两导轨上。若辊体是静不平衡的，则在偏心中立的作用下，将在刀口上滚动。在判定了辊体质心相对转轴的偏离方向后，在相反方向(即正上方)的适当位置，取适量的胶泥暂时代替平衡质量黏贴在辊体上，重复上述过程。经多次调整胶泥的大小或径向位置反复试验，直到辊体在任意位置都保持静止不动，此时所粘胶泥的质径积W_b。最后根据辊体的具体结构，按W_b的大小确定的平衡质量固定到辊体的相应位置，就能使辊体达到静平衡。

W_b通过如下公式确定平衡质量；

W_b＝M_br_b

M_b和r_b分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。

实施例5

本次工程改造应用在热轧生产线边部加热器输送辊道上，板坯温度1100℃，辊道运行速度为0～20m/s，水冷辊道采用某公司辊子。

工程改造步骤如下：

(1)第一进水管3一端与第一固定套9焊接在一起，另一端与第二固定套8焊接在一起；

(2)固定连接后的第一进水管3和第一固定套9固定在左辊端2的内侧；

(3)固定连接后的第二固定套8固定在右辊端4的内侧；

(4)进行上述步骤后的辊体进行静平衡试验；

(5)第二进水管7一端插进旋转接头6中，另一端插进第二固定套8中，并与第二固定套8径向之间留有1mm间隙。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。