一种热轧卷筒的制作方法

本发明涉及热轧板带卷取设备技术领域，尤其涉及一种热轧卷筒。

背景技术：

卷取机是将钢材卷取成卷筒状的轧钢车间重要关键设备。冷轧卷筒在冷带钢连轧机上布置在成品机座之后；在单机架可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。此外，它也安装在连续酸洗机组、纵剪、退火、涂层等各种精整机组中。热轧卷筒用于卷取热轧后的钢带。热轧钢带其具有高温的特点，需要对卷筒进行冷却。

现有热轧卷取机的卷筒一般存在如下四个问题：

1、旋转接头内部设有通孔，位移传感器通过旋转接头内部孔与涨缩油缸活塞杠连接，用于测量油缸活塞杆的是实时位移情况，进而标定卷筒胀缩值大小。此种测量方式常因旋转接头跳动过大造成磁尺位移传感器磨损而引起位移传感器不能正常工作。

2、传统的热轧卷取机冷却是外冷却液直接作用于钢板以及卷筒外部，无法对卷筒内部进行冷却，卷筒内部温度高，热疲劳严重，卷筒寿命低。

3、传统的热轧卷筒采用一个斜面上设有两个柱塞，因其空间限制，卷筒内部润滑系统采用递进式分配器，各个润滑油路采用串联，润滑效果不理想。

4、卷筒内部弹簧目前采用50crva或者日本swosc材质，耐高温小于210℃，卷筒卷取板材一般温度大于600℃，卷筒经常因弹簧失效或者断裂而引起卷筒内部异响，精度下降，进而下线，严重影响卷筒寿命。

以上技术问题中，有一些已经被现有技术关注到并且解决了，有一些目前尚未能解决，还有一些因为技术问题之间存在一定的互相关联性，因此没有能完全解决。

现有技术cn108144987a公开了一种柱塞式卷取机热轧卷筒，它包括涨缩油缸、连接体、空心主轴、延伸轴、楔形拉杆、扇形板、前部耐磨板、柱塞钢套、尾部耐磨板、端面耐磨板，它还包括开环式水通道冷却系统；它还包括润滑系统，润滑系统包括总润滑油路和若干个分润滑油路；它还包括连杆销轴的防松结构。该发明的优点是：一、开环式冷却系统中的冷却水可以进行回收，保证钢卷的质量，避免造成扇形板等零件上的润滑油流失；使得冷却水在卷筒内部的流速和流量有了极大保障，保证了空心主轴的冷却效果；对空心主轴和楔形拉杆内部的润滑油也有明显的保护作用，即高温情况下干油不会碳化成块而堵住卷筒内部的油路，使得相对滑动的面得到有效的润滑；二、点对点的润滑润滑可保证每个润滑点的油量，干油的利用率提高到80％左右；该发明楔形拉杆斜面的润滑是在空心主轴与楔形拉杆之间通过采用活塞密封形成的润滑油路直接将润滑干油楔形拉杆斜面，舍去了现有的柔性管结构；该发明对柱塞钢套实现润滑，使得柱塞铜套与柱塞孔之间的间隙很小，大大地提高了精度；该发明保证了三块耐磨板、楔形拉杆衬套、各轴承、空心主轴的润滑，使得相对滑动的面得到有效的润滑；三、该发明很好地防止连杆销轴松动，提高卷取的精度。该发明存在问题是：1空心主轴内部设置有大量的通道，通过通道对空心主轴和卷筒的其他部件进行冷却，但是无法解决直接冷却扇形板的问题，而扇形板是直接接触热轧钢材的部分，导致扇形板的变形等问题；2是空心主轴内设置大量的通道，这些导致空心主轴加工困难，且通道之间存在连接处，连接处密封要求高，如果密封不好就会导致冷却水外泄，从而污染钢材，这带来了新的问题；3主油路通过空心主轴后进入芯轴，进油位置存在滑动磨擦，密封要求高难度大；卷筒本身的精度要求相对于该部分密封的精度要求要低很多，但是不得不为了满足该部分精度要求，就提高了整体加工工艺成本；4由于旋转接头形状受限，同时送水和送油会导致卷筒的测量控制传感器的安装位置受限。

现有技术cn107081349b公开了一种热轧卷取机卷筒冷却系统，包括：套装在转轴上的给水器；连通给水器的卷筒涨缩油缸内壁上的流水孔；在空心主轴内部沿圆周方向均匀设置的若干第一轴向进水孔；在空心主轴以及延伸轴内部沿圆周方向均匀设置的若干第二轴向进水孔；在空心主轴以及延伸轴内部沿圆周方向均匀设置的若干轴向回水孔以及在第二轴向进水孔、轴向回水孔的末端连通的排水孔；在扇形板内部设置的冷却水孔。由于在与高温接触的热轧卷筒扇形板内部设置了可以回流的冷却水孔，冷却水不仅可以在空心主轴内部不间断的流动，还可以在扇形板的内部不间断的流动，持续对扇形板进行冷却,大大提高了扇形板乃至整个卷筒的冷却效果。该发明存在的问题是，冷却效果得到了提高和改善，但是润滑的问题由于整体布置原因，润滑效果依然较差。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种热轧卷筒，其解决了现有技术中存在的问题。

一种热轧卷筒，包括机组固定支架、安装于所述机组固定支架上的旋转接头、液压缸、联轴器、芯轴、柱塞、扇形板、空心主轴，空心主轴套设在芯轴上，所述芯轴表面均匀分布多个滑动面，所述柱塞与所述滑动面滑动接触配合，还包括润滑系统和冷却系统，其中润滑系统通过油路对柱塞和滑动面接触位置进行润滑，其中冷却系统通过水路对空心主轴和扇形板进行冷却，润滑系统和冷却系统通过设置在同一位置的旋转接头分别供应润滑油和冷却液。

进一步的，其中与柱塞轴线平行的柱塞的侧面上均设置有沟槽，侧面上的沟槽彼此相连从而形成回路，沟槽内设置有密封圈。

进一步的，其中芯轴上设置有凹槽，凹槽内设置有密封圈，密封圈在芯轴和空心主轴之间形成可滑动的密封。

进一步的，所述空心主轴远离所述联轴器一端连接有延伸轴。

进一步的，其中空心主轴和延伸轴连接的位置通过设置在凹槽内的密封圈形成密封。

进一步的，其中润滑系统包括设置于所述芯轴内的两条以上并联的进油油路以及两条以上的并联的分油油路。

进一步的，其中进油油路和分油油路分别与分配器连接，其中分配器包括两个以上进油口、两个以上分油口和主腔体；进油口和分油口分别与主腔体连接；其中单个进油口与单个进油油路连接；单个分油口与单个分油油路连接。

进一步的，其中芯轴上的进油油路通过柔性管与旋转接头相连。

进一步的，其中出油孔向滑动面供油，出油孔通过供油油路与分油油路连接。

进一步的，其中一个以上的供油油路连接到一个分油油路。

进一步的，其中热轧卷筒内形成向芯轴的滑动面供油的润滑空间，该润滑空间通过出油孔向润滑空间供油，该润滑空间通过设置在热轧卷筒上的排气出油口排气出油。

进一步的，其中排气出油口所排出润滑油直接导出至扇形板的导向面。

进一步的，其中排气出油口内装有单向排气阀。

进一步的，所述空心主轴靠近所述联轴器一端固定有水环，所述水环上设有进水孔，所述空心主轴内开有贯通的轴向主水孔和回流水孔以及径向的分流水孔，所述延伸轴上设置有排水孔；所述扇形板的两端分别设有一个以上的径向水孔，扇形板上还设置有一个以上的轴向水孔，其中两端的对应的径向水孔通过一个轴向水孔相连从而形成冷却液通路；其中两端径向水孔中的一个为扇形板进水孔，另一个为扇形板出水孔。

进一步的，其中扇形板进水孔和扇形板出水孔通过柔性管与空心主轴相连。

进一步的，其中水环上进水孔通过柔性管与旋转接头相连。

进一步的，其中柱塞上垂直于扇形板的端面上设置有盲孔，盲孔内设置有弹簧和弹簧盖；其中弹簧盖与扇形板接触，弹簧盖由盲孔内的弹簧支撑。

进一步的，其中盲孔上部为光孔，下部为螺纹孔。

进一步的，其中柱塞与扇形板接触的一端形成为t型勾头；柱塞的t型勾头与扇形板的t型沟槽配合。

进一步的，还包括检测器，所述检测器通过固定座与所述联轴器固定连接，与检测器配合使用的还包括安装于所述机组固定支架上的超声波或激光位移传感器。

通过本发明的技术方案，由于润滑油和冷却液均通过旋转接头送出，并且润滑油和冷却液均能够得到较好的密封，不存在因工作产生磨损而导致液体渗漏的可能性。

本发明的卷筒通过两处可滑动密封和一处静态密封，从而在卷筒内形成润滑空间，润滑空间的润滑油可以流动。通过供油孔向润滑空间供油，通过排气出油口将润滑油导向扇形板的导向面。这种结构在卷筒内形成了闭合的润滑油空间，润滑油排出后为扇形板的导向面进行润滑，整个系统不存在润滑油的泄露；从而很好的将润滑和水冷独立分开。同时由于润滑油排出后直接导向扇形板，因此对于扇形板的导向面不用再单独考虑润滑的问题。

通过使用柔性管道将润滑油接入芯轴内，减少了整体油孔加工量，便于后续维修维护，提高了设备的使用效率。

通过与芯轴固定连接设置的检测器，能够在兼顾冷却和润滑的前提下，准确测定芯轴的位移，从而为标定涨径提供依据。

本发明的柱塞通过设置柱塞盖、弹簧、沟槽，使得柱塞既能缓冲扇形板，又能提高沟槽内的密封圈的寿命。

附图说明

图1是本发明一种热轧内水冷卷筒沿冷却液孔中心剖面示意图；

图2是图1中a-a处的剖面示意图；

图3是图1中b-b处的剖面示意图；

图4是扇形板的结构示意图；

图5是图4中c-c处的剖面示意图；

图6是本发明一种热轧内水冷卷筒沿柱塞中心剖面示意图；

图7是图6的部分区域放大图；

图8-图9是柱塞结构示意图。

上述附图中：1、旋转接头；2、液压缸；3、水环；4、空心主轴；5、管接头；6、柔性管；7、扇形板；8、延伸轴；9、堵头；10、芯轴；11、阀座；12、双线分配器；13、柱塞；14、弹簧；15、弹簧盖；16、螺钉；17、固定座；18、联轴器；19、检测器；20、超声波位移传感器；21、碳纤维耐磨板；22、隔热板；23、铜合金耐磨层；31、进水孔；32、分流水孔；33、回流水孔；34、排水孔；41、单向阀；42；密封圈；43、密封圈；44、润滑油；45、排气出油口；46、导向滑动面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1、图3和图6示出了一种热轧内水冷卷筒，包括机组固定支架和安装于所述机组固定支架上且依次相连的旋转接头1、液压缸2、联轴器18、芯轴10和套设于所述芯轴10上的空心主轴4，所述空心主轴4与所述芯轴10的一端设置扇形板7和柱塞13，所述芯轴10上均匀分布多个滑动面，所述柱塞13设置于所述滑动面上，所述空心主轴4远离所述联轴器18一端连接延伸轴8；还包括润滑系统，所述润滑系统包括设置于所述芯轴10内的两条以上并联的进油油路、多条分油油路，润滑系统通过还包括分配器12，分配器12与芯轴10的进油油路和分油油路连接，从而将进油油路进来的润滑油分入分油油路；分配器12具有两个进油口和多个并联的分油口，两个所述进油口各连通一条所述进油油路，所述每个分油口分别与分油油路联通。芯轴10内的进油油路和分配器12的进油口可以为两个以上；通过这样的结构，润滑油分配时可以通过并联的方式流入，同时通过并联的方式流出，即便由于高温烘烤下部分润滑油烤干堵塞油路，也不会导致润滑系统失效。

本发明的润滑系统和冷却系统通过设置在同一位置的旋转接头1分别供应润滑油和冷却液。在热轧生产线中，在满足功能的情况下降低卷筒设备的整体体积并提高可靠性是非常重要的。现有技术cn108144987a的柱塞式卷筒机有效利用了旋转接头处的整体空间，能够实现润滑和冷却。但是，该文献通过连接体内设置油路，从而将润滑油送入芯轴内，并进一步实现对摩擦点的润滑。这种方式下，卷筒芯轴、连接体等具有多个配合的部件，这些部件之间还需要加工相应的油路，一方面是成本较高，另一方面在接口处容易导致润滑油产生碳块从而阻塞油路。此外，该文献公开的方案在向芯轴供油时，芯轴上的油口是不固定的、存在轴向的滑动，容易导致润滑油的泄露。总体来说，这种方式虽然能够完成润滑和冷却，但是卷筒的润滑并不可靠，润滑出现问题后的检修也不方便。

如图3所示，本实施例中的芯轴10上的进油油路包括进油孔a和进油孔b，进油孔在芯轴10中延伸形成进油油路，出油孔包括出油孔c1、出油孔c2、出油孔d1、出油孔d2、出油孔e1、出油孔e2以及四个出油孔f，出油孔在芯轴10中延伸形成供油油路，从而实现对所有的滑动面供油。所述进油孔a和进油孔b各自对应一条进油油路，各出油孔各自对应一条供油油路，一条以上供油油路与一条分油油路连接。

本实施例的润滑原理为：润滑油通过旋转接头1进入液压缸2，旋转接头选用现有技术中通用的旋转接头；再通过柔性管6和管接头5连接到芯轴10的进油孔a、b，两路润滑油分别通过两条进油油路进入分配器12的两个进油口，随后进入若干分油油路，各个分油油路并联，供油油路连接到分油油路，供油油路向出油孔供给润滑油，通过出油孔喷出的润滑油喷向芯轴10的各个滑动面，从而实现对滑动面的润滑。

本发明通过柔性管6将旋转接头1送出的润滑油送入芯轴10内，仅需考虑芯轴10上的油路加工本身，降低了成本；并且柔性管6连接的方式，在卷筒机润滑出现问题后停机检测也更为容易，通过将柔性管6拆卸，即可利用其他设备对芯轴10内油路进行压力检测和清洁，减少了卷筒机停机检修导致的生产线整体检修时间。

本发明中，芯轴10上的斜面与柱塞13的斜面对应；柱塞13轴向固定在空心主轴4上；当芯轴10发生轴向方向移动时，柱塞13发生径向方向的位移，从而顶起扇形板7。在这个过程中，通过分油油路向柱塞13和芯轴10的接触位置送入润滑油；润滑油通过与分油油路连接的径向分油支路进入润滑位置，从而实现对接触位置的润滑。

发明人发现，利用柱塞13顶起扇形面7时，作用力较大，会导致钢卷的晃动等，从而影响卷取效果；本发明设计了一种新的柱塞13结构；参见附图8-8，柱塞13内设有盲孔，所述盲孔内安装弹簧14，所述弹簧14为含wv系耐高温弹簧钢制成，耐温可达500℃；弹簧14上端设有弹簧盖15；当柱塞13受到芯轴10作用顶起扇形板7时，由弹簧14作用力首先将弹簧盖15顶起，缓冲了柱塞13作用在扇形板7上的作用力，使得钢材的卷起更加稳定。弹簧14上端设置的弹簧盖15平时用螺钉16固定在柱塞13内；在使用时，需要安装在卷筒内，此时取出螺钉16；由于扇形板7和芯轴10的共同限制，从而弹簧盖15和弹簧14限定在柱塞13的盲孔内。

参见图7，柱塞13垂直于扇形板7的端面的侧面上均设置有沟槽，侧面上的沟槽彼此相连从而形成回路，也就是形成了一个围绕着柱塞13的闭环的沟槽，在该沟槽内放置密封圈，沟槽内放置密封圈后，沟槽内的润滑油不会通过柱塞10与空心主轴4之间的空隙流出。同时，在空心主轴和芯轴之间也设置有密封圈，密封圈安装在空心主轴或者芯轴上的凹槽内，从而在空心主轴和芯轴之间形成隔离，避免芯轴和空心主轴之间的润滑油流出；空心主轴和芯轴之间会发生相对的滑动，该密封圈42会发生相对的磨擦。此外，在空心芯轴和延伸轴之间也设置有密封圈43，密封圈安装在空心主轴或者延伸轴上的凹槽内；该密封是静止的。通过空心主轴和芯轴之间的密封、空心芯轴和延伸轴之间的密封，以及柱塞和空心主轴之间的密封。本发明的卷筒通过两处可滑动密封和一处静态密封，从而在卷筒内形成润滑空间，润滑空间的润滑油44可以流动。通过供油孔向润滑空间供油，通过排气出油口45将润滑油导向扇形板的导向面；排气出油口处安装有单向阀，润滑油和气体可以从润滑空间向外部喷出。这种结构在卷筒内形成了闭合的润滑油空间，润滑油排出后为扇形板的导向面进行润滑，整个系统不存在润滑油的泄露；从而很好的将润滑和水冷独立分开。同时由于润滑油排出后直接导向扇形板，因此对于扇形板的导向面不用再单独考虑润滑的问题。

同时，解决了现有技术的热轧卷筒因冷却和润滑问题造成的寿命较短的技术问题。

本发明的柱塞13内设置的弹簧14一方面缓冲了对扇形板7的冲击力，另一方面，由于弹簧14的作用，沟槽内的密封圈相对于空心主轴4的摩擦速度降低，降低了密封圈在使用时的损耗，提高了密封圈的使用寿命。本发明的

如图8、图9所示，柱塞13采用锻钢作为基体，在各滑动配合面堆焊铜合金耐磨层23。所述扇形板7和芯轴10上均设有t型槽，所述柱塞13上设有与所述t型槽配合安装的t型勾头。

参考图1，所述空心主轴4靠近所述联轴器18一端固定有水环3，所述水环3上设有进水孔31，所述空心主轴4内开有贯通的轴向主水孔和回流水孔33以及径向的分流水孔32，所述延伸轴8上设置有排水孔34，所述扇形板7上设有轴向水孔和径向水孔。空心主轴4上的分流水孔32与扇形板7上的径向水孔通过柔性管6连接。冷却水通过旋转接头1进入液压缸2，然后从水环3上的进水孔31流入轴向主水孔和分流水孔32，轴向主水孔内的水流随后通过水流通道从排水孔34排出；从分流水孔32进入扇形板7内的冷却水随后通过回流水孔33，然后通过水流通道从排水孔34排出。

扇形板7的具体结构如图4、图5所示，扇形板7上包括轴向水孔、径向水孔以及堵头；水孔口处可用堵头9或者其他方式堵死。径向水孔与轴向水孔连通，形成回路；扇形板7左右两侧各设置径向水孔，从而形成了径向水孔-轴向水孔-径向水孔的水流通道；扇形板7上水孔由左右两侧径向水孔分别通过管接头5和柔性管6与空心主轴4上的分流水孔32和回流水孔33接通，冷却水通过径向水孔进入扇形板7内，在流过扇形板7内的轴向水孔对扇形板7进行冷却，再经过径向水孔经柔性管6回流至空心主轴4内部的回流水孔33，最终汇流到延伸轴8的排水孔34中，排出卷筒。

本发明中使用冷却水作为冷却卷筒的冷却介质，也可以选择其他具有高的比热容的、低的熔点的安全的液体作为冷却介质，在此不再一一列举。

本发明由于在端部通过旋转接头1处供应冷却液和润滑油，因此，为了解决芯轴10位移测量问题，在与芯轴10固定连接的所述联轴器18上固定连接检测器19；该检测器19通过固定座17与所述联轴器18固定连接，检测器19由于与芯轴10固定连接，因此准确测定检测器19的位移即可准确标定芯轴10的位移，从而能够精确标定卷筒胀径。

在本发明中还设置有位移传感器20，位移传感器20安装于机组固定支架上，其用于测量检测器19的位移。一般来说通过其他感应传感器也可以测定检测器19的位移，但是在本发明的环境中，由于工厂环境问题，经常会由于环境影响，导致检测不准确。因此本发明选用激光或超声波位移传感器20。通过设置在机组固定支架上的超声波位移传感器20，利用检测器19反射的超声波或者激光来测定位移，即便检测器19发生部分的振动，也不会影响到位移传感器20的精确测量。对于本发明来说,所述检测器19与所述位移传感器20之间的距离至少为50mm，避免因跳动过大而造成磨损的问题。通过传感器和检测器19的位置设置，确证了在发生微量振动情况下位移检测的准确性，避免影响卷筒胀径标定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。