水冷辊及顶辊装置的制作方法

本发明涉及带钢加工技术领域，尤其涉及一种水冷辊及顶辊装置。

背景技术：

据统计，全世界每年因腐蚀而损失的钢铁材料大约可占到其总产量的1/3。为了保证钢铁制品的正常使用，延长其使用寿命，钢铁的防腐蚀保护技术一直受到人们的普遍重视。热浸镀锌是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效手段之一，它是将表面经清洗、活化后的钢铁制品浸于熔融的锌液中，通过铁锌之间的反应和扩散，在钢铁制品表面镀覆附着性良好的锌合金镀层。

在冷轧镀锌工艺中，带钢从退火炉进入锌锅，锌液温度一般在460℃，出锌锅后的带钢经气刀后进入冷却塔进行快速冷却，然后使冷却后的带钢通过顶辊装置传送后进入下一工艺。但是此设计只适用于生产普通镀锌产品，如果生产镀后合金化(合金化是指把热浸镀镀后得到的纯锌镀层立即在450～500℃下进行镀层扩散退火，获得铁含量在7％～15％之间的锌铁合金镀层的过程)产品时，由于带钢有再加热过程，即使带钢经冷却塔冷却后其温度仍有可能高于300℃，容易对顶辊装置造成影响，尤其是对顶辊装置中的辊筒造成影响。为减少高温对所述顶辊的辊筒产生影响，目前常采用水冷辊的形式进行带钢传送，即在辊筒内部通入循环冷却水的方式对带钢进行传送。

目前常用的水冷辊虽然有多种进水及回水方式，但是普遍存在回水不畅甚至回水死区(流体基本不流动)的问题，导致冷却效果差及水冷辊上各处温度不均匀的问题，进而导致辊面受热变形，以及进水口处由于水冷辊膨胀不均匀产生泄露等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水冷辊及顶辊装置，能够解决传统的水冷辊回水不畅甚至回水死区的问题，进而提高冷却效果以及水冷辊的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提供了一种水冷辊，包括辊筒，所述辊筒包括内筒及套设在所述内筒外的外筒，所述外筒的内壁与所述内筒的外壁之间设置有第一水冷通道及第二水冷通道，所述第一水冷通道及所述第二水冷通道均沿所述内筒的轴向呈螺旋状绕设在内筒外，且所述第一水冷通道由所述内筒的中间往所述内筒的一端延伸，所述第二水冷通道由所述内筒的中间往所述内筒的另一端延伸，所述第一水冷通道与所述第二水冷通道的旋向相反，一流体由所述第一水冷通道及所述第二水冷通道靠近所述内筒中间的一端进入并从所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的另一端流出。

可选的，所述第一水冷通道及所述第二水冷通道均包括一导水板，所述导水板沿所述内筒的轴向呈螺旋状绕设在内筒外并与所述内筒的外壁及所述外筒的内壁形成所述第一水冷通道及所述第二水冷通道。

可选的，所述水冷辊还包括一空心的芯轴，所述芯轴位于所述内筒内并沿所述内筒的轴向设置，且所述芯轴的两端伸出所述内筒外，所述芯轴与所述第一水冷通道靠近所述内筒中间的一端及所述第二水冷通道的靠近所述内筒中间的一端连通，一第一进水管由所述水冷辊外伸入所述芯轴内以为所述水冷辊提供流体，所述第一进水管外还套设有第一回水管，所述第一回水管与所述第一水冷通道的另一端及所述第二水冷通道的另一端连通以将所述流体排出。

可选的，所述芯轴的外壁与所述内筒的内壁之间具有空腔，所述空腔内设置有若干第二进水管及若干第二回水管，所述芯轴通过所述第二进水管与所述第一水冷通道的一端及所述第二水冷通道的一端连通，所述第一回水管通过所述第二回水管与所述第一水冷通道的另一端及所述第二水冷通道的另一端连通。

可选的，所述第二进水管及所述第二回水管均由多根硬管拼接而成，相邻硬管之间通过一软管连通。

可选的，所述第二进水管为多根，多根所述第二进水管沿所述芯轴的周向均匀分布。

可选的，所述第一进水管伸入所述芯轴的一端通过一铜套与所述芯轴的内壁间隙密封。

可选的，所述第一进水管及所述第一回水管位于所述水冷辊外的部分通过一旋转接头与所述芯轴的端部固定连接，所述第一回水管能够相对所述第一进水管旋转，且所述芯轴旋转时带动所述第一回水管旋转。

可选的，所述辊筒的两端均设置有辐板，所述辐板上具有若干腰孔。

基于此，本申请还提供了一种顶辊装置，包括机架、水冷轴承座及所述的水冷辊，所述水冷辊通过所述水冷轴承座与所述机架连接。

本发明提供了一种水冷辊及顶辊装置，所述水冷辊包括辊筒，所述辊筒包括内筒及套设在所述内筒外的外筒，所述外筒的内壁与所述内筒的外壁之间设置有第一水冷通道及第二水冷通道，所述第一水冷通道及所述第二水冷通道均沿所述内筒的轴向呈螺旋状绕设在内筒外，且所述第一水冷通道由所述内筒的中间往所述内筒的一端延伸，所述第二水冷通道由所述内筒的中间往所述内筒的另一端延伸，所述第一水冷通道与所述第二水冷通道的旋向相反，一流体由所述第一水冷通道及所述第二水冷通道靠近所述内筒中间的一端进入并从所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的另一端流出。由于第一水冷通道与第二水冷通道的旋向相反，在离心力的作用下，进入所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的流体将分别沿所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的旋向由内辊筒中间流向两端，有效的避免了回水不畅甚至回水死区的问题，提高了流体的冷却效果，进而延长了水冷辊的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水冷辊的内部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水冷辊的侧视图；

图3为本发明实施例提供的第一水冷通道及第二水冷通道的示意图；

图4为本发明实施例提供的顶辊装置的侧视图；

其中，附图标记为：

10-机架；20-水冷辊；

100-内筒；200-外筒；300-导水板；310-第一水冷通道；320-第二水冷通道；400-芯轴；510-第一进水管；520-第二进水管；610-第一回水管；620-第二回水管；700-旋转接头；710-铜套；800-软管；900-辐板；910-腰孔。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1-图3所示，本实施例提供了一种水冷辊，包括辊筒，所述辊筒包括内筒100及套设在所述内筒外的外筒200，所述外筒200的内壁与所述内筒100的外壁之间设置有第一水冷通道310及第二水冷通道320，所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320均呈螺旋状绕设在内筒100外，且所述第一水冷通道310由所述内筒100的中间往所述内筒100的一端延伸，所述第二水冷通道320由所述内筒100的中间往所述内筒100的另一端延伸，所述第一水冷通道310与所述第二水冷通道320的旋向相反，一流体由所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320靠近所述内筒100中间的一端进入并从所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320的另一端流出。

图1-图3中的箭头均表示流体的流向。为便于理解，图1中仅示意性的显示了部分第一水冷通道310、第二水冷通道320、第一进水管510、第二进水管520、第一610及第二回水管620，图2仅示意性的表示了第二进水管520及第二回水管620的布置方式。

具体的，所述水冷辊为顶辊装置的主要部件，用于传送并冷却经过冷却塔处理后的带钢。所述水冷辊包括辊筒及位于辊筒中心的芯轴400，所述辊筒的筒面即外筒200的外壁与带钢直接接触。本实施例中，所述内筒100与所述外筒200均为圆筒状，所述内筒100的外壁与所述外筒200的内壁之间具有间隙，所述间隙内设置有用于冷却辊筒筒面的第一水冷通道310及第二水冷通道320，所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320内均流通有流体，所述流体例如是循环冷却水。

应理解的是，由于第一水冷通道310及第二水冷通道320均由内筒100的中间往辊筒的两端螺旋延伸，且第一水冷通道310与所述第二水冷通道320的旋向相反。因此，在离心力的作用下，进入所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320的流体将分别沿所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320的旋向流通，并由两端排出，有效的避免了流体出现回水不畅甚至出现回水死区的问题，从而避免了冷却效果差及水冷辊上各处温度不均匀的问题，从而避免了高温对辊筒的影响，延长了水冷辊的使用寿命。

请继续参照图1，所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320均包括一导水板300，所述导水板300沿所述内筒100的轴向呈螺旋状绕设在内筒100外并与所述内筒100的外壁及所述外筒200的内壁形成所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320。本实施例中，所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320均由导水板300与所述内筒100的外壁及所述外筒200的内壁形成，使得冷却水在流通过程中能够直接与所述外筒200接触，冷却效果更好。在具体制造辊筒时，设计好直径等参数后分别生产内筒100及外筒200，然后在内筒100的外壁上焊接所述导水板300，最后将外筒200焊接在内筒100外即可。为提升流体流通时的流畅性，应尽量减小外筒200内壁与导水板300侧壁的间隙，防止水冷通道内的流体通过所述间隙实现互通。故本实施例中，所述导水板300沿周向设置于所述内筒100的外壁上，且所述导水板300的宽度略小于所述内筒100与外筒200之间的间隙宽度。

或者，所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320分别为管状结构，例如导水管，本申请对此不作限制。

请继续参照图1及图2，所述水冷辊还包括一空心的芯轴400，所述芯轴400位于所述内筒100内并沿所述内筒100的轴向设置，且所述芯轴400的两端伸出所述内筒100外，所述芯轴400与所述第一水冷通道310靠近所述内筒100中间的一端及所述第二水冷通道320的靠近所述内筒100中间的一端连通，一第一进水管510由所述水冷辊外伸入所述芯轴400内以为所述水冷辊提供流体，所述第一进水管510外还套设有第一回水管610，所述第一回水管610与所述第一水冷通道310的另一端及所述第二水冷通道320的另一端连通以将流体排出。本实施例中，所述芯轴400为所述水冷辊的旋转轴，通过驱动所述芯轴400旋转以带动所述水冷辊旋转。由于芯轴400为空心轴，所述流体供应设备提供的流体经过所述第一进水管510后进入所述芯轴400，所述芯轴400与所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320进水的一端连通，用于提供冷却水，所述第一回水管610用于回收冷却水。

本实施例中，提供一流体供应设备，例如是一循环冷却水供应设备，所述第一进水管510的一端连接所述流体供应设备，另一端伸入所述芯轴400内。由于水冷辊旋转过程中的产生的离心力作用，所述冷却水能够主动流通并进行循环，不需要额外的控制系统控制，从而大大地提高了冷却效率，简单方便。

请继续参照图1，所述第一回水管610套设在所述第一进水管510外，且所述第一进水管510及所述第一回水管610位于所述水冷辊外的部分通过一旋转接头700与所述芯轴400的端部固定连接，所述第一回水管610能够相对所述第一进水管510旋转，且所述芯轴400旋转时带动所述第一回水管610旋转。本实施例中，由于芯轴400的另一端需要与一驱动设备连接，故所述旋转接头700为单向流通式旋转接头700，即在所述水冷辊的一端安装旋转接头700，同时在此端进行流体的导入和排出，便于所述第一进水管510及所述第一回水管610的安装。

本实施例中，所述第一回水管610与所述旋转接头700法兰连接，所述芯轴400旋转时所述第一进水管510静止不动，所述第一回水管610跟随所述芯轴400转动，以保证水冷辊转动时的密封性。

可选的，所述第一进水管510通过一铜套710与所述芯轴400的端部间隙密封。本实施例中，所述铜套710用于连接所述芯轴400及所述第一进水管510，所述第一进水管510及所述第一回水管610均伸入所述芯轴400内。所述芯轴400及所述第一进水管510为间隙配合，所述间隙的范围介于0.2mm-0.6mm之间，以便于芯轴400与所述第一进水管510之间的相对转动。且由于所述第一回水管610套设在所述第一进水管510外，因间隙配合而少量从所述铜套710处泄露的冷却水可以直接进入第一回水管610中。

请继续参照图1及图2，所述芯轴400的外壁与所述内筒100的内壁之间具有空腔，所述空腔内设置有若干第二进水管520及若干第二回水管620，所述芯轴400通过所述第二进水管520与所述第一水冷通道310的靠近所述内筒100中间的一端及所述第二水冷通道320的靠近所述内筒100中间的一端连通，所述第一回水管610通过所述第二回水管620与所述第一水冷通道310的另一端及所述第二水冷通道320的另一端连通。本实施例中，所述第二进水管520设置于所述内筒100的中间位置，一端伸入所述芯轴400中，另一端伸入所述第二进水管520与所述第一水冷通道310中，应理解的是，所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320可以是由同一个进水口进水后进行分流的形式，也可以是分别设置不同进水口的形式，本申请对此不作限制。

请继续参照图2，所述第二进水管520为多根，多根所述第二进水管520沿所述芯轴400的周向均匀分布。本实施例中，所述第二进水管520为4根，4根进水管沿所述芯轴400的周向均匀分布。4根所述进水管分别接入所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320的不同位置处，能够提高流体的流量，进而提高冷却效果。当然，本申请对于所述第二进水管520的数量不作任何限制，以及，本申请对于所述第二进水管520的分布方式也不作任何限制。

本实施例中，所述第二回水管620也为4根，4根所述第二回水管620的一端与所述第一水冷通道310及所述第二水冷通道320远离所述辊筒中心的一端连通，另一端在所述辊筒的中间位置处汇聚后接入所述第一回水管610中。同样，本申请对于所述第二进水管520的数量以及分布方式不作任何限制。

本实施例中，所述第二进水管520及所述第二回水管620均由多根硬管拼接而成，相邻硬管之间通过软管800连通。通过接入软管800能够起到“膨胀节”的作用，有效的补偿硬管受热不均产生的热膨胀差，降低硬管的轴向载荷及温差应力，从而避免度对硬管产生破坏，提高硬管的使用寿命。

请继续参照图1及图2，所述辊筒的两端均设置有辐板900，所述辐板900上具有若干腰孔910。由于芯轴400与所述内筒100之间具有空腔，通过设置腰孔910能够更好地对辊筒进行通风，提高自然冷却的效果。本实施例中，所述辐板900上的腰孔910为4个，4个所述腰孔沿所述辐板900的表面呈环形分布。

基于此，本申请还提供了一种顶辊装置，如图4所示，包括机架10、水冷轴承座及所述的水冷辊20，所述水冷辊20通过所述水冷轴承座与所述机架30连接。

图4中的箭头方向表示带钢的传送方向。所述顶辊装置设置于一冷却塔的上方，用于改变带钢的传送方向，以便于进行后续的工艺。所述水冷轴承座是在传统轴承的基础上进行改进，在轴承内设置冷却水管路，以便于更好的保护轴承，延长轴承的使用寿命。

综上，本发明提供了一种水冷辊及顶辊装置，所述水冷辊包括辊筒，所述辊筒包括内筒及套设在所述内筒外的外筒，所述外筒的内壁与所述内筒的外壁之间设置有第一水冷通道及第二水冷通道，所述第一水冷通道及所述第二水冷通道均沿所述内筒的轴向呈螺旋状绕设在内筒外，且所述第一水冷通道由所述内筒的中间往所述内筒的一端延伸，所述第二水冷通道由所述内筒的中间往所述内筒的另一端延伸，所述第一水冷通道与所述第二水冷通道的旋向相反，一流体由所述第一水冷通道及所述第二水冷通道靠近所述内筒中间的一端进入并从所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的另一端流出。由于第一水冷通道与第二水冷通道的旋向相反，在离心力的作用下，进入所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的流体将分别沿所述第一水冷通道及所述第二水冷通道的旋向由内辊筒中间流向两端，有效的避免了回水不畅甚至回水死区的问题，提高了流体的冷却效果，进而延长了水冷辊的使用寿命。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。