本发明涉及钢铁板带材生产技术领域，尤其涉及一种用于湿式破鳞机的支撑辊。
背景技术：
钢铁板带材生产过程中，热轧后退火的黑卷在冷轧前，需经过破鳞机破除黑卷上的氧化鳞皮。一般的破鳞方法有干式破鳞和湿式破鳞两种。干式破鳞存在粉尘太大而导致车间环境恶劣的缺点。在对环保要求越来越高的今天，破鳞机组将更多采用湿式破鳞。湿式破鳞机通过工作辊对钢带进行正反弯曲，使得附着在钢带上的鳞皮破碎，从而提高诸如抛丸酸洗等后续工序的除鳞效率。
图1示出传统湿式破鳞机的破鳞工艺过程，其中，钢带1经过入口端张力辊2和转向辊3输送，进入包括工作辊4、支撑辊5及喷头6的辊盒进行破鳞，然后再经过出口端张力辊7和转向辊8转移到其它后续工序。
如图1所示，湿式破鳞机在工作时，包括工作辊4和支撑辊5的辊盒连续对钢带1进行正反弯曲。通过对钢带1的鳞皮挤压拉伸，使钢带1表面的氧化铁鳞破碎。在此过程中，工作辊4需要受到较大的反作用力，并产生一定的挠度。为使钢带1表面产生塑性变形，常采用小直径工作辊。结果，造成工作辊4的强度较小，刚性不足，致使在除鳞时工作辊4的挠度较大，如图2所示，其中，f1和f2为施加于工作辊4的指向钢带1的压力，f3为钢带1对工作辊4的反作用力。因而，导致破鳞后的板材中间厚两边薄，影响板型，并负面影响工作辊4的寿命。为此，典型地，在工作辊4上下两侧增加较大直径的支撑辊5，以确保整个辊系的强度，并减小工作辊4挤压钢带1时产生的挠度，以确保板型。而且，为了使工作辊4挤压板材时的挠度能随板型进行被动的调整，采用了带背衬轴承9的支撑辊5，如图3所示，其中，f1和f2为施加于工作辊4的指向钢带1的压力，f3为钢带1对工作辊4的反作用力。这样，工作辊4的挠度能随着板型变化而变化，使得板型更为平整。
然而，参见图1，在对钢带1湿式破鳞时，辊盒内的喷头6喷出的水冲洗并混合着挤压破碎的鳞皮渣屑，一起进入支撑辊5的轴头轴承10中和背衬轴承9中。大量水流入轴承会导致轴承润滑失效，而鳞皮渣屑进入轴头轴承10和背衬轴承9，则会堵塞支撑辊5的轴头轴承10和背衬轴承9，从而使辊盒内的支撑辊5和工作辊4停转。然而，诸如支撑辊5和工作辊4的破鳞辊停转后，入口端张力辊2和出口端张力辊7仍拉拽着钢带1运行。而入口端张力辊2和出口端张力辊7能拉着钢带1运行，依靠的是衬胶层表面与钢带1之间的摩擦力。一方面，在破鳞辊停转后，入口端张力辊2和出口端张力辊7的表面衬胶层与钢带1之间的摩擦力急剧增大，钢带1表面的鳞皮此时也并未受挤压而破碎，入口端张力辊2和出口端张力辊7表面的衬胶层与钢带1的鳞皮急剧摩擦，导致衬胶层很快磨损掉，大大减小了张力辊使用寿命。另一方面，因为支撑辊5停转导致工作辊4停转，但钢带1受入口端张力辊2和出口端张力辊7的拉拽而继续运行，导致工作辊4与钢带1接触的部分受到氧化鳞皮的急剧摩擦，损伤工作辊4和钢带1的表面，结果导致破鳞机组频繁停机更换辊盒，严重损害了破鳞机组的生产质量和产量。
简言之，传统湿式破鳞机的支撑辊存在如下主要缺点：首先，大量水和鳞皮渣屑进入轴头轴承和背衬轴承，导致支撑辊频繁停转和钢带打滑，严重负面影响钢带表面质量和破鳞机组产量；其次，支撑辊使用寿命低，仅为干式破鳞支撑辊的1/3或更短，造成生产成本和维护费用大大高于干式破鳞的。
由于上述传统湿式破鳞辊的缺陷给湿式破鳞的使用者造成很大困扰，因此湿式破鳞的应用受限。
因此，本领域技术需要一种新的用于湿式破鳞机的支撑辊，其阻止水和鳞皮渣屑进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承，避免出现支撑辊停转以及支撑辊的轴头轴承和背衬轴承被氧化鳞皮渣屑堵塞等问题。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的主要是针对湿式破鳞机的支撑辊的轴头轴承和背衬轴承容易进入大量水且易被鳞皮渣屑堵塞的问题，对支撑辊加以改进，阻止水和鳞皮渣屑等渣屑进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承，避免因大量水进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承而导致支撑辊润滑失效，并避免因渣屑进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承而导致轴头轴承和背衬轴承被卡死，进而消除因支撑辊和工作辊停转造成工作辊和钢带表面的摩擦损伤、以及张力辊衬胶层急剧摩擦而缩短使用寿命的缺陷。
因此，本发明改进了用于湿式破鳞机的支撑辊，在现有的支撑辊的轴头前增加非接触式密封结构，以阻止水和冲洗下来的鳞皮渣屑进入支撑辊的轴头轴承内，同时由于采用非接触式密封，大大降低了支撑辊运行时的摩擦阻力；而且，在背衬轴承与背衬轴承之间以及背衬轴承与轴头轴承之间增加防水性挡圈，以阻止水和冲洗下来的鳞皮渣屑进入背衬轴承和轴头轴承，可以避免因大量水和渣屑进入背衬轴承和轴头轴承而造成这些轴承卡阻，有效防止停转和带钢打滑的情况发生，同时避免支撑辊的轴头轴承和背衬轴承被鳞皮渣屑堵塞。
为此，本发明公开了一种用于湿式破鳞机的支撑辊，其包括位于所述支撑辊两端的轴头轴承和位于所述轴头轴承之间的多个背衬轴承，其中，
所述轴头轴承在背离所述背衬轴承的外侧端面均设置有非接触式密封结构，其具有防水性，用于阻止水和渣屑从所述轴头轴承的外侧端面进入所述轴头轴承；以及
在背衬轴承与背衬轴承之间以及背衬轴承与轴头轴承之间均设置有防水性挡圈，其用于阻止水和渣屑从背衬轴承与背衬轴承之间以及背衬轴承与轴头轴承之间进入所述轴头轴承和所述背衬轴承。
进一步地，所述非接触式密封结构可以是迷宫式密封件。
进一步地，所述迷宫式密封件可以是
进一步地，所述迷宫式密封件可采用尼龙、pp(聚丙烯)、或氢化丁腈橡胶材料。
进一步地，所述支撑辊可以是脂润滑式的。
进一步地，所述非接触式密封结构可通过螺栓固定于安装所述支撑辊的支座或机架。
进一步地，所述挡圈可具有凹槽形状，所述凹槽的开口方向指向背离所述支撑辊的方向。
进一步地，所述挡圈可具有梯形、u形或v形的横截面形状。
进一步地，所述挡圈可采用不锈钢材料。
进一步地，所述挡圈可通过螺栓固定于安装所述支撑辊的支座。
本发明可具有如下有益效果：
首先，通过在支撑辊的轴头轴承前安装非接触式密封结构，阻止大量的水和冲洗的鳞皮渣屑等渣屑进入轴头轴承，避免大量水进入轴头轴承而导致轴头轴承润滑失效，避免渣屑堵塞轴头轴承；
其次，通过在支撑辊的背衬轴承与背衬轴承之间以及背衬轴承与轴头轴承之间安装防水性挡圈，阻止大量水和渣屑进入背衬轴承和轴头轴承，避免这些轴承打滑，避免这些轴承被渣屑堵塞；
进而，本发明因阻止水和渣屑进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承，能避免因大量水和渣屑进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承而导致支撑辊停转；避免渣屑进入支撑辊的轴头轴承和背衬轴承而导致轴承被卡死，从而大幅延长破鳞机支撑辊、辊盒和出口端张力辊的使用寿命，确保破鳞机组的生产产量和质量，显著改善钢带表面质量，以及降低生产成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施方式的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出传统的湿式破鳞方法；
图2示意性示出传统湿式破鳞方法中的一种工作辊的受力状态；
图3示意性示出传统湿式破鳞方法中的另一种由带背衬轴承的支撑辊支撑的工作辊的受力状态；
图4示意性示出传统湿式破鳞方法中的带背衬轴承的支撑辊的截面图；
图5示意性示出根据本发明一实施方式的用于湿式破鳞机的支撑辊的截面图；
图6示意性示出用于图5支撑辊的轴头轴承的非接触式密封结构的截面图；以及
图7示意性示出用于图5支撑辊的背衬轴承的挡圈的截面图。
附图元件标号说明
1：钢带；2：入口端张力辊；3：转向辊；4：工作辊；5：支撑辊；6：喷头；7：出口端张力辊；8：转向辊；9：背衬轴承；10：轴头轴承；100：支撑辊；110：背衬轴承；120：轴头轴承；130：挡圈；131：螺栓；140：非接触式密封结构；141：螺栓；
f1：压力；f2：压力；f3：反作用力。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明根据本发明实施方式提供的技术方案。
图5示出一种用于湿式破鳞机的支撑辊100，其包括位于支撑辊100两端的轴头轴承120和位于轴头轴承120之间的多个背衬轴承110。图5示意性示出两个轴头轴承120和两个背衬轴承110。
参见图5和6，两个轴头轴承120在背离背衬轴承110的外侧端面均设置有非接触式密封结构140，其具有防水性，用于阻止水和渣屑从轴头轴承120的外侧端面进入轴头轴承120。轴头轴承120的接近背衬轴承110的端面为内侧端面。
参见图5和7，在背衬轴承110与背衬轴承110之间以及背衬轴承110与轴头轴承120之间均设置有防水性挡圈130，其用于阻止水和渣屑从背衬轴承110与背衬轴承110之间以及背衬轴承110与轴头轴承120之间进入轴头轴承120和背衬轴承110。
非接触式密封结构140与支撑辊100不接触，而是与支撑辊100之间保持适当间隙。在一实施方式中，非接触式密封结构140可通过螺栓固定于安装支撑辊100的支座。在其它实施方式中，非接触式密封结构140也可通过螺栓、螺钉、铆钉等方式固定于安装支撑辊100的机架。
在一实施方式中，非接触式密封结构140可以是迷宫式密封件。
在一实施方式中，所述迷宫式密封件可以是
在一实施方式中，所述迷宫式密封件可采用尼龙材料。在其它实施方式中，所述迷宫式密封件也可采用其它防水性材料，例如pp(聚丙烯)、氢化丁腈橡胶等聚合物材料。
在一实施方式中，支撑辊100可以是脂润滑式的。
在一实施方式中，挡圈130可具有凹槽形状，所述凹槽的开口方向指向背离支撑辊100的方向，如图5和7所示。在其它实施方式中，挡圈130也可具有诸如波浪状、平坦状等形状，只要挡圈130不妨碍支撑辊100正常工作即可。
进一步地，挡圈130可具有梯形、u形或v形的横截面形状。例如，参见图7，挡圈130具有梯形的横截面形状。
在一实施方式中，挡圈130可采用不锈钢材料。
在一实施方式中，挡圈130可通过螺栓固定于安装支撑辊100的支座。在其它实施方式中，挡圈130也可通过螺钉、铆钉等方式固定于安装支撑辊100的支座。
经实验测试，在破鳞机上使用根据本发明的用于湿式破鳞机的支撑辊，在长时间使用后，仍然能大量生产优质钢卷，生产的钢铁板带表面未发现任何由于破鳞辊盒造成的质量缺陷，本发明的支撑辊的使用寿命已达传统湿式破鳞支撑辊的六倍以上，也是干式破鳞支撑辊的2-3倍，克服了湿式破鳞推广使用的致命缺陷。
本发明也可应用于其它需要阻挡水和渣屑等杂质进入轴承的辊子。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。