一种耐高温干式悬臂辊及其制备工艺的制作方法

本发明涉及步进炉进出炉钢管、钢棒等输送技术领域，特别是一种耐高温干式悬臂辊及其制备工艺。

背景技术：

随着用户对材料性能要求越来越高，热处理的不断发展，步进炉的广泛应用，对悬壁辊的耐高温、耐磨性、高温下表面状态、使用寿命、节能等要求越来越高。

传统悬臂辊由三部分焊接组成，进行焊接连接，辊内部水冷。如果供水出现故障，导致焊缝处容易产生开裂，影响悬臂辊的使用寿命。加之，炉内辊易磨损漏水，不仅维护成本高，而且炉内辊采用水冷、破损、漏水会影响炉内气氛，影响产品的表面及内在的性能，水冷的过程中会带走热量，造成能耗损失。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种耐高温干式悬臂辊及其制备工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种耐高温干式悬臂辊，包括转轴和空心辊组件，所述转轴包括主轴头、轴肩和连接端，所述主轴头的一端设有轴肩，另一端设有连接端，所述空心辊组件包括空心辊体、挡板和隔热结构，所述空心辊体的一端设有连接孔a，另一端设有连接孔b，所述轴肩伸入连接孔a内，并焊接成一体结构，所述连接孔b内密封焊接有挡板，所述空心辊体的内部间隔固定有多组隔热结构，所述空心辊体远离轴肩的一端的外表壁上还设有用于输送钢管的辊道。

进一步地，所述隔热结构包括垫板、连接柱、纤维毯和压板，所述垫板、所述纤维毯以及所述压板均为圆盘式结构，所述垫板的边缘与空心辊体的内壁固定连接，所述垫板的同一侧面上设有多个连接柱，所述连接柱穿过纤维毯，并与压板连接，所述压板压紧固定在纤维毯的侧面上。

进一步地，所述垫板的边缘设有折边，该折边与空心辊体的内壁贴合，并焊接固定。

进一步地，所述空心辊体的空心部分还填充有石棉填充层。

进一步地，所述转轴由15crmo材质制成，所述空心辊体和所述挡板均由zg40cr25ni20si2材质制成。

一种耐高温干式悬臂辊的制备工艺，包括以下步骤：

s1、制作转轴：根据图纸尺寸，加工转轴；

s2、制作空心辊体：根据图纸尺寸，用数控机床加工空心辊体；

s3、组装隔热结构；

s4、焊接：将空心辊体的连接孔a套接在轴肩上，并将空心辊体与轴肩焊接成一体；

s5、后组装：向空心辊体内填充石棉填充层，并将隔热结构依次焊接固定在空心辊体内，最后，将挡板密封焊接在连接孔b处，得到耐高温干式悬臂辊坯件；

s6、精加工：对耐高温干式悬臂辊坯件的焊缝位置进行抛光、打磨，使其表面光滑，得到耐高温干式悬臂辊。

进一步地，步骤s3中，组装隔热结构的具体操作步骤是：根据空心辊体的内径尺寸以及隔热结构的布置需求，制作多组垫板、连接柱、纤维毯和压板，将连接柱焊接在垫板上，将连接柱穿过对应的纤维毯，并用压板压紧固定，得到多个不同尺寸的隔热结构。

进一步地，步骤s4中，焊接时预热到50-100℃采用mg600焊条进行连续分层焊接。

进一步地，步骤s6后，还包括探伤检查的步骤。

进一步地，步骤s1中，对转轴进行调质处理，使其硬度hr在217～255之间。

本发明具有以下优点：

1、本发明主体由空心辊体和转轴两部分焊接而成，空心辊体内采用双隔板隔热，其它空心部分填充石棉隔热，防止热量损失，同时使主轴温度保持在80℃以下，保障了主轴的使用寿命。

2、本发明实现了悬臂辊在高温环境中不需要水冷即可以正常运行，避免了悬臂辊的非预期性断裂，延长了悬臂辊子的使用寿命，降低了维护成本，减少了能耗损失，能保证更好的炉内气氛，能应用于性能精度要求高的步进式热处理炉上。

3、主轴15crmo采用调质工艺，硬度hb217-255，空心悬臂辊采用zg40cr25ni20si2耐高温材料通过固溶处理，可应用最高温度1200℃的工作环境。

4、在将转轴的轴肩与空心辊体焊接时，先预热，并采用分层焊接，以保证焊缝的强度，有利于提高耐高温干式悬臂辊的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的隔热结构的示意图；

图3为本发明的空心辊体的结构示意图；

图中：1-转轴，1a-主轴头，1b-轴肩，1c-连接端，2-空心辊组件，2a-空心辊体，2a1-连接孔a，2a2-连接孔b，2b-挡板，2c-隔热结构，2c1-垫板，2c2-连接柱，2c3-纤维毯，2c4-压板，2d-石棉填充层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图3所示，一种耐高温干式悬臂辊，包括转轴1和空心辊组件2，所述转轴1包括主轴头1a、轴肩1b和连接端1c，所述主轴头1a的一端设有轴肩1b，另一端设有连接端1c，所述空心辊组件2包括空心辊体2a、挡板2b和隔热结构2c，所述空心辊体2a的一端设有连接孔a2a1，另一端设有连接孔b2a2，所述轴肩1b伸入连接孔a2a1内，并焊接成一体结构，所述连接孔b2a2内密封焊接有挡板2b，所述空心辊体2a的内部间隔固定有多组隔热结构2c，所述空心辊体2a远离轴肩1b的一端的外表壁上还设有用于输送钢管的辊道。

进一步地，如图2所示，所述隔热结构2c包括垫板2c1、连接柱2c2、纤维毯2c3和压板2c4，所述垫板2c1、所述纤维毯2c3以及所述压板2c4均为圆盘式结构，所述垫板2c1的边缘与空心辊体2a的内壁固定连接，所述垫板2c1的同一侧面上设有多个连接柱2c2，所述连接柱2c2穿过纤维毯2c3，并与压板2c4连接，所述压板2c4压紧固定在纤维毯2c3的侧面上。

进一步地，如图2所示，所述垫板2c1的边缘设有折边，该折边与空心辊体2a的内壁贴合，并焊接固定。

进一步地，如图1所示，所述空心辊体2a的空心部分还填充有石棉填充层2d，进一步提升隔热效果，使得炉内的空心辊组件2的热量尽可能少的向外传递。

进一步地，所述转轴1由15crmo材质制成，所述空心辊体2a和所述挡板2b均由zg40cr25ni20si2材质制成。

一种耐高温干式悬臂辊的制备工艺，包括以下步骤：

s1、制作转轴1：根据图纸尺寸，加工转轴1，在主轴头1a的一端加工轴肩1b，另一端加工出连接端1c，其中连接端1c的表面开有键槽，便于与外部动力端连接，对转轴1进行调质处理，使其硬度hr在217～255之间；

s2、制作空心辊体2a：根据图纸尺寸，用数控机床加工空心辊体2，空心辊体2的表面和内部中空部分均按照图纸要求加工；

s3、组装隔热结构2c，根据空心辊体2a的内径尺寸以及隔热结构2c的布置需求，制作多组垫板2c1、连接柱2c2、纤维毯2c3和压板2c4，将连接柱2c2焊接在垫板2c1上，将连接柱2c2穿过对应的纤维毯2c3，并用压板2c4压紧固定，得到多个不同尺寸的隔热结构2c；

s4、焊接：将空心辊体2a的连接孔a2a1套接在轴肩1b上，并将空心辊体2a与轴肩1b焊接成一体，焊接前，先对空心辊体2a和轴肩1b分别预热，焊接时，预热到50-100℃，采用mg600焊条进行连续分层焊接；

s5、后组装：向空心辊体2a内填充石棉填充层2d，并将隔热结构2c依次焊接固定在空心辊体2a内，最后，将挡板2b密封焊接在连接孔b2a2处，得到耐高温干式悬臂辊坯件；

s6、精加工：对耐高温干式悬臂辊坯件的焊缝位置进行抛光、打磨，使其表面光滑，得到耐高温干式悬臂辊。

更为优选的，在完成加工后还包括探伤检查的步骤。不能有缩孔、夹砂等影响使用的任何性能缺陷。并参照铸钢件通用技术条件jb/t5000.6-1998及jb/t6403-92制造和验收。

本发明经改进后投入使用一年，未出现表面粘钢，悬臂辊断裂破损现象，维护成本大大降低，且悬臂辊不采用水冷，不仅降低了供水成本，也减少了水冷带来的能耗损失。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。