冷轧连退线防结露炉辊及其制备方法与流程

本发明属于冶金轧钢机械领域，具体地属于一种冷轧连退线防结露炉辊及其制备方法。

背景技术：

冷轧连退线是一条集清洗、连续退火、平整、检查及涂油等主要生产工序一体的连续化生产线，产品主要面对高表面质量的汽车板及家电板等。炉辊是热线带钢在加热炉内的传输设备，为避免钢带表面划伤，工作时，炉辊将带钢同步输送。为保持炉辊高温状态的稳定运行，预防过热变形损坏，炉辊内部一般有冷却水道。炉辊的特殊结构与炉内高温环境为炉辊表面结露提供了适宜条件。炉辊表面结露是炉辊在炉内高温气氛中，辊面产生细微水珠的一种常见现象，也是影响带钢退火质量的难题，产生原因是由于炉内高温气氛与炉辊表面温差的作用，导致炉辊表面结露。带钢在炉内运行时，辊面上的露珠与炉内钢带接触，高温下水珠与钢带发生化学反应形成氧化斑，从而产生缺陷导致废品。因此，研制一种防结露炉辊，对于提高带钢表面质量，延长炉辊使用寿命具有重要意义。

同时，由于炉辊属于高镍、铬耐热钢材料，并长期处于高温输送钢带的运行中，辊身易产生弯曲等其它缺陷。中国实用新型专利(授权公告号：CN201809407U，授权公告日：2011-4-27)公开了常化炉水冷辊，该实用新型的常化炉水冷辊，包括空心轴及辊套，所述辊套套置于空心轴中部的外圈，在空心轴的一端设置旋转接头，空心轴的另一端为轴头，所述空心轴内设置螺旋导向叶片。该实用新型在空心轴内设置螺旋导向叶片，迫使无序流水为有序均匀过程，冷却水充分与空心轴内表面接触，有效的改善水流经空心轴局部内截面的温差，彻底消除因径向温差造成轴向弯曲，延长了炉辊的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种冷轧连退线防结露炉辊及其制备方法，炉辊装置为双层冷却结构，冷却水从轴头一端进入，经螺旋水套，从轴头另一端流出，形成水冷结构，由于隔套与内套之间均采用间断焊接的方式，内套与隔套、隔套与外套形成空冷结构，炉辊内的冷却水被空冷结构隔离，使炉辊的辊面温度接近炉内温度，炉内气氛不易凝聚水珠而产生结露，一方面有效解决了炉辊结露的问题，另一方面减少辊身变形，防止两端轴承卡死，有利于延长炉辊的使用寿命。

为实现上述目的，本发明公开了一种冷轧连退线防结露炉辊，包括辊套，辊套的左右两端对称分布有左轴头和右轴头，辊套包括由外向内依次布置的外套、隔套和内套，外套与隔套之间，隔套与内套之间均采用间断焊接的方式，即内套与隔套，隔套与外套均形成空冷结构。

进一步地，所述内套的内部设置有水套，水套上由左向右设置有左配合套、水套入口端、水套出口端和右配合套，水套入口端的左端设置有第一导流孔，第一导流孔通过左配合套与左轴头上设置的入水孔(1.1)保持内部相通；水套出口端的右端设置有第二导流孔，第二导流孔通过右配合套与右轴头上设置的出水孔保持内部相通。

再进一步地，水套的左右两端分别设置有水套左轴头和水套右轴头，水套左轴头通过外套左轴头与左轴头相连接，水套右轴头通过外套右轴头与右轴头相连接。

更进一步地，水套还包括分布在水套入口端和水套出口端之间的螺旋叶片，所述螺旋叶片等距离螺旋缠绕且固定在水套内部设置的套体上。

本发明还公开了一种冷轧连退线防结露炉辊的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：

1)制备轴头，加工左轴头和右轴头，留单边加工余量8mm，外套左轴头、外套右轴头、水套左轴头和水套右轴头按设计要求加工；

2)制备水套，包括如下步骤：

21)按图样制备螺旋叶片和套体，螺旋叶片的最大外圆面留5mm单边加工余量，套体除两端内孔及端面均留6mm单边加工余量外，其余加工满足尺寸要求；

22)将制好的螺旋叶片连续焊接在套体上，水套入口端和水套出口端按设计要求加工，得到毛坯水套；

23)将所述步骤22)制备的毛坯水套进行人工时效处理，得到成型的水套；

24)整体加工所述步骤23)制备的成型的水套，水套两端加工内孔满足设计要求，使第一导流孔和第二导流孔沿圆周均匀分布加工；

3)预装所述步骤1)制备的左轴头、右轴头和所述步骤2)制备的水套，预装完成后，整体加工水套和螺旋叶片，使外圆面达尺寸要求，然后将预装的产品进行拆除；

4)制备外套、隔套和内套，且外套的外圆面及内套的内孔均留单边加工余量8mm，按照图样，通过间断焊接的方式组合在一起形成辊套；

5)人工时效处理辊套；

6)制备毛坯炉辊，所述步骤1)制备的轴头，步骤2)制备的水套及步骤5)人工时效处理后的辊套进行连续组焊；

7)制备防结露炉辊，将所述步骤6)制备的毛坯炉辊进行精加工，使整体尺寸满足尺寸要求。

进一步地，所述步骤23)中的人工时效处理为将工件缓慢升温至650℃，保温2小时，自然冷却至120℃后出炉；所述步骤5)中的人工时效处理为工件缓慢升温至650℃，保温3.5小时，自然冷却至120℃后出炉。

再进一步地，所述步骤6)制备的毛坯炉辊，采用3Mpa水压试验，试验时间为1h，若水套不漏水，则制备的毛坯炉辊合格。

更进一步地，所述步骤7)制备的炉辊进行动平衡试验，使动平衡精度达到G6.3。

有益效果：

本发明的炉辊采用双层冷却结构，一方面是内套与隔套之间，隔套与外套之间形成空冷结构，另一方面是水套内形成水冷结构，水套内的冷却水平稳流动，确保了炉辊温度均衡，同时炉辊内的冷却水被空冷结构隔离，辊面温度接近炉内温度，炉内气氛不易凝聚水珠产生结露，一方面有效解决了炉辊结露的问题，另一方面减少辊身变形，防止两端轴承卡死，有利于延长炉辊的使用寿命。

附图说明

图1为本发明防结露炉辊的结构示意图；

图2为图1中炉辊轴头与水套安装的结构示意图；

图3为图1中炉辊轴头与辊套安装的结构示意图；

其中，图1至图3中的各标号如下：

1—左轴头：1.1—入水孔、1.2—外套左轴头；

2—水套：2.0—左配合套、2.1—水套入口端、2.2—螺旋叶片、2.3—水套出口端、2.4—套体、2.5—第一导流孔、2.6—第二导流孔、2.7—水套左轴头、2.8—水套右轴头；2.9—右配合套；

3—内套、4—隔套、5—外套；

6—右轴头：6.1—出水孔、6.2—外套右轴头。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

如图1所示，本实施例公开了一种冷轧连退线防结露炉辊，包括辊套，辊套的左右两端对称分布有左轴头1和右轴头6，辊套包括由外向内依次布置的外套5、隔套4和内套3，外套5与隔套4之间，隔套4与内套3之间均采用间断焊接的方式，间断焊接不同于连续焊接，在保证固定连接的基础上，一方面可以防止密封空间的气体受热膨胀，对辊套产生影响，另一方面，也是本实施例的重点，可以保证内套3与隔套4之间，内套4与外套5之间形成空冷结构。

如图2所示，在内套3的内部设置有水套2，水套2上由左向右设置有左配合套2.0、水套入口端2.1、水套出口端2.3和右配合套2.9，左配合套2.0和右配合套2.9的内部均设有孔，水套入口端2.1的左端设置有第一导流孔2.5，第一导流孔2.5通过左配合套2.0与左轴头1上设置的入水孔1.1保持内部相通；水套出口端2.3的右端设置有第二导流孔2.6，第二导流孔2.6通过右配合套2.9与右轴头6上设置的出水孔6.1保持内部相通；在水套入口端2.1和水套出口端2.3中间布置有螺旋叶片2.2，本实施例的螺旋叶片2.2优选为等距离螺旋缠绕且固定(优选为连续焊接的方式)在水套2内部设置的套体2.4上；且结合图1可知，水套2的左右两端与左轴头1、右轴头7的连接方式为，在水套2的左右两端分别设置有水套左轴头2.7和水套右轴头2.8，水套左轴头2.7通过外套左轴头1.2与左轴头1相连接，水套右轴头2.8通过外套右轴头6.2与右轴头6相连接。因此就构成了整个炉辊。

由此可知，本实施的炉辊采用双层冷却结构，一方面是内套3与隔套4之间，隔套4与外套5之间形成空冷结构，另一方面是水冷结构，本实施例的冷却水从左轴头1上的入水孔1.1中进入，经过左配合套2.0、第一导流孔2.5、水套入口端2.1被导入到水套2中，在螺旋叶片2.2中充分冷却后，再经过右配合套2.9、第二导流孔2.6、水套出口端2.3导出水套2，然后从出水孔6.1中导出右轴头，完成一次水冷过程，整个水冷过程平稳进行，保证了炉辊的辊身温度均衡，同时，炉辊内的冷却水被空冷结构隔离，使炉辊的辊面温度接近炉内温度，炉内气氛不易凝聚水珠而产生结露。

由于炉辊结构复杂，工况恶劣，为保证炉辊运行稳定，延长使用寿命，本实施例还公开了炉辊的制备方法，期望制造出符合精度要求的产品，且制备步骤如下：

1)制备轴头，加工左轴头1和右轴头6，留单边加工余量8mm，其余部位按设计要求加工，具体为外套左轴头1.2和外套右轴头6.2的加工尺寸为φ200m6，水套左轴头2.7和水套右轴头2.8的加工尺寸为φ120h6；

2)制备水套，包括如下步骤：

21)按图样制备螺旋叶片2.2和套体2.4，螺旋叶片2.2的最大外圆面留5mm单边加工余量，套体2.4除两端内孔及端面均留6mm单边加工余量外，其余加工达尺寸要求；

22)将制好的螺旋叶片2.2连续焊接在套体2.4上，水套入口端2.1和水套出口端2.3按设计要求加工，得到毛坯水套；

23)将所述步骤22)制备的毛坯水套进行人工时效处理，具体过程为工件缓慢升温至650℃，保温2小时，自然冷却至120℃后出炉，即得到成型的水套；

24)整体加工所述步骤23)制备的成型的水套，水套两端加工内孔满足设计要求，即水套两端加工内孔的加工尺寸为φ120H7，保证端面达要求，使第一导流孔2.5和第二导流孔2.6沿圆周均匀分布加工，且第一导流孔2.5和第二导流孔2.6的直径设计为20mm；

3)预装所述步骤1)制备的左轴头1、右轴头6和所述步骤2)制备的水套2，预装完成后，整体加工水套2和螺旋叶片2.2，使外圆面达尺寸要求，然后将预装的产品进行拆除；

4)制备外套5、隔套4和内套3，且外套5的外圆面及内套3的内孔均留单边加工余量8mm，按照图样，通过间断焊接的方式组合在一起形成辊套；

5)人工时效处理辊套，具体过程为将工件缓慢升温至650℃，保温3.5小时，自然冷却至120℃后出炉；将处理后的辊套两端内孔加工达φ200H7，其它部位加工达尺寸要求。

6)制备毛坯炉辊，所述步骤1)制备的轴头，步骤2)制备的水套及步骤5)人工时效处理组合后的外套5、隔套4和内套3进行组装，且将内套3与左轴头1、右轴头6进行间断焊接；为了检验效果，采用3Mpa水压试验，检验水套是否漏水，试验时间为1h，若在这个时间段中，水压不发生下降，则证明毛坯炉辊既不漏水也不漏去，满足生产的要求。

7)制备防结露炉辊，将所述步骤6)制备的毛坯炉辊进行精加工，使整体尺寸满足尺寸要求，同时对防结露炉辊在专用试验机上进行动平衡试验，检验产品的精度，使动平衡精度达到G6.3。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。