长寿命连铸扇形段自由辊的制作方法

本实用新型涉及用于在现场对金属连续铸造坯料进行后处理或后加工的附属设备领域，具体为一种长寿命连铸扇形段自由辊。

背景技术：

扇形段是连铸机机头的重要设备，承担着引导从弯曲段拉出的铸坯继续完成喷水冷却的任务，确保铸坯按合适的冷却曲线凝固；同时，还通过不同功能的棍子对铸坯进行拉坯和矫直、引导和夹持引锭杆。连铸机扇形段配置的辊子主要有压下辊、驱动辊和自由辊，而自由辊是使用最多的一种辊子，其主要功能是把结晶器内形成的、具有一定厚度坯壳的铸坯，按照设定的曲线辅助拉出主机区，最终产出合格铸坯。因此，自由辊的使用性能直接影响到铸坯质量和连铸机使用效率，是连铸机主机设备的核心部件之一。

连铸生产过程中，自由辊连续不断地与内部还未凝固的高温铸坯接触，热量传遍整个辊子部件，伴随着铸坯喷水冷却和辊子支撑转动，自由辊实际承受着很高的交变热负荷，加之浇铸过程中的鼓肚力、拉坯力会使自由辊轴颈承受很高的机械应力，同时还要承受含氟的二次冷却水和蒸汽的腐蚀，因此，自由辊工作条件极其苛刻。以上工况不难看出，任何一根自由辊的失效都会使整条连铸生产线中断生产，造成巨大的经济损失。所以，提高自由辊的可靠性和使用寿命迫在眉睫。

当前的连铸自由辊都是从辊子表面材料和冷却结构上来设计。但在实际使用中，轴颈断裂、水套漏水、轴承座损坏、轴承卡死等问题仍是影响自由辊使用寿命的主要因素。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，提供一种是使用寿命长、生产效率高的连铸辅助设备，本实用新型公开了一种长寿命连铸扇形段自由辊。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种长寿命连铸扇形段自由辊，包括芯轴，芯轴的中心轴线处设有贯通的水道，其特征是：还包括中轴承、中轴承座、中动环、密封圈、叠环、辊套和端连接机构，

芯轴为阶梯轴，芯轴的中部为外径较大的轴柄，轴柄的两端都为外径较小的轴颈，中部的轴柄和两端的轴颈这三者的中心轴线互相重合，中轴承的内圈箍在轴柄的中部，中动环箍在轴柄中部中轴承内圈的两侧，中轴承的外圈套设在中轴承座内，中轴承座的内侧壁和中动环的外侧壁之间依次衬有密封圈和叠环，轴柄外中动环的两侧箍有辊套；

两端的轴颈外各套设一个端连接机构，端连接机构包括端轴承、端轴承座、端动环、密封圈、叠环、哈夫环和旋转接头，端动环箍在轴颈上，端动环的后端面和辊套的一个端面贴合，所述贴合部设于轴颈的外侧，端轴承的内圈箍在端动环上，端轴承的外圈套设在端轴承座内，端轴承座的内侧壁和端动环的外侧壁之间依次衬有密封圈和叠环，轴颈外侧面上设有环形的沟槽，所述沟槽设于端动环的外侧，哈夫环扣在所述沟槽内，哈夫环由两个对称的半环构成，所述半环拼合成的内腔和轴颈沟槽互相匹配，哈夫环的内端面抵住端轴承座的外端面，旋转接头盖在轴颈的外端面上，旋转接头的出水端和轴颈外端面上水道的贯通口连接。

所述的长寿命连铸扇形段自由辊，其特征是：密封圈的横截面为“匚”形槽，密封圈的槽口朝向芯轴端面所在的平面。

本实用新型使用时，辊套安装在芯轴上，辊套和轴颈之间留有间隙，线性热膨胀所带来的应力被分散而不再集中作用于轴颈的受力部位，减少了运行过程中应力集中的概率，避免断辊引起停产事故；中轴承、中轴承座、端轴承和端轴承座共同对芯轴起支撑作用，提高了承载力也增加了自由辊的使用寿命；哈夫环安装在芯轴上端轴承的外侧，哈夫环相较于易被挤出沟槽的弹性挡圈更能保证端轴承的稳固性；密封圈和叠环防止中轴承和端轴承发生漏水、灰尘和杂物进入等现象，叠环采用迷宫式密封原理，有效阻止污染物对轴承座的入侵，而且由于叠环和端动环之间的接触部位小，摩擦小，能极大减少发热与磨损的产生；冷却水由旋转接头流入芯轴的水道，既达到了使辊身冷却的效果，同时又避免了漏水的可能性；原先断开式的自由辊改成一体式的阶梯轴，使自由辊成为一个整体而增加强度，也解除了采用水套而可能的漏水隐患；整体式的结构给重新优化设计轴承座留下了空间，最大限度地增加轴承座的坚固性，使轴承座对重载冲击的敏感度降低，同时可以选用承载力更大的轴承；本实用新型采用模块化定制设计，仅对自由辊的装配单元进行修改和完善，安装尺寸、润滑系统以及扇形段框架等均保持原设计不变，可与现行使用的自由辊互换，以便于交替期间的维修更换；本实用新型安装在连接梁上，并连同连接梁一同安装于扇形段框架，连接梁不仅对本实用新型起支撑作用，同时也是本实用新型中冷却水的流经通道，新型连接梁不仅保证了连接刚度，又能有效的防止氧化物等杂物在连接梁处的堆积，避免杂物堆积影响本实用新型的运转。

本实用新型的有益效果是：避免漏水和断裂，使用寿命长，提高自由辊在线使用周期和连铸机使用效率，提高扇形端运行的稳定性和铸坯质量，生产效率高。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型中端连接机构的主视图；

图3是图1和图2中A区域的局部放大图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种长寿命连铸扇形段自由辊，包括芯轴1，芯轴1的中心轴线处设有贯通的水道10，其特征是：还包括中轴承21、中轴承座22、中动环31、密封圈41、叠环42、辊套5和端连接机构6，

芯轴1为阶梯轴，芯轴1的中部为外径较大的轴柄11，轴柄11的两端都为外径较小的轴颈12，中部的轴柄11和两端的轴颈12这三者的中心轴线互相重合，中轴承21的内圈箍在轴柄11的中部，中动环31箍在轴柄11中部中轴承21内圈的两侧，中轴承21的外圈套设在中轴承座22内，中轴承座22的内侧壁和中动环31的外侧壁之间依次衬有密封圈41和叠环42，轴柄11外中动环31的两侧箍有辊套5；

两端的轴颈12外各套设一个端连接机构6，端连接机构6包括端轴承23、端轴承座24、端动环32、密封圈41、叠环42、哈夫环7和旋转接头8，端动环32箍在轴颈12上，端动环32的后端面和辊套5的一个端面贴合，所述贴合部设于轴颈12的外侧，端轴承23的内圈箍在端动环32上，端轴承23的外圈套设在端轴承座24内，端轴承座24的内侧壁和端动环32的外侧壁之间依次衬有密封圈41和叠环42，轴颈12外侧面上设有环形的沟槽，所述沟槽设于端动环32的外侧，哈夫环7扣在所述沟槽内，哈夫环7由两个对称的半环构成，所述半环拼合成的内腔和轴颈12沟槽互相匹配，哈夫环7的内端面抵住端轴承座24的外端面，旋转接头8盖在轴颈12的外端面上，旋转接头8的出水端和轴颈12外端面上水道10的贯通口连接。

所述的长寿命连铸扇形段自由辊，其特征是：密封圈41的横截面为“匚”形槽，密封圈41的槽口朝向芯轴1端面所在的平面。

本实施例使用时，辊套5安装在芯轴1上，辊套5和轴颈12之间留有间隙，线性热膨胀所带来的应力被分散而不再集中作用于轴颈12的受力部位，减少了运行过程中应力集中的概率，避免断辊引起停产事故；中轴承21、中轴承座22、端轴承23和端轴承座24共同对芯轴1起支撑作用，提高了承载力也增加了自由辊的使用寿命；哈夫环7安装在芯轴1上端轴承23的外侧，哈夫环7相较于易被挤出沟槽的弹性挡圈更能保证端轴承23的稳固性；密封圈41和叠环42防止中轴承21和端轴承23发生漏水、灰尘和杂物进入等现象，叠环42采用迷宫式密封原理，有效阻止污染物对轴承座的入侵，而且由于叠环42和端动环32之间的接触部位小，摩擦小，能极大减少发热与磨损的产生；冷却水由旋转接头8流入芯轴1的水道10，既达到了使辊身冷却的效果，同时又避免了漏水的可能性；原先断开式的自由辊改成一体式的阶梯轴，使自由辊成为一个整体而增加强度，也解除了采用水套而可能的漏水隐患；整体式的结构给重新优化设计轴承座留下了空间，最大限度地增加轴承座的坚固性，使轴承座对重载冲击的敏感度降低，同时可以选用承载力更大的轴承；本实用新型采用模块化定制设计，仅对自由辊的装配单元进行修改和完善，安装尺寸、润滑系统以及扇形段框架等均保持原设计不变，可与现行使用的自由辊互换，以便于交替期间的维修更换；本实施例安装在连接梁上，并连同连接梁一同安装于扇形段框架，连接梁不仅对本实施例起支撑作用，同时也是本实施例中冷却水的流经通道，新型连接梁不仅保证了连接刚度，又能有效的防止氧化物等杂物在连接梁处的堆积，避免杂物堆积影响本实施例的运转。