一种连铸自由辊的制作方法

本申请涉及辊子技术领域，尤其涉及一种连铸自由辊。

背景技术：

辊子是厚板坯连铸机等设备上的关键部位，现有的连铸自由辊包括短芯轴、辊套、导水管和轴承座组件等。前一根短芯轴的一端插入辊套的一端，后一根短芯轴的一端插入辊套的另一端，两根短芯轴的位于辊套内的一端通过导水管连通，在位于两个相邻的辊套的短芯轴的外部再套设轴承座组件。由此可见，现有的连铸自由辊的各部件相互连接的关联性太强，制造时需考虑整个连铸自由辊的结构进行制造再进行安装，维修时需要对整个连铸自由辊进行拆卸才能进行维修，从而给制造和维修均带来不便。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种连铸自由辊，能够解决现有的连铸自由辊制造和维修均不便的问题。

本发明实施例提供了一种连铸自由辊，包括第一辊子结构、第二辊子结构和通水管；所述第一辊子结构包括水冷辊、第一轴承、第一轴承座组件、旋转接头、第二轴承和第二轴承座组件；所述第二辊子结构包括水冷辊、第二轴承和第二轴承座组件；所述水冷辊包括辊套和芯轴，所述辊套套设于所述芯轴的中部，所述芯轴内设置有水流通路，所述水流通路能够使冷却水从所述芯轴的一端流向另一端，进而带走辊面的热量；所述水冷辊的一端的端面设置所述旋转接头，且所述旋转接头与所述水流通路连通，该端的外侧壁套设所述第一轴承，所述第一轴承和所述旋转接头的外侧壁套设所述第一轴承座组件，所述水冷辊的另一端套设所述第二轴承后再套设所述第二轴承座组件，从而构成所述第一辊子结构；所述水冷辊的两端均套设所述第二轴承后再套设所述第二轴承座组件，从而构成所述第二辊子结构；前一个所述第二辊子结构的水流通道的出水端与后一个第二辊子结构的水流通道的入水端通过通水管连通；一个所述第一辊子结构的套设所述第二轴承的一端的水流通道与首端的第二辊子结构的水流通道的入水端通过通水管连通，末端的第二辊子结构的水流通道的出水端与另一个所述第一辊子结构的套设所述第二轴承的一端的水流通道通过通水管连通。

在一种可能的实现方式中，所述通水管与所述芯轴同轴。

在一种可能的实现方式中，所述芯轴的两端均设置有安装孔，所述安装孔用于安装所述通水管的一端；所述安装孔的内壁与所述通水管的外壁接触处设置有第一密封组件。

在一种可能的实现方式中，所述水流通路包括通水孔、通道组和辊面冷却通道；所述芯轴的两端沿轴向分别设置一个通水孔，所述通道组沿所述芯轴的径向设置，所述辊面冷却通道设置于所述芯轴的外侧壁上，当冷却水流过所述辊面冷却通道时，能够带走辊面的热量；一个所述通水孔通过一组所述通道组与所述辊面冷却通道的一端连通，所述辊面冷却通道的另一端通过另一组通道组与另一个所述通水孔连通；所述旋转接头和所述通水管均与所述通水孔连通。

在一种可能的实现方式中，所述辊面冷却通道包括第一环状凹槽、第二环状凹槽和多条水道；所述第一环状凹槽和所述第二环状凹槽均沿周向设置于所述芯轴的外侧壁上，一个所述通水孔通过一组所述通道组与所述第一环状凹槽连通，所述第二环状凹槽通过另一组所述通道组与另一个所述通水孔连通；多个所述水道的一端均与所述第一环状凹槽连通，另一端均与所述第二环状凹槽连通，用于将所述第一环状凹槽的水输送至所述第二环状凹槽。

在一种可能的实现方式中，多个所述水道的延伸方向均与所述芯轴的轴线平行。

在一种可能的实现方式中，在所述芯轴的径向的截面上，所述水道为矩形。

在一种可能的实现方式中，所述通道组包括四条通道；一组所述通道组的四个所述通道的一端等间隔地连通于一个所述通水孔的一周，另一端与所述第一环状凹槽连通；另一组所述通道组的四个所述通道的一端等间隔地连通于另一个所述通水孔的一周，另一端与所述第二环状凹槽连通。

在一种可能的实现方式中，所述芯轴的外侧壁与所述辊套的内壁过盈配合。

在一种可能的实现方式中，所述辊套由厚壁管制作而成。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供了一种连铸自由辊，该连铸自由辊包括第一辊子结构、第二辊子结构和通水管。第一辊子结构包括水冷辊、第一轴承、第一轴承座组件、旋转接头、第二轴承和第二轴承座组件；第二辊子结构包括水冷辊、第二轴承和第二轴承座组件。水冷辊包括辊套和芯轴，辊套套设于芯轴的中部，芯轴内设置有水流通路，水流通路能够使冷却水从芯轴的一端流向另一端，进而带走辊面的热量。水冷辊的一端的端面设置旋转接头，且旋转接头与水流通路连通，该端的外侧壁套设第一轴承，第一轴承和旋转接头的外侧壁套设第一轴承座组件，水冷辊的另一端套设第二轴承后再套设第二轴承座组件，从而构成第一辊子结构。水冷辊的两端均套设第二轴承后再套设第二轴承座组件，从而构成第二辊子结构。前一个第二辊子结构的水流通道的出水端与后一个第二辊子结构的水流通道的入水端通过通水管连通。一个第一辊子结构的套设第二轴承的一端的水流通道与首端的第二辊子结构的水流通道的入水端通过通水管连通，末端的第二辊子结构的水流通道的出水端与另一个第一辊子结构的套设第二轴承的一端的水流通道通过通水管连通。在实际应用中，外部冷却水通过外部冷却水输入侧的旋转接头输入给冷却辊的水流通道，流经各个水冷辊后带走每个辊面热量的冷却水，最终从冷却水向外输出侧的水冷辊的水流通道输出给这一侧的旋转接头，并被排出到外部。相较于现有连铸自由辊的各部件相互连接的关联性太强，制造和维修时均需对整个连铸自由辊进行安装和拆卸，本发明的连铸自由辊，设置第一辊子结构和第二辊子结构，从而把连铸自由辊的各部件模块化，把第一辊子结构和第二辊子结构、两个第二辊子结构之间通过通水管连通，将轴承组件根据实际工况进行固定后就构成了连铸自由辊，这样在制造整个连铸自由辊时，可以先分模块制造后再进行安装，当需要维修时，将需要维修的模块进行拆卸维修即可，从而制造和维修时不需要对整个连铸自由辊进行安装和拆卸，极大地方便了制造和维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的连铸自由辊的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的水冷辊的结构示意图；

图3为图1中a-a向剖视图；

图4为图1中b-b向剖视图。

图标：1-第一辊子结构；2-第二辊子结构；3-通水管；4-水冷辊；41-辊套；42-芯轴；421-通水孔；422-通道组；4221-通道；423-辊面冷却通道；4231-第一环状凹槽；4232-第二环状凹槽；4233-水道；5-第一轴承；6-第一轴承座组件；7-旋转接头；8-第二轴承；9-第二轴承座组件；10-第一密封组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

辊子是厚板坯连铸机等设备上的关键部位，现有的连铸自由辊包括短芯轴、辊套、导水管和轴承座组件等。前一根短芯轴的一端插入辊套的一端，后一根短芯轴的一端插入辊套的另一端，两根短芯轴的位于辊套内的一端通过导水管连通，在位于两个相邻的辊套的短芯轴的外部再套设轴承座组件。由此可见，现有的连铸自由辊的各部件相互连接的关联性太强，制造时需考虑整个连铸自由辊的结构进行制造再进行安装，维修时需要对整个连铸自由辊进行拆卸才能进行维修，从而给制造和维修均带来不便。

请参照图1所示，本发明实施例提供了一种连铸自由辊，包括第一辊子结构1、第二辊子结构2和通水管3。第一辊子结构1包括水冷辊4、第一轴承5、第一轴承座组件6、旋转接头7、第二轴承8和第二轴承座组件9。第二辊子结构2包括水冷辊4、第二轴承8和第二轴承座组件9。水冷辊4包括辊套41和芯轴42，辊套41套设于芯轴42的中部，芯轴42内设置有水流通路，水流通路能够使冷却水从芯轴42的一端流向另一端，进而带走辊面的热量。水冷辊4的一端的端面设置旋转接头7，且旋转接头7与水流通路连通，该端的外侧壁套设第一轴承5，第一轴承5和旋转接头7的外侧壁套设第一轴承座组件6，该水冷辊4的另一端套设第二轴承8后再套设第二轴承座组件9，从而构成第一辊子结构1。水冷辊4的两端均套设第二轴承8后再套设第二轴承座组件9，从而构成第二辊子结构2。前一个第二辊子结构2的水流通道的出水端与后一个第二辊子结构2的水流通道的入水端通过通水管3连通。一个第一辊子结构1的套设第二轴承8的一端的水流通道与首端的第二辊子结构2的水流通道的入水端通过通水管3连通，末端的第二辊子结构2的水流通道的出水端与另一个第一辊子结构1的套设第二轴承8的一端的水流通道通过通水管3连通。如图1示出了有两个第一辊子结构1和一个第二辊子结构2的结构示意图，在实际使用中，可以根据连铸自由辊所需的长度设置多个第二辊子结构2。

在实际应用中，外部冷却水通过外部冷却水输入侧的旋转接头7输入给水冷辊4的水流通道，流经各个水冷辊4后带走每个辊面热量的冷却水，最终从冷却水向外输出侧的水冷辊4的水流通道输出给这一侧的旋转接头7，并被排出到外部。相较于现有连铸自由辊的各部件相互连接的关联性太强，制造和维修时均需对整个连铸自由辊进行安装和拆卸，本发明的连铸自由辊，设置第一辊子结构1和第二辊子结构2，从而把连铸自由辊的各部件模块化，把第一辊子结构1和第二辊子结构2、两个第二辊子结构2之间通过通水管3连通，将轴承组件根据实际工况进行固定后就构成了连铸自由辊，具体地，如图1所示，先将轴承组件分别与水冷辊4的两端的端面固定，再固定于扇形段框架上，从而完成整个连铸自由辊的装配。这样在制造整个连铸自由辊时，可以先分模块制造后再进行安装，当需要维修时，将需要维修的模块进行拆卸维修即可，从而制造和维修时不需要对整个连铸自由辊进行安装和拆卸，极大地方便了制造和维修。

在实际应用中，旋转接头7上还套设有第二密封组件，从而使连铸自由辊密封性增强，由于第二密封组件靠近水冷辊4的芯轴42的中轴线，从而受热钢坯的热量影响较小，减缓了第二密封组件的老化，延长了第二密封组件的使用寿命，进而延长了连铸自由辊的使用寿命。

进一步地，如图1所示，通水管3与芯轴42同轴，由于通水管3的设置位置靠近水冷辊4的芯轴42的中轴线，且位于水冷辊4的端面，离辊面较远，从而受热钢坯的热量影响较小，减缓了通水管3的老化，延长了通水管3的使用寿命，进而延长了连铸自由辊的使用寿命。

继续参照图1所示，芯轴42的两端均设置有安装孔，安装孔用于安装通水管3的一端。安装孔的内壁与通水管3的外壁接触处设置有第一密封组件10。从而使连铸自由辊密封性增强。其中，第一密封组件10可以为密封圈，密封圈的个数视实际需要达到的密封效果和所需成本而定，如图1示出了安装孔的内壁与通水管3的外壁接触处均设置有两个密封圈的示意图。由于第一密封组件10设置的位置靠近水冷辊4的芯轴42的中轴线，从而受热钢坯的热量影响较小，减缓了第一密封组件10的老化，从而延长了第一密封组件10的使用寿命，进而延长了连铸自由辊的使用寿命。

如图2所示，水流通路包括通水孔421、通道组422和辊面冷却通道423。芯轴42的两端沿轴向分别设置一个通水孔421，具体地，芯轴42的一端设置有沿轴向的一个通水孔421，该通水孔421是从芯轴42的一端的安装孔延伸到芯轴42内部，用于与该水冷辊4的外部连通，从而从该水冷辊4的外部向芯轴42输入冷却水，芯轴42的另一端设置有沿轴向的另一个通水孔421，该另一个通水孔421是从该芯轴42的内部延伸到芯轴42的另一端的安装孔，用于与该水冷辊4的外部连通，从而将带走辊面热量的冷却水排出到该水冷辊4的外部。

通道组422沿芯轴42的径向设置，辊面冷却通道423设置于芯轴42的外侧壁上，当冷却水流过辊面冷却通道423时，能够带走辊面的热量。其中，辊面是指辊套41与热钢坯接触的表面。一个通水孔421通过一组通道组422与辊面冷却通道423的一端连通，辊面冷却通道423的另一端通过另一组通道组422与另一个通水孔421连通。旋转接头7和通水管3均与通水孔421连通。

本发明实施例提供的水冷辊4的水流通路，通过向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水。该冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422后流向辊面冷却通道423的一端，由于辊面冷却通道423设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经辊面冷却通道423的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量，该热量包括辊面经过的热钢坯所产生的传导热量及辐射热量，然后该带走辊面热量的冷却水从辊面冷却通道423的另一端流出，再通过另一组通道组422流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被输出到该水冷辊4的外部。本发明的辊面冷却通道423设置于芯轴42的外侧壁，靠近辊面，冷却效果明显，使水冷辊4能够及时散热，从而保护了辊面不易被损害，极大地延长了连铸自由辊的使用寿命。

如图1和图4所示，辊面冷却通道423包括第一环状凹槽4231、第二环状凹槽4232和多条水道4233。第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232均沿周向设置于芯轴42的外侧壁上，一个通水孔421通过一组通道组422与第一环状凹槽4231连通，第二环状凹槽4232通过另一组通道组422与另一个通水孔421连通。多个水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，另一端均与第二环状凹槽4232连通，用于将第一环状凹槽4231的水输送至第二环状凹槽4232。

在实际中，由于一个通水孔421通过一组通道组422与第一环状凹槽4231连通，向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水，冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422后流向第一环状凹槽4231，由于多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，从而冷却水流入多条水道4233，由于多条水道4233设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经水道4233的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量。多条水道4233的另一端均与第二环状凹槽4232连通，该带走辊面热量的冷却水流入第二环状凹槽4232，由于第二环状凹槽4232通过另一组通道组422与另一个通水孔421连通，从而带走辊面热量的冷却水流入另一组通道组422后，再流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。由于第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232的设置，方便了两组通道组422与多条水道4233的连通，不需要通道组422的端口与水道4233的端口必须一一对应，就能确保每个水道4233的一端有冷却水流入，且带走辊面热量的冷却水能够从每个水道4233的另一端流出，从而降低了芯轴42的加工难度。而且在芯轴42的一周加工第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232，相对比较容易。另外，由于第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232位于芯轴42的外侧壁上，当水流经第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232时，也对辊面具有一定的冷却效果，从而进一步增加了该水冷辊4的冷却效果。

如图2所示，多个水道4233的延伸方向均与芯轴42的轴线平行。即多条水道4233均为直线型且多条水道4233之间互相平行，从而便于水道4233的加工，而且能够使冷却水快速的从第一环状凹槽4231流向第二环状凹槽4232，从而加快了冷却水的流动速度，进而提高了辊面的冷却效果。当然，该多条水道4233也可以为螺旋状，每个水道4233螺旋盘绕于芯轴42的外侧壁且相邻水道4233之间的间隔距离相等；该多条水道4233也可以由直线型的水道4233与螺旋状的水道4233交替组成，直线型的水道4233之间相互平行，相邻的螺旋状的水道4233之间的间隔距离相等。

如图3所示，在芯轴42的径向的截面上，多条水道4233的截面等间隔地设置于芯轴42的外壁的一周，即多条水道4233均布于芯轴42的外侧壁，从而当多条水道4233通入冷却水时，冷却水流经多条水道4233时，对辊面的冷却更均匀，冷却效果更好。

水道4233可以为三条、五条、十条等，基于冷却效果，芯轴42的径向截面的周长和加工成本等因素的考虑，如图3所示，水道4233设置为十二条，此时流经芯轴42的冷却水有较好的冷却效果，多个水道4233能够在芯轴42上均匀排布且在合理的加工成本内。

可选的，如图3所示，在芯轴42的径向的截面上，水道4233为矩形。当然，水道4233也可以为三角形或梯形等形状。相较于其他的形状，矩形的水道4233，便于加工，而且沿径向相同的深度，矩形的面积更大，从而可以保证每条水道4233流过的水流量更大，即多个水道4233整体的水流量增大，进而使芯轴42的冷却效果更显著。

如图4所示，通道组422包括四条通道4221。一组通道组422的四个通道4221的一端等间隔地连通于一个通水孔421的一周，另一端与第一环状凹槽4231连通。另一组通道组422的四个通道4221的一端等间隔地连通于另一个通水孔421的一周，另一端与第二环状凹槽4232连通。

当然，通道组422也可以包括两条、三条、五条等数量的通道4221。若水道4233的数量较多时，通道4221的条数太少，从通道4221流入水道4233的水流量太低，那么每条水道4233不能都充满水，则达不到预期的冷却效果。而通道4221的条数太多，则会增大加工难度。由于在实际加工过程中，多个通道4221的一端间隔地连通与一个通水孔421，且相邻的通道4221之间的间距相等，才具有最好的通水效果，即加工时需要将一个通水孔421的圆周进行等分，若加工三条、五条等数量的通道4221，极大地增加了等分难度。而将通道4221设置成四条，相邻通道4221之间的夹角为90°，在能够保证水道4233的通水量的同时，对于一个通水孔421的圆周的等分的难度降低，进而降低了通道4221的加工难度。

具体地，当通道组422包括四条通道4221，辊面冷却通道423包括第一环状凹槽4231、第二环状凹槽4232和多条水道4233时，第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232分别沿周向设置于芯轴42的外侧壁上，一组通道组422的四条通道4221的一端等间隔地连通于一个通水孔421的一周，另一端与第一环状凹槽4231连通，多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，另一端均与第二环状凹槽4232连通，用于将第一环状凹槽4231的水输送至第二环状凹槽4232，另一组通道组422的四条通道4221的一端与第二环状凹槽4232连通，另一端等间隔地连通于另一个通水孔421的一周。本申请实施例提供的水冷辊4，将一个通水孔421输入的一股冷却水通过一组通道组422的四条通道4221分成四股，四股冷却水的水流在第一环状凹槽4231汇聚之后流入多个水道4233以分流成多股水流，该多股冷却水的水流在流动过程中吸收辊面的热量后在第二环状凹槽4232汇聚之后再分流成四股并通过另一组通道组422的四条通道4221输送给另一个通水孔421后汇聚成一股排出。在辊子的实际使用过程中，一般为辊子的中部与热钢坯接触，辊子在使用过程中旋转，从而热钢坯的绝大部分热量先传递到辊子的中部。本实施例的的水冷辊4，将辊子中部的多股水道4233靠近辊套41设置，可以及时传导热量，在一定程度上避免了热量传递到芯轴42，既能避免芯轴42损坏，也在一定程度上降低芯轴42的材质要求。而在芯轴42的外侧壁直接开设水道4233，既能降低辊套41的生产难度，还能使水道4233更靠近辊面，从而使流过水道4233的冷却水能及时带走热压坯传递给辊套41的热量。

采用本实施例的水冷辊4的水冷过程为：向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水，冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422的四条通道4221后流向第一环型水槽，由于多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，从而冷却水流入多条水道4233，由于多条水道4233设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经水道4233的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量。多条水道4233的另一端均与第二环状凹槽4232连通，该带走辊面热量的冷却水流入第二环状凹槽4232，第二环状凹槽4232通过另一组通道组422的四条通道4221与另一个通水孔421连通，从而带走辊面热量的冷却水流入另一组通道组422的四条通道4221后，再流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。

进一步地，沿芯轴42的径向，本发明的水冷辊4的第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232的深度均略大于水道4233的深度。辊套41和芯轴42旋转过程中，一组通道组422的四条通道4221中的四股水流依靠其离心力加速汇聚至第一环状凹槽4231，由于第一环状凹槽4231的深度略大于水道4233的深度，此时第一环状凹槽4231内的水压略大于多条水道4233内的水压，由于两者产生的压差会降低多条水道4233内的靠近第一环状凹槽4231这一端的冷却水的流速，此时冷却水的温度较低，流速低能够带走更多的热量。当多条水道4233中的冷却水向第二环状凹槽4232汇聚的过程中，由于冷却水带走了辊面的热量，冷却水的温度逐渐升高，此时由于第二环状凹槽4232的深度略大于水道4233的深度，则第二环状凹槽4232内的水压略大于多条水道4233内的水压，从而相较于多条水道4233的靠近第一环状凹槽4231的这一端，多条水道4233的中部和靠近第二环状凹槽4232这一端的水流速度会加快，通过加快水流速度可以带走更多的热量，从而弥补此时冷却水的水温上升而导致带走辊面热量减少的不足。进而在多条水道4233的整个水流流道上，能够保证吸收辊面热量的均匀性。

可选的，辊面冷却通道423还可以只包括多条水道4233。通道组422包括多个通道4221，且通道4221的条数与水道4233的条数相同。一组通道组422的多条通道4221的一端周向等距设置于一个通水孔421的周壁，另一端分别一一连通于一条水道4233的一端。另一组通道组422的多条通道4221的一端周向等距设置于另一个通水孔421的周壁，多条水道4233的另一端分别一一连通于一条通道4221的另一端。向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水，冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422的每条通道4221内，由于每条通道4221均一一连通一条水道4233，该冷却水直接流入每条水道4233，由于多条水道4233设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经水道4233的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量，之后该带走辊面热量的冷却水流入另一组的通道组422的每条通道4221内，由于多条该通道4221的一端周向等距设置于另一个通水孔421的周壁，从而带走辊面热量的冷却水流入多条该通道4221后，再流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。

在实际应用中，芯轴42的外侧壁与辊套41的内壁过盈配合。即芯轴42的径向的外侧壁的直径略大于辊套41的内侧壁。过盈配合是指在机械安装过程中，有许多零件间需要紧密配合，其利用辊套41材料的弹性使孔扩大，变形而套在芯轴42上，当孔复原时产生对芯轴42的箍紧力，从而使辊套41与芯轴42紧密配合。在过盈配合公差带图中，辊套41的孔的公差带在芯轴42的公差带之下，孔的尺寸减去芯轴42的尺寸所得的代数差为负。过盈配合连接的结构简单，对中性好，对芯轴42及辊套41的强度削弱小，耐冲击性好。由于芯轴42的外侧壁与辊套41的内壁过盈配合，从而使轴套对辊面冷却通道423的密封性能极大地提高了，防止了工作过程中，水的渗漏。

可选的，辊套41由厚壁管制作而成。厚壁管也称厚壁钢管，把钢管外径和壁厚之比小于20的钢管称为厚壁钢管。具体地，将圆管坯经过切割机的切割加工成长度约为1米的坯料，并经传送带送到熔炉内加热，钢坯被送入熔炉内加热，温度大约为1200℃，燃料为氢气或乙炔。圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿孔。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机，这种穿孔机生产效率高，产品质量好，穿孔扩径量大，可穿多种钢种。穿孔后，圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧或挤压。挤压后要脱管定径，定径机通过锥形钻头高速旋转入钢坯打孔，形成厚壁管初坯。厚壁管初坯的内径由定径机钻头的外径长度来确定。厚壁管初坯经定径后，进入冷却塔中。通过喷水冷却，厚壁管初坯经冷却后，就要被矫直。厚壁管初坯经矫直后得到厚壁管成品，再由传送带送至金属探伤机(或水压试验)进行内部探伤。若厚壁管成品内部有裂纹、气泡等问题，将被探测出来。厚壁管成品质检后还要通过严格的手工挑选从而得到质量最佳的厚壁管。厚壁管的强度较好，耐磨性较好，从而使辊套41具有较好的强度和耐磨性。在实际应用中，该辊套41可以采用合金厚壁管加工而成。

由于辊套41采用厚壁管制作而成，其壁厚小于现有辊子的辊套41的壁厚，从而水冷辊4的辊面冷却通道423与辊面距离更近，能够使水冷辊4的冷却效果更好。在实际应用中，为了保证连铸自由辊应用于设备时的高度，如图1和图2所示，会将芯轴42的套设辊套41的部分的直径做大一些，而轴承及轴承组件等的内径未做变化，从而将芯轴42的套设轴承及轴承组件的两端的直径做小一些。

进一步地，辊套41的外表面堆焊有硬质合金或不锈钢，从而进一步提高辊套41外表面的耐磨性。

其中，堆焊是作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。堆焊是用电焊法或气焊法把硬质合金或不锈钢熔化，堆在辊套41外表面上的焊接法。堆焊对提高零件的使用寿命，合理使用材料，提高产品性能，减少备件，降低成本有显著的经济效益。相较于其他表面处理方法，堆焊方法的堆焊层与基体金属的结合是冶金结合，结合强度高，抗冲击性能好。堆焊层金属的成分和性能调整方便，一般常用的焊条电弧焊堆焊焊条或药芯焊条调节配方很方便，可以设计出各种合金体系，以适应不同的工况要求。堆焊层厚度大，一般堆焊层厚度可在2mm～30mm范围内调节。由于本申请是通过堆焊技术在辊套41的外表面焊接耐磨损的硬质合金或不锈钢，使辊套41表面获得具有特殊性能的合金层，所以对于能够熟练掌握焊接技术的操作人员而言，其难度不大，可操作性强。

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨损、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。不锈钢具有较好的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性。

在实际应用中，本申请的水冷辊4的芯轴42一次加工而成。

本发明实施例提供了一种使用上述的水冷辊4的水冷方法，包括以下步骤：向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水；冷却水通过一组通水组流入辊面冷却通道423的一端，流经辊面冷却通道423后，从辊面冷却通道423的另一端流出，再通过另一组通道组422流入另一个通水孔421；带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421排出。

本发明实施例提供的使用上述的水冷辊4的水冷方法，通过向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水。该冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422后流向辊面冷却通道423的一端，由于辊面冷却通道423设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经辊面冷却通道423的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量，然后该带走辊面热量的冷却水从辊面冷却通道423的另一端流出，再通过另一组通道组422流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。本发明的辊面冷却通道423设置于芯轴42的外侧壁，靠近辊面，冷却效果明显，使辊子能够及时散热，从而保护了辊面不易被损害，极大地延长了辊子的使用寿命。

具体地，当辊面冷却通道423包括第一环状凹槽4231、第二环状凹槽4232和多条水道4233，第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232分别沿周向设置于芯轴42的外侧壁上，一个通水孔421通过一组通道组422与第一环状凹槽4231连通，第二环状凹槽4232通过另一组通道组422与另一个通水孔421连通，多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，另一端均与第二环状凹槽4232连通，用于将第一环状凹槽4231的水输送至第二环状凹槽4232时，由于一个通水孔421通过一组通道组422与第一环状凹槽4231连通，向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水，冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422后流向第一环型水槽，由于多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，从而冷却水流入多条水道4233，由于多条水道4233设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经水道4233的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量。多条水道4233的另一端均与第二环状凹槽4232连通，该带走辊面热量的冷却水流入第二环状凹槽4232，第二环状凹槽4232通过另一组通道组422与另一个通水孔421连通，从而带走辊面热量的冷却水流入另一组通道组422后，再流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。

进一步地，当辊面冷却通道423只包括多条水道4233，通道组422包括多个通道4221，且通道4221的条数与水道4233的条数相同，一组通道组422的多条通道4221的一端周向等距设置于一个通水孔421的周壁，另一端分别一一连通于一条水道4233的一端，另一组通道组422的多条通道4221的一端周向等距设置于另一个通水孔421的周壁，多条水道4233的另一端分别一一连通于一条该通道4221的另一端时，向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水，冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422的每条通道4221内，由于每条通道4221均一一连通一条水道4233，该冷却水直接流入每条水道4233，由于多条水道4233设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经水道4233的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量，之后该带走辊面热量的冷却水流入另一组的通道组422的每条通道4221内，由于多条该通道4221的一端周向等距设置于另一个通水孔421的周壁，从而带走辊面热量的冷却水流入多条该通道4221后，再流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。

进一步地，当通道组422包括四条通道4221，辊面冷却通道423包括第一环状凹槽4231、第二环状凹槽4232和多条水道4233时，第一环状凹槽4231和第二环状凹槽4232分别沿周向设置于芯轴42的外侧壁上，一组通道组422的四条通道4221的一端等间隔地连通于一个通水孔421的一周，另一端与第一环状凹槽4231连通，多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，另一端均与第二环状凹槽4232连通，用于将第一环状凹槽4231的水输送至第二环状凹槽4232，另一组通道组422的四条通道4221的一端与第二环状凹槽4232连通，另一端等间隔地连通于另一个通水孔421的一周。

向芯轴42的一个通水孔421通入冷却水，冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422的四条通道4221后流向第一环型水槽，由于多条水道4233的一端均与第一环状凹槽4231连通，从而冷却水流入多条水道4233，由于多条水道4233设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经水道4233的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量。多条水道4233的另一端均与第二环状凹槽4232连通，该带走辊面热量的冷却水流入第二环状凹槽4232，第二环状凹槽4232通过另一组通道组422的四条通道4221与另一个通水孔421连通，从而带走辊面热量的冷却水流入另一组通道组422的四条通道4221后，再流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被排出。

本发明实施例提供了一种使用上述的连铸自由辊的水冷过程，通过向外部冷却水输入侧的旋转接头7输入冷却水，该冷却水流入外部冷却水输入侧的水冷辊4的一个通水孔421，该冷却水通过一个通水孔421流入一组通道组422后流向辊面冷却通道423的一端，由于辊面冷却通道423设置于芯轴42的外侧壁上，与辊套41的内侧壁相贴合，在冷却水流经辊面冷却通道423的过程中，该冷却水能够带走辊面的热量，然后该带走辊面热量的冷却水从辊面冷却通道423的另一端流出，再通过另一组通道组422流入另一个通水孔421，之后带走辊面热量的冷却水通过另一个通水孔421被输出到通水管3，再之后通过通水管3进入下一个水冷辊4的一个通水孔421，再带走下一个水冷辊4的辊面的热量……，直至带走各个辊面热量的冷却水从冷却水向外输出侧的水冷辊4的另一个通水孔421输出至冷却水向外输出侧的旋转接头7后被排出，即完成整个连铸自由辊的水冷过程。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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申请技术方案的范围。