一种连铸机出坯水冷长辊及水冷方法与流程

本发明属于铸钢领域，更具体地说，涉及一种连铸机出坯水冷长辊及水冷方法。

背景技术：

1、在连续铸钢生产线上用于输热钢坯的长辊(长度1m以上)，因辊体表面和炙热的坯料接触，如输送辊过热会产生弯曲并对输送辊轴承产生冲击，从而影响轴承及辊体的使用寿命，因此连铸机出坯长辊辊体需做成水冷结构形式。

2、目前冶金行业在线使用的水冷输送辊道形式一般为操作侧内部设有进水道、辊体内设轴向冷却水道(常用的结构形式有空腔、螺旋导流板、内部焊接盘绕冷却通道、沿辊身长度方向均匀分布多条贯通水道等)、传动侧设有出水道，冷却水通过一侧进入，经辊体水道带走辊体表面的热量，从另一侧排出从而降低辊子表面的温度，达到延长辊子寿命的目的。而这种结构形式对于采用减速机轴与辊轴通过联轴器连接、以及减速机直接套装于辊轴的传动形式来说，是无法实现的。且对于长辊来说，冷却效率低，热交换效果不佳。

3、经检索，专利申请号为201510332650.0的专利文献，公开了一种带导流环的水冷辊道，相对于传统一侧进水、一侧出水的导流环通道水冷辊，该方案冷却水经非传动侧进水管至传动侧，于端部分水管流出后转向，再经辊道本体夹层冷却通道，在导流环的作用下均匀流动，至非传动侧进水管与辊轴之间的管路由非传动侧排除，实现了同侧进出的冷却方式。但其结构复杂，导流环制造加工难度大，成本高，不适用于辊身较长的结构形式。

4、专利申请号为201611106655.2的专利文献，公开了一种冶金热轧板坯水冷辊道，相对于传统空腔冷却通道结构进行了改良，解决了进水管下垂易造成水冷辊道损坏的问题。结构虽能适用于辊身较长的辊道，实现了同侧进出的冷却方式。但对于大型辊来说，空腔冷却通道结构，冷热水在空腔区域交换未必均匀，热交换效果不佳，且同等冷却效率下，冷却水用量大，能耗消耗高，冷却水系统投资高。

技术实现思路

1、1、要解决的问题

2、针对现有技术连续铸钢生产线上长辊冷却效率低，热交换效果不佳的问题，本发明提供了一种连铸机出坯水冷长辊及水冷方法，适用于长辊结构，水冷换热效果和效率得到有效提升，能保证高温下长辊辊子的正常使用、延长辊子使用寿命以及改善作业环境，同时，该结构加工制造简单，节约了制造成本。

3、2、技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

5、一种连铸机出坯水冷长辊，包括双层套接的外辊体和内辊体，以及分别通过自由侧辊轴和传动侧辊轴转动连接于外辊体两侧的轴承，还包括轴向贯穿整个外辊体的进水管以及转动连接于自由侧辊轴端部的旋转接头，其中：

6、内辊体的两端均固定有端板，并通过两端板固定于外辊体内部，外辊体的两端口处均径向固定有环形的封闭挡板，自由侧辊轴和传动侧辊轴的固定端分别轴向对称式固定于外辊体两端口相应位置的封闭挡板环心内，自由端分别与外辊体两侧的轴承转动连接；自由侧辊轴和传动侧辊轴内均轴向预留辊轴通孔；旋转接头的左端预留有各自通道的出水口和进水口；

7、在辊体空腔内部，进水管的两端依次轴向穿出端板和辊轴通孔后，左端通过支撑套管与进水口连通，支撑套管固定于轴承内的自由侧辊轴内；辊轴通孔与进水管之间预留环形间隙；端板和支撑套管的外圆周均预留槽孔；自由侧辊轴和传动侧辊轴与辊轴通孔之间，均径向预留回水通孔，环形间隙依次与支撑套管的外圆周均预留的槽孔以及出水口连通；具体使用中，进水口、支撑套管和进水管连通后形成进水通道，外辊体的外辊层与内辊体之间形成环形的冷却通道，出水口、各槽孔、回水通孔、环形间隙和冷却通道连通后形成回水通道，进、出水口同侧设置，在外辊层与内辊体之间形成夹层，夹层形成水缝，冷却水只需通过水缝即可对辊子进行冷却，冷热水回路稳定，冷热水交换均匀，可有效改善冷却效果。

8、进一步的技术方案，封闭挡板和端板之间的外辊体内部还径向固定有环形的开孔挡板，自由侧辊轴的右端固定于开孔挡板环心内，开孔挡板的外圆周预留槽孔，保证回水通畅的同时，自由侧辊轴和传动侧辊轴的固定更加稳定，而且，方便两端均可焊接式固定连接。

9、更进一步的技术方案，冷却通道的厚度为不大于20mm，合理的水缝厚度可保证通入辊体的冷却水与外辊层内表面充分接触，增大冷却面积，带走连铸出坯传递到辊身的热量，在保证冷却效果的前提下可减小冷却水供给量，对大型产线的而言可降低冷却水系统的投资。

10、更进一步的技术方案，传动侧辊轴的末端与减速电机输出轴通过联轴器转动连接，电机带动整个辊体通过轴承转动，水流在辊子转动时的叠加作用形成对辊面的螺旋冷却作用，冷却效果更为均匀。

11、更进一步的技术方案，传动侧辊轴的辊轴通孔为盲孔，所述进水管的右端与盲孔之间预留回水腔，起到对轴承的冷却效果。

12、更进一步的技术方案，封闭挡板和开孔挡板之间预留环形的回流环腔，将冷却回水暂存，以保证冷却通道内冷却水保持充满状态，相较于冷却通道，回流环腔内的冷却回水的液面也容易监控。

13、一种以上连铸机出坯水冷长辊的水冷方法，冷却水由进水通道进入后，在经回水通道返回过程中，通过冷却通道对外辊层进行冷却。

14、3、有益效果

15、(1)本发明的连铸机出坯水冷长辊及水冷方法，充分适用于辊身较长的结构形式，在辊子外层和内腔体中制作夹层，夹层形成水缝，冷却水只需通过水缝即可对辊子进行冷却，冷热水回路稳定，冷热水交换均匀，可有效改善冷却效果，而且整个水冷结构设计创新，加工方便、制造成本低；

16、(2)本发明的连铸机出坯水冷长辊及水冷方法，相较于空腔冷却通道以及冷却辊子内部充满冷却水进行形式，本发明的水冷长辊在保证冷却效果的前提下可减小冷却水供给量，对大型产线的而言可降低冷却水系统的投资，随着能源应用及环境要求的提高，对大型生产线的生产工艺能介要求更为友好；

17、(3)本发明的连铸机出坯水冷长辊及水冷方法，较辊体内增螺旋导流板、内部焊接盘绕冷却通道、沿辊身长度方向均匀分布多条贯通水道等常用的结构形式，本发明的水冷长辊在能确保冷却效果的同时，制造加工更为简单方便，且焊接变形、焊接应力、焊接工作量及制造成本均大幅减小。

18、(4)本发明的连铸机出坯水冷长辊，相对于一进一出的冷却辊形式，适用于减速机、链轮等多种传动形式，适用性广。

技术特征：

1.一种连铸机出坯水冷长辊，包括双层套接的外辊体(1)和内辊体(12)，以及分别通过自由侧辊轴(5)和传动侧辊轴(6)转动连接于外辊体(1)两侧的轴承(30)，其特征在于：还包括轴向贯穿整个外辊体(1)的进水管(4)以及转动连接于自由侧辊轴(5)端部的旋转接头(9)，其中：

2.根据权利要求1所述的连铸机出坯水冷长辊，其特征在于：所述封闭挡板(3)和端板(14)之间的外辊体(1)内部还径向固定有环形的开孔挡板(2)，自由侧辊轴(5)的右端固定于开孔挡板(2)环心内，开孔挡板(2)的外圆周预留槽孔(8)。

3.根据权利要求1所述的连铸机出坯水冷长辊，其特征在于：所述外辊体(1)和内辊体(12)之间形成冷却通道(11)夹层，夹层的厚度为不大于20mm。

4.根据权利要求3所述的连铸机出坯水冷长辊，其特征在于：所述传动侧辊轴(6)的末端与减速电机输出轴通过联轴器转动连接。

5.根据权利要求4所述的连铸机出坯水冷长辊，其特征在于：所述传动侧辊轴(6)的辊轴通孔(52)为盲孔(62)，所述进水管(4)的右端与盲孔(62)之间预留回水腔(61)。

6.根据权利要求5所述的连铸机出坯水冷长辊，其特征在于：所述封闭挡板(3)和开孔挡板(2)之间预留环形的回流环腔(20)。

7.一种根据权利要求1至5任一所述的连铸机出坯水冷长辊的水冷方法，其特征在于：所述进水口(92)、支撑套管(7)和进水管(4)连通后形成进水通道，外辊体(1)的外辊层(13)与内辊体(12)之间形成环形的冷却通道(11)，出水口(91)、各槽孔(8)、回水通孔(50)、环形间隙(51)和冷却通道(11)连通后形成回水通道(71)，冷却水由进水通道进入后，在经回水通道(71)返回过程中，通过冷却通道(11)对外辊层(13)进行冷却。

技术总结
本发明公开了一种连铸机出坯水冷长辊及水冷方法，属于铸钢技术领域。本发明的水冷长辊，包括双层套接的外辊体和内辊体，以及分别通过自由侧辊轴和传动侧辊轴转动连接于外辊体两侧的轴承，还包括轴向贯穿整个外辊体的进水管以及转动连接于自由侧辊轴端部的旋转接头，内辊体的两端均固定有端板，外辊体的两端口处均径向固定有环形的封闭挡板，自由侧辊轴和传动侧辊轴的固定端分别轴向对称式固定于外辊体两端口相应位置的封闭挡板环心内，自由端分别与外辊体两侧的轴承转动连接；自由侧辊轴和传动侧辊轴内均轴向预留辊轴通孔；旋转接头的左端预留有各自通道的出水口和进水口。解决了现有技术连续铸钢生产线上长辊冷却效率低，热交换效果不佳的问题。

技术研发人员：戴冕
受保护的技术使用者：马钢集团设计研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15