专利名称：步进式加热炉及其悬臂辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金工业技术领域，更具体地说，涉及一种步进式加热炉及其悬臂辊。
背景技术：
在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。步进式连续加热炉是靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把坯料一步一步地移送前进的连续加热炉。步进连续加热炉出料时，步进梁进行整步距循环，将钢坯移至出料侧悬臂辊道上，悬臂辊转动将钢坯传送出加热炉。由于出料侧温度高，又靠近炉门，冷热温差大，冷空气容易倒吸造成氧化氛围，环境十分恶劣，且频繁受钢坯冲击，对悬臂辊的稳定运行要求比较高。因此，悬臂辊应具备耐高温氧化、耐磨损、具有一定强度等要求。现有的悬臂辊采取辊轴和辊身组合方式，辊身套装在光身辊轴端部，依靠辊身两端两个支撑点的焊接做轴向定位和传递扭矩，如图1所示，图1为现有的加热炉悬臂辊的装配图。其中第一支撑点21焊接在辊轴端部，起封堵水冷辊轴和轴向定位辊身的作用；第二支撑点22套装焊接在辊轴上，起轴向定位和传递扭矩的作用。由于两支撑点内热外冷温度范围不同，热膨胀能力不一样。同时其不断经受钢坯冲击震动，两支撑点就容易出现开焊，形成裂纹间隙。出现裂纹间隙后，冷却作用急剧降低， 导致两支撑点迅速脱开，失去轴向定位和扭转作用，最终出现辊身整体脱落。有时甚至滚入活动梁立柱密封箱内，处理极为不便，造成加热炉长时间停机。发明(申请号/专利号200920(^947 介绍的出装料悬臂辊道辊轴装置，其特征是辊头的左端部设有挡板并固定在辊头上，辊头的右端设有环形槽，与环形槽相对应设有一对卡环，空心轴上设置止口。增加了右端环行卡槽配合辊轴上的止口，在开焊失效后，能保护辊头不至于迅速整体脱落造成更大的损害，但整体使用寿命并未提高。发明(申请号/专利号2009202沈721)介绍的悬臂辊道辊头与辊轴的连接采取无焊接对开式卡套进行轴向定位的方式。无焊接，加强了悬臂辊的耐高温能力，进一步提高了防止辊头脱落能力。但对辊头冷却重视不够，会造成辊身耐磨性迅速下降。因此，如何实现提高悬臂辊的耐磨性和抗冲击的能力，同时保证悬臂辊的冷却性能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种步进式加热炉及其悬臂辊，以实现提高悬臂辊的耐磨性和抗冲击的能力，同时保证悬臂辊的冷却性能。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案一种悬臂辊，包括水冷辊轴，其上设置有进水通道和出水通道，还包括辊轴，其一端与所述水冷辊轴连接；辊身块，其设置在所述辊轴的外壁上且为多个，单个所述辊身块沿所述辊轴的径向设置，多个所述辊身块环绕分布在所述辊轴的外壁上；盲板堵头，其设置与所述辊轴的另一端。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊身块设置为两组，两组所述辊身块以所述辊轴的中间径向的横截面为对称面对称分布。优选地，在上述悬臂辊中，每组所述辊身块设置为12个，其均勻设置在所述辊轴的外壁上。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊身块处于所述辊轴同一径向上的两个所述辊身块以“人”字形分布。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊身块为Co50辊身块。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊轴与所述水冷辊轴之间通过焊接连接。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊轴与所述水冷辊轴之间通过高镍合金焊条焊接连接。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊身块通过焊接的方式设置在所述辊轴上。优选地，在上述悬臂辊中，所述辊轴的内部设置有第一水冷通道和第二水冷通道， 所述第一水冷通道与所述进水通道相连通，所述第二水冷通道与所述出水通道相连通。一种步进式加热炉，包括步进梁、轴承座，电机减速器和出料侧悬臂辊，所述出料侧悬臂辊为上述任意一项所述的悬臂辊。本发明提供的悬臂辊，包括水冷辊轴，水冷辊轴上设置有进水通道和出水通道，其用来在悬臂辊工作过程中提供冷却水的回路。还包括辊轴、辊身块和盲板堵头，辊轴的一端与水冷辊轴相连，另一端与盲板堵头相连。辊身块设置在辊轴的外壁上，且辊身块设置为多个。每个辊身块沿辊轴的径向设置，多个辊身块环绕分布在辊轴的外壁上。在辊轴的外壁上设置辊身块，辊身块能够增大悬臂辊辊轴处的承载能力，同时能够增强悬臂辊的抗冲击能力。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为现有的加热炉悬臂辊的装配图；图2为本发明提供的悬臂辊的结构示意图；图3为本发明提供的悬臂辊水路结构的结构示意图；图4为本发明提供的加热炉悬臂辊的装配图；图5为本发明提供的Co50辊身块的结构示意图。
具体实施例方式本发明公开了一种步进式加热炉及其悬臂辊，以实现提高悬臂辊的耐磨性和抗冲击的能力，同时保证悬臂辊的冷却性能。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、完整的描述，显然，所描述的事实例仅仅是本发明一部分事实例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。如图2-图4所示，图2为本发明提供的悬臂辊的结构示意图；图3为本发明提供的悬臂辊水路结构的结构示意图；图4为本发明提供的加热炉悬臂辊的装配图。一种悬臂辊，包括水冷辊轴3，水冷辊轴上设置有进水通道8和出水通道9，还包括辊轴1、辊身块2和盲板堵头4，辊轴1的一端与水冷辊轴3相连接，另一端与盲板堵头4相连。辊轴1的外壁上设置有辊身块2，辊身块2为多个，单个辊身块2沿辊轴1的径向设置， 多个辊身块环绕分布在辊轴1的外壁上。在辊轴1的外壁上增加了辊身块结构，增加了悬臂辊的抗冲击能力和承载能力，能够不断承受工作过程中的冲击震动，在悬臂辊受到工作过程中外力的冲击时，通过辊轴1上辊身块2承载能力大的特点，起到减缓冲击力的作用， 同时在辊轴1旋转过程中，多个辊身块2降低了工作过程中对辊轴1的直接磨损，提高悬臂辊的使用寿命。本发明提供的悬臂辊，实现了提高悬臂辊抗冲击的能力。为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的悬臂辊中，辊身块设置为两组，两组辊身块以辊轴1的中间径向的横截面为对称面，对称分布在辊轴1的外壁上。每组辊身块设置为12个，其均勻设置在辊轴1的外壁上。位于同一径向上的两个辊身块以“人”字形分布。辊身块设置为两组并以一定数量均勻布置，满足悬臂辊的承载能力，且单个辊身块脱落后容易修复，延长了悬臂辊的使用寿命。当同一径向的两个辊身块同向布置时，辊身块可以设置为斜齿轮样式，以增大辊身块结构的承载能力，然而斜齿轮样式容易产生较大的轴向力，使的悬臂辊支撑端受到较大的轴向载荷，为了降低这种轴向的冲击力，采用“人”字辊样式，由同一径向的两个辊身块合并而成，不但具有斜齿轮样式的优点，能够承受较大的载荷，还克服了会产生较大轴向力这一缺点，使得悬臂辊既能承受轴向冲击力，又能沿悬臂辊的滚动方向提供纵向的驱动力。辊身块为Co50的辊身块，辊身块通过焊接的方式设置到辊轴1上。辊身块的材质为Co50，其较现有的ZG4Crf8Ni48W5材质的悬臂辊具有更好的高温耐磨性和高温度梯度承受力。表1辊身块成分配比表
CMnSiPSCr Co Nb Fe
0.2 0.50-1.00 1.00-1.50 <0.02 <0.02 27-29 48-52 0.50 Sold如图5所示，图5为本发明提供的Co50辊身块的结构示意图。Co50辊身块采取粉末冶金模具准备，其厚度设置为30mm，具有与辊轴1相互匹配的弯曲弧度。辊身块设置为片状焊接到辊轴1上，减少了材料使用，同时降低了整个悬臂辊的重量，提高了运行稳定性。具体的，辊身块2的底部沿长度方向的两端设置有IOmm的倒角，以便于对辊身块4进行焊接时留有焊材的焊接余量。辊轴1与辊身块2之间通过焊接的方式连接，焊接采用高镍合金的焊条进行焊接。 辊身块2通过焊接连接的方式设置在辊轴1上。每个辊身块2通过焊接方式设置在辊轴1 上后，各个辊身块之间相互独立，不会积存冷热交替应力，辊身块2的寿命得到提高。辊身块2发生脱落后可修复性好，辊身块2由于体积小即使落入到工作设备的活动立柱水封槽中，也不会造成卡死活动梁等恶性事故。如图3所示，图3为本发明提供的悬臂辊水路结构的结构示意图。为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的悬臂辊中，辊轴1的内部设置有第一水冷通道5和第二水冷通道7，第一水冷通道5与进水通道8相连通，第二冷水通道7 与出水通道9相连通。第一水冷通道5和进水通道8设置为不锈钢冷却水管，其通过水冷辊轴上的旋转接头插头6插入辊轴1的内腔，不锈钢冷却水管与辊轴和水冷辊轴共同形成第一水冷通道、第二水冷通道、进水通道和出水通道。不锈钢冷却水管插入辊轴内腔后，与盲板堵头中心的定位销10连接实现中心定位。不锈钢冷水管的头部位置的外壁上设置有水管孔11，以实现冷却水由不锈钢冷却水管进入辊轴1的内腔，随着悬臂辊的旋转，冷水由不锈钢冷水管上的水管孔11散发到辊轴1的内腔中，并经水冷辊轴流出。由于悬臂辊的表面采用了增加辊身块的结构，使得悬臂辊的抗冲击能力增大，从而当水冷辊轴直接与辊轴连接时，仍然能够满足悬臂辊的传动要求。水冷辊轴与辊轴全部相连后，辊轴进行冷却时能够直接对辊轴的内部进行冷却，从而保证了辊身块与辊轴的焊接处处于稳固的状态，不会因为高温而使焊点脱落，而影响悬臂辊的使用。本实施例通过在辊轴表面增加“人”字形辊身块结构，增加了悬臂辊的抗冲击能力，从而改变了辊轴内的水冷结构，保证了悬臂辊的冷却性能。悬臂辊在工作时，辊轴部位受到工作部位较高温度的影响，为了使辊轴1不会因为承受高温度梯度的影响而不爆裂，需要对辊轴1进行冷却，从而保证辊身块2与辊轴1之间具有较强的结构强度。辊轴1的一端设置盲板堵头4，冷却水经进水通道、第一水冷通道进入辊轴内部，保持辊轴1和外部焊接的辊身块2均勻冷却和较低的温度，确保焊接处牢固，不影响辊轴与辊身块的焊接强度。且辊身块2由根部到边缘，温度逐渐升高，最终与炉内温度一致，确保了其与加热炉内钢坯接触部位不产生低温水印。已投入使用的悬臂辊中， 悬臂辊的运行稳定可靠，高温耐磨性好，寿命达到2年以上，是常规套装辊头寿命的2倍辊轴1使用Φ 273 X 20mm厚壁20g锅炉管制备，盲板堵头4采取与辊轴1同材质的钢板焊接，另一端水冷辊轴3连接。水冷辊轴3为Φ 168X 20mm厚壁20g锅炉管，辊轴1 与水冷辊轴3的结合部位采取环形加强，以加强辊轴1与水冷辊轴3的结合强度。辊轴1在与辊身块2和盲板堵头4焊接过程中的焊条均使用高镍合金焊条，焊接完成并与水冷辊轴连接后，需对装配后的悬臂辊进行水压试验，试验条件为0. 压力下试验10分钟无液体的泄漏，则认为装配后的悬臂辊符合使用的要求，若出现泄漏，需对泄漏部位进行重新焊接并试验验证，直至符合要求为止。基于上述实施例中提供的悬臂辊，本发明还提供了一种步进式加热炉，包括挡火板M、轴承座23，电机减速器25和出料侧悬臂辊，出料侧悬臂辊为上述实施例中的悬臂辊。如图4所示，图4为本发明提供的加热炉悬臂辊的装配图。悬臂辊的水冷辊轴3通过轴承座23与加热炉的电机减速器25相连，靠近辊轴1处的水冷辊轴3处设置有挡火板， 以防止加热炉中热量的大量涌出。辊轴1处用于实现对加热炉内金属板的输送工作。由于该步进式加热炉采用了上述实施例的悬臂辊，所以该步进式加热炉由悬臂辊带来的有益效果请参考上述实施例。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种悬臂辊，包括水冷辊轴(3)，其上设置有进水通道(8)和出水通道(9)，其特征在于，还包括辊轴(1)，其一端与所述水冷辊轴( 连接；辊身块O)，其设置在所述辊轴(1)的外壁上且为多个，单个所述辊身块沿所述辊轴 (1)的径向设置，多个所述辊身块环绕分布在所述辊轴(1)的外壁上；盲板堵头G)，其设置于所述辊轴(1)的另一端。
2.根据权利要求1所述的悬臂辊，其特征在于，所述辊身块设置为两组，两组所述辊身块以所述辊轴(1)的中间径向的横截面为对称面对称分布。
3.根据权利要求2所述的悬臂辊，其特征在于，每组所述辊身块设置为12个，其均勻设置在所述辊轴的外壁上。
4.根据权利要求2所述的悬臂辊，其特征在于，所述辊身块处于所述辊轴(1)同一径向上的两个所述辊身块以“人”字形分布。
5.根据权利要求1所述的悬臂辊，其特征在于，所述辊身块为Co50辊身块。
6.根据权利要求1所述的悬臂辊，其特征在于，所述辊轴(1)与所述辊身块之间通过焊接连接。
7.根据权利要求1所述的悬臂辊，其特征在于，所述辊轴(1)与所述辊身块之间通过高镍合金焊条焊接连接。
8.根据权利要求1所述的悬臂辊，其特征在于，所述盲板堵头(4)通过焊接的方式设置在所述辊轴上。
9.根据权利要求1所述的悬臂辊，其特征在于，所述辊轴的内部设置有第一水冷通道 (5)和第二水冷通道(7)，所述第一水冷通道( 与所述进水通道(8)相连通，所述第二水冷通道(7)与所述出水通道(9)相连通。
10.一种步进式加热炉，包括挡火板04)、轴承座，电机减速器0 和出料侧悬臂辊，其特征在于，所述出料侧悬臂辊为如权利1-7任意一项所述的悬臂辊。
全文摘要
本发明提供了一种悬臂辊，包括水冷辊轴，水冷辊轴上设置有进水通道和出水通道，其用来在悬臂辊工作过程中提供冷却水的回路。还包括辊轴、辊身块和盲板堵头，辊轴的一端与水冷辊轴相连，另一端与盲板堵头相连。辊身块设置在辊轴的外壁上，且辊身块设置为多个。每个辊身块沿辊轴的径向设置，多个辊身块环绕分布在辊轴的外壁上。在辊轴的外壁上增加了辊身块结构，增加了悬臂辊的抗冲击能力和承载能力，能够不断承受工作过程中的冲击震动，在悬臂辊受到工作过程中外力的冲击时，通过辊轴上辊身块承载能力大的特点，起到减缓冲击力的作用，增强悬臂辊的抗冲击能力。本发明还提供了一种步进式加热炉，其上设置有具有如上结构的悬臂辊。
文档编号F27B9/24GK102534183SQ201210002068
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者刘英刚, 庄绪成, 杨乐彬, 杨风滨, 赵勇, 赵培胜, 魏义华 申请人:莱芜钢铁集团有限公司