CN100406145C - 轧辊、辊环及这种轧辊的生产方法 - Google Patents

轧辊、辊环及这种轧辊的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种所谓的复合轧辊，一方面包括具有两个轴向间隔分开的止动环(2，3)的轴(1)，另一方面包括位于止动环之间的多个辊环(4)，每个辊环由硬质金属外环(6)和较高韧性金属的同心内环(7)组成，该同心内环通过冶金方法永久地结合于外环，并具有从外环端部轴向伸出一段距离的凸缘(12)。根据本发明，各个轴环(4)通过一个或多个锁定销(19)刚性连接于轴(1)，所述销插入内环的突出凸缘(12)中的通孔内并且接合轴中的孔(21)。

Description

轧辊、辊环及这种轧辊的生产方法
技术领域
在第一方面，本发明涉及一种轧辊，该轧辊一方面包括具有两个轴向间隔分开的止动环形件的驱动轴或辊轴，其中一个止动环形件固定而另一个止动环形件是锁紧螺母，该轧辊另一方面包括多个位于固定止动环形件和锁紧螺母之间的辊环，每个辊环由硬质金属的外环和较高韧性金属的同心内环组成，该同心内环通过冶金方法永久地结合于外环，并具有轴向地从外环端部突出一段距离的部分。
大体如上所述的这种被本领域技术人员称为复合轧辊的轧辊在实践中用于长窄条金属制品的热轧或冷轧，例如线材、棒材、管材等。出于此目的，在这种情况下被命名为复合辊环的辊环形成有多个环形槽，环形槽以需要的顺序形成产品。槽的数目可从仅有一个到多个而不同。轧辊的生产能力取决于多少辊环可以安装在给定轧辊宽度内，例如取决于固定止动环形件和锁紧螺母之间的距离。
背景技术
这种轧辊保持持久良好功能的重要因素是辊环以可靠方式转动地固定，因为极大的扭矩不得不从驱动轴传递到辊环而各辊环相对于彼此和相对于轴不滑动。在所讨论的技术中，已经做出了许多不同的提议(例如参见US4280147、US5248289、US5558610、US5735788和US6685611)来解决转动固定这种由比较易碎的硬质合金制成的辊环的问题，该硬质合金具有良好的抗压强度和耐磨性但具有较弱的抗拉强度。然而，对于先前已知轧辊常见的是具有转动固定轧辊目的的元件(例如楔、弹簧、液压装置)全都占据轧辊宽度即介于轴的固定止动环形件与锁紧螺母之间的可用轴向间距的一部分。
发明内容
本发明旨在排除上述先前已知轧辊的缺点并提供一种具有改善生产能力的轧辊。因此，在第一方面，本发明的主要目的是提供一种轧辊，其复合辊环可借助于不占用可用轧辊宽度的任何有效部分的元件相对于辊轴转动固定。另一目的是提供一种易于制造同时将可能以有效方式校正的轧辊。本发明的又一个目的是提供一种轧辊，其辊环以至少与先前已知的轧辊同样坚固和可靠的方式相对于驱动轴刚性固定。
在第二方面，本发明还涉及一种这样的辊环。其包括硬质金属外环和较高韧性金属的同心内环，该内环通过冶金方法永久地结合于外环，内环的至少一部分从外环的一端轴向突出一段距离，其特征在于，在内环的突出部中形成一个或多个孔，所述孔在该突出部的外侧和内侧之间连续延伸。
在第三方面，本发明还涉及一种根据本发明的轧辊的制造方法。所述轧辊包括具有两个轴向分离的止动环形件的轴，其中一个止动环形件是固定的而另一个是锁紧螺母，以及包括多个位于固定止动环形件和锁紧螺母之间的辊环，每个辊环由硬质金属外环和更高韧性金属的同心内环组成，该内环通过冶金方法永久地结合于外环并且具有从外环的一端轴向突出一段距离的突出部，其特征在于所述方法包括以下步骤：形成具有一个或多个位于内环的突出部中的通孔的单独辊环，将所述辊环连同一个或多个其他辊环应用于轴，拧紧锁紧螺母以使辊环彼此压靠，沿辊环的内环中的孔的延长线在轴中钻孔，并且将锁定销安装在孔中。
附图说明
附图中：
图1是根据本发明的轧辊的局部剖切侧视图，
图2是通过包括在轧辊中的仅一个单独辊环的放大纵截面图，并且
图3是根据图2的辊环的局部剖切端视图。
具体实施方式
部分显示在图1中的轧辊包括具有转动对称基本形状的中心可驱动的轴或辊轴1。在两个轴向间隔分开的止动环形件2、3之间，多个(本例中是三个)单独辊环4以复合辊环的形式设置。复合辊环4也具有转动对称基本形状并且形成有恰好稍大于在止动环形件2、3之间延伸的轴1的圆柱包络面外径的内径。因此辊环4能够以二级精度配合安装在轴上。
止动环形件2固定于轴1，而止动环形件3为锁紧螺母。在该例子中，固定的止动环形件2为独立部件，它以不能轴向移动的方式连接于该轴。然而，固定的止动环形件2还可是一体形成在轴的剩余部的环状轴肩，该轴肩连同轴的机加工一起形成。第二止动环形件3是锁紧螺母，即该环形件具有与轴的外螺纹啮合的内螺纹(未示出)。此外，锁紧螺母可通过锁紧螺栓5或类似物固定。
图2和3更详细地描述了辊环4的结构。所述辊环具有关于中心轴线C对称的基本形状，轴环绕该轴线可转动并且该轴线与轴1的旋转轴线C(见图1)重合。轴环4中包括硬质金属的外环6，以及较高韧性的金属同心内环7，该内环通过冶金方法永久地结合于外环。实践中，外环可通过压制和烧结由用来制造传统硬质合金刀片的粉末成分(例如以钴作为粘结剂的碳化钨)制造。球墨铸铁可用于内环7。在硬质外环6的包络面8中形成多个环形槽9，高温金属在这些槽中被轧制。
如图2中清晰可见的，更有韧性的内环7稍宽于外环6并且从其两个端面10、11稍微突出。在该例子中，突出部标记为12、13并且为厚度不同的凸缘形式。更确切来说，凸缘12显著厚于凸缘13。厚凸缘12一方面由垂直于旋转轴线C延伸的平面环状端面14限定，另一方面由外圆柱表面15和构成内环整个内表面一部分的内圆柱表面16限定。以类似的方式，薄凸缘13由平面环状端面17和外圆柱表面18限定。因此，每个凸缘12、13具有一方面比外环6的内径大、另一方面比外环的外径小的外径，该外环的端面10、11局部嵌入凸缘中并且通过冶金方法结合于这些凸缘，其方式与外环内侧和内环外侧之间的圆柱界面相同。
就目前已经描述的所示轧辊和辊环而言，其实质上全部已知。
根据本发明的轧辊的新特征是各个辊环4通过一个或多个锁定销19刚性连接于轴1，该销插入内环7的其中一个凸缘即凸缘12中的通孔20内并且接合孔或底座21，该孔或底座21在轴1的包络面中开口并且向轴体内延伸一段距离。如图3所示，在该例中，各个辊环包括沿环的外围等距间隔分开的六个这种通孔20。最优选但非必需的是，孔和附接的锁定销径向定向，从而孔的中心轴线A(见图2)垂直于旋转轴线C延伸。因此，相邻孔之间的角α一样大。更确切而言，本实施例中的角α等于60°。
虽然孔和锁定销的横截面形状对本发明的实现并非决定性的，但是实践中优选将其制造为具有转动对称的、最好为圆柱形的形状。圆柱孔22适当地形成在销体内部的中心，该孔的直径大大小于锁定销的外径。例如螺栓的工具可被插入该孔中，当辊环将从轴上拆除时锁定销可借助于此从孔20、21中拔出。
锁定销19和孔20、21之间的配合是二级精度。更确切来说，孔的内径将比锁定销的外径大至少0.03毫米。如图1中可见的，锁定销19只有总长的一小部分容纳在轴的孔或底座21中，而其一大部分容纳在凸缘12的孔20中。实践中，锁定销长度的至多1/3应容纳在轴孔21中。
所述轧辊的制造或装配以下列方式进行。
在一个步骤中，机加工轴1并配备有固定止动环形件2和锁紧螺母3。在另一步骤中，制造复合辊环4，例如以US5248289中公开的一般方法制造。然而，与此专利文献中公开的辊环不同，根据本发明的辊环形成延伸穿过凸缘12的径向孔20。最适当地，这通过钻孔来实现，虽然没有为这些孔给出最终直径。换句话说，孔以一定剩余加工余量钻出。在下一步骤中，辊环4安装在轴1上，然后锁紧螺母3被拧紧，辊环4受压形成抵靠彼此和抵靠固定止动环形件2的紧密接触。当这一点实现之时，钻出凸缘12中的每个孔20，同时钻出轴中的孔或底座21。换句话说，同一个钻头(大致具有与锁定销相同的直径)被插入，插入深度使得钻头穿透进入轴中。总之，锁定销19应用于附接孔中并且以适当方式固定在其中从而不会在轧辊旋转时被甩出。锁定销的保持例如可由销与孔之间的接触表面中的粘合层来提供。在此状态下，辊环刚性连接于轴而不借助于位于相邻辊环间界面中的任何轴向突出的耦合元件(如锁定键)。因此，辊环的平面端面紧密贴靠彼此，转动固定由容纳在介于辊环的两个端面之间的间距中的元件即锁定销得到保证。
根据本发明的轧辊的显著优点是，辊环的数目和与之相联的凹槽数目可对于任何给定的轧辊宽度得到优化。在图1中所示的轧辊类型中，先前只可能安装两个辊环，每个具有三个凹槽，即该轧辊包括六个凹槽。根据本发明的辊环锁定方式，现在可以安装三个每个具有三个凹槽的辊环。换句话说，有效轧辊槽的数目增加了50％。
发明不限于以上说明和附图所示的实施例。因此辊环的内环突出部可具有与内环剩余部分相同的外径，即突出部不嵌合外环的端面，即使是局部嵌合。此外，内环可在其相对端部可以不形成有任何突出部。换句话说，内环7的一个端部可终止于和外环端面相同的平面内。

Claims (10)

1.轧辊，一方面包括具有两个轴向间隔分开的止动环形件(2、3)的可驱动轴(1)，其中一个止动环形件(2)是固定的而另一个为锁定螺母(3)，另一方面包括位于固定止动环形件和锁紧螺母之间的多个辊环(4)，每个辊环由硬质金属外环(6)和更高韧性金属的同心内环(7)组成，该同心内环通过冶金方法永久地结合于外环并具有从外环(6)的一端(10)轴向突出一段距离的突出部(12)，其特征在于各个辊环(4)借助于一个或多个锁定销(19)刚性连接于轴(1)，锁定销被插入到内环的突出部(12)中的通孔(20)内并且接合该轴(1)中的孔(21)。
2.根据权利要求1所述的轧辊，轴(1)以及各个辊环(4)具有关于轧辊绕其可转动的轴线(C)转动对称的基本形状，其特征在于各个锁定销(19)径向地定向从而其具有垂直于几何轴(C)的中心轴线(A)。
3.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于各个辊环(4)通过多个等距离且等角度地间隔分开的锁定销(19)固定于轴(1)。
4.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于不但各个锁定销(19)而且位于轴(1)中和辊环的内环(7)的突出部(12)中的孔(21，20)都具有转动对称的形状。
5.根据权利要求4所述的轧辊，其特征在于转动对称的形状是圆柱形的，并且孔(20、21)的内径比锁定销(19)的外径至多大0.03毫米。
6.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于沿轴设置的相邻辊环(4)通过接触面受压形成抵靠彼此的紧密接触，所述接触面的形式为平面环状端面(13、14)，所述端面是完整的从而它们没有突起和/或沉口。
7.辊环，包括硬质金属外环(6)和较高韧性金属的同心内环(7)，该内环通过冶金方法永久地结合于外环，内环(7)的至少一部分(12)从外环(6)的一端(10)轴向突出一段距离，其特征在于，在内环的突出部(12)中形成一个或多个孔(20)，所述孔在该突出部的外侧(15)和内侧(16)之间连续延伸。
8.根据权利要求7所述的辊环，其特征在于，在内环(7)的突出部(12)中形成多个等距离且等角度地间隔分开的孔(20)。
9.根据权利要求7或8所述的辊环，其特征在于内环(7)的突出部(12)由平面环状端面(14)限定，该端面是完整的从而无突起和/或沉口。
10.一种轧辊的生产方法，所述轧辊包括具有两个轴向分离的止动环形件(2，3)的轴(1)，其中一个止动环形件(2)是固定的而另一个是锁紧螺母(3)，以及包括多个位于固定止动环形件和锁紧螺母之间的辊环(4)，每个辊环由硬质金属外环(6)和更高韧性金属的同心内环(7)组成，该内环通过冶金方法永久地结合于外环并且具有从外环(6)的一端(10)轴向突出一段距离的突出部(12)，其特征在于所述方法包括以下步骤：形成具有一个或多个位于内环(7)的突出部(12)中的通孔(20)的单独辊环(4)，将所述辊环连同一个或多个其他辊环应用于轴(1)，拧紧锁紧螺母(3)以使辊环彼此压靠，沿辊环的内环中的孔(20)的延长线在轴(1)中钻孔(21)，并且将锁定销(19)安装在孔(20，21)中。
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