CN101346488B - 用于连续热浸渍涂覆生产线中的热浸渍浴的辊的轴承器件 - Google Patents
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Abstract
在热浸渍浴即锌锅的辊的轴承器件中,套筒紧固于连续热浸渍涂覆生产线(即连续镀锌生产线)中热浸渍浴的辊的轴上。轴衬套具有固定于其中以支撑套筒的轴衬,和弧形环状外表面。同时,轴衬套固定环被固定于固定环套的两内侧,固定环套与热浸渍浴辊的装具相连。每个轴衬套固定环都具有弧形环状内表面,支撑轴衬套的两侧,并与轴衬套的弧形环状外表面相邻接。本发明能够使钢板稳定地、迅速地、高效率地被熔化金属涂覆。同时,轴承器件的轴衬和套筒不产生局部磨损,从而延长辊的可使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种热浸渍浴的辊,例如稳定辊,它浸入采用熔融金属涂覆钢板的热浸渍浴中,以支撑被传送的钢板。
特别地,本发明涉及一种用于热浸渍浴的辊的轴承器件,即在连续镀锌生产线中的锌锅的辊,它能有效阻止轴承器件因器件局部磨损而引起的振动,从而确保钢板的更快涂覆、延长辊的可使用寿命、并保障得到更高质量的钢板涂层。
背景技术
总体上说,另一第二金属涂层通过电化学处理方法或热浸渍浴方法,电镀到金属钢板上,所述的热浸渍浴中熔化有用于涂覆的第二金属,和随后浸入的钢板。
一个代表性的熔融金属涂覆采用镀锌钢板。即被镀锌的钢板,围绕充满熔融锌的锌锅的辊而经过辊。
特别地,连续镀锌生产线(CGL)使钢板连续地围绕锌锅辊通过,从而在其表面覆盖上锌。
最初镀锌钢板作为建筑材料被使用。然而,由于镀锌钢板对苛刻加工条件的耐受力和其可大批量生产性,近来这种钢板得到更广泛地应用(例如,用于各种电子产品或汽车原料中)。
因此,随着镀锌钢板的用途扩大至电子产品或汽车原料,其表面质量至关重要,钢板面临持续增高的标准要求,以便得到更好的热浸渍涂层,即提高表面光泽、抗腐蚀性、可焊接性或可涂覆性。
图1示出了在连续镀锌生产线(CGL)和其内部设备中的锌锅的辊。
也就是说,如图1所示,钢板200从钢卷解卷机(未示出)被连续地送出,被连接至加热室,通过出口210(浸至低于锌锅220中熔体水平面)引入充满熔融锌222的锌锅(浴)220中。
同时,钢板200还开始依靠浸入锌锅220中的锌锅辊(即导辊230和置于其上方的稳定辊240),垂直地朝向锌锅的上游部件而通过。
即,充满锌锅220的熔化锌222被附着、并涂覆在钢板200的表面。
这里,通过导辊230的钢板200经过一对置于上方的稳定辊240,这些稳定辊用来阻止钢板翘面。
然后,钢板200从一对置于锌锅中熔体水平面(molten level)上方的气刀250之间经过,由此调节被附着的熔化锌。
然后,钢板被冷固化,并通过张力收卷机(未示出)卷成卷。
因此,图1中的导辊230和稳定辊240浸入锌锅(热浸渍浴)中的熔化锌(熔化金属)。导辊230和稳定辊240为经过的钢板200导向、或校正钢板的弯曲,弯曲会发生在浸入高温锌锅(锌浴)中的钢板露出熔体水平面时。
例如,如图1所示,钢板200被连接至加热室,经过密封的管型出口210,所述出口210浸入锌锅的熔体水平面。随后,在导辊230作用下,钢板200的移动变为垂直向上方向。然后一对置于导辊230上方的稳定辊240向在其间被传送的钢板200的前后表面施加压力。
因此,导辊230和稳定辊240抑制热钢板200翘面、变形、反弯曲或振动。
而锌锅辊(导辊230和稳定辊240)与主动辊不同。即锌锅辊浸在充满温度约450℃至460℃熔化锌的锌锅220中工作,而主动辊在室温下运行。
同样,锌锅辊不通过单独驱动电源驱动,而是通过被传送的钢板的力转动,以不供给动力的方式接触钢板。因此,张力负荷随经过的钢板200的厚度和宽度而不同。
同时,参照图1,导辊230远离偏差辊(deviation roll)(未示出),偏差辊置于距离冷却区上方50米至60米。这一距离范围导致张力损失和钢板的不准确传送,而引起钢板剧烈振动。
因此,安装在导辊230上方的稳定辊240用于精确地校正振动或变形,如当钢板经过时的反弯曲。
而钢铁厂制造的钢板有各种厚度和宽度范围,分别为0.4mm至2.3mm和800mm至1860mm。这样稳定辊240中的一个辊(图1的左边)以固定的方式被排置,另外一个辊(图1的右边)可动地排置。
例如,如图2所示,一个稳定辊240a被固定在装具(rig)250上,另外一个辊240b连接在可移动臂260上,所述可移动臂260通过驱动电源(如液压缸和驱动马达)向前和向后运动,它也安装在装具上,以便根据其厚度和宽度而适当校正钢板。
此外,导辊230以啮合的方式排布在装具250下方。
由此,辊230、240a和240b与装具250一同整体地引入或脱离锌锅。
但如图1和图2所示,与导辊相比直径较小、长度较长的稳定辊浸入熔化金属222中,转动时所述熔化金属222达到至少450℃的高温。因此,稳定辊随着钢板200的张力而弯曲和变形,并且辊轴的中心线变倾斜。
例如,图3是用来分析稳定辊240的实际负荷分布的示意表,所述稳定辊240在工作时浸入锌锅。
如图3所示,轴直径为50mm至70mm的稳定辊在受钢板张力影响之前保持中心轴线C1,然后在张力影响下中心轴线向C2倾斜。
另外,图4示出在连续镀锌生产线中的传统热浸渍浴辊,特别是稳定辊240和轴承零件。
即,如图4所示,轴承零件的轴衬(bush)243被固定到固定的轴衬套244上,所述轴衬243支撑固定在辊轴241上的套筒242。固定的轴衬套244被固定在与前述装具250相连的框架245上。
因此,如图3和4所示,由于钢板张力导致的弯曲,传统锌锅中的稳定辊会发生其中心轴线倾斜。而轴承零件不能补偿中心轴线的倾度。
例如,图4示出一种结构,其中轴衬243和固定轴衬套244形成一个整体。这里,辊轴241的套筒242与轴衬243局部接触,由此轴衬243能容易地插入其中。
因此,转动的辊轴增大了套筒和轴衬间的局部摩擦力而使辊自身不能平稳地转动。
此外,辊轴241的艰难转动引起稳定辊240和钢板200间的接触区域内打滑(skid)。
结果是,钢板和辊之间的滑动导致钢板有表面缺陷。
锌锅辊,即例如导辊或稳定辊的锌锅辊,仅依靠充满熔化金属的锌锅220中的钢板和辊表面之间的摩擦力转动,而没有单独的驱动电源。这样,稳定辊随着降低的转动力而转动,所述降低的转动力起因于粘滞阻力或辊轴承零件的滑动摩擦力。
一般来说,粘滞阻力和滑动摩擦力随着物体的相对速率成比例增加。因此,锌锅辊只在钢板和辊表面之间的摩擦力大于粘性阻力和轴承零件的滑动摩擦力的总和时才是可转动的。
在制造钢铁的实际装配线中,钢板200(即镀锌钢板)较快地通过锌锅以增加热浸渍涂覆的生产速度。但前述摩擦阻力超过转动力,由此会引起辊和钢板间打滑。也就是说,在实际装配线中,锌浴中欲被镀锌的钢板很难较快地移动。
因此在锌锅辊中,如图3所示,必须校正辊的弯曲并且阻止套筒和轴衬间的局部接触。
虽未用单独的附图描述,专利号为5,549,393的美国专利公开了热浸渍浴辊的另一种传统轴承零件,来解决与这种传统热浸渍浴辊有关的问题。
例如,虽未用单独的附图描述,该美国专利的附图6揭示了一种热浸渍浴辊,包括止动器、套筒和轴承环。止动器具有球状环形凸表面。套筒具有平截头圆锥体状的凹陷环形表面,所述凹陷环形表面可移动地支撑止动器的左环状外表面,并用壳支撑套筒。轴承环具有环状凹陷平截头圆锥体表面,可移动地支撑止动器的右环状外表面。
因此,在根据上文描述的辊中,止动器的球状环形凸表面与套筒的平截头圆锥体状凹陷环形表面(通过平截头圆锥体状凹陷环形表面)呈点接触。这样,实际上,止动器和套筒间的接触区域集中地支撑负荷,从而导致局部变形。
此外,止动器和套筒间出现的滑动摩擦力导致局部摩擦,而使转动的辊的振动加剧。
发明内容
技术问题
本发明要解决现有技术中的前述问题,因此本发明的一个目的是提供用于连续热浸渍涂覆生产线中热浸渍浴的辊的轴承器件,尽管长期使用,它也能够防止偏心间距或偏心转动,从而抑制辊轴摇摆导致的钢板振动,并使钢板即使在其快速传送过程中也能被平稳地涂覆。
技术方案
为实现本发明目的,本发明的一个方面提供一种热浸渍浴的辊的轴承器件,它包括:套筒,紧固于连续热浸渍涂覆生产线中的热浸渍浴辊的轴上;轴衬套,具有固定于其中以支撑套筒的轴衬和弧形环状外表面;和轴衬套固定环,固定在固定环套的两内侧,所述固定环套与热浸渍浴辊的装具相连,每个轴衬套固定环都具有弧形环状内表面,所述弧形环状内表面在轴衬套的两侧支撑轴衬套,并与轴衬套的弧形环状外表面相邻接。
优选地,轴衬套的弧形环状外表面是凸球状表面,固定环的弧形环状内表面是凹球状表面,与轴衬套的弧形环状表面呈表面接触。
优选地,轴承器件还包括与轴衬套一端啮合的轴衬套环,以固定轴衬。
更优选地,轴承器件还包括一个缓冲膜,插入轴衬套和套环之间,以及轴衬套和轴衬边缘之间。
轴承器件还包括内和外固定环,还包括内和外固定环、置于固定环套两侧上并固定于固定环套上的壳套(shell housing),以及轴衬套固定环,所述壳套与热浸渍浴辊的装具以固定的方式啮合。
优选地,轴承器件还包括插入在内固定环和壳套之间、以及外固定环和壳套之间的衬垫,以防止熔化金属渗入内部。
轴承器件还包括插透固定环套并插入轴衬套的栓孔的固定栓,以防止因轴衬套转动引起的磨损。
同时,轴承器件还包括第一和第二遮盖构件,从轴衬套较低的一端遮盖至轴衬套固定环,以防止熔化金属渗入内部。
优选地,第一遮盖构件具有固定在轴衬套上的内侧、和固定于轴衬套环和内固定环之间的外侧,第二遮盖构件具有固定于相对的轴衬套固定环上的内侧、和固定于轴衬套固定环和外固定环之间的外侧。
优选地,轴衬具有形成于其内表面的齿(dent),以形成用于套筒的润滑膜。
这里,热浸渍浴辊包括稳定辊,在钢板经过浸没在热浸渍浴中的辊的周围时,支撑气刀下方的钢板。
有益效果
如上所述,根据本发明的优选实施例,本发明由热浸渍浴辊的轴承零件,也就是在连续热浸渍涂覆生产线(即连续镀锌生产线)中的锌锅的辊,可以获得如下优点。
首先,辊可更快地转动而提高涂覆钢板的生产力。
同时,根据本发明,轴衬和套筒呈表面接触,在接触区域引起非局部的、而是均匀的磨损,因此导致磨损较轻和磨损深度较小。
所以,尽管轴承器件经长期使用,其轴衬和套筒的磨损也是降低的,像初始设置那样彼此保持分开。这样减少了因辊偏心转动所导致的钢板振动,相应地提高了热浸渍涂覆质量,即镀锌质量。
另外,本发明降低了框架(如辊装具)的振动,确保长时间装配工作能在良好的条件下进行。
附图说明
由以下详细说明并结合附图,将能更清楚地理解本发明的上述和其他的目的、特点和其他优点,其中:
图1为示出连续镀锌生产线中传统锌锅及其内部装置的透视图;
图2为示出传统锌锅辊的前正视图;
图3为示出传统锌锅辊的轴偏离的示意图;
图4为示出传统稳定辊和轴承零件的结构图;
图5为示出本发明中稳定辊和轴承零件的结构图;
图6是图5的部分分解透视图;
图7为示出本发明中锌锅辊轴偏移的运作图;和
图8为示出本发明锌锅辊的轴承器件中的轴衬变形的结构图。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
首先,图5至7示出了可转动地支撑热浸渍浴辊(特别是稳定辊)轴的轴承器件1,也就是连续热浸渍涂覆生产线(即连续镀锌生产线)中的锌锅。
如图所示,本发明中锌锅辊的轴承器件1包括套筒10、轴衬套30、轴衬套固定环40。套筒10紧固于辊轴112上。轴衬套30具有固定在其内部的轴衬20以支撑套筒10、和弧形环状表面32。轴衬套固定环40固定于固定环套50的两内侧,所述固定环套50与锌锅辊的装具相连。每个轴衬套固定环40具有弧形环状内表面42,所述弧形环状内表面42在轴衬套30的两侧支撑轴衬套30,并与轴衬套30的弧形环状外表面相邻接。
在本发明的轴承器件中,支撑套筒10的轴衬20嵌入轴衬套30的内圆周,所述套筒10与辊轴112以可滑动的方式啮合。这样,如图6所示,轴衬套30具有凸球状外表面32。
与之邻接的轴衬套固定环40具有凹球状内表面42,所述凹球状内表面42与轴衬套30的凸球状外表面32呈表面接触,而不像现有技术那样,辊轴的中心向球状表面移动。
即,如图7所示,在本发明中锌锅辊的轴承器件中,在钢板经过期间,轴衬套30的凸球状外表面32与轴衬套固定环40的凹球状内表面呈表面接触。与之不同的是,如图3所示,钢板可能因其在充满热熔化锌的锌锅辊中的张力而弯曲。
因此,虽然如图3所示,辊轴中心线从C1转移到C2,摩擦力不会局部地、密集地发生在套筒和轴衬之间,而是在其整个接触区域上均匀地产生。这样就抑制了不均匀磨损,而不均匀磨损是传统轴承器件中最主要的问题。
这样,如图6和7所示,最优选地,轴衬套30具有凸球状外表面32,轴衬套固定环40具有凹球状内表面42。因此,轴衬套固定环40的内表面就与轴衬套30的外表面依靠摩擦阻力达到表面接触。
最后,根据本发明,与传统熔化辊中的点接触不同,轴衬套30的外表面32与轴衬套固定环40的内表面40形成全面的表面接触。这就导致磨损非局部地产生,而是在整个表面上产生,从而减少了因局部磨损而产生的辊的摇摆。
同样,如图5至6所示,优选地,缓冲膜(未示出)插入轴衬环34和轴衬的一侧之间,所述轴衬邻近轴衬环34。
所述缓冲膜用来保护轴衬20免受热变形或碰撞负荷的影响,所述轴衬20是非常抗磨损的,但较易受碰撞。
此外,如图5和图6所示,固定环套50和轴衬套固定环40紧固到内、外固定环60、60’和壳套70上,所述轴衬套固定环40固定在固定环套50的两内侧。内和外固定环60、60’放置在固定环套50的两侧,壳套70与锌锅辊的装具(图2中附图标记250)以固定的方式啮合。
同样,参照图5,在固定环套50的外表面上等距离地机械加工出约四个凹陷表面50a。所述表面50a用作保障易于与壳套70装配的区域。
同时,如图6所示,优选地,衬垫G内置于内固定环60和壳套70之间、外固定环60’和壳套70之间、以及轴衬套固定环40和固定环套50之间。衬垫G防止熔化金属渗入内部。
例如,衬垫G阻止熔化金属渗入固定环和套之间,从而保证在室温下轴承器件易于拆卸和再装配,以便再循环使用。
另外,如图5和6所示,固定栓80插透固定环套50,并插入轴衬套30,以防止轴衬套旋转。
即,如图6所示,固定栓80以螺纹的方式安装在栓孔30a中,所述栓孔30a形成于轴衬套外表面的中心部分。
因此,固定栓80能防止因轴衬套30和轴衬套固定环40之间的滑动而引起的磨损。
例如,上述美国专利公开的传统轴承器件不具有这样的固定栓结构,因此可能导致固定轴衬的套和固定套的止动器之间的滑动。
即,参考图5,随着辊轴112的转动,整体形成的轴衬和轴衬套通过轴衬20和套筒10的摩擦力沿着辊轴而转动。这引起轴衬套30的球状表面和轴衬套固定环40的球状表面间的滑动磨损。磨损可能加剧,进一步增大轴衬套30和轴衬套固定环40之间的距离,从而使轴衬20摇摆。
因此,优选地,为防止轴衬套的旋转,在轴衬套30上形成栓孔30a(图7),使固定栓80插入其中。
同时,固定栓80限制轴衬套,阻止轴衬套在预定范围(如2°至3°)之外旋转。
因此,被限制在预定范围内的轴衬套(或块)相对于轴形成有限部分的磨损。这样,轴衬套可在工作一段时间后安装在不同的角度,从而重复利用轴衬的内表面。这样轴衬可得到至少四次的循环使用。
也就是说,随着辊轴中心线从C1转移到C2,套筒10和轴衬20有限地接触。因此,在装配轴衬套时,栓孔能够以可调节的方式定位。这样就改变了轴衬和套筒之间的接触区域,从而延长轴衬的可使用寿命。
同时,如图5所示,遮盖构件90从轴衬套30较低的一端遮盖至轴衬套固定环40。
如图5所示,遮盖构件90中的一个具有螺纹状的内侧,所述内侧通过固定螺钉96拧紧在轴衬套30上,以及固定在轴衬套环30和内固定环60之间的外侧。同样地,另一遮盖构件90具有螺纹状的内侧,所述内侧通过固定螺钉96拧紧在相对的轴衬套固定环40上,以及固定在轴衬套固定环40和外固定环60’之间的外侧。
即,遮盖构件具有形状向内凹陷的内侧,所述内侧附着于轴承零件的两侧。上述遮盖构件90采用耐热材料(如SUS 316L)制成。
如图5所示,遮盖构件90阻止熔化金属(如熔化锌)或金属化合物(如熔渣)渗透到轴衬套30和轴衬套固定环40间。
因此,这解决了辊的轴承器件在室温下再装配以循环使用时产生的如下问题。即,在熔化金属或金属化合物在表面接触区域周围渗透到轴衬套的球状外表面32和轴衬套固定环的球状内表面42之间情况下,渗入的熔化金属和金属化合物会粘住球状外表面32和球状内表面42。
熔化金属一旦渗入并粘住,很难通过清理或以高于熔点的温度加热的方式被清除。因此,在循环使用轴承零件时,至少一整个轴衬块,包括轴衬、轴衬套和固定环,要被拆卸,再重新装配起来。
另外,如图2至8所示,在本发明中锌锅辊的轴承器件1中,齿20a(例如压花)整体地形成于轴衬20的内表面,所述轴衬20邻接并支撑套筒10。齿20a中也充满熔融金属(即熔融锌),为套筒10提供润滑膜。
也就是说,本发明的轴衬采用高耐热陶瓷制成。这样,如图2所示,齿20a均匀地排列在轴衬20的内表面,也就是与套筒10接触的表面区域,所述的套筒10中装配有辊轴112。
因此,熔化锌充满在轴衬20和套筒10之间的齿20a中,所述套筒10以可转动的方式受到轴衬20的支撑,以推动套筒10。这增加了润滑性,并最终减小了套筒和轴衬间摩擦力,所述摩擦力直接影响辊轴的旋转。
本发明中锌锅辊的轴承器件1能够确保辊轴平稳地转动,并将影响局部磨损的因素减到最少,因此它优选地用于锌锅辊,特别是稳定辊(图2和3中附图标记240),所述稳定辊易受钢板张力的影响,并有轴变形的倾向。
因此,本发明的轴承器件1提高了在连续镀锌生产线上锌锅辊100的可操作性。
这样,就可给出本发明中上述辊轴承器件1的辊轴的装配解释。如图5和6所示,首先,高抗磨损的套筒10嵌入辊轴112,所述辊轴112和辊100的辊体110以整体的方式形成,以保护轴免受打滑磨损。接着,套筒环12(见图5和6)以固定的方式焊接在辊轴112上,从轴上不可脱离。
随后,支撑套筒10(其内嵌有辊轴)的轴衬20收缩配合(shrink-fitted)至轴衬套30,通过焊接固紧。这里,轴衬20采用具有良好抗磨损性和均匀摩擦内表面的陶瓷材料制成。
同样,如上所述,缓冲膜(未示出)内置于轴衬套环和邻接轴衬套环的轴衬一侧之间,以减轻因热膨胀差异导致的热变形负荷。
另外,轴衬套30和轴衬套固定环40以及固定环套50,与内和外固定环60、60’和壳套70通过螺丝S装配成一个块。这里,如上所述,轴衬套30具有凸球状外表面32,并且轴衬套固定环40具有凹球状内表面,与轴衬套30的凸球状外表面32呈表面接触。
为了使轴承零件容易拆卸、装配和结合/分离,衬垫G内置于内固定环60和壳套70间、以及外固定环60’和壳套70之间,以阻止熔化金属渗入内部。另外,组件通过螺丝S固紧,从而达到较精确地装配。
此外,安置遮盖构件90,从轴衬套较低的一端遮盖至轴衬套固定环,以阻止熔化金属渗入内部。
结果,在本发明锌锅辊的轴承器件1中,轴衬套与轴衬套固定环形成表面接触,从而补偿锌锅辊中心轴线相对于轴衬中心线的任何偏离。这样防止了辊因摩擦力增加而导致的转动力下降。值得注意的是,这防止了辊的偏心转动,从而抑制因辊轴摇摆而引起的涂覆钢板的振动。
本发明通过优选的实施例进行了揭示和描述。普通技术人员知晓,在不脱离本发明精神和范围的情形下,任何改进和变动都落入本发明权利要求所限定的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于连续热浸渍涂覆生产线中的热浸渍浴的辊的轴承器件,它包括:
套筒,紧固于所述热浸渍浴的辊的轴上;
轴衬套,具有固定于其中以支撑套筒的轴衬,以及弧形环状外表面;
轴衬套固定环,固定于固定环套的两个内侧,所述固定环套与热浸渍浴辊的装具相连,每个轴衬套固定环具有弧形环状内表面,所述弧形环状内表面在轴衬套的两侧支撑轴衬套,并与轴衬套的弧形环状外表面相邻接;以及
插透所述固定环套,并插入所述轴衬套的栓孔中的固定栓,以防止因轴衬套的转动而引起的磨损。
2.如权利要求1所述的轴承器件,其特征在于,所述轴衬套的弧形环状外表面是凸球状表面,所述轴衬套固定环的弧形环状内表面是凹球状表面,与轴衬套的凸球状表面呈表面接触。
3.如权利要求1或2所述的轴承器件,其特征在于,它还包括与轴衬套一端啮合的轴衬套环,以固定轴衬。
4.如权利要求3所述的轴承器件,其特征在于,它还包括插在轴衬套环和邻近轴衬套环的轴衬一侧之间的缓冲膜。
5.如权利要求1所述的轴承器件,其特征在于,还包括内固定环和外固定环、置于固定环套两侧并固定于固定环套上的壳套,以及轴衬套固定环,所述壳套与热浸渍浴的辊的装具以固定的方式啮合。
6.如权利要求5所述的轴承器件,其特征在于,它还包括插在内固定环和壳套之间、以及外固定环和壳套之间的衬垫,以阻止熔融金属渗入内部。
7.如权利要求1所述的轴承器件,其特征在于,它还包括第一和第二遮盖构件,从所述轴衬套的低端遮盖至轴衬套固定环,以防止熔融金属渗入内部。
8.如权利要求7所述的轴承器件,其特征在于,所述第一遮盖构件具有固定在轴衬套上的内侧和固定于轴衬套环与内固定环之间的外侧,所述第二遮盖构件具有固定于相对的轴衬套固定环上的内侧、和固定于轴衬套固定环与外固定环之间的外侧。
9.如权利要求1所述的轴承器件,其特征在于,所述轴衬具有形成在其内表面上的齿,以形成用于套筒的润滑膜。
10.如权利要求1所述的轴承器件,其特征在于,所述热浸渍浴的辊包括稳定辊,当钢板经过沉没在热浸渍浴中的辊的周围时,所述的稳定辊用来支撑气刀下方的钢板。
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