CN103189151A - 流体调平的支承板 - Google Patents

Abstract

一种直线支承组件，包括：直线支承板（50）、将直线支承板支撑在机器内的基板（52）、密封限定在直线支承板（50）和基板（52）之间的容积（53）的密封结构（54）和适于经由至少一个注射口注射到容积中的流体（56）。在充足压力下注射流体（56），以便将直线支承板（50）或基板（52）的定向朝向初始几何定向改变。

Description

流体调平的支承板

技术领域

本公开涉及一种直线支承件技术。更加具体地，本公开涉及多种钢和复合钢直线支承件，所述多种钢和复合钢直线支承件包括但不局限于轧机机座和其它重型设备。可以利用本发明制造或者修改多种平面支承件和环形支承件。

背景技术

本发明涉及直线支承件，诸如在重型设备中使用的直线支承件，所述直线支承件尤其在面积负载太大以致于（例如由于高面积负载和在接触区域中产生的合成赫兹应力将导致产生塑性变形）无法通过其它种类的旋转支承元件利用支撑和引导的应用中提供线性负载支撑和引导。

直线支承件用于支撑多种处理所要求的横向运动和诸如轧钢厂的轧机窗口中的支承板的设备。那些支承板的支承表面通常暴露于三种主要磨损因素：面积负载、研磨和腐蚀。磨损、研磨和腐蚀通常导致支承板的几何结构发生变化。

研磨和腐蚀有效增加了两个配合支承表面之间的间隙或游隙，并且该增加的游隙不理想地允许设备部件进行相对运动。由于运动部件的高动态能量，因此动力载荷与支承件游隙或间隙成比例。当动力载荷达到特定水平时，支承板将动力载荷转移到支承件支架和基准面上。间隙快速扩大并且轧机机座的输出质量快速下降。

用于支承板的材料的硬度和刚度之间存在直接关系，原因在于任何材料的硬度均与材料的刚度和不屈性直接成比例。较硬的支承板材料将使得较软的对应部件发生变形，并且支承板的硬度一旦超过相关安装表面的硬度，支承板就将动力载荷施加到其安装对应部件，从而可能使得安装表面发生弹性和塑性变形。由于产生这种变形，支承板和安装表面之间的连接部分将逐渐产生间隙。这些间隙通过毛细管效应允许湿气和潮气渗入支承件的配合表面之间。

配合表面（例如，支承板和安装表面之间）之间的湿气和潮气将诱发另一种磨损因素，所述磨损因素称作接触腐蚀。两个安装表面开始将铁转化成氧化铁，然后所述氧化铁被在因处理产生的恒定动力载荷的作用下通过相对运动送入的更多的湿气洗掉。结果将不断增加不仅仅位于有关设备部件的配合支承表面之间的游隙或间隙而且还不断增加位于支承板和其相关安装表面之间的游隙和间隙。

在湿气充足的情况下，在支承板和其相关安装表面之间形成液体层。当将高动力载荷施加到这种液体层时，空蚀发生并且导致另一种磨损机制。空蚀增加了安装表面的冲洗，这又逐渐改变了那些安装表面的几何结构。由于安装表面同时又是用于安装直线支承板的基准面，因此设备逐渐从其理想的几何装配发生改变。

基础设备几何结构（例如，辊轧机的窗口）的改变将对设备的基本功能产生直接影响。在辊轧机的情况中，轧机窗口几何结构的变化改变了辊相互之间的几何关系，这然后又对辊轧处理以及轧制产品的几何结构产生直接影响。

当超越给定处理相关限制的任意组合时，必须校正轧机窗口几何结构和支承板的参考基准。对于这种校正而言，有两种基本处理。在本发明之前，游隙、间隙或者容积产生的侵蚀和磨损以及裂缝通过用垫片填充间隙或者注射适当树脂材料来弥补。接下来，将表面再加工至新的精度，并且通过增加支承板的厚度来弥补轧机窗口的扩增的开口。由成本和时间来驱动校正方法的选择，原因在于，必须使得整个轧机全部停工，以能够应用理想的补偿技术。最快速以及最低廉的方法通常是填入垫片或者填充树脂以及最后进行再加工。

应用树脂的现有技术方法包括以下步骤：首先，通过使用推力和张紧螺杆的组合来机械调整支承板几何结构，以提供位于支承件和安装表面之间的特定空间。接下来，设置密封件，以包围支承板并且最后将树脂注射到支承板和毗邻的安装表面之间。图10图解了这样的过程，在所述过程中，将树脂材料200注射在机架衬板202和机架本体204之间。在压力作用下注射树脂材料并且通过包围机架衬板202的密封结构206来保持所述树脂材料。注射的树脂材料200填充在机架衬板202和机架本体204的磨损表面之间限定的内部容积中。这种方法的成功和耐用性高度取决于对与树脂直接接触的表面的制备和清洁度。由于待维修的设备的极其不利的环境、润滑油和润滑脂的恒定存在以及安装表面的尺寸和大多数竖直定向，因此非常难以确保复原支承系统所必需的树脂结合表面的清洁度。由于必须注射树脂，因此所述树脂必须基于双组分环氧树脂，所述双组分环氧树脂还要求特定的环境温度以便被恰当施加。而且，难以（如果不是不可能）在设施的正常条件下维持实现树脂固化所要求的理想的温度条件。

将塑料填充材料或者树脂施加在轧机机架本体的安装表面上存在若干负面效应。由于难以清洁机架本体的安装表面，因此，通常不能充分保持树脂和磨损安装表面之间的接触。随后，施加在支承板上的动力载荷进一步打开间隙或者产生树脂和安装表面之间的接触区域，从而允许化学品和液体渗入并且导致腐蚀。这种塑料填充材料或树脂还可以形成气泡，所述气泡促进了分层和腐蚀。

因此，需要安全、经济有效并且坚固耐用的方法来消除现有技术方法针对支承件维护和操作，尤其对于在苛刻环境中的直线支承件操作的限制。

发明内容

本发明涉及直线支承件，诸如应用在重型设备中的直线支承件，所述直线支承件尤其在面积载荷太大以致不能通过其它种类的旋转支承元件利用引导的应用中提供直线引导。

本发明的实施例提供了一种新型途径以及现有解决方案的方法、制造和应用中的优点的组合。利用这种新型解决方案，对于再加工设备能够达到两个主要目标：削减时间和优化成本。整个维修程序的这种提升的安全性是尤为重要的方面，原因在于对于维修工作而言现场条件在大多数情况下非最佳。

本发明的实施例可以通过复合钢支承件的被证实的技术利用支承表面的异常研磨和腐蚀防护能力（见PCT申请No.PCT/IB2009/007920（国际公报No.WO2010/064145），其全部内容均以援引的方式并入本发明）和将那些支承板安装在轧机窗口中的几何灵活性，所述支承板因用适当的树脂填充磨损安装表面和支承板后侧之间的间隙而损失其原始基准和安装表面（见德国专利Nr.DE 102005004483A1-10.08.2006，其全部内容均以援引的方式并入本发明）。

本发明的实施例将树脂或其它流体结合到限定在支承板和基板之间的容积中。容积内的表面状况更易于控制。能够更好地控制表面的清洁度以及容积内的温度。在一个示例中，基板的结合、推力螺杆和张紧螺杆的组合、周围密封结构以及注射容积的清洁度提供了以下优势：为维修和再加工作业做更好准备、更加确保了注射的技术条件以及更好并且更可靠地在维修之后保护侵蚀的安装表面免受进一步侵蚀。本发明的实施例的应用仅仅受能够与树脂一起使用的最大强度的限制。在树脂的该强度不够高到承受因安装表面的再加工所产生的面积载荷的情况下，不能避免地使得支承板的厚度增加以确保未来处理的稳定性。

本发明的实施例还可以包括在支承板和基板之间结合压力传感器，以收集载荷数据和注射压力。压力传感器可以用于控制机器参数甚至控制施加在位于支承板和基板之间的流体容积上的压力。压力传感器可以用于提供支承板的动态调平。

本发明的实施例还可以通过选择性地将加压流体提供到限定在支承板和基板以及密封结构之间的受控容积中而提供支承优化。可以控制流体压力和/或流量，以调整或维持支承部件之间的尺寸。在一个实施例中，通过动态地调整施加在一个或多个控制容积上的压力来提供动态受控的支承组件。以这种方式，能够响应于标志着支承件尺寸劣化或变化的测量值或者其它条件来控制流体压力。

在以下说明书、附图以及权利要求中将呈现其它目的。以上已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便于可以更好地理解随后本发明的详细描述。在下文将描述形成本发明的权利要求的主题的本发明的额外的特征和优点。本领域的技术人员应当理解的是所公开的概念和特定的实施例可以容易地用作用于修改或设计用于执行本发明的相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员还应当理解的是这些等效构造没有背离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时通过以下描述将更好地理解在组织和操作方法两方面均认为是本发明特性的新型特征与其它目的和优点。然而，应当明确理解的是图中的每一张图均仅仅为了说明和描述的目的而非旨在作为本发明的限制定义。

附图说明

图1是可以在其上使用本发明的实施例的金属辊轧机机座的示图；

图2是金属辊轧机机座的另一示图；

图3图解了轧机机座的一部分；

图4图解了轧机机座的一部分；

图5是通过根据本发明的直线支承组件截取的剖视图；

图6是在使用一段之后图5的支承组件的剖视图；

图7是通过根据本发明的直线支承组件的另一个实施例截取的剖视图；

图8是在使用一段之后图7的支承组件的剖视图；

图9是本发明的又一个实施例的示图；

图10是复原直线支承件的现有技术方法的示图。

具体实施方式

图1示出了典型的“4-辊”轧钢机机座10，所述“4-辊”轧钢机机座10具有轧机机架12、支撑辊支承座14和16以及工作辊支承座18和20，而支承板安装在支承座和机架本体上。在美国专利No.6,408,667中进一步公开了所述轧机机座，其全部内容在此并入本发明。支承座14、16、18、20支撑在支承板上。平面支承件是维护最优辊轧条件、防护机架和支承座免受损害以及缩短与维护关键轧机部件有关的停机时间的重要部件。

图2示出了轧钢机机座30的示例，所述轧钢机机座30具有带轧机窗口32的机架31、支承座34和辊36。轧机窗口支承板40和支承座支承板42协作以支撑支承座34和辊36。在操作中，支承板40和42相互接合，以向支承座34和辊36提供直线引导。在典型的钢铁生产设施中，支承板40和42在极其不利的环境中作业并且承受高动力载荷、研磨元件、腐蚀性化学品和高热。尽管图2描绘了直线支承板在辊轧机中的典型应用，但是本发明的其它实施例并不局限于此应用。应当理解的是多种平面支承系统可以利用本发明的教导。

在本申请人的在2008年10月31日提交的名称为“用于辊轧机的直线支承板”并且拥有公报No.US2009/0165521A1而且在此以援引的方式并入本发明的美国专利申请序列No.12/263,260中公开了尤其适合本发明的直线支承件的其它描述。

图3描绘了位于机架31内的多个轧机窗口支承板40。支承板40经由多个螺纹紧固件43固定到机架31上。每一个支承板40均承受不同的载荷曲线和环境条件。

图4描绘了在轧机机架31的轧机窗口中的磨损的支承板40上的略微夸张的磨损轮廓44。磨损轮廓44是非线性的，其中支承板40的某些部分明显比其它部分磨损更多。

图5描绘了根据本发明的支承组件的剖视图。图5图解了本发明的一个实施例，其中，支承板50和基板52限定了内部容积53，所述内部容积53由适当的密封结构54包围，以容纳注射的树脂或者其它流体56。基板52优选地由适当的半弹性材料制成，以支承辊轧机应用的载荷。基板52还可以选择由适于与机器本体60（例如，轧机机架31）的安装表面57接合的材料形成。例如沿着竖直方向将基板52支撑在安装表面57上。在例如维护程序或者在正常操作条件期间能够将树脂或其它流体56注射到容积53中。

可以经由位于基板52或者支承板50或者密封结构54上的注射口注射树脂或其它流体56。注射口可以利用联接到加压流体源的外部联接件而结合到基板或者支承板的设计中。

图6图解了由可变厚度的树脂层56分开的支承板50和基板52。可变高度的密封结构54将注射的树脂保持在理想的容积内。在这个示图中，基板52和机器本体60的安装表面57较大程度地磨损。周围的密封结构54能够设计成适应支承板50和基板42之间因磨损所导致的不平行关系。防腐蚀层59能够施加在基板52和机器本体60之间。

现在参照图7和图8，示出了本发明的另一个实施例，其中，支承板70相对于基板72定位。支承板70通过螺纹推力套筒74和张紧螺栓75的组合而固定到基板72。周围的密封结构54固定到支承板70和/或基板72。周围的密封结构54示出为局部定位在基板72和支承板70的通道中。

当机器本体60的安装表面80磨损并且变得与支承表面不平行时，通过螺纹推力套筒74和张紧螺栓75的组合来调整支承板70。理想的是基板72具有半弹性，以补偿支承板70和机器本体60的安装表面80相对于彼此的不同定向。在调整支承板72之后，能够将树脂84可靠地注射到位于支承板70和基板72之间的受保护并且密封的容积81中。在基板72和机器本体60之间提供防腐蚀剂59，用于长时间地保护安装表面80免于被腐蚀。

在支承板70和基板72之间限定并且由密封结构54定界的容积81可以例如在维护程序期间填充树脂或其它流体。容积可以包括单个或多个部分。例如，密封结构54可以限定多个独立的树脂/流体容积。多个容积可以在单次注射树脂或流体期间独立地填充树脂或其它流体，或者可以互连并且被填充。取决于整个系统的需要而能够以不同的压力和流量注射树脂或其它流体。在注射的流体没有固化的情况中，在一段时间之后流体可以撤回或者可以在稍后的时间注射附加流体。

在本发明的另一个实施例中，将未固化的流体引入到容积81中并且在系统的后续使用期间流体保持被加压。例如，可以通过远程控制器控制流体压力，以调整支承参数。例如，可以动态控制未固化的流体，以通过动态改变引入到一个或多个容积81中的流体的压力来改变支承板70和基板72之间的尺寸。

密封结构54可以包括O型环或者其它挠性密封装置。密封结构54可以附接到支承板70或基板72或者附接到这两者。密封结构54可以限定单个壁或者包括多个壁，所述壁提供抵抗爆裂或其它故障的额外的防护功能。密封结构54可以插入到通道中或者其它减压件中，以最小化密封结构54的运动。

在图9中提供了本发明的另一个实施例，其中，压力传感器90安装在支承板92和基板94之间。在注射树脂材料96之前、期间或者之后校正压力传感器90。压力传感器90通过信号电缆99连接到适当的控制面板98。应用压力传感器90提供了数据，从而改进了对支承板92上的最大负载的理解，例如用于进一步分析和检测。

多种直线支承件可以使用本发明的方面。例如，在维修程序期间，可以将树脂注射到支承板的一个或多个孔中，其它孔作为通风孔。在一个实施例中，树脂是聚合物—混凝土组合，所述聚合物—混凝土组合具有不同尺寸的晶体颗粒，以优化填充支承板和基板之间的容积。聚合物可以介于总容积的5%至10%之间，以产生相对高强度和抗压性能的树脂。

尽管已经详细描述了本发明及其优点，但是应当理解的是在不背离本发明的由所附权利要求限定的精神和范围的前提下在此可以进行多种改变、置换和替代。而且，本申请的范围并不旨在局限于在说明书中描述的过程、机器、制造、物质的成分、装置、方法和步骤的特定实施例。本领域的普通技术人员将从本发明的公开内容中容易地理解到，可以根据本发明利用执行与在此描述的对应的实施例基本相同功能或者实现基本相同结果的目前现有的或者随后开发的过程、机器、制造、物质的成分、装置、方法或者步骤。因此，所附权利要求旨在其范围内包括这些过程、机器、制造、物质的成分、装置、方法或者步骤。

Claims (19)

1.一种直线支承组件，所述直线支承组件包括：

直线支承板；

基板，所述基板适于将所述直线支承板支撑在机器内；

密封结构，所述密封结构限定在所述支承板和所述基板之间，所述密封结构适于密封限定在所述直线支承板和所述基板之间的容积；和

流体，所述流体适于经由至少一个注射孔注射到所述容积中，其中，所述流体在充足的压力下注射，以便将所述直线支承板或者所述基板的定向朝向初始几何定向改变。

2.根据权利要求1所述的直线支承组件，其中，所述机器是用于辊轧含铁或者不含铁材料的轧机机架机座。

3.根据权利要求2所述的直线支承组件，其中，所述基板和所述支承板竖直定向在所述轧机机架机座内。

4.根据权利要求1所述的直线支承组件，所述直线支承组件还包括：至少一个压力传感器，所述压力传感器适于提供表述在注射所述流体之前、期间或者之后所述容积内的压力的信号。

5.根据权利要求1所述的直线支承组件，其中，所述流体是硬化树脂材料。

6.根据权利要求1所述的直线支承组件，其中，所述流体是适于通过远程源加压的液压流体。

7.根据权利要求6所述的直线支承组件，其中，在操作所述机器期间动态地控制流体压力，以调整所述直线支承板相对于所述基板的位置。

8.一种直线支承组件，所述直线支承组件包括：

轧机机架，所述轧机机架具有至少一个轧机窗口；

基板，所述基板定位在所述轧机窗口内并且适于将直线支承板支撑在所述轧机机架内；

密封结构，所述密封机构限定在所述支承板和所述基板之间，所述密封结构适于至少部分地密封限定在所述基板和所述支承板之间的容积；和

流体，所述流体适于经由至少一个注射口注射到所述容积中，其中，所述流体在充足的压力下注射，以便将所述直线支承板或者所述基板的几何结构朝向初始几何结构状态校正。

9.根据权利要求8所述的直线支承组件，所述直线支承组件还包括：多个辊，所述多个辊被支撑在支承座上，所述支承座将载荷转移到所述直线支承板和所述基板。

10.根据权利要求9所述的直线支承组件，所述直线支承组件还包括多个轧机窗口支承板，通过注射所述流体能够单独并且独立地调整所述多个轧机窗口支承板中的每一个。

11.根据权利要求8所述的直线支承组件，所述直线支承组件还包括：至少一个压力传感器，所述压力传感器适于提供表述在注射所述流体之前、期间或者之后所述容积内的压力的信号。

12.根据权利要求11所述的直线支承组件，所述直线支承组件还包括数据处理器，所述数据处理器用于收集压力数据并且用于提供设计成优化流体注射程序的报告。

13.根据权利要求8所述的直线支承组件，其中，所述流体是硬化树脂材料。

14.根据权利要求8所述的直线支承组件，其中，所述流体是液压流体。

15.根据权利要求14所述的直线支承组件，其中，所述液压流体的压力能够选择性地变化。

16.一种调整直线支承组件的方法，包括：

提供一种直线支承板和适于将所述直线支承板支撑在金属轧机机座内的基板；

将密封结构设置在所述支承板和所述基板之间，所述密封结构适于密封限定在所述直线支承板和所述基板之间的容积；和

经由至少一个注射口将流体注射到所述容积中，其中，所述流体在充足的压力下注射，以便将所述直线支承板或者所述基板的定向朝向初始几何定向改变，并且根据所述流体注射来改变所述金属轧机机座的输出。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述流体是硬化树脂，该硬化树脂在硬化时保持所述直线支承板和所述基板的定向。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体是液压流体，所述液压流体使得所述直线支承板远离所述基板运动。

19.根据权利要求18所述的方法，所述方法包括：

利用压力传感器确定所述容积内的压力并且根据所述确定来调整所述流体注射的压力。

Images