CN104120243B - 一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构，包括链板履带单元、油箱组件以及电机传动系统。链板履带单元环绕箱体而设置，包括链轮、链轮轴以及由多个链板组件串联而成的闭环履带，由此在链轮的驱动下，闭环履带环绕油箱面循环转动，其中各个链板组件分别包括链板、链板销轴、滚子、内嵌轴和滚动轴承；电机传动系统与链轮轴相连并用于传递电机动力，从而带动闭环履带的循环转动，同时实现与淬火薄材之间无相对滑动的随动。通过本发明，能够有效避免薄材淬火后出现折痕，以及薄材温度过高烧坏滚动轴承使其卡死等现象，同时显著提高淬火薄材的表面质量和平整效率。

Description

一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构

技术领域

本发明属于钢材加工设备技术领域，更具体地，涉及一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构，其能够在淬火过程中改善加工对象的机械性能，并使得表面不出现折痕。

背景技术

钢铁行业薄材中以带钢为例，它是各类轧钢企业为了适应不同领域工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板。带钢或薄钢板由于具备表面光洁、平整、尺寸精度高和机械性能好等优点，因而在多个行业中获得了广泛应用。再加上窄带刚轧机投资少，建设周期短，所以国内很多企业不断投产带钢生产线。带钢淬火平整机作为钢带的工艺处理设备，其主要功能包括提高板型的平直度、改善淬火带钢的机械性能和提供适当的表面粗糙度等。

现有技术中的带钢淬火平整设备通常为辊式结构，如武钢、宝钢调制线上采用了由德国LOI热工工程有限公司生产的辊式淬火机，鞍钢采用的是日本住友公司的热轧淬火机等。这类辊式淬火机的组成部分主要包括有上下工作辊、上下支撑滚动轴承、压下力调节系统、喷油冷却系统以及动力传动机构等，其中下工作辊带动带钢前行，上工作辊压住要淬火的带钢，上下两排喷嘴开始喷油，对带钢进行连续淬火；工作辊通过电机带动转动，上下支撑滚动轴承与工作辊接触，防止工作辊在压平淬火带钢过程中出现变形。

然而，进一步的研究表明，由于淬火工艺要求带钢以大于临界淬火速度在500℃到600℃附近快速冷却，并在200℃到300℃附近缓慢冷却，这样在进行喷油(水)淬火时，往往会在带钢上下表面、表面与心部产生温差，并使得带钢产生热应力变形。对于现有的各类淬火机，从工厂的实际生产反馈来看，仍然存在以下的多个问题：首先，尽管可以调节淬火机上工作辊的下压力来保持淬火带钢的形状，但是由于淬火温度、工作辊工作中辊缝变化等多个因素的影响，淬火后的带钢表面仍然难以获得令人满意的平整效果；其次，由于带钢的淬火温度太高，高温的带钢会烧坏与上下工作辊接触的支撑滚动轴承里面的保持架，使支撑滚动轴承卡死不能转动，而且卡死的滚动轴承会划伤带钢表面。相应地，在本领域中亟需寻找更为完善的解决方案，以便在克服以上现有技术缺陷的同时，获得令人满意的淬火平整效果。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构，其中通过对其关键组件如链板履带、油箱箱体和传动系统的结构及其设置方式进行研究和设计，相应能够有效避免薄材淬火后出现折痕、以及薄材温度过高烧坏滚动轴承使其卡死等现象，同时显著提高薄材的淬火质量和淬火效率，因而尤其适用于带钢类薄材的冷轧淬火平整工艺用途。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构，其特征在于，该履带随动机构包括链板履带单元、油箱组件以及电机传动系统，其中：

所述油箱组件分成上下对称的两层箱体，并且各层箱体的一端呈向外凸出的半圆柱体结构，另外一端的两侧配置有张紧轮单元；

所述链板履带单元分别环绕该上下对称的两层箱体而整体设置，并在中间留有供淬火薄材通过的间隙；各个链板履带单元包括两个链轮、一个公用的链轮轴以及一套由多个链板组件串联而成的闭环履带，其中两个链轮通过该公用的链轮轴分别安装在各层箱体呈半圆柱体结构的一端的两侧，并且其周边轮廓与该半圆柱体结构相匹配；对于各个链板组件而言，其包括链板、设置在链板两端的链板销轴、套装在链板销轴上用于与所述链轮相啮合的滚子、将相邻链板销轴予以相连由此使得所有链板组件串联成一体的连接板，以及设置在链板中部的滚动轴承；以此方式，通过所述链轮的驱动，闭环履带在所述链轮、箱体和张紧轮单元的共同支撑下分别环绕各层箱体而循环转动；

所述电机传动系统包括电机、无极调速箱、电机法兰盘和联轴器，其中电机设置在所述链轮轴的一侧，其输出端依次经过无极调速箱、电机法兰盘和联轴器与所述链轮轴相连，由此将电机动力传递给该链轮轴带动上述闭环履带各自环绕所述箱体的循环转动，同时通过调节传动比来实现与淬火薄材之间无相对滑动的随动及压平淬火薄材。

作为进一步优选地，所述链板被设计为上表面呈光滑平面、从端面观察呈三角形的三棱柱体结构，其中在该三角形端部处于上侧的两个转角处，分别开设有用于安装所述链板销轴的内圆孔；同时在该三角形端部处于下侧的单个转角处，轴向安装有内嵌轴，所述滚动轴承安装于该内嵌轴上，并分别处于中间三等分处。

作为进一步优选地，所述张紧轮单元包括轮体和张紧轮臂，其中轮体通过滚动轴承设置在各层箱的侧面，它的轮轴与所述张紧轮臂相连并在两者之间设置有压缩弹簧。

作为进一步优选地，所述各层箱体的边缘还具有外伸的固定板，并通过螺栓固定在机架上。

作为进一步优选地，所述钢薄材优选为带钢。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过采用链板来构建淬火平整设备的工作辊，并将其设计为随动链板履带式构造，相应可与淬火薄材无缝贴合，增大平整工作面与淬火薄材之间的接触区域，并显著提高对薄材表面施加的压力均匀性，同时提高平整效果；此外，通过对链板组件的结构及组成进行设计，由于链板组件与油箱箱体相接触的底面具有内嵌轴和滚动轴承，这样在提高链板刚度、防止链板弯曲变形影响薄材平整度的同时，还能够避免滚动轴承与红热的钢薄材接触，有效避免了支撑滚动轴承因高温而卡死，并防止划伤薄材表面；

2、通过采用链轮直接驱动，同时将油箱箱体用于支撑闭环履带与现有技术相比可减少支撑滚动轴承的所需数量和装配难度，尤其是能够大大降低支撑滚动轴承因淬火温度过高而导致的卡死现象，相应提高了淬火平整的工作效率；此外，链板履带底部的滚动轴承会与油箱箱体表面产生滚动摩擦，相应会履带压平淬火时提供对称的反支撑力，同时使得履带运行更为平稳；

3、通过为油箱箱体配置公用的链轮轴，并对链轮与油箱端部之间的结构配合方式进行设计，这样在设计电机传动系统时不再必须为每个工作辊分别提供独立的传动辊，仅需将电机动力经无极变速和联轴器传递给公用的链轮轴即可，由此大大简化了传动系统，提高了传动效率，同时还使得整体结构更为紧凑和运行平稳；此外，通过配备张紧轮单元并对其具体结构和设置方式进行改进，便于根据履带不同的松紧程度来自动调整张力，使得闭环履带能够稳定、安全可靠地运行；

4、按照本发明的随动机构可以通过下压机构使上下的闭环履带对其中间部分的薄材产生稳定、均匀的压力，并保持与薄材无相对滑动的随动，相应有效抵消了薄材的热应力形变，使得整个淬火过程中薄材表面保持平整，而且不容易产生折痕；该随动机构还具备结构紧凑、传递效率高、故障率低等优点，因而尤其适用于冷轧车间的薄材淬火平整工艺。

附图说明

图1a是按照本发明优选实施方式所构建的履带随动机构的主体结构示意图；

图1b是按照本发明优选实施方式所构建的履带随动机构的立体示意图；

图2a是图1中所示闭环履带、链轮和油箱箱体之间的相互配合关系的示意图；

图2b是图1中所示闭环履带的结构示意图；

图3是按照本发明优选实施例的单个链板组件的结构示意图；

图4a是图1中所示油箱组件的一层箱体的结构示意图；

图4b是用于显示装有张紧轮单元的油箱箱体的结构侧视图；

图5是按照本发明优选实施例的电机传动系统的结构示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-链板履带单元2-油箱组件3-电机传动系统11-链板组件12-链轮13-链轮轴21-箱体22-张紧弹簧23-固定板24-张紧轮单元31-电机32-无极调速箱33-电机法兰盘34-联轴器111-连接板112-链板销轴113-内嵌轴114-链板115-滚动轴承241-轮体242-张紧轮臂

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1a和1b是按照本发明优选实施方式所构建的履带随动机构的结构示意图，图2是图1中所示闭环履带、链轮和油箱箱体之间的相互配合关系的示意图。如图1和图2中所示，该履带随动机构主要包括链板履带单元1、油箱箱体2以及电机传动系统3等，其中通过取消现有技术中的辊式设计，并采用与淬火薄材可无缝贴合的闭环履带链板设计，相应可增大平整工作面与淬火薄材之间的接触区域，并显著提高对薄材表面施加的压力均匀性，同时从其他多个方面满足钢薄材淬火平整的工艺要求。

具体而言，如图1和图4中所示，所述油箱组件2分成上下对称的两层箱体21，并且各层箱体的一端(图4b中显示为右端)呈向外凸出的半圆柱体结构，另外一端(图4b中显示为左端)的两侧配置有张紧轮单元24。

参见图1和图2，所述链板履带单元1分别环绕该上下对称的两层箱体21而整体设置(图2a中是显示了其中的一层油箱箱体)，并在中间留有供淬火薄材通过的间隙；各个链板履带单元各自包括两个左右对称的链轮12、一个公用的链轮轴13和一套首尾相连的闭环履带11，其中对于链轮轴13而言，它贯穿在油箱箱体21的半圆柱体端部的侧面中央；两个链轮12通过该公用的链轮轴13分别贴合安装在油箱箱体21呈半圆柱体结构的一端的侧面，并且其周边轮廓与所述半圆柱体结构相匹配；如图3和图4中所示，箱体21表面光滑，并可在边缘具有外伸的固定板23，然后通过螺栓固定在机架上。这样，既可以使得工作中的链板稳定运行，而且箱体21的安装、维修与现有设备相比变得十分简便、经济。

除了油箱箱体的结构设计之外，链板履带单元的结构同样是本发明的重点考虑所在。参见图2和图3，各个链板履带单元1包括两个链轮12、一个公用的链轮轴13以及一套由多个链板组件11串联而成的闭环履带，其中两个链轮12通过公用的链轮轴13分别安装在各层箱体21呈半圆柱体结构的一端的两侧，并且其周边轮廓与该半圆柱体结构相匹配；对于各个链板组件11而言，其包括链板114、设置在链板114两端的链板销轴112、套装在链板销轴112上用于与链轮12相啮合的滚子、将相邻链板销轴112予以相连由此使得所有链板组件11串联成一体的连接板111，以及设置在链板114中部的譬如两个滚动轴承115；以此方式，通过链轮12的驱动，闭环履带具有滚动轴承115和滚子的底面能够在链轮12、箱体21和张紧轮单元24的共同支撑下，顺利平稳地分别环绕各层箱体而循环转动。

参见图5，所述电机传动系统3与公用的链轮轴13相连，并由电机31通过无级调速箱32、电机法兰盘33和联轴器34将电机动力传递给链轮轴13，从而带动闭环履带11各自环绕所述油箱2循环转动，同时通过调节传动比实现与淬火薄材之间无相对滑动的随动及压平淬火薄材。以此方式，能够方便地通过调节其传动比来实现闭环履带与淬火薄材之间无相对滑动的随动，同时大大简化了设备传动系统的设计的所需组件，并且传动效率也得到了提高。

通过以上构思，与现有技术的淬火平整随动机构相比，本发明中取消了原先的辊式设计，采用可与淬火薄材无缝贴合的履带链板式设计，相应可增大平整工作面与淬火薄材之间的接触区域，并显著提高对薄材表面施加的压力均匀性和平整效果；特别是，由于直接采用油箱箱体来支撑闭环履带，这样可减少支撑滚动轴承的所需数量和装配难度，同时大大降低支撑滚动轴承因淬火温度过高而导致的卡死现象，提高了淬火平整的工作效率；此外，淬火薄材与闭环履带之间无相对移动的随动可以有效抵消薄材的热应力形变，并使得整个淬火过程中薄材表面保持平整，不容易产生折痕。

按照本发明的一个优选实施例，如图3中具体所示，组成闭环履带的各个链板组件11优选被设计为上表面呈光滑平面、从端面观察大致呈三角形的三棱柱体结构，其中在该三角形端部处于上侧的两个转角处，分别开设有用于安装链板销轴112的内圆孔；同时在该三角形端部处于下侧的单个转角处，轴向安装有内嵌轴113，所述滚动轴承115譬如为2个，它们安装于该内嵌轴113上，并分别处于中间三等分处。此外，可以根据需要对链板组件端部结构的三个转角做圆弧过渡处理，从而保证闭环履带在绕行到箱体21圆弧相切面时能够与淬火薄材更平整地贴合和随动。

通过以上对链板组件11的进一步设计，三棱柱体结构的主体从结构力上分析，能够提高链板的承载强度，而且通过内嵌轴使得链板刚度进一步提高，同时防止链板弯曲变形，影响薄材平整度；此外，由于滚动轴承115在箱体21表面产生滚动摩擦，相应会履带压平淬火时提供对称的反支撑力，保持了链板始终处于工作形状，同时使得履带运行更为平稳。

此外，按照本发明的一个优选实施例，如图4中所示，所述张紧轮单元24可包括轮体241和张紧轮臂242，其中轮体通过滚动轴承设置油箱箱体21的侧面，它的轮轴与张紧轮臂相连并在两者之间设置有压缩弹簧22。张紧轮单元24的设置位置相对于上层箱体处于其侧面的左上角，相对于下层箱体处于其侧面的左下角，并且上下的张紧轮单元保持对称布置，由此在便于对闭环履带及其销轴滚子的支撑的同时，还有助于提高履带转动的平稳性和调节履带张力。

综上，按照本发明的用于薄材淬火平整工艺的履带随动机构既能得到较好的薄材平整效果，又能避免高温使滚动轴承卡死，其中通过对原淬火平整设备所采用的技术方法和机械结构进行全新设计，能够在简化机械结构的同时，大幅提高机构的工作效率和效果，从而获得满意的平整的淬火薄材。与此同时，通过使得履带与淬火薄材之间保持无相对移动的随动运动，使本发明设备的平整效果极大提高，并提高了平整效率。因此，按照本发明的所述薄材淬火平整工艺的履带随动机构，由于具备平整效果好、故障率低、结构紧凑、传动效率高等优点，因而尤其适用于冷轧车间的薄材淬火平整工艺。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于钢薄材淬火平整工艺的履带随动机构，其特征在于，该履带随动机构包括链板履带单元(1)、油箱组件(2)以及电机传动系统(3)，其中：

所述油箱组件(2)分成上下对称的两层箱体(21)，并且各层箱体的一端呈向外凸出的半圆柱体结构，另外一端的两侧配置有张紧轮单元(24)；

所述链板履带单元(1)分别环绕该上下对称的两层箱体(21)而整体设置，并在中间留有供淬火薄材通过的间隙；各个链板履带单元(1)包括两个链轮(12)、一个公用的链轮轴(13)以及一套由多个链板组件(11)串联而成的闭环履带，其中所述两个链轮(12)通过该公用的链轮轴(13)分别安装在各层所述箱体(21)呈半圆柱体结构的一端的两侧，并且其周边轮廓与该半圆柱体结构相匹配；对于各个所述链板组件(11)而言，其包括链板(114)、设置在该链板(114)两端的链板销轴(112)、套装在该链板销轴(112)上用于与所述链轮(12)相啮合的滚子、将相邻所述链板销轴(112)予以相连由此使得所有链板组件(11)串联成一体的连接板(111)，以及设置在链板(114)中部的滚动轴承(115)；以此方式，通过所述链轮(12)的驱动，闭环履带在所述链轮(12)、箱体(21)和张紧轮单元(24)的共同支撑下分别环绕各层箱体而循环转动；

所述电机传动系统(3)包括电机(31)、无极调速箱(32)、电机法兰盘(33)和联轴器(34)，其中该电机(31)设置在所述链轮轴的一侧，其输出端依次经过所述无极调速箱(32)、所述电机法兰盘(33)和所述联轴器(34)与所述链轮轴(13)相连，由此将电机动力传递给该链轮轴带动上述闭环履带各自环绕所述箱体(21)的循环转动，同时通过调节传动比来实现与淬火薄材之间无相对滑动的随动及压平淬火薄材。

2.如权利要求1所述的履带随动机构，其特征在于，所述链板(114)被设计为上表面呈光滑平面、从端面观察呈三角形的三棱柱体结构，其中在该三角形端部处于上侧的两个转角处，分别开设有用于安装所述链板销轴(112)的内圆孔；同时在该三角形端部处于下侧的单个转角处，轴向安装有内嵌轴(113)，所述滚动轴承(115)安装于该内嵌轴(113)上，并分别处于中间三等分处。

3.如权利要求1或2所述的履带随动机构，其特征在于，所述张紧轮单元(24)包括轮体(241)和张紧轮臂(242)，其中该轮体(241)通过滚动轴承设置在各层所述箱体(21)的侧面，它的轮轴与所述张紧轮臂(242)相连并在两者之间设置有压缩弹簧。

4.如权利要求3所述的履带随动机构，其特征在于，各层所述箱体(21)的边缘还具有外伸的固定板(23)，并通过螺栓固定在机架上。

5.如权利要求1或2所述的履带随动机构，其特征在于，所述钢薄材为带钢。