CN113560512B - 连铸辊及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸辊，包括至少两个拼接组件，每个拼接组件包括：辊套；芯轴，辊套与芯轴过盈配合后，在同一个芯轴上的第一径向孔、第二径向孔以及冷却介质流动槽均被同一个辊套覆盖以形成冷却通道，并且使芯轴上位于辊套与芯轴轴向端面之间的部分形成安装部，两个相邻拼接组件拼接时，其中一个拼接组件中的芯轴上的第一轴向盲孔，与另一个拼接组件中的芯轴上的第二轴向盲孔形成配合；轴承组件套在安装部上并且与安装部固定。本发明具有安装、拆卸简单的优点。

Description

连铸辊及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种连铸辊及其装配方法。

背景技术

连铸辊是生产带钢过程中对带钢进行传送的部件，连铸辊通常由芯轴、辊套以及轴承组成，例如专利公开号为CN102941328A公开的连铸辊，其包括第一分节辊、第二分节辊和芯轴，所述芯轴贯穿第一分节辊和第二分节辊，在芯轴两端分别安装有旋转接头和传动联轴器，在第一分节辊和第二分节辊之间设有中间轴承座且中间轴承座通过轴承安装在芯轴上，在芯轴两端通过轴承设有左支撑轴承座和右支撑轴承座，芯轴上沿轴心线开设有贯通的冷却水孔，在冷却水孔内穿插有水管。在生产过程中，热量主要集中在辊面上，由于冷却水沿着芯轴的轴向流动，冷却水孔距离各个分节辊的辊面的距离较大，因此，这种结构的连铸辊对各个分节辊的冷却效果非常差，导致各个分节辊容易磨损，并且，芯轴与各个分节辊采用过盈配合，工作时，这种过盈配合的关系主要起到传递扭矩的作用，因此，装配时需要较大的过盈量，装配时，需要将芯轴进行冷冻，将各个分节辊进行加热，装配过程不但复杂而且繁琐。当中间轴承以及中间轴承位损坏后需要拆卸时，中间轴承以及中间轴承座受到辊套的限制，拆卸非常困难，甚至不能拆卸。另外，芯轴上需要钻深孔，深孔加工难度大。

基于上述结构的连铸辊冷却效果差的问题，CN109210092A公开了一种连铸辊，第一芯轴的周面上的槽为螺旋槽，第一芯轴上设有轴向的第一孔和径向的第二孔，第一孔和第二孔连通，第二孔与螺旋槽连通，冷却水通过第一孔流向第二孔，再从第二孔流向螺旋槽，这样使冷却水与辊套辊面的距离缩短，提升了冷却效果。装配时，将周面具有槽的芯轴进行冷冻使芯轴外径缩小；将隔套套在芯轴上后，隔套的一端与芯轴的轴向端面抵顶，隔套的另一端至少将轴承座组件途经芯轴上的槽遮蔽；将轴承座组件套在隔套上，使轴承座组件沿着隔套滑动，轴承座组件与隔套分离后移动至芯轴上安装该轴承座组件的部位。对于CN109210092A的结构而言，仍然存有以下缺陷：

第1，芯轴与轴承组件装配时，仍然需要将将芯轴冷却。由于芯轴与辊套过盈配合，同样的，该过程配合主要是起到传递扭矩的作用，因此需要较大的过盈量(25至30丝的过盈量)。芯轴与辊套装配，不但需要冷却芯轴，而且还需对将辊套加热。因此，产品存在装配繁锁且困难的缺陷。

第2，将芯轴与轴承组件装配时，由于芯轴上螺旋槽会割破轴承组件中的密封件，为解决此问题特别制造了专用结构的隔套，通过隔套的隔离作用，才能顺利地装配轴承组件，通过隔套来安装轴承组件，增加了成本及工序，使装配变得繁琐。

第3，芯轴中部的轴肩上用于安装轴承组件，芯轴上位于轴肩两侧的部位则用来与辊套过盈配合，当轴承组件损坏后需要拆卸时，由于轴承组件两侧的芯轴周面上均设有螺旋槽和退刀槽，无论轴承组件向芯轴的哪一端移动，均会经过螺旋槽，在经过螺旋槽时，由于没有隔套的隔离作用，容易使轴承组件内的唇型密封件弹入到螺旋槽和/或退刀槽中，从而导致唇型密封件卡死在螺旋槽和/或退刀槽中的情况，轴承座组件将无法从芯轴上退出，致使拆卸失败，同时造成芯轴和轴承组件报废。

由此可见，现有技术中的连铸辊由于结构上的缺陷，均存在安装、拆卸的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种使安装、拆卸简单的连铸辊及其装配方法。

解决上述技术问题的技术方案如下：

连铸辊，包括至少两个拼接组件，每个拼接组件包括：

辊套；

芯轴，芯轴的一端设有第一轴向盲孔和与第一轴向盲孔配合的第一径向孔，芯轴的另一端设有第二轴向盲孔和与第二轴向盲孔配合的第二径向孔，芯轴的外周面上设有冷却介质流动槽，冷却介质流动槽的一端与第一径向孔配合，冷却介质流动槽另一端与第二径向孔配合，辊套与芯轴过盈配合后，在同一个芯轴上的第一径向孔、第二径向孔以及冷却介质流动槽均被同一个辊套覆盖以形成冷却通道，并且使芯轴上位于辊套与芯轴轴向端面之间的部分形成安装部，两个相邻拼接组件拼接时，其中一个拼接组件中的芯轴上的第一轴向盲孔，与另一个拼接组件中的芯轴上的第二轴向盲孔形成配合；

轴承组件，轴承组件套在安装部上并且与安装部固定；

在两个相邻的拼接组件上，其中一个拼接组件中的芯轴的轴向端面上设有榫头，另一个拼接组件中的芯轴的轴向端面上设有榫孔，当两个相邻拼接组件拼接时，榫头与榫孔间隙配合使两个相邻拼接组件中的芯轴形成周向固定并承担扭矩传递，其中一个拼接组件中的安装部与另一个拼接组件中的辊套配合。

连铸辊的装配方法，包括以下步骤：

S1，先装配单个拼接组件，单个拼接组件的装配过程如下：

S11，将辊套安装与芯轴过盈配合，使同一根芯轴上的第一径向孔、第二径向孔以及冷却介质流动槽均被同一个辊套覆盖以形成冷却通道；

S12，将轴承组件安装在安装部处；

S2，将相邻两个拼接组件进行拼接：其中一个拼接组件中的芯轴的轴向端面上设有榫头，接入到另一个拼接组件中的芯轴的轴向端面上的榫孔中，使榫头与榫孔形成周向固定，同时其中一个拼接组件中的安装部与另一个拼接组件中的辊套配合。

本发明的优点如下：

1、改进了连铸辊结构形式，可拆卸进行维修；

2、加强了连铸辊的冷却效果；降低辊子与高温板坯接触区域热疲劳负荷；

3、简化了辊套、芯轴的结构形式，降低了制造成本；

4、拼接组件形成了标准化设计；

5、改进了水套连接组件的密封结构，密封性能加强；

6、芯轴之间的连接采用扁平结构(即扁丝)或花键连接，结构简单；传动过程中扭矩主要由榫头和榫孔的配合结构承担保证各分节辊之间的同步转动；

7、采用分节的拼接组件，便于互换和维护；

8、拼接组件以每一节为单位，将多个拼接组件拼组成连铸辊后，在需要时又可将每一节拼接组件拆卸出来，不破坏芯轴，辊套也可多次进行修复；

9、基于上述结构，本发明中的轴承组件可全部选用价格低的球面滚子轴承，性价比高；10、辊套与芯轴之间的冷却通道采用过盈装配，密封性能可靠；同时满足对带钢的传递。

附图说明

图1为本发明的连铸辊的剖面结构图；

图2为相邻两个拼接组件中其中一个拼接组件的剖面图；

图3为相邻两个拼接组件中另一个拼接组件的剖面图；

图4为相邻两个拼接组件中的榫头与榫孔配合后的截面图；

图5为图1中的P部放大图；

附图中的标记：

拼接组件10，辊套11，容纳腔体11a，芯轴12，第一环形槽12a，第二环形槽12b，第一轴向盲孔13，第一径向孔14，第二轴向盲孔15，第二径向孔16，冷却介质流动槽17，安装部18，轴承组件19，榫头20，榫孔21，连接水套32，第一支撑环33，第一密封件34，第二支撑环35，防磨损层36。

具体实施方式

如图1所示的连铸辊，包括至少两个拼接组件10，本实施例由三个拼接组件10拼接而成，每个拼接组件10包括辊套11、芯轴12、轴承组件19，下面对每部分以及各部分之间的关系进行详细说明：

如图1至图3，辊套11为常规结构，辊套11的外周面通过堆焊成型，在出现磨损后可通过堆焊进行修复，进而便于重复使用。

如图1至图3，芯轴12的一端设有第一轴向盲孔13和与第一轴向盲孔13配合的第一径向孔14，芯轴12的另一端设有第二轴向盲孔15和与第二轴向盲孔15配合的第二径向孔16，芯轴12的外周面上设有冷却介质流动槽17，冷却介质流动槽17可以采用螺旋槽也可以采用直槽，冷却介质流动槽17可以采用优先采用螺旋槽。冷却介质流动槽17的一端与第一径向孔14配合，冷却介质流动槽17另一端与第二径向孔16配合，辊套11与芯轴12过盈配合后，在同一个芯轴12上的第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17均被同一个辊套11覆盖以形成冷却通道，并且使芯轴12上位于辊套11与芯轴12轴向端面之间的部分形成安装部18。轴承组件19套在安装部18上并且与安装部18固定，轴承组件19与安装部18安装或分离时均不经过第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17。

如图1至图3，本实施例中，对芯轴12的结构进行了改进，相对现有技术来说，本发明中的芯轴12与辊套11配合后形成冷却通道的位置和结构均与现有技术不同，具体在于：在同一个芯轴12上的第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17均被同一个辊套11覆盖以形成冷却通道，这种构造的好处在于：由于同一个芯轴12上的第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17均被同一个辊套11覆盖，使得安装部18位于芯轴12的端部，而冷却通道则位于芯轴的中部，在安装轴承组件19时，受到辊套11的阻挡作用，轴承组件19不经过第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17，同样，在拆卸轴承组件19时，轴承组件19也不会经过第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17，这样，对于轴承组件19内的唇型密封件来说，在与芯轴12安装或拆卸过程中，均不会受到现有技术那样的困扰，从而，使得轴承组件19的安装和拆卸均非常方便。

而在CN109210092A中，同一芯轴上位于芯轴两端的径向孔和螺旋槽是通过不同的辊套进行覆盖的，这种结构由于冷却通道由于芯轴的两端，安装部则位于芯轴的中部，显然，本发明的安装部18和冷却通道的位置正好与CN109210092A中的相反。因此，在CN109210092A中，将轴承组件与芯轴无论安装还是拆卸，均会使轴承组件经过螺旋槽和环形槽，很容易导致轴承组件内的唇型密封件卡在螺旋槽或者环形槽内。

如图1至图3，优选地，在芯轴12上设有第一环形槽12a和第二环形槽12b，第一环形槽12a与第一径向孔14连通，第二环形槽12b与第二径向孔16连通，在上述基础上增设第一环形槽12a和第二环形槽12b之后，冷却介质流动槽17的一端与第一环形槽12a配合，冷却介质流动槽17的另一端与第二环形槽12b配合，辊套11与芯轴12过盈配合后，同一芯轴12上的第一环形槽12a和第二环形槽12b同样会被同一个辊套11覆盖。

由于本实施例中包含三个拼接组件10，其中位于一端的拼接组件10中有两个安装部18，位于另一端中位于中间位置的拼接组件10上均安装有一个轴承组件19。

如图1至图3，本实施例中，轴承组件19包括轴承座、轴承、唇型密封件，轴承安装在轴承座内，唇型密封件与轴承座配合，芯轴12与轴承和唇型密封件配合，轴承座与扇形安装段固定，整个连铸辊通过轴承组件19支撑在扇形安装段上，在轴承组件19与左右相邻的辊套11存在间隙，该间隙为4至6mm，当辊套11沿芯轴12有轴向窜动时，辊套11受到轴承组件19的限制，即本发明允许轴承组件19的轴向窜动的尺寸为4至6mm，超过此范围内，轴套11的轴向窜动由轴承组件19对轴套11形成轴向限位的作用。

如图1至图3，两个相邻拼接组件拼接时，其中一个拼接组件中的芯轴12上的第一轴向盲孔13，与另一个拼接组件中的芯轴12上的第二轴向盲孔15形成配合，这样使两个相邻拼接组件10上的冷却通道形成连通。本发明中，在两个相邻的拼接组件上，其中一个拼接组件中的芯轴12的轴向端面上设有榫头20，另一个拼接组件中的芯轴12的轴向端面上设有榫孔21，当两个相邻拼接组件拼接时，榫头20与榫孔21间隙配合使两个相邻拼接组件中的芯轴12形成周向固定并承担扭矩传递，其中一个拼接组件中的安装部18与另一个拼接组件中的辊套11配合。

如图1至图3，在本发明中，相邻两个芯轴12扭矩的传递主要通过榫头20与榫孔21的配合结构来实现，而这种配合结构主要使相邻两个拼接组件10在安装时使榫头20与榫孔21以插拔的方式进行，使榫头20与榫孔21无需以过盈的方式来装配，具有连接安装或拆卸方便的优点，同时如果其中某一个拼接组件10上的辊套11或者轴承组件19不能使用时，将该拼接组件10进行更换也非常方便。

如图1至图3，本发明中，优选的结构是：榫头20呈环形，榫头20环绕在第一轴向盲孔13孔口周围，榫孔21与第二轴向盲孔15结合成一体形成台阶孔。榫头20与第一轴向盲孔13的中心位于同一直线上，榫孔21与第二轴向盲孔15的中心位于同一直线上，这样，榫头20与榫孔21结合后，榫头20的结构和第一轴向盲孔13的位置关系，以及榫孔21的结构和第二轴向盲孔15的位置关系，不但起到了动力传递的作用，而且还起到了导通两个相邻拼接组件冷却通道的作用。

如图1至图3，榫头20和榫孔21上的一部分为扁平部，榫头20和榫孔21配合后通过扁平部的结合使相邻两个芯轴12形成周向固定，或者榫头20和榫孔21通过键配合使相邻两个芯轴12形成周向固定，键可以采用平键，也可以采用花键。本发明优选采用榫头20和榫孔21上的一部分为扁平部的结构。

如图1和图4，优选地，还包括设置在两个相邻拼接组件10之间的水套连接组件，所述水套连接组件的一端与其中一个拼接组件中的芯轴12上的第一轴向盲孔13配合，水套连接组件的另一端与另一个拼接组件中的芯轴12上的第二轴向盲孔15配合后，对两个相邻拼接组件中的第一轴向盲孔13和第二轴向盲孔15形成密封。增设水套连接组件的目的在于，一方面导通第一轴向盲孔13和第二轴向盲孔15，另一方面对冷却介质形成密封作用。

如图1和图4，由于本发明中布置了榫头20和榫孔21，因此水套连接组件优选的布置方式是，水套连接组件的一端与榫头20的内腔配合后与第一轴向盲孔13的孔口所在端面抵顶，水套连接组件的另一端与榫孔21配合后与第二轴向盲孔15的孔口所在端面抵顶。

如图1和图4，所述水套连接组件包括连接水套32、第一支撑环33、第一密封件34，支撑环33套在连接水套32上，第一密封件34设置在连接水套32与第一支撑环33之间。第一支撑环33为两个，其中一个第一支撑环33与榫头20的内腔过盈配合，另一个第一支撑环33过盈配合在榫孔21内，连接水套32的端部分别与一个第一支撑环33配合。

还包括第二支撑环35，辊套11与安装部18配合的一端位于芯轴12设置第二轴向盲孔15的另一端的外部，在辊套11与芯轴12之间形成容纳腔体11a，所述第二支撑环35过盈配合在容纳腔体11a中，安装部18插入到第二支撑环35内。

辊套11与第二支撑环35过盈配合，保证辊套11与芯12中心线一致，以及保证与水套连接组件的同轴。第二支撑环35采用与芯轴12和辊套11不同材质，防止辊套11与芯轴12咬死，同时第二支撑环35损坏后可更换，节约成本，不影响辊套11的精度。本实施例中，第二支撑环35优先采用铜材质，避免与芯轴12和辊套11采用相同材质，从而不同零件长时间使用产生研磨渗透，同时防止锈蚀，方便后续的返修。

如图1和图5，优选地，安装部18的周面上设有防磨损层36，该防磨损层36为在安装部18的周面进行表面处理，例如采用堆焊处理或者镀Cr处理，防止磨损，增强寿命及拆装方便。

如图1和图5，基于上述结构的连铸辊的装配方法，包括以下步骤：

S1，先装配单个拼接组件10，单个拼接组件10的装配过程如下：

S11，将辊套11安装与芯轴12过盈配合，使同一根芯轴12上的第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17均被同一个辊套11覆盖以形成冷却通道；

S12，将轴承组件19安装在安装部18处；

S2，将相邻两个拼接组件10进行拼接：其中一个拼接组件中的芯轴12的轴向端面上设有榫头20，接入到另一个拼接组件中的芯轴12的轴向端面上的榫孔21中，使榫头20与榫孔21形成周向固定，同时其中一个拼接组件10中的安装部18与另一个拼接组件10中的辊套11配合。

优选地，相邻两个拼接组件10进行拼接前，在榫头20和/或榫孔21内安装水套连接组件。

优选地，所述轴承组件19与安装部18安装或分离时均不经过第一径向孔14、第二径向孔16以及冷却介质流动槽17。

优选地，辊套11与安装部18配合的一端位于芯轴12设置第二轴向盲孔15的另一端的外部，在辊套11与芯轴12之间形成容纳腔体11a，所述第二支撑环35过盈配合在容纳腔体11a中，安装部18插入到第二支撑环35内。

本发明的工作过程为：冷却水经过旋转接头流向第一根芯轴12，依次通过第二轴向盲孔15、第二径向孔16、第二环形槽12b进入到冷却介质流动槽17，冷却水在冷却介质流动槽17流动过程中，带走辊套11上热量，然后依次通过第一环形槽12a、第一径向孔14、第一轴向盲孔13进入到水套连接组件中，通过水套连接组件后又进入到第二根芯轴，依次类推，最后冷却水第三根芯轴的旋转接头流出。其中相邻两个芯轴12通过榫头20和榫孔21形成的周向固定而传递动力，使连铸辊上的三个辊套11同步旋转。冷却水通过芯轴12上的螺旋型水路，接近辊面冷却，接触面积加大，辊子的冷却效果能到加强，通过减小辊套上热负荷和机械载荷的变化，延长堆焊层的寿命和增加连铸辊的过钢量。

Claims (10)

1.连铸辊，其特征在于，包括至少两个拼接组件（10），每个拼接组件（10）包括：

辊套（11）；

芯轴（12），芯轴（12）的一端设有第一轴向盲孔（13）和与第一轴向盲孔（13）配合的第一径向孔（14），芯轴（12）的另一端设有第二轴向盲孔（15）和与第二轴向盲孔（15）配合的第二径向孔（16），芯轴（12）的外周面上设有冷却介质流动槽（17），冷却介质流动槽（17）的一端与第一径向孔（14）配合，冷却介质流动槽（17）另一端与第二径向孔（16）配合，辊套（11）与芯轴（12）过盈配合后，在同一个芯轴（12）上的第一径向孔（14）、第二径向孔（16）以及冷却介质流动槽（17）均被同一个辊套（11）覆盖以形成冷却通道，并且使芯轴（12）上位于辊套（11）与芯轴（12）轴向端面之间的部分形成安装部（18），两个相邻拼接组件拼接时，其中一个拼接组件中的芯轴（12）上的第一轴向盲孔（13），与另一个拼接组件中的芯轴（12）上的第二轴向盲孔（15）形成配合；

轴承组件（19），轴承组件（19）套在安装部（18）上并且与安装部（18）固定；

在两个相邻的拼接组件上，其中一个拼接组件中的芯轴（12）的轴向端面上设有榫头（20），另一个拼接组件中的芯轴（12）的轴向端面上设有榫孔（21），当两个相邻拼接组件拼接时，榫头（20）与榫孔（21）间隙配合使两个相邻拼接组件中的芯轴（12）形成周向固定并承担扭矩传递，其中一个拼接组件中的安装部（18）与另一个拼接组件中的辊套（11）配合。

2.根据权利要求1所述的连铸辊，其特征在于，榫头（20）呈环形，榫头（20）环绕在第一轴向盲孔（13）孔口周围，榫孔（21）与第二轴向盲孔（15）结合成一体形成台阶孔。

3.根据权利要求1或2所述的连铸辊，其特征在于，榫头（20）和榫孔（21）上的一部分为扁平部，榫头（20）和榫孔（21）配合后通过扁平部的结合使相邻两个芯轴（12）形成周向固定；或者

榫头（20）和榫孔（21）通过键配合使相邻两个芯轴（12）形成周向固定。

4.根据权利要求1或2所述的连铸辊，其特征在于，还包括设置在两个相邻拼接组件（10）之间的水套连接组件，所述水套连接组件的一端与其中一个拼接组件中的芯轴（12）上的第一轴向盲孔（13）配合，水套连接组件的另一端与另一个拼接组件中的芯轴（12）上的第二轴向盲孔（15）配合后，对两个相邻拼接组件中的第一轴向盲孔（13）和第二轴向盲孔（15）形成密封。

5.根据权利要求4所述的连铸辊，其特征在于，水套连接组件的一端与榫头（20）的内腔配合后与第一轴向盲孔（13）的孔口所在端面抵顶，水套连接组件的另一端与榫孔（21）配合后与第二轴向盲孔（14）的孔口所在端面抵顶。

6.根据权利要求4所述的连铸辊，其特征在于，所述水套连接组件包括连接水套（32）、第一支撑环（33）、第一密封件（34），支撑环（33）套在连接水套（32）上，第一密封件（34）设置在连接水套（32）与第一支撑环（33）之间。

7.根据权利要求1所述的连铸辊，其特征在于，还包括第二支撑环（35），辊套（11）与安装部（18）配合的一端位于芯轴（12）设置第二轴向盲孔（15）的另一端的外部，在辊套（11）与芯轴（12）之间形成容纳腔体（11a），所述第二支撑环（35）过盈配合在容纳腔体（11a）中，安装部（18）插入到第二支撑环（35）内。

8.根据权利要求1所述的连铸辊，其特征在于，所述轴承组件（19）与安装部（18）安装或分离时均不经过第一径向孔（14）、第二径向孔（16）以及冷却介质流动槽（17）。

9.如权利要求1至8任意一项所述的连铸辊的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，先装配单个拼接组件（10），单个拼接组件（10）的装配过程如下：

S11，将辊套（11）与芯轴（12）过盈配合，使同一根芯轴（12）上的第一径向孔（14）、第二径向孔（16）以及冷却介质流动槽（17）均被同一个辊套（11）覆盖以形成冷却通道；

S12，将轴承组件（19）安装在安装部（18）处；

S2，将相邻两个拼接组件（10）进行拼接：将其中一个拼接组件中的芯轴（12）的轴向端面上的榫头（20）接入到另一个拼接组件中的芯轴（12）的轴向端面上的榫孔（21）中，使榫头（20）与榫孔（21）形成周向固定，同时其中一个拼接组件（10）中的安装部（18）与另一个拼接组件（10）中的辊套（11）配合。

10.根据权利要求9所述的连铸辊的装配方法，其特征在于，相邻两个拼接组件（10）进行拼接前，在榫头（20）和/或榫孔（21）内安装水套连接组件。

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