CN115074788B - 一种大规格钢辊结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规格钢辊结构，包括钢筒，钢筒外侧设置有铜筒，所述钢筒内壁设置两组环形加强圈和径向支撑圈，靠近钢筒两端面处设置两组环形加强圈二和支撑圈二；所述钢筒的中心位置同轴设置钢轴，所述铜筒端部以支撑圈二端平面为基准，安装铜板一和铜板二，铜板一和铜板二圆心大孔中心与钢筒中心重合，钢轴穿过铜板一和铜板二。本发明具有刚度好、结构稳定的特点。

Description

一种大规格钢辊结构

技术领域

本发明属于铜箔制造技术领域，具体涉及一种大规格钢辊结构。

背景技术

阴极辊是铜箔生产中的关键设备，其通过导电生产铜箔，辊面的状态会直接影印到铜箔表面。具体地，辊面的电流密度均匀性和辊面的尺寸精度质量均对铜箔的产量和质量有直接影响。所以，阴极辊的辊面质量至关重要。

阴极辊的辊面质量受很多因素影响，除了控制加工偏差外，还需要不断优化现有的阴极辊结构。随着对铜箔生产设备的高产能要求，阴极辊规格从1米、1.5米、2米，已经发展到2.7米、甚至3米等大规格。这使得阴极辊的质量控制难度进一步加大。

由于阴极辊所处的生产环境限制，目前阴极辊辊面一般均选用纯钛材质。钛辊筒选用强力旋压工艺加工而成，强力旋压钛辊筒表面质量高，筒体材料均匀，表面也有良好的耐磨性和硬度，但是钛辊筒直径大，壁薄，刚性差，因此支撑钛辊筒的钢辊刚性就必须很好，钢辊芯的成形表面尺寸一致性也必须很好。同时，钢辊表面在长时间的生产过程中，辊面稳定性须均匀一致，不易变形。而且，钢辊芯表面的铜层导电部分，在加工成成品后，整个辊面的铜层厚度也要均匀一致。如此，才能保证阴极辊在酸性环境中长周期旋转时，钛辊筒表面的尺寸始终保持均匀一致，钛辊筒表面无高低点位置，辊面导电均匀一致。

申请号为CN202210192675.5的专利申请，给出了一种焊接大尺寸阴极辊钛筒的制备方法，但是，制备过程中，存在钛辊筒直径大，壁薄，刚性差的问题。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种大规格钢辊结构，采用加强支撑结构，优选焊接和装配形式，既加强了结构的刚性，又增强了结构的导电性，具有刚度好、结构稳定的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大规格钢辊结构，包括钢筒4，钢筒4外侧设置有铜筒5，所述钢筒4内壁设置两组环形加强圈7和径向支撑圈8，靠近钢筒4两端面处设置两组环形加强圈二9和支撑圈二10；

所述钢筒4的中心位置同轴设置钢轴1，所述铜筒5端部以支撑圈二10端平面为基准，安装铜板一11和铜板二12，铜板一11和铜板二12圆心大孔中心与钢筒4中心重合，钢轴1穿过铜板一11和铜板二12。

所述钢轴1表面设置定位护套17， 所述定位护套17的端面上设置环形筋板19, 环形筋板19内侧设置径向的筋板三18，外侧设置径向的长条加强筋13。

所述长条加强筋13在环形筋板19外圆面上均布设置，环形筋板19中心与铜筒5圆心重合。

所述长条加强筋13设置有多条。

所述长条加强筋13以铜板一11和铜板二12圆心为中心，沿圆周均布，设置在铜板一11和铜板二12与环形筋板19之间。

所述钢筒4外表面中间位置，设置有凸台20，凸台20宽度为5mm±1mm，铜筒5热装后，一端面与凸台20间保留间隙，圆周进行断续焊接，所述铜筒5和钢筒4采用过盈配合。

所述铜筒5和钢筒4热装后，铜筒5两端端面比钢筒4两端端面各短15mm±1mm，在保证焊缝位置后，留出5～7mm。

所述环形加强圈7宽度为钢筒4长度的15±1%，取整数，环形加强圈7外径为钢筒4内径减0.5mm-1mm，环形加强圈7内壁中心位置，设置有径向支撑圈8。

所述环形加强圈7以钢筒4中心为中心，两边对称设计，2个环形加强圈7之间距离为钢筒4长度的12±1%，径向支撑圈8的宽度为钢筒4外径的4.6±1%。

所述环形加强圈7与钢筒4为满焊形式，径向支撑圈8采用错位断续焊接形式。

所述环形加强圈一7和径向支撑圈8，环形加强圈二9和支撑圈二10两侧错位焊接间隙长度为钢筒4厚度的多倍。

所述环形加强圈二9和支撑圈二10两侧错位焊接间隙长度为钢筒4厚度的7倍。

所述环形加强圈一7和径向支撑圈8端部设置筋板一6，环形加强圈二9和支撑圈二10端部设置筋板二15，所述筋板一6和筋板二15对称错位，断续焊接。

本发明的有益效果：

钢筒4内壁靠两端处，设置一定宽度的纯铜环形加强圈二9，和钢筒4内壁进行满焊，既加强了钢筒4两端的刚性，减小了钢筒4两端与铜筒5焊接时，端口缩口，又增强了钢筒4两端的导电性。

环形加强圈一7、环形加强圈二9与钢筒4为满焊形式，支撑圈一8、支撑圈二10采用错位断续焊接形式，既加强了钢筒4的刚性，又减小了焊接变形。

铜板二12采用纯铜板，在铜板二12表面设计焊接数条长条加强筋13；铜板二12与钢筒4内壁的长条加强筋13进行满焊。用铜板二12直接与长条加强筋13焊接，一方面起到了支撑作用，减少了其它碳钢支撑件，减少了钢辊自身重量；又增大了铜导电率。

钢筒4外表面设计安装纯铜筒5，钢筒4与纯铜筒5采用热装配形式，既能使钢筒4与纯铜筒5内壁紧密贴合，支撑铜筒5，保证铜筒5表面稳定性。而且又能保证铜筒5铜厚度的均匀性；保证整个辊面导电均匀一致。降低经济成本。

附图说明

图1为钢辊4的装配图。

图2为钢筒4的零件图，其中，图2（a）是钢筒4结构示意图，图2（b）是凸台20局部放大图。

图3为环形加强圈7的零件图，其中，图3（a）是环形加强圈7与支撑圈8的配合图，图3（b）是环形加强圈7的侧视图，图3（c）是环形加强圈7的俯视图。

图4为支撑圈8的零件图，其中，图4（a）是支撑圈8的侧视图，图4（b）是支撑圈8的俯视图。

图5为长条加强筋13的零件图。

图6为筋板三18的零件图。

图7为长条加强筋13的焊接装配图。

图中：1钢轴、2铜环、3侧板、4钢筒、5铜筒、6筋板一、7环形加强圈一、8支撑圈一、9环形加强圈二、10支撑圈二、11铜板一、12铜板二、13长条加强筋、14钢端板、15筋板二、16人孔堵盖、17定位护套、18筋板三、19环形筋板。

实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-7所示：一种大规格钢辊结构，包括钢筒4，钢筒4外侧设置有铜筒5，所述钢筒4内壁设置两组环形加强圈7和径向支撑圈8，靠近钢筒4两端面处设置两组环形加强圈二9和支撑圈二10。

所述铜筒5上设置6个长条加强筋13和1个环形筋板19，环形筋板19中心与铜筒5圆心重合，直接焊接在铜筒5上，在环形筋板19外圆面上，均布设计6条长条加强筋13，和环形筋板19直接焊接，6个长条筋板圆周均布排列；在铜板一11和铜板二12上，右下方45°的位置设置人孔，右下方45°的位置设置人孔堵盖16，钢筒4的中心位置设置钢轴1。

所述钢筒4外表面中间位置，设置有凸台20，凸台20宽度5mm±1mm，铜筒5热装后，一端面与凸台20间保留间隙，圆周进行断续焊接，用于减小装配和焊接时产生的应力。

所述铜筒5和钢筒4采用过盈配合，热装配形式用于减小经济成本，提升整体导电质量。

所述铜筒5和钢筒4热装后，两边铜筒5端面比钢筒4端面各短15mm±1mm，在保证焊缝位置后，留出5～7mm，以减小焊接应力。

所述轴向环形加强圈7和径向支撑圈8，均采用纯铜材质，轴向环形加强圈7和径向支撑圈8用于支撑钢筒4，对钢筒4两端面处的导电进行补偿。

所述环形筋板19外径尺寸，与相邻两长条筋板最大相切圆外径相同。

所述人孔在装配时，便于调节各装配间隙，在焊接过程中，用于保证铜板内外表面，以及铜板内表面各加强筋双面焊接。

所述人孔外侧设置人孔堵盖16，所述人孔堵盖16用于在所有焊接完成后，封堵人孔，对人孔堵盖16进行焊接，既对开人孔处进行刚性补偿，导电补偿，又封闭了人孔，保证了钢辊端面处的封闭性。

实施例

钢筒4内壁设置宽度200mm，厚度12mm，外径2615mm的环形加强圈7，环形加强圈7宽度为钢筒4长度的15±1%，取整数。环形加强圈7外径为钢筒4内径减0.5mm-1mm。环形加强圈7内壁中心位置，设置有厚度12mm，宽度124mm，外径2591的支撑圈8。靠钢筒4中心的2个环形加强圈7焊接位置，以钢筒4中心为中心，两边对称设计，2个环形加强圈7之间距离为钢筒4长度的12%。支撑圈8的宽度为钢筒4外径的4.6±1%。根据钢筒4的尺寸，对环形加强圈7和径向支撑圈8进行调节，对钢筒4内壁进行加固。

本发明的具体实施方案如下：

先对厚（δ30）碳钢板（Q235）表面进行校平，然后再卷制钢筒4。钢筒4卷制好后，对钢筒4进行退火处理。测量钢筒4尺寸，并对其再进行卷圆处理。卷圆处理后，再对钢筒4内表面机加工。

钢筒4制作完成后，按图1所示，在钢筒4内表面，分别组对点焊环形加强圈一7、环形加强圈二9,然后再分别组对点焊径向支撑圈8、支撑圈二10，采用多次错位焊接，焊缝长度为800mm，间隙长度为200mm，环形加强圈和支撑圈均为两侧错位焊接。环形加强圈一7和支撑圈一8，环形加强圈二9和支撑圈二10两侧错位焊接间隙长度为钢筒4厚度的7倍。满焊所有焊缝。焊接完成后，再组对焊接筋板一6、筋板二15，对称错位，断续焊接。这样，在一定宽度的环形加强圈补强下，再通过环形加强圈中心位置的支撑圈支撑，使钢筒4刚性大幅度提升，整个表面不易变形。

钢筒4内表面支撑件组焊完成后，再对钢筒4外表面进行机加工。

环形加强圈二9与环形加强圈一7结构相同，为了加强钢筒4两端面导电，所以，环形加强圈二9和支撑圈二10均采用铜材料。环形加强圈二9、支撑圈二10均采用δ12铜板，而且支撑圈二10一端平面进行机加工。在对钢筒4表面进行支撑加强的同时，对钢筒4靠两端面处的导电，也进行了大幅度的补偿。减少了铜板一11与铜环二2环缝焊接处，在长期的生产过程中，受各种因素影响，导电不足引起的质量问题。

钢筒4各部件加工完成后，按图1，校平铜板一11、铜板二12，对铜板圆周边进行机加工，加工完后，再组对点焊长条加强筋13与铜板一11、铜板二12。焊接完成后，对铜板局部再次校形。保证铜板平整度。

铜板一11、铜板二12各加强筋焊接完成后，再在钢轴1上装配定位护套17，安装紧固后，对定位护套17进行焊接。焊接完成后，再组对筋板三18与定位护套17和环形筋板19。以支撑圈二10端平面为基准，安装铜板一11与钢筒4，参考铜板一11圆周边与钢筒4内壁间隙2mm，调整铜板一11位置，使铜板一11圆心大孔中心与钢筒4中心重合。点焊各组对边，同时微调长条加强筋13位置，点焊加强圈与定位护套17。对所有焊缝进行焊接，焊缝为两面连续焊接。这样，长条加强筋13既支撑铜板一11，保证铜板一11平整度的同时，又连接定位护套17，加大了整块铜板一11的刚性。使铜板一11对钢筒4的支撑性更好。

按照以上方法，再焊接另一端铜板一11。待所有焊缝冷却后，再焊接铜板二12，保证铜板二12的平整度。最后，热装铜环2与钢轴1。由于长条加强筋13直接焊接在定位护套17上，在焊接过程中，产生的焊接热量不会直接传到钢轴1上，防止了钢轴1过热变形。

铜板二12焊接完成后，再焊接两端人孔堵盖16。并对铜板二12平面进行机加工，保证铜板二12平整度。最后安装钢端板14。设置钢端板14外径大于钢筒4外径，钢筒4与钢端板14间为角焊缝。在焊接后，使钢筒4和钢端板14成为一个整体。再次加强钢筒4端面处的刚性。

然后对铜筒5进行加热，加热到一定温度后，将钢筒4套入铜筒5中。按照此方法，再对另一端进行铜筒5的安装。由于铜筒5先进行退火处理，校形后，再机加工。所以，铜筒5的椭圆度和直线度较好。铜筒5和钢筒4热装后，铜筒5的表面椭圆度、直线度，一致性均好。减少后续加工量，提高了加工效率和经济成本，保证了铜筒表面尺寸，也避免了铜筒5两端面因加工引起的局部凹陷。使铜筒5表面厚度均匀一致，进而保证了铜筒表面导电率的均匀性。

Claims (6)

1.一种大规格钢辊结构，其特征在于，包括钢筒（4），钢筒（4）外侧设置有铜筒（5），所述钢筒（4）内壁设置两组环形加强圈（7）和径向支撑圈（8），靠近钢筒（4）两端面处设置两组环形加强圈二（9）和支撑圈二（10）；

所述钢筒（4）的中心位置同轴设置钢轴（1），所述铜筒（5）端部以支撑圈二（10）端平面为基准，安装铜板一（11）和铜板二（12），铜板一（11）和铜板二（12）圆心大孔中心与钢筒（4）中心重合，钢轴（1）穿过铜板一（11）和铜板二（12）；

所述钢轴（1）表面设置定位护套（17），所述定位护套（17）的端面上设置环形筋板（19）,环形筋板（19）内侧设置径向的筋板三（18），外侧设置径向的长条加强筋（13）；

所述长条加强筋（13）在环形筋板（19）外圆面上均布设置，环形筋板（19）中心与铜筒（5）圆心重合；

所述长条加强筋（13）以铜板一（11）和铜板二（12）圆心为中心，沿圆周均布，设置在铜板一（11）和铜板二12与环形筋板（19）之间；

所述钢筒（4）外表面中间位置，设置有凸台（20），凸台（20）宽度为5mm±1mm，铜筒（5）热装后，一端面与凸台（20）间保留间隙，圆周进行断续焊接，所述铜筒（5）和钢筒（4）采用过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种大规格钢辊结构，其特征在于，所述铜筒（5）和钢筒（4）热装后，铜筒（5）两端端面比钢筒（4）端面各短15mm±1mm，在保证焊缝位置后，留出5～7mm。

3.根据权利要求1所述的一种大规格钢辊结构，其特征在于，所述环形加强圈（7）宽度为钢筒（4）长度的15%±1，取整数，环形加强圈（7）外径为钢筒（4）内径减0.5mm-1mm，环形加强圈（7）内壁中心位置，设置有径向支撑圈（8）。

4.根据权利要求1所述的一种大规格钢辊结构，其特征在于，所述环形加强圈（7）以钢筒（4）中心为中心，两边对称设计，2个环形加强圈（7）之间距离为钢筒（4）长度的12±1%，径向支撑圈（8）的宽度为钢筒（4）外径的4.6±1%。

5.根据权利要求1所述的一种大规格钢辊结构，其特征在于，所述环形加强圈（7）与钢筒（4）为满焊形式，径向支撑圈（8）采用错位断续焊接形式；

所述环形加强圈一（7）和径向支撑圈（8），环形加强圈二9和支撑圈二（10）两侧错位焊接间隙长度为钢筒（4）厚度的多倍。

6.根据权利要求1所述的一种大规格钢辊结构，其特征在于，所述环形加强圈一（7）和径向支撑圈（8）端部设置筋板一（6），环形加强圈二（9）和支撑圈二（10）端部设置筋板二（15），所述筋板一（6）和筋板二（15）对称错位，断续焊接。

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