CN116197372A - 浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊、冷却系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊、冷却系统及方法。本发明的扇形段二分节自由辊由第一轴承机构、第二轴承机构、第三轴承机构、第一轴、第一辊套、第一螺旋水套、第二轴、连接水套、第三轴、第二辊套、第二螺旋水套和第四轴有机构成。其从第一轴承机构、经连接水套至第二轴承机构之间设置有对自由辊从内部进行冷却连通水路；第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构均具有单独的用于自身的冷却循环水路。通过冷却水系统、回水系统和辊外二冷水喷淋系统的配合，采用自由辊内、外不同的冷却途径，有效降低了自由辊辊子表面的温度，解决了粘渣问题，提高了板坯表面的质量，大幅度延长了辊子的使用寿命。

Description

浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊、冷却系统及方法

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊、冷却系统及方法。

背景技术

在规模化的连铸机生产过程中，无论国内外不锈钢连铸机，生产中均会存在扇形段辊子粘渣的问题，由于辊子表面温度高，保护渣和板坯氧化铁皮混合物易粘结到辊子表面，在辊子转动过程中，“粘渣”会对板坯表面产生压坑，严重影响板坯表面质量，部分板坯需要下线修磨，下线修磨会产生两个问题：金属收得率下降，生产成本增加；热送率降低，修磨后，板坯需重新加热，浪费能源，污染环境，增加生产成本。

目前，国内外连铸机扇形段自由辊结构基本为两种，第一种，辊身为整体锻造，该辊子主要由轴承座、端盖、旋转接头、轴承、辊身等组成。辊身中心开孔，冷却水通过旋转接头进入辊身中心孔，然后进入另一端的旋转接头，实现对辊身的冷却，该结构由于水孔距离辊子表面距离较大，对辊子表面冷却有限。第二种，辊套+芯轴式，辊套与芯轴通过键连接，辊套与芯轴之间为间隙配合。该结构主要由轴承座、端盖、旋转接头、轴承、芯轴、辊套等组成。芯轴开中心通水孔，冷却水通过旋转接头进入芯轴中心通水孔，由另一端旋转接头流出，实现对芯轴的冷却，从而对辊套进行冷却，该结构由于芯轴和辊套之间的装配间隙以及水孔距离辊套表面距离较大，对辊子表面冷却有限。上述两种不同的自由辊都不能有效冷却辊子表面，因此，在生产过程中极易出现辊子粘渣问题。

发明内容

本发明提供了浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊、冷却系统及方法，目的之一在于提供一种能够加强辊身的冷却，降低辊身表面温度，从而解决粘渣问题，以提高板坯表面质量；目的之二在于提供一种能够降低生产成本，节约资源、提高辊子使用寿命的扇形段二分节自由辊。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，包括第一轴承机构、第二轴承机构、第三轴承机构、第一轴、第一辊套、第一螺旋水套、第二轴、连接水套、第三轴、第二辊套、第二螺旋水套和第四轴；所述的第一轴、第一螺旋水套、第二轴、第三轴、第二螺旋水套和第四轴从左至右依顺序连接，且第二轴与第三轴之间通过连接水套密封连接；所述第一轴承机构连接在第一轴的外端；所述第二轴承机构连接在第四轴的外端；所述第三轴承机构连接在第二轴和第三轴衔接处的外周；所述第一辊套套接在第一轴、第一螺旋水套和第二轴的外周，且其两端分别与第一轴承机构和第三轴承机构连接；所述第二辊套套接在第三轴、第二螺旋水套和第四轴的外周，且其两端分别与第三轴承机构和第二轴承机构连接；从第一轴承机构、第一轴、第一辊套、第一螺旋水套、第二轴、连接水套、第三轴、第二辊套、第二螺旋水套、第四轴至第二轴承机构之间，具有连通的水路，用于对二分节自由辊从内部进行冷却；所述第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构具有单独的循环水路，用于对第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构自身的冷却。

所述第一轴承机构和第二轴承机构结构相同，两者对称的分别连接在第一轴和第四轴的外侧；所述第一轴承机构包括第一端盖、第一轴承座、第一轴承、第一旋转接头、固定环和第一挡环；所述第一轴承的内圈连接在第一轴的外端上，第一轴承的外圈与第一轴承座连接；所述第一旋转接头的外端与第一端盖可拆卸连接，第一旋转接头的内端与第一轴连接；所述第一端盖可拆卸的连接在第一轴承座上；所述的固定环可拆卸的连接在第一轴的外端，且置于第一端盖、第一轴承座、第一轴承和第一轴围成的空间内；所述的第一挡环套接在第一轴的外周，且置于第一轴承、第一轴承座和第一辊套之间。

所述第一轴承座上开有两路相互独立的水路，其中一路水路与外接冷却水系统连接用于自身冷却，另一路水路用于与第一端盖的连通，用于扇形段二分节自由内部的冷却。

所述的第一端盖为放倒的圆形杯状结构，底部设置有矩形延伸段；端盖开口朝向第一轴，其底面中心位置开有用于与第一旋转接头连接的圆形连接孔，圆形连接孔的侧壁上开有第一水口，端盖下部位于延伸段的侧壁上开有第二水口，在第一水口和第二水口之间设置有L形水道；第一端盖的底面上开有多个连接通孔；所述连接通孔呈圆形阵列布设。

所述的第一轴和第四轴的结构相同，第二轴和第三轴的结构相同，且第一轴和第四轴对称连接在第一螺旋水套和第二螺旋水套的外侧，第二轴和第三轴相对相连；所述第一轴为圆柱体结构，其一端的外侧壁上设置有第一台肩，第一台肩的侧壁上开有环形第一密封凹槽，第一密封凹槽内放置有密封圈；第一轴在设置第一台肩一侧的内部中心位置，沿轴向开有第一盲水孔；在靠近孔口处的第一盲水孔外径大于远离孔口处的外径；在靠近第一盲水孔孔底的侧壁上开有多个贯穿侧壁的第一通水孔；圆柱体在远离第一台肩一侧的外侧壁上，开有与第一通水孔个数相同的第一螺旋槽，每一个第一螺旋槽与一个第一通水孔连通；第一台肩与第一通水孔之间的圆柱体侧壁上设置有第二台肩；所述第二轴为圆柱体结构，其中一侧沿圆周设置有环状凹槽，环状凹槽的一侧圆柱体外壁上设置有第二螺旋槽，环状凹槽的另一侧端部沿周向设置有密封槽，环状凹槽与密封槽之间的侧壁上沿周向设置有第三台肩；在密封槽一侧的端面的中心位置，沿中心轴线开有第二盲水孔；第二盲水孔与环状凹槽之间开有连通二者的第二通水孔，每一个第二通水孔与一个第二螺旋槽连通；第二轴的第二盲水孔和第三轴的第二盲水孔相对设置，且通过连接水套将两个第二盲水孔密封连通。

所述的第三轴承机构包括两套轴承组件；每套轴承组件包括第二轴承、第二挡环、第二端盖和第二轴承座；所述的第二轴承的外圈套接有第二轴承座，第二轴承的内圈套接在第二轴或第三轴外周上；所述第二端盖连接在第二轴承座一侧；所述第二挡环套接在第二轴或第三轴外周上，且置于第二轴承、第二轴承座、第二轴或第三轴、第一辊套或第二辊套围成的空间内；所述两套轴承组件并排设置，且两套轴承组件中的第二端盖有间隙的相对设置；每套轴承组件中的每个第二轴承座上分别设置有独立的冷却自身的水路。

所述第一螺旋水套和第二螺旋水套的结构相同、长度不同；第一螺旋水套为中空不锈钢圆柱体结构，其外侧壁上设置有多条4线的第三螺旋槽，第三螺旋槽与第一辊套之间形成冷却水路；相邻第三螺旋槽的螺距为30～50mm，第三螺旋槽的截面宽度为15～30mm，深度为8～12mm。

所述第一辊套和第二辊套的结构相同、长度不同；第一辊套是由42CrMo制成的圆柱体，且在中心沿轴向开有贯穿上下底面的连接通孔，该连接通孔的中部内径与第一螺旋水套、第一轴及第二轴的外径匹配；辊套的外侧壁设置有总厚度为3～5mm、至少三层的不锈钢镀层，不锈钢镀层上开有多条环形槽；第一辊套两端端面上开有装配孔；相邻环形槽的间距15～25mm，环形槽的开槽角度α为90°，环形槽的开槽深度H为1～2mm，环形槽的开槽半径R为3mm；第一辊套外径尺寸为φ200mm～φ290mm，辊套长度为280～600mm；装配孔直径为φ95mm～φ145mm。

浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊冷却系统，至少包括浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，还包括冷却水系统、回水系统和辊外二冷水喷淋系统；冷却水系统与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊连接，用于自由辊的冷却；回水系统与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊连接，用于自由辊冷却后回水的收集；辊外二冷水喷淋系统置与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊的外部，用于对自由辊外表面的喷淋冷却。

浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊冷却系统的冷却方法，包括如下步骤，

步骤一：轴承冷却进入步骤二，辊身冷却进入步骤三；

步骤二：外接的冷却水系统的进水，分别进入第一轴承机构和第二轴承机构中的第一轴承座及第三轴承机构中的两个第二轴承座中，经第一轴承机构和第二轴承机构中的第一轴承座及第三轴承机构中的两个第二轴承座后的回水汇集后，进入外接的回水系统；

步骤三：外接的冷却水系统的进水，依次通过第一轴承机构中的第一轴承座、第一端盖、第一旋转接头后进入第一轴中心的第一盲水孔中，再依次经第一通水孔、第一螺旋槽，进入第一螺旋水套与第一辊套之间的水路，之后通过第二轴一端的第二螺旋槽，并经此端的第二通水孔进入第二盲水孔中，通过该第二盲水孔经连接水套进入第三轴中的第二盲水孔中，之后依次通过第三轴中的第二通水孔、第二螺旋槽后进入第二辊套与第二螺旋水套之间形成的水路，之后依次经第四轴上的第一螺旋槽、第一通水孔、第一盲水孔进入后进入第二轴承机构中的第二旋转接头、第一端盖、第一轴承座后排出，进入外接的回水系统；

步骤四：辊外二冷水喷淋系统向通过的不锈钢板坯喷淋二冷水，二冷水顺着不锈钢板坯流过扇形段二分节自由辊中第一辊套和第二辊套外侧壁上的环形槽，对扇形段二分节自由辊外侧壁进行进一步冷却。

有益效果：

(1)本发明通过第一轴承机构、第二轴承机构、第三轴承机构、第一轴、第一辊套、第一螺旋水套、第二轴、连接水套、第三轴、第二辊套、第二螺旋水套和第四轴有机构成。本发明能够通过自身的两个相互独立的轴承冷却水路和辊身冷却水路，并结合二冷水喷淋系统，使扇形段二分节自由辊表面温度得到了降低，解决了粘渣问题，提高板坯表面质量，并大大提高辊子使用寿命。

(2)本发明技术方案的采用，可大大提高不锈钢铸坯表面质量，降低生产成本，并节约了资源。

(3)本发明通过从第一轴承机构、第一轴、第一辊套、第一螺旋水套、第二轴、连接水套、第三轴、第二辊套、第二螺旋水套、第四轴至第二轴承机构之间，具有连通的水路，用于对二分节自由辊从内部进行冷却；第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构具有单独的循环水路，使得轴承在运转过程中产生的热量及时散发，第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构自身的冷却效果更好。经实际使用验证，二分节自由辊过钢量提升约50％，大大降低了生产成本。

(4)本发明中辊套的外侧壁上设置了多条环形槽，使得二冷水通过后，能够在环形槽内短暂滞留，以带走更多的热量，增强了冷却的效果。

(5)本发明中第一螺旋水套和第二螺旋水套、第一螺旋水套和第二螺旋水套均采用结构相同、长度不同的设计，不仅较好的实现了其冷却的功能，而且在实际使用时，相邻二分节自由辊中的第一螺旋水套采用不同长度交错排布的方式，大大减轻了不锈钢钢坯通过时鼓肚问题的发生。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中的第一螺旋水套剖面图。

图3为本发明中的第一螺旋水套三维图。

图4为本发明中的第一轴的主视图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为本发明中的第一轴的三维图。

图7为本发明中的第二轴的主视图。

图8为图7的B-B剖视图。

图9为本发明中第二轴的三维图。

图10为本发明中第一辊套的结构示意图。

图11为图10中I处放大图。

图12为本发明中扇形段二分节自由辊轴承冷却水路示意图。

图13为本发明中扇形段二分节自由辊辊身冷却水路示意。

图14为本发明二次冷却水通过环形槽示意图。

图15为本发明中第一端盖的主视图。

图16为图15的A-A剖视图。

图17为图15的B-B剖视图。

图18为第一轴承机构中第一端盖的进水水路示意。

图19为第二轴承机构中第一端盖的回水水路示意。

图20为本发明中第一轴承座的主视图。

图21为本发明中第一轴承座的侧剖图。

图22为本发明中第一轴承座的仰视图。

图23为本发明中第一轴承座的水路示意图。

图24为不锈钢板坯连铸机扇形段的布设图。

图中：1、第一端盖；2、第一轴承座；3、第一轴承；4、第一旋转接头；5、固定环；6、第一挡环；7、第一轴；8、第一辊套；9、第一螺旋水套；10、第二轴；11、第二挡环；12、第二端盖；13、连接水套；14、第三轴；15、第二辊套；16、第二螺旋水套；17、第四轴；18、第二旋转接头；19、第二轴承座；20、第二水口；21、延伸段；22、第一水口；23、圆形连接孔；24、第一台肩；25、第一密封凹槽；26、第一盲水孔；27、第一通水孔；28、第一螺旋槽；29、第二台肩；30、环状凹槽；31、第二螺旋槽；32、第三台肩；33、密封槽；34、第二盲水孔；35、第二通水孔；36、第三螺旋槽；37、不锈钢镀层；38、环形槽；39、装配孔；40、第一进水口；41、出水口；42、第二进水口；43、不锈钢板坯；44、内弧侧喷嘴；45、外弧侧喷嘴；46、板坯内弧表面；47、板坯外弧表面；48、内弧自由辊；49、外弧自由辊；50、第二轴承；

a、自由辊；b、驱动辊；α为环形槽的开槽角度；R为环形槽的开槽半径；H为环形槽的开槽深度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据图1-图23所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，包括第一轴承机构、第二轴承机构、第三轴承机构、第一轴7、第一辊套8、第一螺旋水套9、第二轴10、连接水套13、第三轴14、第二辊套15、第二螺旋水套16和第四轴17；所述的第一轴7、第一螺旋水套9、第二轴10、第三轴14、第二螺旋水套16和第四轴17从左至右依顺序连接，且第二轴10与第三轴14之间通过连接水套13密封连接；所述第一轴承机构连接在第一轴7的外端；所述第二轴承机构连接在第四轴17的外端；所述第三轴承机构连接在第二轴10和第三轴14衔接处的外周；所述第一辊套8套接在第一轴7、第一螺旋水套9和第二轴10的外周，且其两端分别与第一轴承机构和第三轴承机构连接；所述第二辊套15套接在第三轴14、第二螺旋水套16和第四轴17的外周，且其两端分别与第三轴承机构和第二轴承机构连接；从第一轴承机构、第一轴7、第一辊套8、第一螺旋水套9、第二轴10、连接水套13、第三轴14、第二辊套15、第二螺旋水套16、第四轴17至第二轴承机构之间，具有连通的水路，用于对二分节自由辊从内部进行冷却；所述第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构具有单独的循环水路，用于对第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构自身的冷却。

在实际使用时，不锈钢板坯连铸机在线设备主要分为平台区域、振动区域、主机区域和出坯区域。主机区域主要由扇形段等组成。一般情况下，单台单机单流不锈钢板坯连铸机由8～12个扇形段组成，命名为扇形段1、扇形段2……扇形段12，每个扇形段由6～8对自由辊，0～1对驱动辊组成。

本发明以11个扇形段为例进行介绍。

详见图24，不锈钢板坯连铸机扇形段。

连铸机由11个扇形段组成，分别为扇形段Seg1、扇形段Seg2……扇形段Seg11。扇形段1～3由7对二分节自由辊a、1对驱动辊b组成，扇形段4～11由6对二分节自由辊a、1对驱动辊b组成。每台扇形段的二分节自由辊辊a结构相同，工作原理相同。

本发明设计的自由辊，可以通过自身的二个相互独立的轴承自身冷却水路和辊身冷却水路，并结合辊外二冷水喷淋系统，使扇形段二分节自由辊表面温度得到了降低，解决了粘渣问题，提高板坯表面质量。

外部冷却是通过辊外二冷水喷淋系统向通过的不锈钢板坯喷淋二冷水，二冷水顺着不锈钢板坯流入自由辊中的第一辊套8、第二辊套15外侧壁上，实现对自由辊外部冷却。

轴承冷却水路是使外接的冷却水系统的进水分别进入第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构单独的循环水路后的回水汇集后，进入外接的回水系统，完成对第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构自身的冷却。

内部冷却是通过第一轴承机构、第一轴7、第一辊套8、第一螺旋水套9、第二轴10、连接水套13、第三轴14、第二辊套15、第二螺旋水套16、第四轴17至第二轴承机构之间连通的水路，实现对自由辊从内部的冷却。

本发明通过三路冷却，实现了对扇形段二分节自由辊的冷却，有效降低了辊子表面的温度，解决了粘渣问题，大大提高了板坯表面质量。

本实施例中的连接水套13为中空圆柱形，连接水套13通过双重唇形密封圈与第二轴10及第三轴14连接，使第二轴10与第三轴14形成连通的水路；第一轴7一侧与第一辊套8通过热装进行装配；第一螺旋水套9与第一轴7和第二轴10之间，间隙安装；第一螺旋水套9外圈与第一辊套8间隙装配；第二轴10与第一辊套8通过热装进行装配。

本实施例中的扇形段二分节自由辊外径尺寸为φ200mm～φ290mm，辊身长度为1000～1750mm。单根自由辊冷却水量为50～80l/min。

实施例二：

根据图1、图15-图23所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例一不同之处在于：所述第一轴承机构和第二轴承机构结构相同，两者对称的分别连接在第一轴7和第四轴17的外侧；所述第一轴承机构包括第一端盖1、第一轴承座2、第一轴承3、第一旋转接头4、固定环5和第一挡环6；所述第一轴承3的内圈连接在第一轴7的外端上，第一轴承3的外圈与第一轴承座2连接；所述第一旋转接头4的外端与第一端盖1可拆卸连接，第一旋转接头4的内端与第一轴7连接；所述第一端盖1可拆卸的连接在第一轴承座2上；所述的固定环5可拆卸的连接在第一轴7的外端，且置于第一端盖1、第一轴承座2、第一轴承3和第一轴7围成的空间内；所述的第一挡环6套接在第一轴7的外周，且置于第一轴承3、第一轴承座2和第一辊套8之间。

本实施例中的第二轴承机构与第一轴承机构具有相同的构成，即包括第一端盖1、第一轴承座2、第一轴承3、第二旋转接头18、固定环5和第一挡环6，该第一端盖1、固定环5、第一轴承3、第一轴承座2、第二旋转接头18和第一挡环6之间的连接方式与第一轴承机构中的第一端盖1、固定环5、第一轴承3、第一轴承座2、第一旋转接头4和第一挡环6之间的连接方式相同。

在实际使用时，外接的冷却水系统的进水，通过第一轴承机构中的轴承座4，进入第一轴承机构中的第一端盖1，经此第一端盖1进入第一旋转接头4中，通过第一旋转接头4后进入第一轴7，由第一轴7进入辊套8和第一螺旋水套9之间形成的水路，再依次经第二轴10、经连接水套13进入第三轴14、第二辊套15和第二螺旋水套16之间形成的水路、第四轴17至第二轴承机构中的第二旋转接头18、第一端盖1及第一轴承座2后排出，进入外接的回水系统，完成冷却过程。

本实施例中的第一旋转接头4的作用是将冷却水从第一轴承机构中的第一端盖1输入到第一轴7中、再从第一轴7中排出的连接用的密封装置；第二旋转接头18的作用是将冷却水从第四轴17输入到第二轴承机构中的第一端盖1中，之后经第二轴承机构中的第一轴承座2排出的连接用的密封装置。

第一轴承机构和第二轴承机构结构采用上述技术方案，能够方便的将冷却水从冷却水系统输入到浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊内部后，经第二轴承机构后排出，达到冷却二分节自由辊的目的。

在具体应用时，第一端盖1与第一轴承座2通过螺钉连接；第一旋转接头4连接法兰与第一端盖1通过螺钉连接；固定环5通过螺钉与第一轴7连接。

实施例三：

根据图1、图20-图23所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例二不同之处在于：所述第一轴承座2上开有两路相互独立的水路，其中一路水路与外接冷却水系统连接用于自身冷却，另一路水路用于与第一端盖1的连通，用于扇形段二分节自由内部的冷却。

在实际使用时，第一轴承机构中的轴承座2与其中的第一端盖1之间有用于通过第一旋转接头4与第一轴7连通的水路，第二轴承机构中的第一轴承座2与该机构中的第一端盖1之间有用于通过第二旋转接头18与第四轴17连通的水路，每个轴承座2上还设置有用于自身冷却的独立水路，从而方便的实现轴承冷却水路和辊身冷却水路供水，对辊面进行高效冷却，从而提高板坯表面质量。

在具体应用时，第一轴承机构中的第一轴承座2的底面上开有第一进水口40、出水口41和第二进水口42。围绕第一轴承座2的侧壁设置有冷却水路，冷却水路以第一进水口40为入口，出水口41为出口；第一进水口40与外接冷却水系统连接，出水口41与回水系统连接。第二进水口42将冷却系统与第一端盖1连接，将冷却系统中的冷却水经第一端盖1输入到第一旋转接头4内。

第二轴承机构中的第一轴承座2的底面上的第二进水口42与该机构中的第一端盖1及回水系统连通，其出水口41与回水系统连接，将冷却后的水排出。

实施例四：

根据图1、图15-图19所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例二不同之处在于：所述的第一端盖1为放倒的圆形杯状结构，底部设置有矩形延伸段21；端盖1开口朝向第一轴7，其底面中心位置开有用于与第一旋转接头4连接的圆形连接孔23，圆形连接孔23的侧壁上开有第一水口22，端盖1下部位于延伸段21的侧壁上开有第二水口20，在第一水口22和第二水口20之间设置有L形水道；第一端盖1的底面上开有多个连接通孔；所述连接通孔呈圆形阵列布设。

在实际使用时，第一轴承机构中的第一轴承座2与第一端盖1之间有用于通过第一旋转接头4与第一轴7连通的水路；第二轴承机构中的第一轴承座2与第一端盖1之间有用于通过第二旋转接头18与第四轴17连通的水路，从而方便的实现轴承冷却水路和辊身冷却水路供水，对辊面进行冷却，提高板坯表面质量。

延伸段21的设置，使得第一端盖1上的L形水道设置更加方便、顺畅。

实施例五：

根据图1、图4-图9所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例一不同之处在于：所述的第一轴7和第四轴17的结构相同，第二轴10和第三轴14的结构相同，且第一轴7和第四轴17对称连接在第一螺旋水套9和第二螺旋水套16的外侧，第二轴10和第三轴14相对相连；所述第一轴7为圆柱体结构，其一端的外侧壁上设置有第一台肩24，第一台肩24的侧壁上开有环形第一密封凹槽25，第一密封凹槽25内放置有密封圈；第一轴7在设置第一台肩24一侧的内部中心位置，沿轴向开有第一盲水孔26；在靠近孔口处的第一盲水孔26外径大于远离孔口处的外径；在靠近第一盲水孔26孔底的侧壁上开有多个贯穿侧壁的第一通水孔27；圆柱体在远离第一台肩24一侧的外侧壁上，开有与第一通水孔27个数相同的第一螺旋槽28，每一个第一螺旋槽28与一个第一通水孔27连通；第一台肩24与第一通水孔27之间的圆柱体侧壁上设置有第二台肩29；所述第二轴10为圆柱体结构，其中一侧沿圆周设置有环状凹槽30，环状凹槽30的一侧圆柱体外壁上设置有第二螺旋槽31，环状凹槽30的另一侧端部沿周向设置有密封槽33，环状凹槽30与密封槽33之间的侧壁上沿周向设置有第三台肩32；在密封槽33一侧的端面的中心位置，沿中心轴线开有第二盲水孔34；第二盲水孔34与环状凹槽30之间开有连通二者的第二通水孔35，每一个第二通水孔35与一个第二螺旋槽31连通；第二轴10的第二盲水孔34和第三轴14的第二盲水孔34相对设置，且通过连接水套13将两个第二盲水孔34密封连通。

在实际使用时，第一轴7和第四轴17的结构及功能均相同。第一轴7的第一台肩24处用于第一轴7与轴承座4及第一挡环6的连接。

在具体应用时，从第一旋转接头4来的冷却水，进入第一轴7中的第一盲水孔26，之后通过第一通水孔27进入第一螺旋槽28，经第一螺旋槽28进入第一辊套8和第一螺旋水套9之间形成的水路，之后通过第二轴10一端的第二螺旋槽31，并经第二轴10上的第二通水孔35进入第二盲水孔34中，通过该第二盲水孔34经连接水套13依次通过第三轴14中的第二盲水孔34、第二通水孔35、第二螺旋槽31进入第二辊套15与第二螺旋水套16之间形成的水路，之后经第四轴17上的第一螺旋槽28、第一通水孔27、第一盲水孔26后，进入第二旋转接头18，之后依次通过第二轴承机构中的第一端盖1、第一轴承座2后排出，进入外接的回水系统。

采用上述技术方案，能够较好的将浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊进行降温。

本实施例中的第一轴7、第四轴17、第二轴10和第三轴14均采用42CrMo制成，其外径尺寸均为φ95mm～φ145mm；第一螺旋槽28和第二螺旋槽31均为4线螺旋槽，螺距为30～50mm，螺旋槽截面宽度为15～30mm，深度为8～12mm。

本实施例中的第一通水孔27和第二通水孔35均设置有四个，四个第一通水孔27和四个第二通水孔35均呈圆形矩阵设置。

第一通水孔27和第二通水孔35采用上述技术方案，在保证冷却水顺畅流通的基础上，使得第一轴7、第二轴10、第三轴14和第四轴17的制作简便，且能够保证他们的强度要求。

实施例六：

根据图1所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例一不同之处在于：所述的第三轴承机构包括两套轴承组件；每套轴承组件包括第二轴承50、第二挡环11、第二端盖12和第二轴承座19；所述的第二轴承50的外圈套接有第二轴承座19，第二轴承50的内圈套接在第二轴10或第三轴14外周上；所述第二端盖12连接在第二轴承座19一侧；所述第二挡环11套接在第二轴10或第三轴14外周上，且置于第二轴承50、第二轴承座19、第二轴10或第三轴14、第一辊套8或第二辊套15围成的空间内；所述两套轴承组件并排设置，且两套轴承组件中的第二端盖12有间隙的相对设置；每套轴承组件中的每个第二轴承座19上分别设置有独立的冷却自身的水路。

在实际使用时，第三轴承机构的作用是将第一辊套8、第二螺旋水套16、第二轴10和第三轴14连接为一体的作用。

在具体应用时，第二端盖12与第二轴承座19通过螺钉连接。

两套轴承组件中的第二端盖12之间有间隙，是为了顺利装配的需要而设计，因此间隙的设置较小，能够满足顺装配即可。

实施例七：

根据图1-图3所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例一不同之处在于：所述第一螺旋水套9和第二螺旋水套16的结构相同、长度不同；第一螺旋水套9为中空不锈钢圆柱体结构，其外侧壁上设置有多条4线的第三螺旋槽36，第三螺旋槽36与第一辊套8之间形成冷却水路；相邻第三螺旋槽36的螺距为30～50mm，第三螺旋槽36的截面宽度为15～30mm，深度为8～12mm。

在实际使用时，第一螺旋水套9与第一辊套8之间形成冷却水路，提高了冷却水的水流速度，方便的将冷却水从第一轴7引入第二轴10，之后依次通过第三轴14、第二螺旋水套16与第二辊套15之间的水路、第四轴17至第二轴承机构排出。

第一螺旋水套9、第二螺旋水套16设计的长度不同。具体应用时，在排布扇形段二分节自由辊时，相邻扇形段二分节自由辊左右的长度交错设置，不仅较好的实现了其冷却的功能，而且在实际使用时，相邻二分节自由辊中的第一螺旋水套采用不同长度交错排布的方式，大大减轻了不锈钢钢坯通过时鼓肚问题的发生。

实施例八：

根据图1、图10和图11所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，与实施例一不同之处在于：所述第一辊套8和第二辊套15的结构相同、长度不同；第一辊套8是由42CrMo制成的圆柱体，且在中心沿轴向开有贯穿上下底面的连接通孔，该连接通孔的中部内径与第一螺旋水套9、第一轴7及第二轴10的外径匹配；辊套8的外侧壁设置有总厚度为3～5mm、至少三层的不锈钢镀层37，不锈钢镀层37上开有多条环形槽38；第一辊套8两端端面上开有装配孔39；相邻环形槽38的间距15～25mm，环形槽38的开槽角度α为90°，环形槽38的开槽深度H为1～2mm，环形槽38的开槽半径R为3mm；第一辊套8外径尺寸为φ200mm～φ290mm，辊套长度为280～600mm；装配孔39直径为φ95mm～φ145mm。

在实际使用时，第一辊套8、第二辊套15表面的三层不锈钢层37是通过堆焊而成的。

第一辊套8、第二辊套15采用上述技术方案，不仅能够与第一轴7、第二轴10、第三轴14和第四轴17很好的配合实现扇形段二分节自由辊内部的冷却，还能在辊外二冷水喷淋系统的作用下，很好的实现扇形段二分节自由辊外部的冷却。

不锈钢镀层37采用上述技术方案，保证了其能够实现好的冷却效果，且保证自身的强度和耐磨性要求。

实施例九：

根据图1、图12和图13所示的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊冷却系统，至少包括浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，还包括冷却水系统、回水系统和辊外二冷水喷淋系统；冷却水系统与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊连接，用于自由辊的冷却；回水系统与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊连接，用于自由辊冷却后回水的收集；辊外二冷水喷淋系统置与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊的外部，用于对自由辊外表面的喷淋冷却。

在实际使用时，冷却水系统为扇形段二分节自由辊内部的冷却提供冷却水，冷却完成后的排出水通过回水系统回收。辊外二冷水喷淋系统为扇形段二分节的表面冷却提供冷却水。

本发明通过冷却水系统为扇形段二分节自身的两个相互独立的轴承冷却水路和辊身冷却水路，并结合辊外二冷水喷淋系统，使板坯扇形段三分节自由辊表面温度得到了降低，解决了粘渣问题，提高板坯表面质量。

实施例十：

根据图1-图23所示，浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊冷却系统的冷却方法，包括如下步骤，

步骤一：轴承冷却进入步骤二，辊身冷却进入步骤三；

步骤二：外接的冷却水系统的进水，分别进入第一轴承机构和第二轴承机构中的第一轴承座2及第三轴承机构中的两个第二轴承座19中，经第一轴承机构和第二轴承机构中的第一轴承座2及第三轴承机构中的两个第二轴承座19后的回水汇集后，进入外接的回水系统；

步骤三：外接的冷却水系统的进水，依次通过第一轴承机构中的第一轴承座2、第一端盖1、第一旋转接头4后进入第一轴7中心的第一盲水孔26中，再依次经第一通水孔27、第一螺旋槽28，进入第一螺旋水套9与第一辊套8之间的水路，之后通过第二轴10一端的第二螺旋槽31，并经此端的第二通水孔35进入第二盲水孔34中，通过该第二盲水孔34经连接水套13进入第三轴14中的第二盲水孔34中，之后依次通过第三轴14中的第二通水孔35、第二螺旋槽31后进入第二辊套15与第二螺旋水套16之间形成的水路，之后依次经第四轴17上的第一螺旋槽28、第一通水孔27、第一盲水孔26进入后进入第二轴承机构中的第二旋转接头18、第一端盖1、第一轴承座2后排出，进入外接的回水系统；

步骤四：辊外二冷水喷淋系统向通过的不锈钢板坯43喷淋二冷水，二冷水顺着不锈钢板坯43流过扇形段二分节自由辊中第一辊套8和第二辊套15外侧壁上的环形槽38，对扇形段二分节自由辊外侧壁进行进一步冷却。

在实际使用时，辊身的冷却过程如下：从冷却水系统来的冷却水从冷却水路W1开始，经过W2、W3……从W13流出。

W1水路是由第一轴承机构中的第一轴承座2进入第一轴承机构中的第一端盖1后进入第一旋转接头4；

W2水路是由第一旋转接头4经第一轴7的第一盲水孔26，进入第一通水孔27内；

W3水路是由第一轴7上的第一通水孔27进入第一螺旋槽28；

W4水路是由第一轴7上的第一螺旋槽28进入第一旋转水套9上的第三螺旋槽36；

W5水路是由第一旋转水套9上的第三螺旋槽36进入第二轴10上的第二螺旋槽31；

W6水路是由第二轴10上的第二螺旋槽31经第二轴10上的第二通水孔35进入第二轴10内的第二盲水孔34；

W7水路是由第二轴10的第二盲水孔34进入连接水套13；

W8水路是由连接水套13经第三轴14内的第二盲水孔34进入第三轴14上的第二通水孔35；

W9水路是由第三轴14上的第二通水孔35进入第三轴14上第二螺旋槽31；

W10水路是由第三轴14上第二螺旋槽31进入第二旋转水套16与第二辊套15之间形成的水路；

W11水路是由第二旋转水套16与第二辊套15之间形成的水路进入第四轴17上的第一螺旋槽28；

W12水路是由第四轴17上的第一螺旋槽28依次经第一通水孔27、第一盲水孔26进入第二旋转接头18内；

W13水路是由第二旋转接头18经第二轴承机构中的第一端盖1、第一轴承座2后，进入回水系统，至此完成了辊身的冷却。

本实施例中的辊外二冷水喷淋系统采用的是现有技术，至少包括分设在不锈钢板坯43内弧侧和外弧侧的内弧侧喷嘴44和外弧侧喷嘴45；内弧侧喷嘴44和外弧侧喷嘴45分别从两侧向不锈钢板坯43表面喷射二冷水，二冷水抵达板坯内弧表面46和板坯外弧表面47后，沿不锈钢板坯43表面进入内弧自由辊48和外弧自由辊49表面的环形槽38内，实现对自由辊辊面的冷却。

本发明使得冷却水更加靠近辊套表面，加强了辊身的冷却，降低辊身表面温度，解决粘渣问题，提高板坯表面质量，降低生产成本，节约资源，延长了辊子使用寿命。辊子表面温度降低带来另一个优势是增加辊子过钢量，相对于现有技术，本发明二分节自由辊过钢量提升约50％，大大降低了生产成本。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：包括第一轴承机构、第二轴承机构、第三轴承机构、第一轴(7)、第一辊套(8)、第一螺旋水套(9)、第二轴(10)、连接水套(13)、第三轴(14)、第二辊套(15)、第二螺旋水套(16)和第四轴(17)；所述的第一轴(7)、第一螺旋水套(9)、第二轴(10)、第三轴(14)、第二螺旋水套(16)和第四轴(17)从左至右依顺序连接，且第二轴(10)与第三轴(14)之间通过连接水套(13)密封连接；所述第一轴承机构连接在第一轴(7)的外端；所述第二轴承机构连接在第四轴(17)的外端；所述第三轴承机构连接在第二轴(10)和第三轴(14)衔接处的外周；所述第一辊套(8)套接在第一轴(7)、第一螺旋水套(9)和第二轴(10)的外周，且其两端分别与第一轴承机构和第三轴承机构连接；所述第二辊套(15)套接在第三轴(14)、第二螺旋水套(16)和第四轴(17)的外周，且其两端分别与第三轴承机构和第二轴承机构连接；从第一轴承机构、第一轴(7)、第一辊套(8)、第一螺旋水套(9)、第二轴(10)、连接水套(13)、第三轴(14)、第二辊套(15)、第二螺旋水套(16)、第四轴(17)至第二轴承机构之间，具有连通的水路，用于对二分节自由辊从内部进行冷却；所述第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构具有单独的循环水路，用于对第一轴承机构、第二轴承机构及第三轴承机构自身的冷却。

2.如权利要求1所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述第一轴承机构和第二轴承机构结构相同，两者对称的分别连接在第一轴(7)和第四轴(17)的外侧；所述第一轴承机构包括第一端盖(1)、第一轴承座(2)、第一轴承(3)、第一旋转接头(4)、固定环(5)和第一挡环(6)；所述第一轴承(3)的内圈连接在第一轴(7)的外端上，第一轴承(3)的外圈与第一轴承座(2)连接；所述第一旋转接头(4)的外端与第一端盖(1)可拆卸连接，第一旋转接头(4)的内端与第一轴(7)连接；所述第一端盖(1)可拆卸的连接在第一轴承座(2)上；所述的固定环(5)可拆卸的连接在第一轴(7)的外端，且置于第一端盖(1)、第一轴承座(2)、第一轴承(3)和第一轴(7)围成的空间内；所述的第一挡环(6)套接在第一轴(7)的外周，且置于第一轴承(3)、第一轴承座(2)和第一辊套(8)之间。

3.如权利要求2所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述第一轴承座(2)上开有两路相互独立的水路，其中一路水路与外接冷却水系统连接用于自身冷却，另一路水路用于与第一端盖(1)的连通，用于扇形段二分节自由内部的冷却。

4.如权利要求2所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述的第一端盖(1)为放倒的圆形杯状结构，底部设置有矩形延伸段(21)；端盖(1)开口朝向第一轴(7)，其底面中心位置开有用于与第一旋转接头(4)连接的圆形连接孔(23)，圆形连接孔(23)的侧壁上开有第一水口(22)，端盖(1)下部位于延伸段(21)的侧壁上开有第二水口(20)，在第一水口(22)和第二水口(20)之间设置有L形水道；第一端盖(1)的底面上开有多个连接通孔；所述连接通孔呈圆形阵列布设。

5.如权利要求1所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述的第一轴(7)和第四轴(17)的结构相同，第二轴(10)和第三轴(14)的结构相同，且第一轴(7)和第四轴(17)对称连接在第一螺旋水套(9)和第二螺旋水套(16)的外侧，第二轴(10)和第三轴(14)相对相连；所述第一轴(7)为圆柱体结构，其一端的外侧壁上设置有第一台肩(24)，第一台肩(24)的侧壁上开有环形第一密封凹槽(25)，第一密封凹槽(25)内放置有密封圈；第一轴(7)在设置第一台肩(24)一侧的内部中心位置，沿轴向开有第一盲水孔(26)；在靠近孔口处的第一盲水孔(26)外径大于远离孔口处的外径；在靠近第一盲水孔(26)孔底的侧壁上开有多个贯穿侧壁的第一通水孔(27)；圆柱体在远离第一台肩(24)一侧的外侧壁上，开有与第一通水孔(27)个数相同的第一螺旋槽(28)，每一个第一螺旋槽(28)与一个第一通水孔(27)连通；第一台肩(24)与第一通水孔(27)之间的圆柱体侧壁上设置有第二台肩(29)；所述第二轴(10)为圆柱体结构，其中一侧沿圆周设置有环状凹槽(30)，环状凹槽(30)的一侧圆柱体外壁上设置有第二螺旋槽(31)，环状凹槽(30)的另一侧端部沿周向设置有密封槽(33)，环状凹槽(30)与密封槽(33)之间的侧壁上沿周向设置有第三台肩(32)；在密封槽(33)一侧的端面的中心位置，沿中心轴线开有第二盲水孔(34)；第二盲水孔(34)与环状凹槽(30)之间开有连通二者的第二通水孔(35)，每一个第二通水孔(35)与一个第二螺旋槽(31)连通；第二轴(10)的第二盲水孔(34)和第三轴(14)的第二盲水孔(34)相对设置，且通过连接水套(13)将两个第二盲水孔(34)密封连通。

6.如权利要求1所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述的第三轴承机构包括两套轴承组件；每套轴承组件包括第二轴承(50)、第二挡环(11)、第二端盖(12)和第二轴承座(19)；所述的第二轴承(50)的外圈套接有第二轴承座(19)，第二轴承(50)的内圈套接在第二轴(10)或第三轴(14)外周上；所述第二端盖(12)连接在第二轴承座(19)一侧；所述第二挡环(11)套接在第二轴(10)或第三轴(14)外周上，且置于第二轴承(50)、第二轴承座(19)、第二轴(10)或第三轴(14)、第一辊套(8)或第二辊套(15)围成的空间内；所述两套轴承组件并排设置，且两套轴承组件中的第二端盖(12)有间隙的相对设置；每套轴承组件中的每个第二轴承座(19)上分别设置有独立的冷却自身的水路。

7.如权利要求1所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述第一螺旋水套(9)和第二螺旋水套(16)的结构相同、长度不同；第一螺旋水套(9)为中空不锈钢圆柱体结构，其外侧壁上设置有多条4线的第三螺旋槽(36)，第三螺旋槽(36)与第一辊套(8)之间形成冷却水路；相邻第三螺旋槽(36)的螺距为30～50mm，第三螺旋槽(36)的截面宽度为15～30mm，深度为8～12mm。

8.如权利要求1所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，其特征在于：所述第一辊套(8)和第二辊套(15)的结构相同、长度不同；第一辊套(8)是由42CrMo制成的圆柱体，且在中心沿轴向开有贯穿上下底面的连接通孔，该连接通孔的中部内径与第一螺旋水套(9)、第一轴(7)及第二轴(10)的外径匹配；辊套(8)的外侧壁设置有总厚度为3～5mm、至少三层的不锈钢镀层(37)，不锈钢镀层(37)上开有多条环形槽(38)；第一辊套(8)两端端面上开有装配孔(39)；相邻环形槽(38)的间距15～25mm，环形槽(38)的开槽角度α为90°，环形槽(38)的开槽深度H为1～2mm，环形槽(38)的开槽半径R为3mm；第一辊套(8)外径尺寸为φ200mm～φ290mm，辊套长度为280～600mm；装配孔(39)直径为φ95mm～φ145mm。

9.浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊冷却系统，其特征在于：至少包括如权利要求1-8任意一项所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊，还包括冷却水系统、回水系统和辊外二冷水喷淋系统；冷却水系统与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊连接，用于自由辊的冷却；回水系统与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊连接，用于自由辊冷却后回水的收集；辊外二冷水喷淋系统置与浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊的外部，用于对自由辊外表面的喷淋冷却。

10.如权利要求9所述的浇注不锈钢板坯的扇形段二分节自由辊冷却系统的冷却方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：轴承冷却进入步骤二，辊身冷却进入步骤三；

步骤二：外接的冷却水系统的进水，分别进入第一轴承机构和第二轴承机构中的第一轴承座(2)及第三轴承机构中的两个第二轴承座(19)中，经第一轴承机构和第二轴承机构中的第一轴承座(2)及第三轴承机构中的两个第二轴承座(19)后的回水汇集后，进入外接的回水系统；

步骤三：外接的冷却水系统的进水，依次通过第一轴承机构中的第一轴承座(2)、第一端盖(1)、第一旋转接头(4)后进入第一轴(7)中心的第一盲水孔(26)中，再依次经第一通水孔(27)、第一螺旋槽(28)，进入第一螺旋水套(9)与第一辊套(8)之间的水路，之后通过第二轴(10)一端的第二螺旋槽(31)，并经此端的第二通水孔(35)进入第二盲水孔(34)中，通过该第二盲水孔(34)经连接水套(13)进入第三轴(14)中的第二盲水孔(34)中，之后依次通过第三轴(14)中的第二通水孔(35)、第二螺旋槽(31)后进入第二辊套(15)与第二螺旋水套(16)之间形成的水路，之后依次经第四轴(17)上的第一螺旋槽(28)、第一通水孔(27)、第一盲水孔(26)进入后进入第二轴承机构中的第二旋转接头(18)、第一端盖(1)、第一轴承座(2)后排出，进入外接的回水系统；

步骤四：辊外二冷水喷淋系统向通过的不锈钢板坯(43)喷淋二冷水，二冷水顺着不锈钢板坯(43)流过扇形段二分节自由辊中第一辊套(8)和第二辊套(15)外侧壁上的环形槽(38)，对扇形段二分节自由辊外侧壁进行进一步冷却。

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