CN203295576U - 一种水冷辊 - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的一种水冷辊，其包括一辊体和与该辊体轴向方向上的两端分别固定连接的接头，该接头内具有导水通道，该辊体包括：一外层辊身；一内层辊身，其固定套设于外层辊身内；一导水管，其与内层辊身同轴设置，并设于所述内层辊身内，所述导水管与内层辊身之间具有水冷空间，该水冷空间与接头的导水通道导通。本实用新型还公开了一种水冷辊装置，其包括上述辊体，以及一进水旋转接头和一回水旋转接头，它们分别与辊体两端的接头固定连接，所述进水旋转接头和所述回水旋转接头内分别具有与导水通道导通连接的进水通道和回水通道。该水冷辊和水冷辊装置能减少辊身的热应力影响；提升辊子的刚性性能，提高辊子的使用寿命。

Description

一种水冷辊

技术领域

本实用新型涉及一种辊子，尤其涉及一种用于热处理装置的辊子。

背景技术

内通冷却水的水冷辊是热处理炉子最关键的部件之一。一般在卧式炉中作为炉内托辊和密封辊，在立式炉中作为密封辊、稳定辊和冷却辊。水冷辊对金属带材的稳定通板及炉子气氛的隔绝起到重要的作用。由于炉内温度非常高，细长的辊子在炉内很容易弯曲变形而最终导致失效，因此，现有技术中采取辊内通循环冷却水以降低辊子的受热温度，从而来保证其稳定运转。在现有的水冷辊传动及通循环水的设计中，常见的辊子采用的是双层结构，即外层作为一个部件套设于内层外，外层和内层之间通冷却水，这类辊子的优点是：制造成本低、安装简单方便且适用范围广。将此类水冷辊安装在立式炉室内，参见图1，带钢Q从左面的一对密封辊31进入炉室，为了保持带钢的稳定而在炉室内设置了两对稳定辊33，34；为了保证带钢不下坠而在炉室顶部设置了托辊35；带钢经过另一对密封辊32后离开了炉室；所有的辊子都与带钢直接接触，为了保证不擦伤带钢表面而必须保持与带钢运行的速度一致。

公布号为CN101974675A，公布日为2011年2月16日，名称为“常化炉水冷辊”的中国专利文献公开了一种常化炉水冷辊。该常化炉水冷辊包括空心轴及辊套，辊套套置于空心轴中部的外圈，在空心轴的一端设置旋转接头，空心轴的另一端为轴头，该空心轴内设置螺旋导向叶片。

公开号为CN1203127A，公开日为1998年12月30日，名称为“全水冷辊及其制造方法”的中国专利文献涉及了一种用于连铸拉矫机的全水冷辊。全水冷辊包括辊轴、辊体和旋转接头，辊体焊接在辊轴上，辊轴和辊体上分别有相互连通的冷却水道，旋转接头安装在辊轴上。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种水冷辊，该水冷辊能有效地避免冷却介质与温度较高辊身的直接接触，减少辊身所受的热应力影响，提高辊子的使用寿命，降低辊子漏水的风险，防止生产过程中安全事故的发生。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种水冷辊，其包括一辊体和与该辊体轴向方向上的两端分别固定连接的接头，所述接头内具有导水通道，该辊体包括：

一外层辊身；

一内层辊身，其固定套设于外层辊身内；

一导水管，其与内层辊身同轴设置，并设于内层辊身内，该导水管与内层辊身之间具有水冷空间，该水冷空间与接头的导水通道导通。

现有的水冷辊通常采用双层金属结构，包括外层结构和内层结构，内层结构中通冷却介质，外层结构的外表面直接与带钢接触，由于带钢温度很高，其与冷却介质之间存在着极大的温差，容易在辊身的不同部位出现温差而发生不均匀热胀冷缩的现象，对辊身造成较大的热应力影响，这样会导致辊身出现裂纹裂痕从而影响辊子的使用寿命。本技术方案中的水冷辊采用三层结构，比现有技术中的水冷辊多了一层，即内层辊身，其隔绝外层辊身与导水管发生接触，且其与导水管之间构成了水冷空间以通过冷却介质，这样的结构既避免了外层辊身由于冷热温差巨大而受到较大热应力的影响，又保证了冷却介质与外层辊身之间进行有效的热交换。同时，采用三层结构增加了水冷辊的刚性，提高了水冷辊整体的抗变形能力，适合于在温度较高的炉内进行长时间的工作。

进一步地，上述导水管的外围设有轴向延伸的螺旋导水板。在导水管外壁上所设置的螺旋型导水板引导冷却介质形成均匀流动，避免冷却介质在内层辊身与导水管之间产生气泡，并且大大提高了冷却介质和外层辊身之间的换热效果。

进一步地，上述水冷辊包括设于导水管和内层辊身之间的一固定支撑定心块和至少一滑动支撑定心块，所述导水管的一端通过该固定支撑定心块与内层辊身固定连接，所述导水管通过至少一滑动支撑定心块实现其与内层辊身在轴向方向上的相对窜动。为了实现导水管和内层辊身同轴设置，将固定支撑定心块设置在导水管和内层辊身之间以使导水管的一端和内层辊身形成固定连接。同时，滑动支撑定心块为导水管提供在轴向方向上的运动余量，以实现导水管在热交换过程中由于热胀冷缩而在轴向方向上发生相对于内层辊身的窜动。

进一步地，上述外层辊身和内层辊身之间具有一间隙层。在内外辊身之间设置的间隙层能更加有效地避免外层辊身受到热应力影响而产生裂纹。

更进一步地，上述接头的端部为法兰状。在现有技术中，需要将水冷辊接头的一侧安装一个联结件才能实现与马达等传动机构的连接，而本发明的技术方案则将接头的端部成型为法兰状，这样此类接头可以直接通过可传递扭矩的旋转接头与传动机构或马达进行连接，不仅避免了额外联结件的引入，还保证了冷却介质流通的直径不变且阻力最小。

本实用新型的另一目的在于提供一种水冷辊装置，该水冷辊装置解决了由于温度差和阻力影响而引起的热交换不均匀的问题，有效地减少辊身所受热应力的影响，降低水冷辊漏水的风险，提高水冷辊的使用寿命；同时，水冷辊装置可以通过自身设置的旋转接头直接与马达或传动机构进行连接，省去引入额外联结件的需要，简化了设备结构，降低了生产成本。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种水冷辊装置，其包括：

一辊体，其轴向方向上的两端分别固定连接有接头，该接头内具有导水通道；

一进水旋转接头和一回水旋转接头，分别与辊体两端的接头固定连接，所述进水旋转接头和所述回水旋转接头内分别具有与导水通道导通连接的进水通道和回水通道；

该辊体包括：

一外层辊身；

一内层辊身，其固定套设于外层辊身内；

一导水管，其与内层辊身同轴设置，并设于所述内层辊身内，所述导水管与内层辊身之间具有水冷空间，该水冷空间与接头的导水通道导通。

水冷辊装置的辊体采用三层结构，即外层辊身、内层辊身和导水管，导水管与外层辊身不发生接触，且导水管与内层辊身同轴外套式设置，两者之间的水冷空间成为冷却介质流通并进行热交换过程的区域。由于增设了一层内层辊身，既减少了外层辊身所受到的热应力影响，又使得冷却介质与外层辊身之间进行有效的热交换。同时，由于设置了能够传递扭矩的旋转接头，通过旋转接头就可以将水冷辊与马达或传动机构直接进行连接，避免了附加联结件的引入。

此外，在接头和旋转接头内均开设有通道，这些通道与水冷空间构成一个完整的体系实现冷却介质的“流入—通过+换热—流出”，冷却介质流经通道或水冷空间时与外界气氛形成隔绝，因此，不会在辊体上出现液体漏点。

进一步地，上述导水管的外围设有轴向延伸的螺旋导水板。

进一步地，上述水冷辊装置包括设于导水管和内层辊身之间的一固定支撑定心块和至少一滑动支撑定心块，所述导水管的一端通过该固定支撑定心块与内层辊身固定连接，所述导水管通过至少一滑动支撑定心块实现其与内层辊身在轴向方向上的相对窜动。

进一步地，上述外层辊身和内层辊身之间具有一间隙层。

更进一步地，上述接头、进水旋转接头和回水旋转接头的相互连接的端部均为法兰状。将接头、进水旋转接头和回水旋转接头之间相互联接的端部均设为法兰状可以方便水冷辊装置与马达或传动机构的直接联结，不仅有利于精确控制辊体的转速，还保证了冷却介质流通直径不变和所受阻力最小。

与现有技术中的水冷辊及相应的水冷辊装置相比较，本实用新型的水冷辊和水冷辊装置具有以下优点：

1.本实用新型的水冷辊和水冷辊装置中增设了内层辊身，有效地避免冷却介质与温度较高辊身的直接接触，减少辊身的热应力影响，提高辊子的使用寿命。

2.本实用新型的水冷辊和水冷辊装置采用了三层套管结构，提高了辊子的刚性性能，降低了辊子漏水的风险，防止生产过程安全事故的发生。

3.本实用新型的水冷辊和水冷辊装置在优选技术方案中将接头，或进水旋转接头以及回水旋转接头相互连接的端部均设置为法兰状，不仅避免了额外联结件的引入，提高了辊子转速的精确控制，还保证了冷却介质流通的直径不变和阻力最小。

附图说明

图1为安装有现有水冷辊的立式炉室的简要结构图。

图2为本实用新型所述的水冷辊装置在一种实施方式状态下的剖面结构视图。

图3为本实用新型所述的水冷辊在一种实施方式状态下的剖面结构视图。

具体实施方式

为了使本申请所公开的水冷辊和水冷辊装置的技术方案更加详尽与完备，可参照附图以及本实用新型的具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本实用新型所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

如图2所示，本实施例中的水冷辊1沿其轴向从左至右依次设置有：接头17，辊体10以及接头18，接头17，18分别固定在辊体10的两端，在接头17,18内开设有导水通道171和181。辊体10从外至内依次设置为外层辊身11，内层辊身12以及导水套管13。内层辊身12固定套设于外层辊身11之内，导水管13与内层辊身12同轴设置，并设置于内层辊身12内，在导水管13与内层辊身12之间的区域形成水冷空间101，该水冷空间与接头17,18的导水通道171,181导通；在导水管13的外表面上匀设有轴向延伸的螺旋型导水板16以引导冷却介质均匀地在水冷空间内进行流动；在水冷空间101中设有固定支撑定心块14以及两个滑动支撑定心块15，15’固定支撑定心块14设置在导水管16的一端，两个滑动支撑定心块15，15’分别设置在导水管16的另一端和中部，从而实现导水管13因热胀冷缩在轴向方向上相对于内层辊身的窜动，在外层辊身11和内层辊身12之间具有间隙层102。

此外，需要说明的是，本技术方案中的固定支撑定心块和滑动支撑定心块的数量并不受到本实施例的限制，为了简化辊体结构组件，也可以仅在导水管一端设置一个固定支撑定心块，起到与内层辊身固定连接的作用，相同地，也可以仅安置一个滑动支撑定心块。

如图3所示，水冷辊装置包括上述辊体10，接头17以及接头18，该水冷辊装置沿轴向从左至右依次设有：进水旋转接19，接头17，辊体10，接头18以及回水旋转接头20，进水旋转接19和回水旋转接头20分别与辊体10两端的接头17,18固定连接，进水旋转接头19和回水旋转接头20内分别具有与导水通道171,181导通连接的进水通道191和回水通道201。由于接头17,18以及进水旋转接19和回水旋转接头20相互连接的端部均设置为法兰状，因此，接头17,18分别通过进水旋转接19和回水旋转接头20即可与马达或传动机构直接进行连接，避免了联结件的设置。优选地，接头之间的联结均选用铰制孔螺栓以能更精确定位安装位置。

另外，在水冷辊装置的进水口处和出水口处分别设置温度检测仪和压力检测设备，并且还在出口处安装了流量调节装置，这样可以比较水冷辊的温度数据和压力数据来调节冷却介质的流量。

继续参见图3，冷却介质沿P方向进行流动，从水冷辊装置的进水口流入，经过进水旋转接头19的进水通道191和接头17的导水通道171，到达水冷空间101，由于轴向螺旋型导水板的设置使得冷却介质在冷水空间101内均匀地流动，并同时与外层辊身11进行热交换，经由接头18的导水通道181和回水旋转接头20的回水通道201流出水冷辊装置。由于该装置采用的是单向流动方式，冷却介质的流动性好，避免流动不畅而产生阻滞的现象，一方面提高了热交换的效果，另一方面防止局部过热或局部过冷而导致外层辊身出现裂纹。

需要说明的是，本实施例中的水冷辊和水冷辊装置中的接头以及进水旋转接头和回水旋转接头之间的相互连接端部均设置为法兰状，其中的进水和回水旋转接头可以传递扭矩，设置于水冷辊两端的接头则可以直接通过进水和回水旋转接头与驱动机构或传动机构进行连接。

本实用新型的水冷辊及水冷辊装置通过三层套管结构设置避免了冷却介质与温度较高辊身的直接接触，减少辊身的热应力影响，提高辊子的使用寿命；提高了辊子的刚性性能，降低了辊子漏水的风险，规避生产过程中安全事故的发生。

需要注意的是，所公开实施例的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施例进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。因此本实用新型不会受到该实施例的限制。

Claims (10)

1.一种水冷辊，其包括一辊体和与该辊体轴向方向上的两端分别固定连接的接头，所述接头内具有导水通道，所述辊体包括：

一外层辊身；

一内层辊身，其固定套设于外层辊身内；

一导水管，其与内层辊身同轴设置，并设于所述内层辊身内，所述导水管与内层辊身之间具有水冷空间，该水冷空间与接头的导水通道导通。

2.如权利要求1所述的水冷辊，其特征在于，所述导水管的外围设有轴向延伸的螺旋导水板。

3.如权利要求1所述的水冷辊，其特征在于，其包括设于导水管和内层辊身之间的一固定支撑定心块和至少一滑动支撑定心块，所述导水管的一端通过该固定支撑定心块与内层辊身固定连接，所述导水管通过至少一滑动支撑定心块实现其与内层辊身在轴向方向上的相对窜动。

4.如权利要求1所述的水冷辊，其特征在于，所述外层辊身和内层辊身之间具有一间隙层。

5.如权利要求1所述的水冷辊，其特征在于，所述接头的端部为法兰状。

6.一种水冷辊装置，其特征在于，包括：

一辊体，其轴向方向上的两端分别固定连接有接头，该接头内具有导水通道；

一进水旋转接头和一回水旋转接头，分别与辊体两端的接头固定连接，所述进水旋转接头和所述回水旋转接头内分别具有与导水通道导通连接的进水通道和回水通道；

所述辊体包括：

一外层辊身；

一内层辊身，其固定套设于外层辊身内；

一导水管，其与内层辊身同轴设置，并设于所述内层辊身内，所述导水管与内层辊身之间具有水冷空间，该水冷空间与接头的导水通道导通。

7.如权利要求6所述的水冷辊装置，其特征在于，所述导水管的外围设有轴向延伸的螺旋导水板。

8.如权利要求6所述的水冷辊装置，其特征在于，其包括设于导水管和内层辊身之间的一固定支撑定心块和至少一滑动支撑定心块，所述导水管的一端通过该固定支撑定心块与内层辊身固定连接，所述导水管通过至少一滑动支撑定心块实现其与内层辊身在轴向方向上的相对窜动。

9.如权利要求6所述的水冷辊装置，其特征在于，所述外层辊身和内层辊身之间具有一间隙层。

10.如权利要求6所述的水冷辊装置，其特征在于，所述接头、进水旋转接头和回水旋转接头的相互连接的端部均为法兰状。

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