專利名稱：一種隔熱型氣冷碳套輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及帶鋼加熱爐、退火爐設(shè)備的爐輥，尤其是指ー種耐高溫的隔熱型氣冷碳套輥。
技術(shù)背景爐輥是各種加熱爐、退火爐的主要零部件，一般為耐熱合金經(jīng)離心鑄造而成的空心圓管結(jié)構(gòu)，其功能是輸送鋼帶/坯等エ件穿過加熱爐而使エ件得到加熱。目前，硅鋼、不銹鋼等ー些特殊帶鋼的退火溫度已超過1000°C甚至高達(dá)1200°C以上，普通爐輥在此高溫下易彎曲變形甚至斷裂，使用壽命僅2 3個月，爐輥成本居高不下。為此，厚大板坯加熱一般都需要在輥子內(nèi)部通水冷卻，如專利W02010/107810A2、CN200820180369. 5、CN200820073754. X等。水冷爐輥因為冷卻作用大，容易在加熱エ件表面產(chǎn)生局部低溫即“黑印”，降低了加熱質(zhì)量，而且存在爐輥漏水等隱患。如果對薄帶鋼加熱，“黑印”的影響將更加顯著。因此對薄帶鋼加熱，一般采用不冷卻的高級耐熱合金甚至高溫合金來制造爐輥，爐輥成本顯著上升。也有采取低強(qiáng)度的氣體冷卻，如專利US3976423在爐輥內(nèi)通氣對爐輥進(jìn)行冷卻，專利CN201020154983. I采用氣冷的高溫碳套輥用于硅鋼高溫退火爐中?，F(xiàn)有的氣冷碳套輥，一般采用氮氣冷卻輥身，在輥身內(nèi)通過ー個細(xì)套管使冷卻氣體從輥子操作側(cè)進(jìn)來后又返回操作側(cè)而導(dǎo)出。由于金屬輥身及輥身外碳套的導(dǎo)熱系數(shù)均比較高，爐內(nèi)熱量穿過碳套和金屬輥身后直接由冷卻氮氣帶走，因此碳套和金屬輥身內(nèi)部的溫度梯度不大，即要么碳套溫度過低，這必然影響與碳套外壁接觸的帶鋼加熱溫度，爐體熱量損失大；要么輥身溫度過高，這必然影響輥身抗變形能力，難以起到只降低輥身溫度而不降低碳套溫度的作用從而實現(xiàn)減小爐輥變形的目的。此外，氣冷碳套輥冷卻氮氣從碳套輥同一側(cè)(操作側(cè))進(jìn)出，氮氣在金屬輥身內(nèi)部從操作側(cè)流動到驅(qū)動側(cè)后又經(jīng)過爐輥中心套管返回操作側(cè)，這樣氮氣溫度必然不斷升高，冷卻能力逐漸降低，造成輥身軸向溫度不均勻(操作側(cè)溫度低驅(qū)動側(cè)溫度高)，不利于帶鋼加熱及防止輥身變形。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種隔熱型氣冷碳套輥結(jié)構(gòu)，既能使?fàn)t輥保持較低溫度防止其變形，同時又減輕爐輥對帶鋼的冷卻作用，能夠進(jìn)ー步改善爐輥溫度均勻性，從而延長爐輥使用壽命。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種隔熱型氣冷碳套輥，所述碳套輥由空心金屬圓管制成的輥身及置于輥身外表面的碳套組成，其中在所述輥身的內(nèi)腔通有冷卻氣體，所述冷卻氣體從碳套輥操作側(cè)進(jìn)入輥身的內(nèi)腔，并從驅(qū)動側(cè)流出；在所述輥身與碳套之間設(shè)有耐火材料制成的隔熱層；所述輥身的兩端分別焊接軸頭，并在輥身及其兩端與軸頭的連接部位外面套設(shè)ー根軸套；所述輥身的外壁上于隔熱層內(nèi)沿輥身的軸線方向間隔布置數(shù)個陶瓷環(huán)。[0008]所述冷卻氣體為氮氣。所述輥身內(nèi)腔，于冷卻氣體流道內(nèi)設(shè)置ー導(dǎo)流器，其由進(jìn)氣端卡爪，出氣端卡爪，撐桿以及套筒組成；所述進(jìn)氣端卡爪及出氣端卡爪為外周開有通氣槽ロ的圓盤和爪頭焊接而成，并每個爪頭與輥身端部的軸頭接觸；所述撐桿連接于進(jìn)氣端卡爪、出氣端卡爪的兩個中心部之間；所述套筒連接于進(jìn)氣端卡爪、出氣端卡爪的兩個圓盤之間；所述出氣端卡爪的圓盤中心部開設(shè)有通氣孔。所述導(dǎo)流器的套筒為圓錐形，其操作側(cè)的直徑小于驅(qū)動側(cè)的直徑。所述隔熱層采用由耐火纖維棉或耐火纖維氈包裹在輥身外壁并通過耐熱鋼絲包扎構(gòu)成。所述隔熱層采用數(shù)個內(nèi)徑與輥身外徑相匹配的耐火纖維預(yù)制隔熱環(huán)逐個套裝在輥身外壁構(gòu)成軸向?qū)盈B結(jié)構(gòu)。 所述輥身的外壁面噴涂Zr02+A1203類熱障陶瓷涂層。所述軸套兩端分別與輥身兩端的軸頭焊接在一起。本實用新型的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的隔熱型氣冷碳套輥在金屬輥身和碳套之間設(shè)置了隔熱層，既保護(hù)金屬輥身使之處于低溫狀態(tài)，同時避免帶鋼受輥內(nèi)冷卻氣體冷卻作用而降溫，輥身受氣體直接冷卻，具有溫度低、強(qiáng)度高、不易變形的特點；本實用新型取消輥身內(nèi)的套管結(jié)構(gòu)，冷卻氣體從爐輥ー側(cè)進(jìn)，直接從另ー側(cè)出，強(qiáng)化冷卻效果；金屬輥身內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流器，進(jìn)ー步均勻爐輥軸向溫度；而且，在隔熱層內(nèi)設(shè)置陶瓷環(huán)支撐碳套，碳套得到陶瓷環(huán)支撐，不易損壞；同時，在輥身外壁面噴涂熱障陶瓷涂層，進(jìn)一歩提高隔熱效果。本實用新型通過隔熱以及冷卻措施，既強(qiáng)化了爐輥冷卻效果同時又避免爐輥對加熱帶鋼的不良影響，提高了爐輥在高溫環(huán)境下的使用性能。本實用新型隔熱型氣冷碳套輥，結(jié)構(gòu)簡單易于制造，耐熱溫度高，對帶鋼加熱的不利影響小，冷卻氣消耗少，爐輥壽命長，成本低，適合于硅鋼等特殊帶鋼1000-1200で高溫退火爐使用。為進(jìn)ー步說明本實用新型的上述目的、結(jié)構(gòu)特點和效果，以下將結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖I為本實用新型隔熱型氣冷碳套輥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中的隔熱層由隔熱環(huán)組成的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中的導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中的進(jìn)氣端卡爪及出氣端卡爪的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例的附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型隔熱型氣冷碳套輥的結(jié)構(gòu)參見圖1，所述碳套輥由空心金屬圓管制成的輥身I及置于輥身I外表面的碳套2組成，本實用新型的方案為在所述輥身I的內(nèi)腔通有冷卻氣體(本實施例為氮氣)，輥身I內(nèi)流動的冷卻氣體能有效降低輥身I的溫度，使輥身I保持較高強(qiáng)度，防止其變形失效。所述冷卻氣體從碳套輥操作側(cè)A進(jìn)入輥身I的內(nèi)腔，從驅(qū)動側(cè)B流出，取消傳統(tǒng)氣冷輥輥身內(nèi)部復(fù)雜的回氣套管結(jié)構(gòu)，這樣冷卻氣體的冷卻能力及其沿輥身I軸向的均勻性得以提高，有利于輥身I軸向溫度的均勻性。更進(jìn)一歩，當(dāng)輥身I內(nèi)腔直徑較大時，可以考慮在輥身I的內(nèi)腔冷卻氣體流道內(nèi)再增設(shè)ー導(dǎo)流器6，導(dǎo)流器6的結(jié)構(gòu)如圖3-圖4所示1，具體由進(jìn)氣端卡爪61，出氣端卡爪64，撐桿63以及套筒62組成。進(jìn)氣端卡爪61，出氣端卡爪64的形狀如圖4所示，分別為外周開有通氣槽 ロ的圓盤和爪頭焊接而成，并每個爪頭與輥身I端部的軸頭5接觸。撐桿63連接于進(jìn)氣端卡爪61,出氣端卡爪64的兩個中心部之間。套筒62連接于進(jìn)氣端卡爪61,出氣端卡爪64的兩個圓盤之間。出氣端卡爪64的圓盤中心部還開設(shè)有通氣孔，目的是使套筒62的內(nèi)腔與外部流動的冷卻氣體能夠連通，防止套筒62內(nèi)部形成封閉腔體，這樣，進(jìn)氣端卡爪61，出氣端卡爪64既可導(dǎo)通冷卻氣體，又可和輥身I的內(nèi)壁及軸頭5的端面接觸，從而限制導(dǎo)流器6的位置，防止其在碳套輥轉(zhuǎn)動時在輥身I內(nèi)腔內(nèi)游動或晃動，進(jìn)氣端卡爪61，出氣端卡爪64和撐桿63焊接在一起共同作為套筒62的支架，套筒62是由薄鋼板彎屈并焊接而成圓筒形，并兩端與進(jìn)氣端卡爪61，出氣端卡爪64焊接在一起，目的是引導(dǎo)氣體在套筒62和輥身I之間狹小的圓環(huán)形縫隙內(nèi)從A側(cè)向B側(cè)流動，使冷卻氣體能均勻地緊貼著輥身I內(nèi)壁面快速流動，增強(qiáng)冷卻氣體對輥身I的冷卻效果。而且，導(dǎo)流器6的套筒62為圓錐形，A側(cè)(操作側(cè))的直徑較小而B側(cè)(驅(qū)動側(cè))的直徑較大，使近碳套輥驅(qū)動側(cè)B的氣流通道逐漸變得狹窄，冷卻氣體流速逐漸増大，提高碳套輥驅(qū)動側(cè)B的換熱能力，改善碳套輥在軸線方向的冷卻均勻性。在所述輥身I與碳套2之間設(shè)有耐火材料制成的隔熱層3。隔熱層3隔絕從爐內(nèi)經(jīng)碳套2傳遞進(jìn)來的熱量，同時隔熱層3也隔絕冷卻氣體進(jìn)而對碳套2的冷卻作用，使碳套2保持在較高溫度，減輕碳套輥對帶鋼的冷卻作用。隔熱層3可以采用由低導(dǎo)熱系數(shù)、高耐火溫度的耐火纖維棉或耐火纖維氈包裹在輥身I外壁構(gòu)成，并通過耐熱鋼絲包扎防止隔熱層松脫，并便于碳套2的裝配。作為ー種改進(jìn)，隔熱層3也可以采用數(shù)個內(nèi)徑與輥身I外徑相匹配的耐火纖維預(yù)制隔熱環(huán)31，逐個套裝在輥身I外壁構(gòu)成軸向?qū)盈B結(jié)構(gòu)(參見圖2)。隔熱環(huán)31的尺寸精度高、強(qiáng)度大、不易粉化，使碳套2安裝更加方便。在輥身I的外壁面噴涂熱障陶瓷涂層，可進(jìn)一步提高碳套輥的隔熱效果。所述輥身I的兩端分別連接軸頭5 (焊接連接)，并在輥身I以及兩端與軸頭5的連接部位外面套設(shè)ー根軸套7，以進(jìn)一歩增強(qiáng)輥身I和軸頭5之間的連接強(qiáng)度，防止碳套輥脫焊斷裂，同時軸套7還起固定隔熱層3和碳套2兩端部的作用。所述輥身I的外壁上于隔熱層3內(nèi)沿輥身I的軸線方向間隔布置數(shù)個陶瓷環(huán)4，以支撐碳套2，碳套2得到陶瓷環(huán)4的支撐就不易損壞。碳套2的作用主要是防止帶鋼在碳套輥表面結(jié)瘤。輥內(nèi)冷卻氣體從操作側(cè)A進(jìn)入氣體管道，經(jīng)軸頭5端部的旋轉(zhuǎn)接頭經(jīng)軸頭5內(nèi)孔進(jìn)入輥身I內(nèi)，冷卻輥身1，冷卻氣體受熱后經(jīng)驅(qū)動側(cè)B軸頭5內(nèi)孔從旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入回氣管道，回氣管道收集冷卻氣體經(jīng)過熱交換器冷卻降溫及增壓風(fēng)機(jī)加壓、補(bǔ)充氣體后重新輸送到進(jìn)氣管道，實現(xiàn)循環(huán)使用。舉ー實施例輥身I、及軸套7為優(yōu)質(zhì)耐熱合金經(jīng)離心鑄造而成，輥身I兩端與軸頭5焊接在一起，軸套7套設(shè)在軸頭5和輥身I焊接部位外并與輥身兩端的軸頭焊接在一起。親身I外設(shè)置隔熱層3,隔熱層厚度4 25mm,隔熱層3采用數(shù)個厚度為5 IOmm的耐火材料預(yù)制隔熱環(huán)31組成，隔熱環(huán)31逐個套裝在輥身I外構(gòu)成軸向?qū)盈B結(jié)構(gòu)。陶瓷環(huán)4沿輥身I軸向間隔布置3 15個，在焊接ー側(cè)軸套7后，把隔熱環(huán)31及陶瓷環(huán)4逐個安放到輥身I上的預(yù)定位置，再焊接另一側(cè)軸套7，使隔熱層3和陶瓷環(huán)4緊密固定。輥身I外壁面噴涂O. I O. 3mm厚的Zr02+A1203類熱障陶瓷涂層，以和隔熱層3 —起隔絕爐內(nèi)熱量向金屬親身I傳遞。親身I內(nèi)腔通有氮氣，在氮氣流道內(nèi)設(shè)導(dǎo)流器6,使冷卻氮氣能均勻地沿著輥身I內(nèi)壁面快速流動，増加氮氣對輥身I的冷卻效果，而且導(dǎo)流器6為圓錐形，使從操作側(cè)A到驅(qū)動側(cè)B的氣流通道逐漸變得狹窄，冷卻氣體流速増大，提高傳動側(cè)換熱效果，改善爐輥在軸線方向的冷卻均勻性。為防止碳套2損傷，在加熱爐現(xiàn)場組裝碳套2。碳套輥工作時，氮氣的進(jìn)氣壓カ為O. Ol O. IMPa，氮氣從爐輥操作側(cè)A經(jīng)進(jìn)氣管道、旋轉(zhuǎn)接頭、軸頭5內(nèi)孔進(jìn)入輥身I內(nèi)腔，換熱后經(jīng)驅(qū)動側(cè)B軸頭5內(nèi)孔、旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入回氣管道。爐輥冷卻用氮氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)、減壓閥、氣水熱交換器、進(jìn)回氣管道、氮氣補(bǔ)充、及監(jiān)測儀表等循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新 型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種隔熱型氣冷碳套輥，所述碳套輥由空心金屬圓管制成的輥身及置于輥身外表面的碳套組成，其特征在干 在所述輥身的內(nèi)腔通有冷卻氣體，所述冷卻氣體從碳套輥操作側(cè)進(jìn)入輥身的內(nèi)腔，并從驅(qū)動側(cè)流出； 在所述輥身與碳套之間設(shè)有耐火材料制成的隔熱層； 所述輥身的兩端分別焊接軸頭，并在輥身及其兩端與軸頭的連接部位外面套設(shè)ー根軸套； 所述輥身的外壁上于隔熱層內(nèi)沿輥身的軸線方向間隔布置數(shù)個陶瓷環(huán)。
2.如權(quán)利要求I所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述冷卻氣體為氮氣。
3.如權(quán)利要求I所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述輥身內(nèi)腔，于冷卻氣體流道內(nèi)設(shè)置ー導(dǎo)流器，其由進(jìn)氣端卡爪，出氣端卡爪，撐桿以及套筒組成；所述進(jìn)氣端卡爪及出氣端卡爪為外周開有通氣槽ロ的圓盤和爪頭焊接而成，并每個爪頭與輥身端部的軸頭接觸；所述撐桿連接于進(jìn)氣端卡爪、出氣端卡爪的兩個中心部之間；所述套筒連接于進(jìn)氣端卡爪、出氣端卡爪的兩個圓盤之間；所述出氣端卡爪的圓盤中心部開設(shè)有通氣孔。
4.如權(quán)利要求3所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述導(dǎo)流器的套筒為圓錐形，其操作側(cè)的直徑小于驅(qū)動側(cè)的直徑。
5.如權(quán)利要求I所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述隔熱層采用由耐火纖維棉或耐火纖維氈包裹在輥身外壁并通過耐熱鋼絲包扎構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求I所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述隔熱層采用數(shù)個內(nèi)徑與輥身外徑相匹配的耐火纖維預(yù)制隔熱環(huán)逐個套裝在輥身外壁構(gòu)成軸向?qū)盈B結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求I所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述輥身的外壁面噴涂Zr02+A1203類熱障陶瓷涂層。
8.如權(quán)利要求I所述的隔熱型氣冷碳套輥，其特征在于 所述軸套兩端分別與輥身兩端的軸頭焊接在一起。
專利摘要一種隔熱型氣冷碳套輥，涉及帶鋼加熱爐、退火爐設(shè)備的爐輥，解決現(xiàn)有氣冷碳套輥軸向溫度不均勻，影響帶鋼加熱及使輥身變形的問題，本氣冷碳套輥在金屬輥身和碳套之間設(shè)置了隔熱層，既保護(hù)金屬輥身使之處于低溫狀態(tài)，同時避免帶鋼受輥內(nèi)冷卻氣體冷卻作用而降溫，輥身受氣體直接冷卻，具有溫度低、強(qiáng)度高、不易變形的特點；本實用新型取消輥身內(nèi)的套管結(jié)構(gòu)，冷卻氣體從爐輥一側(cè)進(jìn)，從另一側(cè)出，強(qiáng)化冷卻效果；金屬輥身內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流器，進(jìn)一步均勻爐輥軸向溫度；在隔熱層內(nèi)設(shè)置陶瓷環(huán)支撐碳套，使碳套不易損壞；在輥身外壁面噴涂熱障陶瓷涂層，進(jìn)一步提高隔熱效果。本氣冷碳套輥對帶鋼加熱的不利影響小，冷卻氣消耗少，爐輥壽命長，使用成本低。
文檔編號C21D9/54GK202430266SQ20112053179
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者劉永豐, 姚利松, 曹世宙, 溫宏權(quán), 王晨翀, 趙春濤 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司