CN202547393U - Csp加热炉炉辊用耐热金属辊环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，包括沿炉辊周向连续均布的辊环分体，所述辊环分体由圆弧环圈和设置在圆弧环圈轴向两端的齿状筋板组合而成，所述圆弧环圈轴向两端的齿状筋板之间设置有加强板，所述齿状筋板的顶端和加强板的下端均与炉辊外表面固定连接。本实用新型结构简单、制作便捷、使用维护方便、成本低廉、使用温度可达1300℃，满足CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环的使用性能要求，适于广泛应用于工业炉热工设备技术领域。

Description

CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环

技术领域

本实用新型涉及工业炉热工设备技术领域，具体地指一种CSP(薄板坯连铸连轧)加热炉炉辊用耐热金属辊环。

背景技术

炉辊是CSP(Compact Strip Production，紧凑式带钢生产线)辊底式加热炉机械设备中最重要、最易损坏的关键设备，其在线量大、价格高、寿命低。炉辊为通轴水冷辊，通过辊身上的4圈宽约80mm的耐热金属辊环进行薄板铸坯的支撑，通过炉辊的正反旋转与转速的调节，完成铸坯在炉内的输送、缓冲与加热时间的控制，炉辊与铸坯非接触部分全部采用耐火材料绝热层包裹，降低炉辊水冷热损失，提高炉辊高温使用条件下强度与刚度。由此可见，在炉辊构成中，承载铸坯的4个耐热金属辊环工作条件最为恶劣，是炉辊的易损坏构件，同时，由于耐热金属昂贵的售价以及辊环严格的加工工艺要求，尤其是钢种加热温度要求高的CSP辊底式加热炉，因耐热合金元素含量高、加工制备工艺难等，导致耐热金属辊环成本居高不下，是炉辊综合成本的主要构成，严重制约了CSP生产工艺生产经营效益的发挥。国内常用的进口炉辊辊环结构如图1～3所示，所述炉辊辊环包括六片沿周向均布的辊环分体1，所述辊环分体1焊接在炉辊3的外壁上。辊环分体1由齿状筋板11和圆弧环圈12构成，所述齿状筋板11设于圆弧环圈12轴向中间截面上，这种结构导致圆弧环圈12轴向边缘温度远高于圆弧环圈12轴向中心温度，使圆弧环圈12边缘磨损烧蚀严重，且辊环结瘤、辊环使用寿命低、水冷热损失大、钢坯加热质量差。为此，国内相关学者从2001年起开展了炉辊国产化的研究，核心关键技术就是耐热金属辊环的研制，先后针对不同钢种CSP辊底式加热炉的需求，进行了辊环耐热合金材料与辊环结构的研究，以降低辊环制作成本与水冷热损失，提高辊环高温性能，延长辊环使用寿命，改善钢坯加热质量等。如：文献《包钢科技》刊载了由冯立义、周建平和张骞执笔，名称为“CSP加热炉炉辊辊环的研制”的技术论文(2004，30(2))，报道了辊环用耐热金属材料的国产化与应用情况，通过对进口德国LOI公司辊环的材质分析，在保证钢中C、Ni、Cr等主要成分的情况下，采用调整微合金Nb、Mo、Ti、Co、Al、Si的质量分数和降低钢中S、P的冶炼手段，完成了辊环耐热合金的开发，并在不改变辊环结构的条件下，取得了与进口辊环相同的应用效果，使辊环成本降低2/3；但辊环适应的最高炉温≤1200℃，不能满足更高炉温的使用需求。一件专利号为ZL200920304606.9、实用新型名称为“耐热辊环”的中国专利，公开了一种CSP加热炉炉辊用耐热辊环，其特征在于辊轴上有均匀分布的四个相同尺寸的辊环分体，辊环分体结构与进口常用辊环相同，但比进口的六等份辊环分体相比，减少了辊环分体数量，从而减轻了辊环的加工强度，采用Cr35Ni55W9Al2材料制作辊环，提高了辊环的耐磨性能和高温抗氧化性能，能够适应1150～1350℃炉温的使用需求；但辊环分体体积增大，增加了耐热合金浇铸质量保障的难度，同时，超高含量的贵重金属元素，导致辊环价格急剧上升，目前未见实际生产使用的报道。一件专利申请号为201010140148.7、实用新型名称为“辊底加热炉炉辊的辊环”的中国专利申请，公开了一种辊底加热炉炉辊用陶瓷一耐热钢复合辊环，通过陶瓷外环的使用，提高辊环高温强度、抗热裂性能、耐磨性能、抗氧化铁侵蚀与粘结性能，降低辊环综合导热性能与钢坯加热“黑印”，改善钢坯加热质量；但脆性陶瓷材料抗机械冲击性能不足，在板坯输送过程中强烈的撞击作用下，将引起陶瓷外环的机械破损，影响其实际使用效果，目前未见实际生产使用的报道。此外，意大利德兴公司采用Co50耐热合金辊环，以及一件国际申请号为PCT/US94/03199、国际公开号为WO94/21978、实用新型名称为“高温辊底式加热炉用炉辊”的欧洲专利，公开了多种高温辊底式加热炉用炉辊结构，均采用耐热合金制作辊环，通过多种不同形式的炉辊隔热衬结构、水冷通道结构与辊环结构的设计，达到强化辊身的隔热与辊环冷却效果，提高炉辊使用温度范围，满足高温辊底式加热炉使用需求，但炉辊水冷通道、辊环与隔热衬结构复杂、制作难度大，导致炉辊综合成本高；同时，同时辊环的强化冷却，导致炉辊水冷热损失大，不利于辊底式加热炉节能。国内曾有该项技术在炉温小于1200℃的CSP辊底式加热炉上试用报道，但因使用寿命与成本不理想而放弃。综上所述，国内外相关专利与技术研究仅考虑到辊环材料与辊环加工制作难度，均未涉及辊环结构对辊环使用性能的影响研究内容，因而，提高辊环的高温适应性、延长辊环使用寿命、降低辊环制作成本、加工难度与改善辊环使用性能仍将是炉辊综合技术研究的关键技术。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、制作便捷、使用维护方便、成本低廉、使用温度可达1300℃的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环。

为实现上述目的，本实用新型所设计的一种CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，包括沿炉辊周向连续均布的辊环分体，所述辊环分体由圆弧环圈和设置在圆弧环圈轴向两端的齿状筋板组合而成，所述圆弧环圈轴向两端的齿状筋板之间设置有加强板，所述齿状筋板的顶端和加强板的下端均与炉辊外表面固定连接。

作为优选方案，所述齿状筋板的轴向厚度为圆弧环圈轴向厚度的1/4～1/3。

进一步地，所述齿状筋板的轴向厚度为圆弧环圈轴向厚度的2/7。

再进一步地，所述圆弧环圈轴向两端的齿状筋板上的齿数为两个；对应地设置在它们之间的加强板的数量也为两个。

还进一步地，所述辊环分体设置有六片。

更进一步地，所述圆弧环圈和齿状筋板采用Co20耐热合金铸造成型或焊接成型；所述加强板采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐热合金材料铸造成型。

更进一步地，所述圆弧环圈和齿状筋板采用Co20耐热合金铸造成型或焊接成型；所述加强板采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐热合金材料铸造成型。

更进一步地，所述齿状筋板的顶端和加强板的下端均与炉辊外表面焊接连接。

本实用新型的工作原理是这样的：通过齿状筋板设于圆弧环圈轴向端面上、且每个齿状筋板的轴向厚度为圆弧环圈轴向厚度的1/4～1/3的设计，辊环分体在厚度中心区域成为空心，降低了辊环分体的圆弧环圈厚度中心区域的水冷传热速度，并通过齿状筋板的传热作用，增强圆弧环圈轴向边缘的水冷传热速度，从而提高了圆弧环圈表面周向与轴向温度均匀性，克服常规辊环结构的圆弧环圈轴向边缘温度远高于中心温度的缺陷，提高了圆弧环圈边缘的抗损坏能力，降低了钢坯水冷黑印温差与辊环结瘤速度，达到延长辊环使用寿命、降低水冷热损失、改善钢坯加热质量等目的。同时，通过数值模拟计算分析，在CSP加热炉1300℃炉温条件下，与常规辊环结构相比，本实用新型最高温度可降低100℃以上，相当于将辊环的使用温度提高了100℃以上。同时，保持辊环分体的齿状筋板周向宽度与径向厚度、圆弧环圈外径以及径向与轴向厚度均与进口常用CSP加热炉炉辊用金属辊环一致，有利于在常规加工铸造工艺条件下，保证辊环分体的加工制作质量。在圆弧环圈轴向两端的齿状筋板之间焊接加强板，且其下端均与炉辊外表面固定连接，可起到加固的作用。而采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐热合金材料铸造成型，不仅可以减少辊环高价格耐热合金材料的用量，降低合金材料成本，而且能保证辊环在综合整体强度和使用成本之间取得一个平衡。通过上述措施，满足CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环的使用性能要求。

本实用新型的优点在于：结构简单、制作便捷、使用维护方便、成本低廉、使用温度可达1300℃，满足CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环的使用性能要求。

附图说明

图1为现有辊环的主视结构示意图；

图2为图1所示辊环的分体结构示意图；

图3为图2中O-A剖面的结构示意图；

图4为本实用新型CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环的主视结构示意图；

图5为图4中O-B剖面的结构示意图；

图6为图4中O-C剖面的结构示意图；

图7为图5中D-D剖面的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

图1至图3所示现有技术中CSP加热炉炉辊用金属辊环结构已在背景技术中做了详细介绍，在此不再赘述。

参见图4至图7，本实用新型的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，包括辊环分体1和加强板2。

所述辊环分体1有多片，沿辊轴3周向连续均布设置，在本实施例中，CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环共包括尺寸相同的六片辊环分体1，每片辊环分体1弧度为60°，采用Co20耐热合金铸造成型。所述辊环分体1由齿状筋板11和圆弧环圈12组成，所述齿状筋板11设于圆弧环圈12轴向两端，在本实施例中，所述齿状筋板11的轴向厚度为圆弧环圈12轴向厚度的1/4～1/3，在最优实施例中，所述齿状筋板11的轴向厚度为圆弧环圈12轴向厚度的2/7。所述加强板2设于圆弧环圈12轴向两端的齿状筋板11之间，且其下端均与炉辊3外表面固定连接，起到加固作用，在本实施例中，加强板2采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐热合金材料铸造成型，采用这些耐热合金材料不仅可以减少辊环高价格耐热合金材料的用量，节约合金材料成本，而且能保证辊环在综合整体强度和使用成本之间取得一个平衡。在制作所述辊环分体1时，保持辊环分体1的齿状筋板11周向宽度、径向厚度、圆弧环圈12外径以及径向与轴向厚度均与进口常用辊环相同，有利于常规加工铸造工艺条件下，保证辊环分体1的加工制作质量。

通过齿状筋板11设于圆弧环圈12轴向两端、且齿状筋板11的轴向厚度为圆弧环圈12轴向厚度的1/4～1/3的设计，辊环分体1在厚度中心区域成为空心，降低了辊环分体1的圆弧环圈12厚度中心区域的水冷传热速度，并通过齿状筋板11的传热作用，增强圆弧环圈12轴向边缘的水冷传热速度，从而提高了圆弧环圈12表面周向与轴向温度均匀性，克服常规辊环结构的圆弧环圈12轴向边缘温度远高于中心温度的缺陷，提高了圆弧环圈12边缘的抗损坏能力，降低了钢坯(图中未示出)水冷黑印温差与辊环结瘤速度，达到延长辊环使用寿命、降低水冷热损失、改善钢坯加热质量等目的。同时，通过数值模拟计算分析，在CSP加热炉1300℃炉温条件下，与常规辊环结构相比，本实用新型最高温度可降低100℃以上，相当于将辊环的使用温度提高了100℃以上。

Claims (9)

1.一种CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，包括沿炉辊(3)周向连续均布的辊环分体(1)，其特征在于：所述辊环分体(1)由圆弧环圈(12)和设置在圆弧环圈(12)轴向两端的齿状筋板(11)组合而成，所述圆弧环圈(12)轴向两端的齿状筋板(11)之间设置有加强板(2)，所述齿状筋板(11)的顶端和加强板(2)的下端均与炉辊(3)外表面固定连接。

2.根据权利要求1所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述齿状筋板(11)的轴向厚度为圆弧环圈(12)轴向厚度的1/4～1/3。

3.根据权利要求1所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述齿状筋板(11)的轴向厚度为圆弧环圈(12)轴向厚度的2/7。

4.根据权利要求1或2或3所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述圆弧环圈(12)轴向两端的齿状筋板(11)上的齿数为两个；对应地设置在它们之间的加强板(2)的数量也为两个。

5.根据权利要求4所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述辊环分体(1)设置有六片。

6.根据权利要求1或2或3所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述圆弧环圈(12)和齿状筋板(11)采用Co20耐热合金铸造成型或焊接成型；所述加强板(2)采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐热合金材料铸造成型。

7.根据权利要求4所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述圆弧环圈(12)和齿状筋板(11)采用Co20耐热合金铸造成型或焊接成型；所述加强板(2)采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐热合金材料铸造成型。

8.根据权利要求1或2或3所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述齿状筋板(11)的顶端和加强板(2)的下端均与炉辊(3)外表面焊接连接。

9.根据权利要求4所述的CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环，其特征在于：所述齿状筋板(11)的顶端和加强板(2)的下端均与炉辊(3)外表面焊接连接。

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