專利名稱：絕熱輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及絕熱輥，更具體地涉及這樣一種絕熱輥，該絕熱輥具有小的熱導(dǎo)率，可防止?fàn)t子內(nèi)氣溫的降低，并且隨著爐子工作或停工時溫度變化所導(dǎo)致的熱膨脹和收縮而具有優(yōu)異的變形能力。
背景技術(shù)：
通過位于用于在熱軋前預(yù)熱板坯的爐子內(nèi)的托輥來舉例說明傳統(tǒng)的絕熱輥，圖7中示出這樣一個示例。用于承載板坯的多個耐熱環(huán)2焊接在水冷金屬筒狀軸1上。由耐熱鋼制成的栓件3焊接在金屬筒狀軸1的表面的未焊有耐熱環(huán)的區(qū)域上，在這樣得到的結(jié)構(gòu)上涂覆耐熱灰漿4，由此獲得絕熱輥6A的絕熱結(jié)構(gòu)。但是，上述構(gòu)造未公開在專利文獻(xiàn)中。
具有上述構(gòu)造的傳統(tǒng)絕熱輥存在下列問題。
換句話說，由于用耐熱鋼制成的環(huán)直接焊接在傳統(tǒng)絕熱輥的金屬筒狀軸上，所以通過水冷金屬筒柱軸的熱損失很大，并且使?fàn)t內(nèi)氣溫降低或者燃料消耗增加。
此外，耐熱環(huán)的表面和水冷金屬筒狀軸的焊接部分之間的溫差很大，由此導(dǎo)致很高的熱應(yīng)力。而且，由于耐熱環(huán)或金屬筒狀軸經(jīng)常與焊接部分分離，所以必須停止?fàn)t子的工作以更換輥子。
并且，由于通過涂覆耐熱灰漿而形成絕熱結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)灰漿干燥并硬化時產(chǎn)生的收縮和在結(jié)構(gòu)工作時由加熱造成的熱收縮會在耐熱環(huán)和灰漿的接觸面處形成縫隙。熱量通過這些縫隙進(jìn)入水冷金屬筒狀軸中，由此增加燃料消耗并損害金屬筒狀軸，導(dǎo)致輥子的壽命縮短。
此外，由于與爐子的工作和停工相關(guān)的熱循環(huán)，耐熱灰漿容易脫落，由此每三或四個月就必須修補一次灰漿。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種絕熱輥，其中耐熱環(huán)和盤不是焊接在金屬筒狀軸上，而是環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸上，所以熱導(dǎo)率很小，絕熱輥根據(jù)耐熱環(huán)的熱膨脹和收縮而發(fā)生變形，并由此可防止縫隙的形成和熱損失，不會降低爐內(nèi)氣溫，燃料消耗不會增加，抗沖擊性能也很優(yōu)異。
本發(fā)明提供一種絕熱輥。該絕熱輥包括具有供冷卻水20通過的通孔1A的金屬筒狀軸1；多個環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸1上并以預(yù)定間隔沿軸向設(shè)置在固定凸緣5和可動凸緣6之間的耐熱環(huán)2，所述固定凸緣5和可動凸緣6設(shè)置在金屬筒狀軸1的外周上；多個沿軸向設(shè)置在耐熱環(huán)2之間的盤7。耐熱環(huán)2和盤7不是焊接而是環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸1上。
本發(fā)明還提供一種絕熱輥，其特征在于，每個耐熱環(huán)2包括具有不同直徑并同心地設(shè)置在相同的豎直軸線上的第一和第二耐熱環(huán)部分2A、2B。
本發(fā)明還提供一種絕熱輥，其特征在于，耐熱環(huán)2的第一和第二耐熱環(huán)部分2A、2B通過使用一對環(huán)形板2D和在它們的接合處2M沿軸向旋擰入該對環(huán)形板2D中的圓頭螺釘2E而連接在一起。
本發(fā)明還提供一種絕熱輥，其特征在于，在金屬筒狀軸1的外壁上形成有金屬筒狀軸鍵槽1d，在耐熱環(huán)2的內(nèi)壁上形成有鍵槽2C，耐熱環(huán)2通過與金屬筒狀軸鍵槽1d和鍵槽2C相接合的鍵10環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸1上。
本發(fā)明還提供一種絕熱輥，其特征在于，在金屬筒狀軸1的外壁上形成有金屬筒狀軸鍵槽1d，在耐熱環(huán)2中具有較小直徑的第二耐熱環(huán)部分2B的內(nèi)壁上形成有鍵槽2C，第二耐熱環(huán)部分2B通過與金屬筒狀軸鍵槽1d和鍵槽2C相接合的鍵10環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸1上。
本發(fā)明還提供一種絕熱輥，其特征在于，耐熱環(huán)2部分或全部由陶瓷制成。
本發(fā)明還提供一種絕熱輥，其特征在于，每個耐熱環(huán)2的外側(cè)的第一耐熱環(huán)部分2A由鎳鈷合金或不銹鋼制成，而每個耐熱環(huán)2的內(nèi)側(cè)的第二耐熱環(huán)部分2B由陶瓷制成。
具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的絕熱輥提供以下效果。
在本發(fā)明的絕熱輥中，構(gòu)成輥子的外表面部分的耐熱環(huán)具有優(yōu)異的耐磨和抗沖擊性能，可承受在熱軋期間輸運板坯過程中所產(chǎn)生的載荷，還可承受磨損和沖擊。此外，耐熱環(huán)環(huán)繞裝配在水冷金屬筒狀軸上，由此可減小由于導(dǎo)熱而通過金屬筒狀軸的熱損失并防止耐熱環(huán)由于熱應(yīng)力而與金屬筒狀軸分離。另外，在示例2中使用了具有較大和較小直徑的耐熱環(huán)，因此減小了熱導(dǎo)率。由于使用SUS310S而不是只使用昂貴的基于鎳鈷合金的耐熱鋼來制造環(huán)，因此降低了成本。
此外，由于使用耐熱陶瓷環(huán)，所以可防止由導(dǎo)熱引起的熱損失。
而且，由于在絕熱部分中使用由無機材料制成的盤，柔軟有彈性的盤使得在耐熱環(huán)與絕熱盤的接觸面處不會產(chǎn)生縫隙或裂縫，由此可防止熱量直接流入水冷金屬筒狀軸中。另外，在示例1中，如果緊固所述盤的螺母在絕熱輥經(jīng)過試驗之后變松，則由無機材料制成的盤軸向回復(fù)15mm(25％)以充分吸收1.5mm(當(dāng)整個環(huán)處于1200℃時計算出的值；線膨脹系數(shù)17.8×10-6)，該1.5mm對應(yīng)于由基于鎳鈷合金的耐熱鋼制成的環(huán)的軸向熱膨脹的變化量，由此防止縫隙的產(chǎn)生。
本發(fā)明可應(yīng)用于用于制造鋼鐵的絕熱輥和其它在高溫下工作的輸運設(shè)備。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的絕熱輥的縱剖視圖；圖2是進(jìn)行試驗的圖1的輥子的縱剖視圖；圖3是沿圖2的線Y-Y剖開朝箭頭方向看去的剖視圖；圖4是圖2的主要部分的剖視圖；圖5是與圖3的環(huán)不同的另一種類型的環(huán)的橫剖視圖；圖6是圖5的縱剖視圖；以及圖7是傳統(tǒng)絕熱輥的縱剖視圖。
附圖主要部分的參考標(biāo)號的說明1金屬筒狀軸 1A供冷卻水通過的通孔1a一端1b另一端1c螺紋部 1d金屬筒狀軸鍵槽2耐熱環(huán) 2C鍵槽5固定凸緣 6可動凸緣7盤 8螺母10鍵 6A絕熱輥2A第一耐熱環(huán)部分 2B第二耐熱環(huán)部分2D環(huán)形板 2E圓頭螺釘具體實施方式
現(xiàn)在參考附圖對本發(fā)明的絕熱輥進(jìn)行說明。此外，在不同的附圖中使用相同的參考標(biāo)號表示相同或類似的部件。
在圖1中，參考標(biāo)號1表示圓筒狀的金屬筒狀軸，該金屬筒狀軸具有用于引導(dǎo)冷卻水通過的通孔1A。固定凸緣5焊接在金屬筒狀軸1的一端1a的外周上，可動凸緣6設(shè)在金屬筒狀軸1的另一端1b。該可動凸緣6由螺母8沿軸向并彈性地支承，該螺母8旋擰在所述另一端1b的外螺紋部上。
由預(yù)定材料制成的盤7(例如，多個由無機材料制成的環(huán)形的片，該無機材料包括含有日本ASK Technika Co.制造的ASK#2057的無石棉材料)和基于鎳鈷合金的耐熱環(huán)2沿軸向在所述凸緣5、6之間環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸1上。當(dāng)旋擰從而移動螺母8使其擠壓固定凸緣5時，盤7和耐熱環(huán)2被擠壓并被彈性而牢固地支承，從而形成絕熱輥6A。
此外，耐熱環(huán)2和盤7不是焊接而是環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸上。
當(dāng)具有如圖1所示結(jié)構(gòu)的絕熱輥6A進(jìn)行性能試驗時，輥子可如圖2至4所示。但是，就基本原理而言，圖1至4中所示的所有結(jié)構(gòu)都構(gòu)成相同的根據(jù)本發(fā)明的絕熱輥6A。
一對金屬筒狀軸鍵槽1d以180°的間隔形成在圖1至4所示的金屬筒狀軸1的外壁上，從而它們彼此相對。一對鍵槽2C形成在各耐熱環(huán)2的內(nèi)壁上，且鍵10插在由鍵1d、2C形成的空間內(nèi)。因此，耐熱環(huán)2不可能相對于金屬筒狀軸1作周向轉(zhuǎn)動，但是該耐熱環(huán)可沿軸向移動。
換句話說，當(dāng)耐熱環(huán)2設(shè)在由無機材料制成的盤7之間時，在發(fā)生熱膨脹和收縮時，耐熱環(huán)2沒有被軸向固定，而是可以沿軸向移動。
此外，通過設(shè)計以充分補償周向上的熱膨脹和收縮，因此可防止由于在輸運板坯過程中沿轉(zhuǎn)動方向(周向)施加的沖擊而造成的耐熱環(huán)2的空轉(zhuǎn)。換句話說，如果耐熱環(huán)2發(fā)生軸向熱膨脹和收縮，則起彈簧作用的盤7防止縫隙形成，且耐熱環(huán)2不被固定。因此，減小了熱應(yīng)力的產(chǎn)生并可防止分離。
對于由于耐熱環(huán)2的導(dǎo)熱而造成的水冷金屬筒狀軸1的熱損失，由于耐熱環(huán)2不像傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)那樣焊接在金屬筒狀軸上，而是環(huán)繞裝配在水冷金屬筒狀軸1上，所以可阻抗在環(huán)和軸的接觸面處的熱傳遞，由此減少被傳遞的熱量。
通過下列示例可更好地理解本發(fā)明，這些示例只用于說明，而不應(yīng)解釋為對本發(fā)明的限制。
示例1制造具有如圖2至4所示尺寸的絕熱輥(6A)，并在如虛線所示的硅碳爐11中在1200℃的溫度下加熱。測量基于鎳鈷合金的耐熱環(huán)的各部位的溫度(圖3和4中的xA至xD部位)，并測量冷卻水20的入口和出口溫度，從而可與傳統(tǒng)的焊接結(jié)構(gòu)或耐熱灰漿絕熱結(jié)構(gòu)比較熱損失。此外，可通過眼睛觀察來確認(rèn)在耐熱環(huán)2和絕熱材料的接觸面處是否有縫隙形成。
在傳統(tǒng)的焊接結(jié)構(gòu)或耐熱灰漿絕熱結(jié)構(gòu)中，如圖7所示，耐熱環(huán)2焊接在絕熱輥6A的水冷金屬筒狀軸1上，并且Y形構(gòu)件3焊接在金屬筒狀軸1的設(shè)有由無機材料制成的盤7的區(qū)域上。在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)4的材料中混有由Asahi Glass Co.，Ltd.制造的Asahi light caster-13(LC-13)，以生產(chǎn)包含35重量％的耐熱灰漿并且具有280Φ外徑的結(jié)構(gòu)4，并進(jìn)行比較試驗。所用的冷卻水的量為3L/min。
示例2除了耐熱環(huán)2包括具有較大直徑的第一耐熱環(huán)部分2A和具有較小直徑的第二耐熱環(huán)部分2B從而它們?nèi)鐖D5和6所示同心地設(shè)在相同的豎直軸線上，以及構(gòu)成內(nèi)環(huán)部分的第二耐熱環(huán)部分2B由SUS310S制成以外，基于鎳鈷合金的耐熱環(huán)2與示例1中相同。此外，環(huán)形板2D和圓頭螺釘2E設(shè)在接合處2M以將第一和第二耐熱環(huán)部分2A、2B連接在一起。其余的試驗條件與示例1中相同。
示例3構(gòu)成示例2的第一和第二耐熱環(huán)部分2A、2B的內(nèi)環(huán)部分的第二耐熱環(huán)部分2B由Al2O3陶瓷燒結(jié)體而非由SUS310S制成。其余的試驗條件與示例1中相同。
示例4示例1的耐熱環(huán)2由Al2O3陶瓷燒結(jié)體制成，而非由基于鎳鈷合金的耐熱鋼制成。其余的試驗條件與示例1中相同。
示例1、2、3和4，以及比較示例的結(jié)果如表1所示。
表1

權(quán)利要求
1.一種絕熱輥，包括具有供冷卻水(20)通過的通孔(1A)的金屬筒狀軸(1)；多個環(huán)繞裝配在所述金屬筒狀軸(1)上并以預(yù)定間隔沿軸向設(shè)置在固定凸緣(5)和可動凸緣(6)之間的耐熱環(huán)(2)，所述固定凸緣(5)和可動凸緣(6)設(shè)置在所述金屬筒狀軸(1)的外周上；多個沿軸向設(shè)置在耐熱環(huán)(2)之間的盤(7)；其中，所述耐熱環(huán)(2)和所述盤(7)不是焊接而是環(huán)繞裝配在所述金屬筒狀軸(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱輥，其特征在于，所述每個耐熱環(huán)(2)包括具有不同直徑并同心地設(shè)置在相同的豎直軸線上的第一耐熱環(huán)部分(2A)和第二耐熱環(huán)部分(2B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕熱輥，其特征在于，所述耐熱環(huán)(2)的所述第一耐熱環(huán)部分(2A)和第二耐熱環(huán)部分(2B)通過使用一對環(huán)形板(2D)和在它們的接合處(2M)沿軸向旋擰入該對環(huán)形板(2D)中的圓頭螺釘(2E)而連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱輥，其特征在于，在所述金屬筒狀軸(1)的外壁上形成有金屬筒狀軸鍵槽(1d)，在所述耐熱環(huán)(2)的內(nèi)壁上形成有鍵槽(2C)，所述耐熱環(huán)(2)通過與所述金屬筒狀軸鍵槽(1d)和所述鍵槽(2C)相接合的鍵(10)環(huán)繞裝配在所述金屬筒狀軸(1)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的絕熱輥，其特征在于，在所述金屬筒狀軸(1)的外壁上形成有金屬筒狀軸鍵槽(1d)，在所述耐熱環(huán)(2)中具有較小直徑的第二耐熱環(huán)部分(2B)的內(nèi)壁上形成有鍵槽(2C)，所述第二耐熱環(huán)部分(2B)通過與所述金屬筒狀軸鍵槽(1d)和所述鍵槽(2C)相接合的鍵(10)環(huán)繞裝配在所述金屬筒狀軸(1)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱輥，其特征在于，耐熱環(huán)(2)部分或全部由陶瓷制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的絕熱輥，其特征在于，所述每個耐熱環(huán)(2)的外側(cè)的第一耐熱環(huán)部分(2A)由鎳鈷合金或不銹鋼制成，而所述每個耐熱環(huán)(2)的內(nèi)側(cè)的第二耐熱環(huán)部分(2B)由陶瓷制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及絕熱輥。本發(fā)明的目的是不使用焊接將耐熱環(huán)和盤環(huán)繞裝配在金屬筒狀軸上，以確保隨溫度變化所導(dǎo)致的熱膨脹和收縮的優(yōu)異的變形能力。本發(fā)明的絕熱輥包括金屬筒狀軸(1)。多個耐熱環(huán)(2)以預(yù)定間隔沿軸向設(shè)置在固定凸緣(5)和可動凸緣(6)之間，該固定凸緣(5)和可動凸緣(6)設(shè)置在所述金屬筒狀軸(1)的外周上。多個盤(7)設(shè)置在所述耐熱環(huán)(2)之間。所述耐熱環(huán)(2)和盤(7)不是焊接而是裝配在所述金屬筒狀軸(1)上。
文檔編號C21D9/56GK1989260SQ200580016196
公開日2007年6月27日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者宋和雄, 平栗寬治 申請人:大韓東邦株式會社, Ask技術(shù)株式會社