一种锌锅辊陶瓷壁套结构以及锌锅辊组件

技术领域

本发明涉及冷轧热镀锌领域，尤其涉及一种锌锅辊壁套结构以及锌锅辊组件。

背景技术

冷轧热镀锌锌锅辊作为热镀锌机组的关键工艺设备，其运行的稳定性直接影响到产品的质量。由于锌锅辊长期工作运转在450℃的锌液中，高温下的锌液会对辊子及两侧的辊臂及臂套产生一定的腐蚀或是表面粘锌积渣，造成辊子运转时运转异常引起钢板表面出现沟槽印、划伤或其他产品质量缺陷。因此，通常在生产产品2周左右后，就需要更换锌锅辊及两侧臂套，从而确保辊子的稳定运行以及产品质量，但同时也付出了较大的维护成本。

目前，针对于锌锅辊的维护，辊面采取了沟槽形式的改进以及喷涂材质的优化，对于辊面积渣已有了较大的改进。而对于锌锅辊的稳定运行上，目前辊子两侧的轴套以及衬套采用不锈钢材质表面喷涂钨铬钴合金镀层，从而增加耐磨性和耐腐蚀性，但在使用两周后，表面还是会出现不同程度的异常磨损或是粘渣，引起辊子在运行中出现偶发性的跳动，引起钢板表面产生振动纹或是钢板的晃动引起表面锌灰增加，产生质量缺陷。

针对金属臂套的一些弊端，目前现有技术中已有部分研究人员开始研究使用锌锅辊陶瓷轴瓦进行替代。

公开号为CN109252123A，公开日为2019年1月22日，名称为“热镀锌机组锌锅辊陶瓷轴瓦的密封结构”的中国专利文献公开了一种热镀锌机组锌锅辊陶瓷轴瓦的密封结构。

公开号为CN206352156U，公开日为2017年7月25日，名称为“耐磨型锌锅辊系轴支撑结构”的中国专利文献公开了一种耐磨型锌锅辊系轴支撑结构。

公开号为CN203272449U，公开日为2013年11月6日，名称为“锌锅辊系耐磨轴瓦”的中国专利文献公开了一种锌锅辊系耐磨轴瓦。

上述三种现有技术都公开了一种陶瓷轴瓦结构，其虽能够延长臂套的使用寿命，但该结构的备件成本较高；且密封的结构使陶瓷轴瓦拆装中较复杂容易造成破损；其筒状结构是直接安装在辊臂上，每次锌锅辊下机退锌拆装时都需要拆装辊臂才能够拆下辊子和臂套，十分不便。

由此可见，传统的金属臂套结构虽然在使用上可以满足生产使用，但相对使用寿命较短，在使用两周后金属套容易发生异常磨损，从而导致运转中的稳定性受到影响，造成产品的质量缺陷。而现有技术中采用陶瓷轴瓦筒状结构，虽能延长使用寿命，但使用成本较高，且陶瓷轴瓦拆装工序较为复杂容易造成陶瓷衬套的破损。

基于此，为了解决原锌锅辊金属臂套长期在锌液中运行使用寿命短的问题，针对现有传统锌锅辊金属臂套的缺陷，本发明期望获得一种锌锅辊陶瓷壁套结构，其具有良好的耐磨性，且不易粘锌，相较于传统的陶瓷轴瓦筒状结构，具有成本低，拆装维护方便的特点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种锌锅辊陶瓷壁套结构，该锌锅辊陶瓷壁套结构可以使锌锅辊的使用寿命由原来的两周延长至三周以上，下机退锌后陶瓷衬套可反复使用，既提高了生产的产量，同时也大大降低了维护成本。

为了实现上述目的，本发明提出了一种锌锅辊陶瓷壁套结构，其用于与锌锅辊轴向方向上的两端连接，所述锌锅辊陶瓷壁套结构包括：

辊臂，其与所述锌锅辊的连接处设有凹槽；

托架，其设于所述凹槽内，所述托架上设有衬套槽；

陶瓷衬套，其设于所述衬套槽内，所述陶瓷衬套的内表面与锌锅辊的轴套接触。

在本发明所述的方案中，发明人设计了一种包括辊臂、托架和陶瓷衬套的锌锅辊陶瓷壁套结构。该锌锅辊陶瓷壁套结构解决原锌锅辊金属臂套长期在锌液中运行使用寿命短的问题，并从维护成本以及维护锌锅辊的稳定运行以及维护成本上做出改进，其通过改进锌锅辊臂套结构，可以使锌锅辊的使用寿命由原来的两周延长至三周以上，下机退锌后陶瓷衬套可反复使用，既提高了生产的产量，同时也大大降低了维护成本。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述托架上设有凸台。

在本发明的上述技术方案中，托架上设置的凸台能够有效固定托架的位置，从而起到定位的作用。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述托架以间断式焊接的方式固定设置于所述凹槽内。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述陶瓷衬套呈半圆形。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述陶瓷衬套与托架之间设有缓冲垫。

本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，当与辊臂连接的锌锅辊运行时，锌锅辊会受到带钢的张力，从而导致陶瓷衬套3接触面会受到挤压和冲击，同时陶瓷衬套3后侧的托架2也会受到挤压，这时容易造成陶瓷衬套3的破损。因此，在上述技术方案中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构还可以具有缓冲垫，该缓冲垫可以优选的选用1.5～2mm的石墨垫，并设置在陶瓷衬套与托架之间，从而起到缓冲作用，保护陶瓷衬套，并提高结构的稳定性。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述缓冲垫为石墨垫。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述托架为金属托架。

进一步地，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，所述托架的中心位置与竖直方向之间的夹角β为10-20°。

相应地，本发明的另一目的在于提供一种锌锅辊组件，该锌锅辊组件解决原锌锅辊金属臂套长期在锌液中运行使用寿命短的问题，其可以使锌锅辊的使用寿命由原来的两周延长至三周以上，下机退锌后陶瓷衬套可反复使用，既提高了生产的产量，同时也大大降低了维护成本，具有良好的推广前景和应用价值。

为了实现上述目的，本发明提出了上述的锌锅辊组件，其包括上述的锌锅辊陶瓷壁套结构和锌锅辊。

进一步地，在发明所述的锌锅辊组件中，所述锌锅辊轴向方向的两端的轴头上安装有带螺旋沟槽的轴套。

本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构以及锌锅辊组件相较于现有技术具有如下所述的优点和有益效果：

与现有技术相比，本发明采用一种新型的锌锅辊陶瓷壁套结构，其耐磨性好，且不易粘锌，相较与现有技术中传统的陶瓷轴瓦筒状结构，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构具有成本低，拆装维护方便的特点。

在本发明中，发明人根据锌锅辊陶瓷壁套结构在使用中的受力情况优化了陶瓷衬套的安装位置和轴套外径尺寸，使其获得较好的稳定性。此外，本发明还通过安装尺寸上的规定设计防止其受热后窜动发生干涉堵转。

在一些优选的实施方式中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构可以设置有方便拆装，且带有防断辊设计结构的轴承座，其性能相当优异。

在某些优选的实施方式中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构通过采用石墨垫作为缓冲垫，进行缓冲，以保护陶瓷衬套，并提高结构的稳定性。

本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构可以有效解决现有技术中的锌锅辊金属臂套长期在锌液中运行使用寿命短的问题，并从维护成本以及维护锌锅辊的稳定运行以及维护成本上做出改进，可以有效延长锌锅辊的使用寿命，下机退锌后陶瓷衬套可反复使用，既提高了生产的产量，同时也大大降低了维护成本。

相应地，本发明所述的锌锅辊组件，其包括本发明上述的锌锅辊陶瓷壁套结构，其同样具有上述优点以及有益效果。

附图说明

图1为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的结构示意图。

图2为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的部分结构正视图。

图3为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的托架的结构示意图。

图4为图3所示托架的结构正视图。

图5为图4所示的A-A剖面图。

图6为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的轴承座的结构示意图。

图7为图2所示的B-B剖面图。

图8为图2所示结构正视图中的局部结构放大图。

图9示意性地显示了针对图8所示结构的受力分析。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构以及锌锅辊组件做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图1为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的结构示意图。

图2为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的部分结构正视图。

如图1和图2所示，本发明公开了一种与锌锅辊8的轴向方向上两端连接的锌锅辊陶瓷壁套结构。在本实施方式中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构可以包括：辊臂1、托架2和陶瓷衬套3。

图3为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的托架的结构示意图。

图4为图3所示托架的结构正视图。

图5为图4所示的A-A剖面图。

如图3和图4所示，同时结合图1和图2可以看出，在本实施方式中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在与锌锅辊8的轴向方向上两侧各设置有一套辊臂1，在辊臂1与锌锅辊8的连接处设置有半圆形的凹槽9(如图4所示)，托架2能够设置于凹槽9中，并用于安装陶瓷衬套3。

相应地，在本实施方式中，托架2上设有衬套槽(图中未示出)，陶瓷衬套3能够设置于上述衬套槽内，且陶瓷衬套3的内表面与锌锅辊8的轴套7接触。其中，陶瓷衬套3可以呈半圆形，托架2可以采用为金属托架。

继续参阅图5可以看出，在本发明所述的托架2中，托架2还具有凸台10，凸台10能够有效固定托架2位置，从而起到定位的作用。还需要注意的是，在本实施方式中，托架2可以采用间断焊接方式固定在辊臂1上，当锌锅辊8使用多个周期下机退锌后，只需要更换托架2，而不会影响到辊臂1，方便安装维护。

此外，进一步参阅图1可以看出，在本实施方式中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构还包括有轴承座5，其具体结构如下述图6所示。

图6为本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构在一种实施方式下的轴承座的结构示意图。

如图6所示，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，还可以包括有轴承座5，轴承座5可以用于安装固定锌锅辊8的轴头6，轴承座5可以利用螺栓12安装连接在辊臂1上。

需要注意的是，轴承座5一侧的止挡13能够用于限制锌锅辊8两侧轴头的横向位置，在轴承座5内侧焊接有半瓦结构11，其可以防止因锌锅辊8的轴头6异常磨损而导致的断辊，一旦发生断辊掉入锌锅将造成长时间的停机损失。本发明中采用的这种形式的轴承座5可以有效方便拆装辊子，其相对于现有技术中的封闭式陶瓷轴瓦筒状臂套结构，可以省下拆装辊臂的工序。

图7为图2所示的B-B剖面图。

在本发明中，轴承座5虽然可以起到十分重要的作用，但是，在安装设计轴承座5的过程中，需要着重注意轴承座5与锌锅辊8的轴头6尺寸的配合。结合参考图7，在本实施方式中，可以控制轴肩间距mina＞轴头6与止挡13的间距minb，以防止锌锅辊8向一侧窜动后，轴头6与轴承座5互相干涉。

图8为图2所示结构正视图中的局部结构放大图。

图9示意性地显示了针对图8所示结构的受力分析。

如图8所示，并结合参阅图2可以看出，当与辊臂1连接的锌锅辊8运行时，锌锅辊8受到带钢的张力，会导致陶瓷衬套3接触面会受到挤压和冲击，同时陶瓷衬套3后侧的托架2也会受到挤压，这时容易造成陶瓷衬套3的破损。因此，在本实施方式中，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构还可以具有缓冲垫4，该缓冲垫4可以选用1.5～2mm的石墨垫，并设置在陶瓷衬套3与托架2之间，从而起到缓冲作用，保护陶瓷衬套3。

需要说明的是，在采用本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构配合锌锅辊8进行生产时，锌锅辊8会受到带钢的提拉作用力，所以锌锅辊8的轴头6基本只接触辊臂1上的陶瓷衬套3区域，陶瓷衬套3可以采用半圆形结构。此外，陶瓷衬套3采用了陶瓷材质，相对于现有技术中采用金属材质制得的衬套具有耐高温，耐磨性好，不易粘锌等优点，在使用一个周期退锌后还可以反复使用，能够有效降低维护成本。

另外，陶瓷衬套3十分容易损坏，因此需要安装固定好陶瓷衬套3的位置，以保证使用过程中陶瓷衬套3的受力均匀。鉴于此，本发明通过合理的设计托架2，使陶瓷衬套3能够依靠托架2的圆弧形衬套槽进行定位，并且衬套槽的中心位置需处于垂直方向上向后侧偏移β，如图8所示。

结合图8和图9可以看出，在本实施方式中，从受力方向上分析，带钢可以通过锌锅辊8由斜线进入锌锅，带钢入口角度为α，锌锅辊8的重力为G，锌液浮力为F，辊臂反力为N，动摩擦转矩为M，带钢张力为T和静摩擦力为F0的综合作用，辊臂反力N与垂直纵线的夹角为β。在生产中，锌锅辊8的辊面主要承受带钢张力T和摩擦力F0的作用，锌锅辊8上的轴套7主要受辊臂1反力N的作用。从陶瓷衬套3的实际使用的磨损痕迹上发现，如果陶瓷衬套3处于正上方，在陶瓷衬套3上受力接触位置并不在正中间，这将导致受力不均后容易引发陶瓷衬套3的破损。因此，根据辊臂1的安装角度位置，一般将托架2的中心位置与竖直方向之间的夹角β控制在10-20°之间。

此外，需要说明的是，在本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构中，锌锅辊8轴向方向的两端的轴头6上安装有带螺旋沟槽的轴套7，轴套7中的螺旋沟槽能够用于排渣，防止锌锅辊8两端轴头6与陶瓷衬套3间粘附锌渣影响转动。

另外，还需要注意的是，在安装时，为了防止在锌液中轴套7与陶瓷衬套3间热膨胀发生卡阻，轴套7与陶瓷衬套3之间的内径关系需要满足以下条件：

ΔD＝c*μ*D

Δd＝c*μ*d

在上式中，△D表示轴套膨胀量；c表示常温与锌液温度差；μ表示热膨胀系数；D表示陶瓷衬套内径；d表示轴套外径。

需要说明的是，在460℃锌液中，陶瓷衬套内径为：D

在本发明中，锌锅辊8使用轴套7在陶瓷衬套3内转动，其两者之间为线接触摩擦，根据弹性力学可以给出如下的应力公式：

在上式中，σ

表1和表2列出了实例使用的情况：

表1.

表2.

由上述表1和表2可以看出，增加接触线长度B，增大轴套直径d，能够有效减小其接触应力σ

综上所述可以看出，发明人根据锌锅辊陶瓷壁套结构在使用中的受力情况优化了陶瓷衬套的安装位置和轴套外径尺寸，使其获得较好的稳定性。在本发明中，锌锅辊陶瓷壁套结构中还设置有方便拆装，且带有防断辊设计结构的轴承座，其性能相当优异。此外，本发明还通过安装尺寸上的规定设计防止其受热后窜动发生干涉堵转。

由此可见，本发明所述的锌锅辊陶瓷壁套结构可以有效解决现有技术中的锌锅辊金属臂套长期在锌液中运行使用寿命短的问题，并从维护成本以及维护锌锅辊的稳定运行以及维护成本上做出改进，可以有效延长锌锅辊的使用寿命，下机退锌后陶瓷衬套可反复使用，既提高了生产的产量，同时也大大降低了维护成本。

相应地，本发明所述的锌锅辊组件，其包括本发明上述的锌锅辊陶瓷壁套结构，其同样具有上述优点以及有益效果。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形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，均应属于本发明的保护范围。