專利名稱：Csp加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)爐熱工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種CSP (薄板坯連鑄連軋)加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)。
背景技術(shù)：
爐棍是CSP (Compact Strip Production,緊湊式帶鋼生產(chǎn)線)棍底式加熱爐機械設(shè)備中最重要、最易損壞的關(guān)鍵設(shè)備，其在線量大、價格高、壽命低。爐輥為通軸水冷輥，通過棍身上的4圈寬約80mm的耐熱金屬棍環(huán)進行薄板鑄還的支撐,通過爐棍的正反旋轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，完成鑄坯在爐內(nèi)的輸送、緩沖與加熱時間的控制，爐輥與鑄坯非接觸部分全部采用耐火材料絕熱層包裹，降低爐輥水冷熱損失，提高爐輥高溫使用條件下強度與剛度。由此可見，在爐輥構(gòu)成中，承載鑄坯的4個耐熱金屬輥環(huán)工作條件最為惡劣，是爐輥的易損壞構(gòu)件，同時，由于耐熱金屬昂貴的售價以及輥環(huán)嚴格的加工工藝要求，尤其是鋼種加熱溫度 要求高的CSP輥底式加熱爐，因耐熱合金元素含量高、加工制備工藝難等,導(dǎo)致耐熱金屬輥環(huán)成本居高不下，是爐輥綜合成本的主要構(gòu)成，嚴重制約了 CSP生產(chǎn)工藝生產(chǎn)經(jīng)營效益的發(fā)揮。國內(nèi)常用的進口爐輥輥環(huán)結(jié)構(gòu)如圖I 3所示，所述爐輥輥環(huán)包括六片沿周向均布的輥環(huán)分體1，所述輥環(huán)分體I焊接在爐輥3的外壁上。輥環(huán)分體I由齒狀筋板11和圓弧環(huán)圈12構(gòu)成，所述齒狀筋板11設(shè)于圓弧環(huán)圈12軸向中間截面上，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致圓弧環(huán)圈12軸向邊緣溫度遠高于圓弧環(huán)圈12軸向中心溫度，使圓弧環(huán)圈12邊緣磨損燒蝕嚴重，且輥環(huán)結(jié)瘤、輥環(huán)使用壽命低、水冷熱損失大、鋼坯加熱質(zhì)量差。為此，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者從2001年起開展了爐輥國產(chǎn)化的研究，核心關(guān)鍵技術(shù)就是耐熱金屬輥環(huán)的研制，先后針對不同鋼種CSP輥底式加熱爐的需求，進行了輥環(huán)耐熱合金材料與輥環(huán)結(jié)構(gòu)的研究，以降低輥環(huán)制作成本與水冷熱損失，提高輥環(huán)高溫性能，延長輥環(huán)使用壽命，改善鋼坯加熱質(zhì)量等。如文獻《包鋼科技》刊載了由馮立義、周建平和張騫執(zhí)筆，名稱為“CSP加熱爐爐輥輥環(huán)的研制”的技術(shù)論文(2004,30(2))，報道了輥環(huán)用耐熱金屬材料的國產(chǎn)化與應(yīng)用情況，通過對進口德國LOI公司輥環(huán)的材質(zhì)分析，在保證鋼中C、Ni、Cr等主要成分的情況下，采用調(diào)整微合金Nb、Mo、Ti、Co、Al、Si的質(zhì)量分數(shù)和降低鋼中S、P的冶煉手段，完成了輥環(huán)耐熱合金的開發(fā)，并在不改變輥環(huán)結(jié)構(gòu)的條件下，取得了與進口輥環(huán)相同的應(yīng)用效果，使輥環(huán)成本降低2/3;但輥環(huán)適應(yīng)的最高爐溫彡1200°C，不能滿足更高爐溫的使用需求。一件專利號為ZL200920304606. 9、實用新型名稱為“耐熱輥環(huán)”的中國專利，公開了一種CSP加熱爐爐輥用耐熱輥環(huán)，其特征在于輥軸上有均勻分布的四個相同尺寸的輥環(huán)分體，輥環(huán)分體結(jié)構(gòu)與進口常用輥環(huán)相同，但比進口的六等份輥環(huán)分體相比，減少了輥環(huán)分體數(shù)量，從而減輕了輥環(huán)的加工強度，采用Cr35Ni55W9A12材料制作輥環(huán)，提高了輥環(huán)的耐磨性能和高溫抗氧化性能，能夠適應(yīng)1150 1350°C爐溫的使用需求；但輥環(huán)分體體積增大,增加了耐熱合金澆鑄質(zhì)量保障的難度，同時，超高含量的貴重金屬元素，導(dǎo)致輥環(huán)價格急劇上升，目前未見實際生產(chǎn)使用的報道。一件專利申請?zhí)枮?01010140148. 7、實用新型名稱為“輥底加熱爐爐輥的輥環(huán)”的中國專利申請，公開了一種輥底加熱爐爐輥用陶瓷一耐熱鋼復(fù)合輥環(huán)，通過陶瓷外環(huán)的使用，提高輥環(huán)高溫強度、抗熱裂性能、耐磨性能、抗氧化鐵侵蝕與粘結(jié)性能，降低輥環(huán)綜合導(dǎo)熱性能與鋼坯加熱“黑印”，改善鋼坯加熱質(zhì)量；但脆性陶瓷材料抗機械沖擊性能不足，在板坯輸送過程中強烈的撞擊作用下，將引起陶瓷外環(huán)的機械破損，影響其實際使用效果，目前未見實際生產(chǎn)使用的報道。此外，意大利德興公司采用Co50耐熱合金輥環(huán)，以及一件國際申請?zhí)枮镻CT/US94/03199、國際公開號為W094/21978、實用新型名稱為“高溫輥底式加熱爐用爐輥”的歐洲專利，公開了多種高溫輥底式加熱爐用爐輥結(jié)構(gòu)，均采用耐熱合金制作輥環(huán)，通過多種不同形式的爐輥隔熱襯結(jié)構(gòu)、水冷通道結(jié)構(gòu)與輥環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，達到強化輥身的隔熱與輥環(huán)冷卻效果，提高爐輥使用溫度范圍，滿足高溫輥底式加熱爐使用需求，但爐輥水冷通道、輥環(huán)與隔熱襯結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作難度大，導(dǎo)致爐輥綜合成本高；同時，同時輥環(huán)的強化冷卻，導(dǎo)致爐輥水冷熱損失大，不利于輥底式加熱爐節(jié)能。國內(nèi)曾有該項技術(shù)在爐溫小于1200°C的CSP輥底式加熱爐上試用報道，但因使用壽命與成本不理想而放棄。綜上所述，國內(nèi)外相關(guān)專利與技術(shù)研究僅考慮到輥環(huán)材料與輥環(huán)加工制作難度，均未涉及輥環(huán)結(jié)構(gòu)對輥環(huán)使用性能的影響研究內(nèi)容，因而，提高輥環(huán)的高溫適應(yīng)性、延長輥環(huán)使用壽命、降低輥環(huán)制作成本、加工難度與改善輥環(huán)使用性能仍將是爐輥綜合技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作便捷、使用維護方便、成本低廉、使用溫度可達1300°C的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的一種CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，包括沿爐輥周向連續(xù)均布的輥環(huán)分體，所述輥環(huán)分體由圓弧環(huán)圈和設(shè)置在圓弧環(huán)圈軸向兩端的齒狀筋板組合而成，所述圓弧環(huán)圈軸向兩端的齒狀筋板之間設(shè)置有加強板，所述齒狀筋板的頂端和加強板的下端均與爐輥外表面固定連接。作為優(yōu)選方案，所述齒狀筋板的軸向厚度為圓弧環(huán)圈軸向厚度的1/4 1/3。進一步地，所述齒狀筋板的軸向厚度為圓弧環(huán)圈軸向厚度的2/7。再進一步地,所述圓弧環(huán)圈軸向兩端的齒狀筋板上的齒數(shù)為兩個；對應(yīng)地設(shè)置在它們之間的加強板的數(shù)量也為兩個。還進一步地，所述輥環(huán)分體設(shè)置有六片。更進一步地，所述圓弧環(huán)圈和齒狀筋板采用Co20耐熱合金鑄造成型或焊接成型；所述加強板采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐熱合金材料鑄造成型。更進一步地，所述圓弧環(huán)圈和齒狀筋板采用Co20耐熱合金鑄造成型或焊接成型；所述加強板采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐熱合金材料鑄造成型。更進一步地，所述齒狀筋板的頂端和加強板的下端均與爐輥外表面焊接連接。本實用新型的工作原理是這樣的通過齒狀筋板設(shè)于圓弧環(huán)圈軸向端面上、且每個齒狀筋板的軸向厚度為圓弧環(huán)圈軸向厚度的1/4 1/3的設(shè)計,棍環(huán)分體在厚度中心區(qū)域成為空心，降低了輥環(huán)分體的圓弧環(huán)圈厚度中心區(qū)域的水冷傳熱速度，并通過齒狀筋板的傳熱作用，增強圓弧環(huán)圈軸向邊緣的水冷傳熱速度，從而提高了圓弧環(huán)圈表面周向與軸向溫度均勻性，克服常規(guī)輥環(huán)結(jié)構(gòu)的圓弧環(huán)圈軸向邊緣溫度遠高于中心溫度的缺陷，提高了圓弧環(huán)圈邊緣的抗損壞能力，降低了鋼坯水冷黑印溫差與輥環(huán)結(jié)瘤速度，達到延長輥環(huán)使用壽命、降低水冷熱損失、改善鋼坯加熱質(zhì)量等目的。同時，通過數(shù)值模擬計算分析，在CSP加熱爐1300°C爐溫條件下，與常規(guī)輥環(huán)結(jié)構(gòu)相比，本實用新型最高溫度可降低100°C以上，相當(dāng)于將輥環(huán)的使用溫度提高了 100°C以上。同時，保持輥環(huán)分體的齒狀筋板周向?qū)挾扰c徑向厚度、圓弧環(huán)圈外徑以及徑向與軸向厚度均 與進口常用CSP加熱爐爐輥用金屬輥環(huán)一致，有利于在常規(guī)加工鑄造工藝條件下，保證輥環(huán)分體的加工制作質(zhì)量。在圓弧環(huán)圈軸向兩端的齒狀筋板之間焊接加強板，且其下端均與爐輥外表面固定連接，可起到加固的作用。而采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐熱合金材料鑄造成型，不僅可以減少輥環(huán)高價格耐熱合金材料的用量，降低合金材料成本，而且能保證輥環(huán)在綜合整體強度和使用成本之間取得一個平衡。通過上述措施，滿足CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)的使用性能要求。本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、制作便捷、使用維護方便、成本低廉、使用溫度可達1300°C，滿足CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)的使用性能要求。

圖I為現(xiàn)有輥環(huán)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I所示輥環(huán)的分體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中O-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中O-B剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖4中O-C剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖5中D-D剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述圖I至圖3所示現(xiàn)有技術(shù)中CSP加熱爐爐輥用金屬輥環(huán)結(jié)構(gòu)已在背景技術(shù)中做了詳細介紹，在此不再贅述。參見圖4至圖7，本實用新型的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，包括輥環(huán)分體I和加強板2。所述輥環(huán)分體I有多片，沿輥軸3周向連續(xù)均布設(shè)置，在本實施例中，CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)共包括尺寸相同的六片輥環(huán)分體1，每片輥環(huán)分體I弧度為60°，采用Co20耐熱合金鑄造成型。所述輥環(huán)分體I由齒狀筋板11和圓弧環(huán)圈12組成，所述齒狀筋板11設(shè)于圓弧環(huán)圈12軸向兩端,在本實施例中,所述齒狀筋板11的軸向厚度為圓弧環(huán)圈12軸向厚度的1/4 1/3，在最優(yōu)實施例中，所述齒狀筋板11的軸向厚度為圓弧環(huán)圈12軸向厚度的2/7。所述加強板2設(shè)于圓弧環(huán)圈12軸向兩端的齒狀筋板11之間，且其下端均與爐輥3外表面固定連接，起到加固作用，在本實施例中，加強板2采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐熱合金材料鑄造成型，采用這些耐熱合金材料不僅可以減少輥環(huán)高價格耐熱合金材料的用量，節(jié)約合金材料成本，而且能保證輥環(huán)在綜合整體強度和使用成本之間取得一個平衡。在制作所述輥環(huán)分體I時，保持輥環(huán)分體I的齒狀筋板11周向?qū)挾?、徑向厚度、圓弧環(huán)圈12外徑以及徑向與軸向厚度均與進口常用輥環(huán)相同，有利于常規(guī)加工鑄造工藝條件下，保證輥環(huán)分體I的加工制作質(zhì)量。[0025]通過齒狀筋板11設(shè)于圓弧環(huán)圈12軸向兩端、且齒狀筋板11的軸向厚度為圓弧環(huán)圈12軸向厚度的1/4 1/3的設(shè)計，輥環(huán)分體I在厚度中心區(qū)域成為空心，降低了輥環(huán)分體I的圓弧環(huán)圈12厚度中心區(qū)域的水冷傳熱速度，并通過齒狀筋板11的傳熱作用，增強圓弧環(huán)圈12軸向邊緣的水冷傳熱速度，從而提高了圓弧環(huán)圈12表面周向與軸向溫度均勻性，克服常規(guī)輥環(huán)結(jié)構(gòu)的圓弧環(huán)圈12軸向邊緣溫度遠高于中心溫度的缺陷，提高了圓弧環(huán)圈12邊緣的抗損壞能力，降低了鋼坯(圖中未示出)水冷黑印溫差與輥環(huán)結(jié)瘤速度，達到延長輥環(huán)使用壽命、降低水冷熱損失、改善鋼坯加熱質(zhì)量等目的。同時，通過數(shù)值模擬計算分析，在CSP加熱爐1300°C爐溫條件下，與常規(guī)輥環(huán)結(jié)構(gòu)相比，本實用新型最高溫度可降低100°C以 上，相當(dāng)于將輥環(huán)的使用溫度提高了 100°C以上。
權(quán)利要求1.一種CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，包括沿爐輥(3)周向連續(xù)均布的輥環(huán)分體(1)，其特征在于所述輥環(huán)分體(I)由圓弧環(huán)圈(12)和設(shè)置在圓弧環(huán)圈(12)軸向兩端的齒狀筋板(11)組合而成，所述圓弧環(huán)圈(12)軸向兩端的齒狀筋板(11)之間設(shè)置有加強板(2)，所述齒狀筋板(11)的頂端和加強板(2)的下端均與爐輥(3)外表面固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述齒狀筋板(11)的軸向厚度為圓弧環(huán)圈(12)軸向厚度的1/4 1/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述齒狀筋板(11)的軸向厚度為圓弧環(huán)圈(12)軸向厚度的2/7。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述圓弧環(huán)圈(12)軸向兩端的齒狀筋板(11)上的齒數(shù)為兩個；對應(yīng)地設(shè)置在它們之間的加強板(2)的數(shù)量也為兩個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述輥環(huán)分體(I)設(shè)置有六片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述圓弧環(huán)圈(12)和齒狀筋板(11)采用Co20耐熱合金鑄造成型或焊接成型；所述加強板(2)采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐熱合金材料鑄造成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述圓弧環(huán)圈(12)和齒狀筋板(11)采用Co20耐熱合金鑄造成型或焊接成型；所述加強板(2)采用Cr25Ni20或Cr28Ni48耐熱合金材料鑄造成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述齒狀筋板(11)的頂端和加強板(2)的下端均與爐輥(3)外表面焊接連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，其特征在于所述齒狀筋板(11)的頂端和加強板(2)的下端均與爐輥(3)外表面焊接連接。
專利摘要本實用新型公開了一種CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)，包括沿爐輥周向連續(xù)均布的輥環(huán)分體，所述輥環(huán)分體由圓弧環(huán)圈和設(shè)置在圓弧環(huán)圈軸向兩端的齒狀筋板組合而成，所述圓弧環(huán)圈軸向兩端的齒狀筋板之間設(shè)置有加強板，所述齒狀筋板的頂端和加強板的下端均與爐輥外表面固定連接。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作便捷、使用維護方便、成本低廉、使用溫度可達1300℃，滿足CSP加熱爐爐輥用耐熱金屬輥環(huán)的使用性能要求，適于廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐熱工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號F27D3/02GK202547393SQ20122016475
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者劉剛峰, 吳健鵬, 宋中華, 朱善合, 李明暉, 歐陽德剛, 田大鵬, 羅巍, 陳超 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司