用于加热炉的悬臂辊和具有其的加热炉 |
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| 申请号 | CN201611118652.0 | 申请日 | 2016-12-07 | 公开(公告)号 | CN107062909A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 神雾科技集团股份有限公司; | 发明人 | 金枝; 余幼民; 吴道洪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于加热炉的悬臂辊和具有其的加热炉，所述悬臂辊包括：辊轴； 辊头 ，所述辊头套设在所述辊轴上，所述辊头上形成有沿所述辊头的轴向贯通的轴孔部，所述轴孔部的至少一部分的直径小于所述辊轴的轴肩的外径，所述轴孔部的内表面具有凹槽，所述凹槽的 侧壁 与所述辊轴的轴肩之间具有 热膨胀 间隙δ，其中，所述δ满足：1mm≤δ≤5mm。根据本发明的用于加热炉的悬臂辊，可以减小辊头和辊轴之间的热应 力 ，保证辊头和辊轴整体结构的强度，而且，辊轴上的轴肩可以阻止辊头从辊轴上滑脱，提高了悬臂辊的使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于加热炉的悬臂辊，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 用于加热炉的悬臂辊和具有其的加热炉技术领域背景技术[0002] 加热炉在冶金行业应用广泛，悬臂辊是加热炉例如侧进侧出式步进式炉的关键设备，它主要用于坯料的进炉和出炉时坯料在炉内的输送及其定位。悬臂辊是呈悬臂状态伸入加热炉内的。 发明内容[0004] 本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于加热炉的悬臂辊，这种悬臂辊可以减小辊头和辊轴之间的热应力，保证辊头和辊轴整体结构的强度，而且辊轴上的轴肩可以防止辊头脱落，从而保证了悬臂辊在生产进行中安全可靠，大大提高了悬臂辊的使用寿命。 [0005] 本发明的另一个目的在于提出一种具有上述悬臂辊的加热炉。 [0006] 根据本发明第一方面的用于加热炉的悬臂辊，包括：辊轴，所述辊轴具有第一端和第二端，所述辊轴的所述第一端为传动端；辊头，所述辊头套设在所述辊轴上，且所述辊头从所述辊轴的所述第一端装入到所述辊轴的所述第二端，所述辊头上形成有沿所述辊头的轴向贯通的轴孔部，所述轴孔部的至少一部分的直径小于所述辊轴的轴肩的外径，所述轴孔部的内表面具有凹槽，所述凹槽的侧壁与所述辊轴的轴肩之间具有热膨胀间隙δ，其中，所述δ满足：1mm≤δ≤5mm。 [0007] 根据本发明的用于加热炉的悬臂辊，通过在辊头凹槽和辊轴轴肩之间预留热膨胀间隙，可以减小辊头和辊轴之间的热应力，保证辊头和辊轴整体结构的强度，而且，由于轴孔部的至少一部分的直径小于轴肩的外径，轴肩可以阻止辊头从辊轴上滑脱，保证了悬臂辊整体结构运行可靠，进一步提高了悬臂辊的使用寿命，节约了工时，提高了效益。 [0008] 另外，根据本发明的用于加热炉的悬臂辊还可具有如下附加技术特征： [0009] 根据本发明的一个实施例，所述δ进一步满足：δ＝3mm。 [0010] 根据本发明的一个实施例，所述辊轴的所述第二端设有盖板，所述盖板上形成有至少一个通气孔。 [0011] 根据本发明的一个实施例，所述通气孔为圆孔，所述通气孔的直径为5mm。 [0012] 根据本发明的一个实施例，所述盖板和所述辊头均为耐热钢件。 [0013] 根据本发明的一个实施例，所述辊头和所述辊轴之间键连接。 [0014] 根据本发明的一个实施例，所述辊轴上设有遮热环，所述遮热环位于所述辊头的邻近所述辊轴的所述第二端。 [0015] 根据本发明的一个实施例，所述轴孔部与所述辊轴同轴设置。 [0016] 根据本发明的一个实施例，所述辊轴内具有空腔，所述空腔内设有挡板，所述挡板位于所述辊轴的所述第二端，所述悬臂辊进一步包括：进水管，所述进水管的一端伸入所述空腔内且邻近所述挡板，其中所述进水管通过至少一组支撑件支撑在所述空腔内，每组所述支撑件包括支撑座，所述支撑座上形成有中心孔和沿中心孔的周向间隔设置的多个偏孔，且所述偏孔的朝向所述辊轴的所述第一端的一侧形成有坡口。 [0017] 根据本发明第二方面的加热炉，包括根据本发明上述第一方面的用于加热炉的悬臂辊。 [0019] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： [0020] 图1是根据本发明实施例的加热炉的局部示意图； [0021] 图2是图1中圈示的A处的放大图； [0022] 图3是图1中辊头与辊轴的装配放大图； [0023] 图4是图3中圈示的B处的放大图； [0024] 图5是图2中辊头的示意图。 [0025] 附图标记： [0026] 100：悬臂辊；101：炉墙；102：坯料； [0027] 1：辊轴；2：辊头；3：盖板；4：进水管；5：底座； [0028] 61：护套；62：挡环；7：挡板；8：键；8a：键槽；9：遮热环； [0029] 11：第一端；12：第二端；13：轴肩；14：焊缝；15：空腔；151：内腔； [0030] 21：轴孔部；22：凹槽；221：第一凹槽；222：第二凹槽； [0031] 23：加强筋；24：沟槽； [0032] 31：通气孔；41：第一水管； [0033] 411：进水口；42：第二水管；421：出水口； [0034] 43：支撑座；431：偏孔；44：支撑块； 具体实施方式[0036] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0038] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0039] 下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的用于加热炉的悬臂辊100。 [0040] 如图1-图5所示，根据本发明第一方面实施例的用于加热炉的悬臂辊100，包括：辊轴1和辊头2。 [0041] 辊轴1具有第一端11和第二端12，辊轴1的第一端11为传动端。辊头2套设在辊轴1上，且辊头2从辊轴1的第一端11装入到辊轴1的第二端12，辊头2上形成有沿辊头2的轴向贯通的轴孔部21，轴孔部21的至少一部分的直径小于辊轴1的轴肩13的外径，轴孔部21的内表面具有凹槽22，凹槽22的侧壁与辊轴1的轴肩13之间具有热膨胀间隙δ，其中，δ满足：1mm≤δ≤5mm。 [0042] 例如，如图1-图5所示，悬臂辊100可以包括辊头2、辊轴1、第一轴承座51、第二轴承座52、底座5、减速电机53和旋转接头54，其中第一轴承座51、第二轴承座52、底座5、减速电机53和旋转接头54均位于加热炉的炉墙101的右侧，即位于上述加热炉的外面。图1中辊轴1的右端为第一端11，辊轴1的左端为第二端12，辊轴1的第一端11为传动端，辊轴1的第二端12为非传动端(即辊轴1上与减速电机53直接相连的一端称为传动端，辊轴1与减速电机53非直接相连的一端称为非传动端)。 [0043] 轴孔部21的内表面的凹槽22可以包括间隔设置的第一凹槽221和第二凹槽222，辊轴1的第二端12形成有径向向外凸出的环状的轴肩13。辊头2采用倒装形式套设在辊轴1上，此时辊轴1的第一端11与辊轴1的第二端12相比尺寸较小，辊头2从辊轴1的第一端11装入到辊轴1的第二端12，辊头2的左端面距离辊轴1的第二端12的端面具有定位尺寸λ，其中λ可以满足：λ＝5mm，由此，通过设置定位尺寸λ，方便了辊头2与辊轴1之间的定位，从而方便了辊头2与辊轴1之间的固定连接。辊头2与辊轴1安装定位好之后，辊头2的右端可以与辊轴1采用焊接固定，在辊头2右端面与辊轴1之间形成焊缝14，此时，第二凹槽222的右侧壁与轴肩13之间在辊轴1的轴线方向上预留有热膨胀间隙δ，其中，δ满足：1mm≤δ≤5mm。其中，热膨胀间隙δ可以理解为辊头2与辊轴1安装固定完成之后，第二凹槽222的右侧壁与轴肩13之间在辊轴1的轴线方向上的间距，此间距可以容许辊头2和辊轴1之间产生不同的热变形。具体地，悬臂辊100整体安装固定好之后，将辊头2和辊轴1置于上述加热炉中，辊头2和辊轴1的一部分均在上述加热炉内(例如，图1中所示的炉墙101的左侧)，当加热炉工作时，辊头2和辊轴1受热膨胀，辊头2和辊轴1将向左侧游动，由于辊头2和辊轴1的热膨胀量不同，第二凹槽222的右侧壁将相对于轴肩13沿辊轴1的轴线方向向左游动，第二凹槽222的右侧壁右侧的孔的直径小于轴肩13的外径(轴肩13对应的轴的直径)，而预留出的热膨胀间隙δ可以保证第二凹槽222的右侧壁不会向左挤压轴肩13，由此，可以减小辊头2和辊轴1之间的热应力，保证了辊头2和辊轴1整体结构的强度，提高了辊头2和辊轴1的使用寿命。优选地，δ进一步满足：δ＝3mm。 [0044] 而且，辊轴1穿设在第一轴承座51和第二轴承座52上，第一轴承座51和第二轴承座52安装固定在底座5上，同时减速电机53也安装在底座5上，辊轴1的第一端11与旋转接头54相连。输送的坯料102可以置于辊头2的上端面，减速电机53驱动辊轴1旋转，辊轴1带动辊头 2旋转，坯料102受到辊头2作用的摩擦力而沿着垂直于图1中纸面的方向向前或向后移动，由此完成坯料102的输送。 [0045] 当然，可以理解的是，辊头2的直径和长度均可以根据实际要求设置，例如，辊头2的直径可以做小或做大，辊头2的长度可以做长或做短，以更好地满足实际要求。同时，凹槽22的个数也可以根据实际要求设置，且多个凹槽22之间可以通过与辊头2一体成型的加强筋23间隔开，由此，凹槽22的设置可以减轻辊头2的结构重量，减小辊轴1的第二端12在沿与辊轴1轴线垂直的方向上的挠度，加强筋23可保证辊头2的强度，同时，辊头2的结构简单，制造成本低。 [0046] 而且，辊头2与辊轴1通过焊缝14连接固定，保证辊头2与辊轴1之间连接可靠，由此，辊头2不易从辊轴1上滑脱而向上述加热炉内脱落。此外，如果辊头2和辊轴1的焊缝14连接开裂，辊头2相对于辊轴1向辊轴1的第二端12的热膨胀过大时，辊头2相对于辊轴1向左滑动时，由于第二凹槽222的右侧壁右侧的孔的直径小于轴肩13的外径，第二凹槽222的右侧壁可以卡在轴肩13处，由此，轴肩13可以阻止辊头2从辊轴1上滑脱而向加热炉内脱落，保证了悬臂辊100整体结构运行可靠，进一步提高了悬臂辊100的寿命。 [0047] 进一步地，在焊缝14外套装有圆筒状的护套61，护套61从辊轴1的第一端11套入辊轴1，护套61的左端插设在辊头2右端的沟槽24内，以支撑、固定护套61的左端，护套61的右端卡在两个挡环62之间，两个挡环62均焊接在辊轴2上，护套61由此，焊缝14位于护套61内部，护套61可以保护焊缝14不易被烧坏，进一步保证辊头2不易从辊轴1上滑脱而向上述加热炉内脱落，提高了悬臂辊100的使用寿命，而且护套61还保护了左侧的挡环62与辊轴2的焊缝不被烧坏，使护套61的使用更安全可靠，同时，由于护套61并未直接与辊轴1焊接，从而方便了护套61的更换。 [0048] 更进一步地，辊头2上可以形成有两个排气孔(图未示出)，排气孔包括第一排气孔和第二排气孔，第一凹槽221通过第一排气孔与外界连通，第二凹槽222通过第二排气孔与外界连通，由此，辊头2在上述加热炉内温度过高时，凹槽22内的气体发生膨胀，可以通过两个排气孔排出，以免膨胀的气体不能扩散而损坏辊头2和辊轴1，保证辊头2和辊轴1的强度，提高辊头2和辊轴1的使用寿命。可选地，第一排气孔和第二排气孔可以均为圆形孔，第一排气孔和第二排气孔的直径可以分别为8mm。 [0049] 根据本发明实施例的用于加热炉的悬臂辊100，通过使凹槽22和轴肩13之间预留有热膨胀间隙δ，当悬臂辊100应用于加热炉时，可以有效保证辊头2相对于辊轴1可以轴向移动，减小了辊头2和辊轴1之间的热应力，保证了辊头2和辊轴1整体结构的强度，提高了辊头2和辊轴1的使用寿命，而且，由于轴孔部21的至少一部分的直径小于轴肩13的外径，轴肩13可以阻止辊头2从辊轴1上滑脱，保证了悬臂辊100整体结构运行可靠，进一步提高了悬臂辊100的使用寿命，从而可以节约工时，提高效益。 [0050] 在本发明的进一步实施例中，辊轴1的第二端12设有盖板3，盖板3上形成有至少一个通气孔31。例如，如图3所示，辊轴1内设有沿轴向延伸的空腔15，在辊轴1第二端12的空腔15内可以焊接设置有挡板7。盖板3焊接在辊轴1的第二端12的端面上，且盖板3与挡板7轴向间隔设置，盖板3上可以形成有一个通气孔31，且该通气孔31可以位于盖板3的中心处。由此，辊头2和辊轴1温度过高时，盖板3和挡板7之间限定出的空间内的气体发生膨胀，可以通过通气孔31排出，以免产生附加的气体载荷，保证盖板3与辊轴1之间的连接强度和挡板7与辊轴1之间的连接强度。当然，可以理解的是，通气孔31的个数以及在盖板3上的具体排布方式等还可以根据实际要求具体设置。 [0051] 可选地，通气孔31为圆孔，通气孔31的直径为5mm。当然，通气孔31还可以根据实际要求设置成椭圆形孔、长圆形孔或多边形孔等，通气孔31的大小也可以根据实际要求设置。 [0052] 优选地，盖板3和辊头2均为耐热钢件，由此，可以保证辊头2不易被烧裂、烧损，以致辊头2从辊轴1上脱落。而且，盖板3采用与辊头2相同材质的耐热钢件，可保证盖板3不易被烧裂、烧损，从而盖板3从辊头2上脱落，由此，盖板3可以很好地保护挡板7。可以理解的是，辊头2和盖板3还可以根据实际要求采用其他耐高温的材料。 [0053] 在本发明的一个可选实施例中，辊头2和辊轴1之间通过键8连接。例如，如图3所示，辊头2和辊轴1之间采用键8连接，使得辊头2和辊轴1的对中性好，同轴度高，定位精度高，辊头2与辊轴1一起转动是靠键8的侧面传递扭矩，键8的侧面为工作面，由此，键8可以承受较大的冲击载荷、变载荷和传递扭矩，提高了辊头2与辊轴1之间的连接强度，结构简单，且安装方便。其中，键8的个数可以为一个或多个。如图3和图5所示，辊头2上形成有容纳键8的键槽8a，键槽8a可以沿辊头2的轴向贯穿辊头2的左端面和右端面，从而方便了键槽8a的加工。 [0054] 在本发明的一个实施例中，辊轴1上设有遮热环9，遮热环9位于辊头2的邻近辊轴1的第二端12。例如，如图1-图3所示，遮热环9套设在辊轴1上，且遮热环9设置在炉墙101的右侧，遮热环9将炉墙101与第一轴承座51、第二轴承座52、底座5、减速电机53、旋转接头54等其他部件隔开，由此,可以遮挡炉墙101的温度，以保护遮热环9右侧的上述其他部件不被烧损，从而延长了第一轴承座51、第二轴承座52、底座5、减速电机53、旋转接头54等部件的使用寿命。 [0055] 在本发明的一个实施例中，轴孔部21与辊轴1同轴设置。如图3-图5所示，辊头2轴孔部21的轴线与辊轴1的轴线重合，辊轴1带动辊头2转动时，辊头2的轴线不会相对辊轴1的轴线发生沿与辊轴1的轴线垂直的方向上的移动，辊头2的上表面与辊轴1的轴线在与辊轴1的轴线垂直的方向上的距离保持不变，由此，辊头2形成的辊道(悬臂辊100输送坯料102时，多个辊头2的上端面间隔并排所形成的坯料102输送通道)稳定，辊头2不会发生相对辊轴1在上下方向上的波动。 [0056] 在本发明的一个实施例中，辊轴1内具有空腔15，空腔15内设有挡板7，挡板7位于辊轴1的第二端12，悬臂辊100进一步包括：进水管4，进水管4的一端伸入空腔15内且邻近挡板7，其中进水管4通过至少一组支撑件支撑在空腔15内，每组支撑件包括支撑座43，支撑座43上形成有中心孔和沿中心孔的周向间隔设置的多个偏孔431，且偏孔431的朝向辊轴1的第一端11的一侧形成有坡口(图未示出)。 [0057] 例如，如图1-图3所示，挡板7焊接在辊轴1第二端12的空腔15内，且挡板7将循环水冷却系统与盖板3隔开，避免冷却水通过盖板3上的通气孔31流入上述加热炉等漏水现象。而且，盖板3对挡板7的保护作用可以进一步避免漏水现象。上述支撑件可以包括支撑座43和支撑块组，进水管4的左端伸入空腔15，且进水管4的左端固定在空腔15内的支撑座43上的中心孔内，多个偏孔431可以沿中心孔的周向均匀间隔设置，旋转接头54通过第一水管41与进水口411相连，旋转接头54通过第二水管42和出水口421相连。冷却水从进水口411经第一水管41、旋转接头54进入，流经进水管4，从进水管4的左端流出，冷却辊头2和辊轴1，而后经偏孔431流入内腔151，最终经旋转接头54、第二水管42由出水口421流出，由此，空腔15与进水管4形成了循环水冷却系统，冷却水可在辊轴1内循环流动，达到了很好的冷却辊头2和辊轴1的效果，保证辊头2和伸入上述加热炉内的辊轴1的一部分不易被烧坏。 [0058] 而且，在冷却水流经偏孔431时，由于偏孔431的朝向辊轴1的第一端11的一侧(例如，图3中的右侧)形成有坡口，且坡口的横截面积大于偏心孔431的面积，由此，不会阻碍冷却水的流动，保证了冷却水具有良好的流动性。可以理解的是，坡口可以由偏孔431的内壁面自左向右、向上倾斜形成，结构简单，加工方便。 [0059] 当然，偏孔431的位置和个数还可以根据实际要求设置。同时，旋转接头54的左端接在辊轴1的第一端11，旋转接头54的右端与第一水管41相连，旋转接头54的下侧与第二水管42相连，减速电机53驱动辊轴1旋转时，旋转接头54可实现第一水管41和第二水管42不跟随辊轴1旋转，极大地方便了用户。而且，上述支撑组及支撑块44的个数均可以根据实际要求设置，而且进水管4中的冷却水还可以为其他所有能起冷却作用、能流动的液体，例如冷却油等。 [0060] 可选地，支撑座43焊接固定在辊轴2的空腔15内，且支撑座43的外周全部焊接在空腔15的壁面上，由此，支撑座43与辊轴2的连接可靠，高温环境下支撑座43不易从辊轴2上脱落，从而很好地实现了高温环境下对进水管4的左端的支撑作用，安全可靠性能高。进水管4的右端与旋转接头54相连，且进水管4的右端可以通过旋转接头54内部的螺母与旋转接头54固定。进水管4的中间偏右位置(例如图1中圈出的A处)设置一个支撑块组，该支撑块组可以包括沿进水管4的周向间隔布置的三个支撑块44，三个支撑块44均置于空腔15与进水管4之间的内腔151中，以固定进水管4在空腔15中的位置，且支撑块44可以焊接在进水管4的外表面上，由此，可保证较长的进水管4通入冷却水后不会发生变形例如变弯等，而且支撑块 44安装方便。其中，支撑座43可选为支撑板。 [0061] 如图1所示，根据本发明第二方面实施例的加热炉，包括根据本发明上述第一方面实施例的用于加热炉的悬臂辊100。 [0062] 根据本发明实施例的加热炉，通过采用上述的悬臂辊100，可以减小整体结构的热应力，循环冷却系统的冷却效果好，上述加热炉内和上述加热炉外的部件均不易被烧损，而且结构简单，制造成本低，部件之间连接可靠，辊头2不会从辊轴1上滑落，运行安全，悬臂辊100的使用寿命长，同时，减少了维修费用，节约了工时，提高了生产效益。 [0063] 根据本发明实施例的加热炉的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。 [0064] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 |
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