[发明专利]包括传动轴和辊环的轧辊以及组装该轧辊的方法

说明书

技术领域

第一方面，本发明涉及一种轧辊，所述轧辊一方面包括具有柱形包络面的传动轴，所述柱形包络面具有一定的外径和一定的长度，并且另一方面包括辊环，辊环包括硬质材料制成的外环以及与外环同心并用较韧性的材料制成的内环，所述内环包括具有一定的内径的柱形内部，并且一方面，所述内环以冶金方式永久地与外环结合成整体，另一方面，所述内环可旋转地刚性连接于传动轴，从而将驱动扭矩从传动轴传递至外环。

另一方面，本发明还涉及一种组装该轧辊的方法。

背景技术

上述的这种类型的轧辊通常被所属领域技术人员命名为组合式轧辊，并且在实践中用于狭长金属产品(诸如线、棒、管等)的热轧或冷轧。为了这个目的，辊环形成有一个或多个周向凹槽，其以所期望的顺序形成产品。当辊环有轧制平面物体(诸如带)的目的时，辊环也可以完全是光滑。在一些轧辊中，辊环由所谓的复合辊环组成，这种复合辊环由基于铁的铸造合金(例如球墨铸铁)制成的内环和一个或多个嵌入内环的外环组成，外环由坚硬、耐磨并且耐热的材料制成，诸如硬质合金，外环以冶金方式永久地与内环结合成整体，更精确地是在铸造期间将外环嵌入合金中。

在上述类型的轧辊中使用硬质合金制成的辊环已经有多年的发展历史，一路上从尝试着将硬质合金环仅以机械方式(通过楔、凸耳、杆或者其他驱动器)直接与传动轴相连接的简单轧辊结构直到今天的各个硬质合金环通常以冶金方式与较韧性的材料制成的内环结合成整体的结构，内环则在硬质合金环中不出现令人烦恼的应力现象的情况下连接于传动轴。近年来，发展集中在两个主要问题区域，即，第一方面为辊环材料的选择，并且特别是辊环的内环的合适材料的选择，而第二方面为可靠地相对于传动轴可旋转地固定辊环。此外(见EP0374116)，对于内环的材料，材料发展已经导致镁球墨铸铁(magnesious nodular iron)的使用，其包括弥散的、类似球体的石墨，其通过热处理而能够释放出来，从适量的残余奥氏体变为例如贝氏体。用于解决第二个问题的尝试，也就是，使得能够将大的扭矩从传动轴传递给辊环，而且它们不会相对于彼此滑动的尝试，已经产生大量的解决方案建议，这些可以在专利文献中有据可查(除了以上提到的EP0374116之外，还可以参照US 5558610，US 5735788，US 6685611，以及EP 1733816)。然而，迄今为止公知的解决方案仍然是通过机械锁定装置实现从传动轴到辊环的扭矩，机械锁定装置以某种方式在传动轴和辊环的内环之间起作用。一种锁定装置包括彼此啮合的凸形和凹形元件，它们要么位于内环的内表面和传动轴的包络面之间的交界面上，要么位于辊环的端面，并且在传动轴的外侧上与辊环相配合的数个环彼此压靠(参见EP0374116的两种情形)。另一种锁定装置依赖配合表面之间的摩擦接合。同样在这种情况下，接合可以要么位于内环的内表面和传动轴的包络面之间的交界面上，要么位于与辊环相配合的环的环形端面。为了实现这样的摩擦接合，能够使用楔、锁定螺母、液压装置等等。

然而，机械性质的最简单的锁定装置也有缺点，其在于其除了必须的车削外，锁定装置还要求某些形式的切割或切屑去除加工，即铣、钻、形成螺纹等。不仅由于各个工作操作耗时的原因，还可能最重要地是由于这些部件必须在接踵而来的准备时间内在不同的加工站之间移动，每个这些另外的加工操作使得制造更昂贵。机械锁定装置的另一个缺点是其削弱了轧辊的能力[w1]，轧辊的能力取决于在给定的轧辊宽度内能够安装多少辊环(或在辊环中有多少槽)，例如其取决于传动轴的有效长度。如果锁定装置强加在轧辊宽度上，则有效的辊槽的数目当然会减少。有时，锁定装置也可能引起在辊环中的有害的应力现象。另外，特别是各个部件的类似凹型的凹处可能在整体上减弱轧辊结构。

发明内容

本发明的目的在于消除已知轧辊的上述缺点以及提供改进的轧辊。因而，本发明的主要目的是提供一种轧辊，其辊环能够在无需任何传统类型的机械锁定装置的情况下以可靠的方式相对于传动轴可旋转地固定。另一个目的是在沿着传动轴的长度延伸的辊环的数目和/或辊槽的数目方面，提供具有最佳能力的轧辊。本发明的又一个目的是提供一种轧辊，轧辊的两个主要部件，即传动轴和辊环或多个辊环，能够通过绝对最小的加工操作制造。

根据本发明，通过权利要求1的特征部分限定的特征至少达到主要目的。在从属权利要求2-4中进一步限定根据本发明的轧辊的优选实施例。

在更多的方面，本发明还涉及一种组装根据本发明的轧辊的方法。在独立权利要求5中看到该方法的特征。

发明概述