[实用新型]CSP加热炉炉辊用耐热金属辊环

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业炉热工设备技术领域，具体地指一种CSP(薄板坯连铸连轧)加热炉炉辊用耐热金属辊环。

背景技术

炉辊是CSP(Compact Strip Production，紧凑式带钢生产线)辊底式加热炉机械设备中最重要、最易损坏的关键设备，其在线量大、价格高、寿命低。炉辊为通轴水冷辊，通过辊身上的4圈宽约80mm的耐热金属辊环进行薄板铸坯的支撑，通过炉辊的正反旋转与转速的调节，完成铸坯在炉内的输送、缓冲与加热时间的控制，炉辊与铸坯非接触部分全部采用耐火材料绝热层包裹，降低炉辊水冷热损失，提高炉辊高温使用条件下强度与刚度。由此可见，在炉辊构成中，承载铸坯的4个耐热金属辊环工作条件最为恶劣，是炉辊的易损坏构件，同时，由于耐热金属昂贵的售价以及辊环严格的加工工艺要求，尤其是钢种加热温度要求高的CSP辊底式加热炉，因耐热合金元素含量高、加工制备工艺难等，导致耐热金属辊环成本居高不下，是炉辊综合成本的主要构成，严重制约了CSP生产工艺生产经营效益的发挥。国内常用的进口炉辊辊环结构如图1～3所示，所述炉辊辊环包括六片沿周向均布的辊环分体1，所述辊环分体1焊接在炉辊3的外壁上。辊环分体1由齿状筋板11和圆弧环圈12构成，所述齿状筋板11设于圆弧环圈12轴向中间截面上，这种结构导致圆弧环圈12轴向边缘温度远高于圆弧环圈12轴向中心温度，使圆弧环圈12边缘磨损烧蚀严重，且辊环结瘤、辊环使用寿命低、水冷热损失大、钢坯加热质量差。为此，国内相关学者从2001年起开展了炉辊国产化的研究，核心关键技术就是耐热金属辊环的研制，先后针对不同钢种CSP辊底式加热炉的需求，进行了辊环耐热合金材料与辊环结构的研究，以降低辊环制作成本与水冷热损失，提高辊环高温性能，延长辊环使用寿命，改善钢坯加热质量等。如：文献《包钢科技》刊载了由冯立义、周建平和张骞执笔，名称为“CSP加热炉炉辊辊环的研制”的技术论文(2004，30(2))，报道了辊环用耐热金属材料的国产化与应用情况，通过对进口德国LOI公司辊环的材质分析，在保证钢中C、Ni、Cr等主要成分的情况下，采用调整微合金Nb、Mo、Ti、Co、Al、Si的质量分数和降低钢中S、P的冶炼手段，完成了辊环耐热合金的开发，并在不改变辊环结构的条件下，取得了与进口辊环相同的应用效果，使辊环成本降低2/3；但辊环适应的最高炉温≤1200℃，不能满足更高炉温的使用需求。一件专利号为ZL200920304606.9、实用新型名称为“耐热辊环”的中国专利，公开了一种CSP加热炉炉辊用耐热辊环，其特征在于辊轴上有均匀分布的四个相同尺寸的辊环分体，辊环分体结构与进口常用辊环相同，但比进口的六等份辊环分体相比，减少了辊环分体数量，从而减轻了辊环的加工强度，采用Cr35Ni55W9Al2材料制作辊环，提高了辊环的耐磨性能和高温抗氧化性能，能够适应1150～1350℃炉温的使用需求；但辊环分体体积增大，增加了耐热合金浇铸质量保障的难度，同时，超高含量的贵重金属元素，导致辊环价格急剧上升，目前未见实际生产使用的报道。一件专利申请号为201010140148.7、实用新型名称为“辊底加热炉炉辊的辊环”的中国专利申请，公开了一种辊底加热炉炉辊用陶瓷一耐热钢复合辊环，通过陶瓷外环的使用，提高辊环高温强度、抗热裂性能、耐磨性能、抗氧化铁侵蚀与粘结性能，降低辊环综合导热性能与钢坯加热“黑印”，改善钢坯加热质量；但脆性陶瓷材料抗机械冲击性能不足，在板坯输送过程中强烈的撞击作用下，将引起陶瓷外环的机械破损，影响其实际使用效果，目前未见实际生产使用的报道。此外，意大利德兴公司采用Co50耐热合金辊环，以及一件国际申请号为PCT/US94/03199、国际公开号为WO94/21978、实用新型名称为“高温辊底式加热炉用炉辊”的欧洲专利，公开了多种高温辊底式加热炉用炉辊结构，均采用耐热合金制作辊环，通过多种不同形式的炉辊隔热衬结构、水冷通道结构与辊环结构的设计，达到强化辊身的隔热与辊环冷却效果，提高炉辊使用温度范围，满足高温辊底式加热炉使用需求，但炉辊水冷通道、辊环与隔热衬结构复杂、制作难度大，导致炉辊综合成本高；同时，同时辊环的强化冷却，导致炉辊水冷热损失大，不利于辊底式加热炉节能。国内曾有该项技术在炉温小于1200℃的CSP辊底式加热炉上试用报道，但因使用寿命与成本不理想而放弃。综上所述，国内外相关专利与技术研究仅考虑到辊环材料与辊环加工制作难度，均未涉及辊环结构对辊环使用性能的影响研究内容，因而，提高辊环的高温适应性、延长辊环使用寿命、降低辊环制作成本、加工难度与改善辊环使用性能仍将是炉辊综合技术研究的关键技术。

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