基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副制造技术

本发明专利技术公开了一种基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副，包括轴头，及套装于轴头外侧面的轴套，还包括贴合于所述轴套摩擦工作面上的中间轴瓦，分别位于中间轴瓦两侧的侧部轴瓦，侧部轴瓦也贴合于所述轴套摩擦工作面上；两块侧部轴瓦与中间轴瓦均为等距分布，且两块侧部轴瓦的中心线与所述轴头圆心所形成的夹角为45～120

【技术实现步骤摘要】
基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副


[0001]本专利技术涉及冷轧薄带热镀机组中锌锅辊滑动轴承，更具体地说，涉及一种基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副。

技术介绍

[0002]如图1所示，带钢1自退火炉出来后，进入锌锅2中，锌锅2中是高温液态金属3，锌锅2中通常有三根辊子，即沉没辊4、矫正辊5和稳定辊6。带钢1经由锌锅辊系垂直向上离开锌锅2，完成镀层过程。通常，沉没辊4实现带钢1的转向，因此辊径较大，矫正辊5在实际生产中可以前后移动，以实现带钢1的张紧功能，防止带钢1和辊系打滑，稳定辊6的位置通常固定，起到固定带钢1上行通板轨迹线的目的。
[0003]由于沉没辊4、矫正辊5和稳定辊6整体浸入到锌锅2中，这些辊子的两端均安装在辊架(见图1中7a、7b、7c)上。辊架是悬臂梁结构，辊子在辊架的安装通过滑动轴承来实现。锌锅辊系滑动轴承副的运转精度和使用寿命是锌锅区域制约生产的主要因素，通常轴承外圈固定在辊臂上，轴承内圈安装在辊子的轴端，滑动轴承的摩擦副中，内圈称为轴套，外圈称为轴瓦。
[0004]热镀产线根据镀层的种类不同，液态金属的成分和工作温度也不同，典型的有三种：其一，纯锌和锌铁合金镀层，液态金属的组成是99％以上的锌和少量的铝、铁，温度在440～480℃范围；其二，铝锌合金镀层，液态金属的组成是55％铝-45％锌，温度在600～620℃范围；其三，铝硅合金镀层，液态金属的组成是89％铝，9％硅和2％铁，温度在680～700℃范围。上述液态金属对常见的钢材均具有强腐蚀性，另外液态金属中有金属化合物形态的渣，其是一种硬质颗粒，上述工况也说明了，浸没在高温液态金属中的轴承，往往只用滑动轴承，且工况条件对滑动轴承的结构、材质有很高的要求，简而言之，液态金属锌锅用的轴套、轴瓦须具备高的耐磨损、耐腐蚀性、及高温下的性能热稳定性，且不同温度和不同液态金属下，对轴套、轴瓦的技术要求也不同，总体而言，温度越高，要求越苛刻。
[0005]实际生产中，锌锅辊系的轴套、轴瓦是关键部件，其对生产线的产量和质量有直接影响。因此，行业对耐高温、耐磨损、耐腐蚀的高性能轴套、轴瓦有现实需求。总体来说，行业对该轴套、轴瓦有以下两类要求：其一，在一个上机使用周期内，要求灵活转动，无卡阻现象，上机使用周期越长越好；其二，摩擦副内不易进锌渣，或者锌渣造成的磨粒磨损小，对安装精度有一定的容忍度，如能，尽可能适应自定心作用，以减小辊臂热变形等因素和安装偏差等导致辊子和通道线不平行的问题。
[0006]总体而言，锌锅辊系摩擦副的设计涉及三个方面：结构设计、牺牲策略设计和摩擦副材料选型设计。目前行业内广泛使用的三种典型结构如下：
[0007]1)如图2所示，是行业广泛使用的摩擦副的结构，俗称“大圆套小圆”，8为辊子轴头，9为安装在轴头8上的轴套，10为轴瓦，可以是整圆也可以是部分圆，11为啮合区。其中轴套8可以是整体合金浇铸、粉末冶金制造，如钴基合金，也可以是在不锈钢316L之上通过热喷涂或者激光熔覆等加工方法得到的表面耐磨层。轴瓦10可以是陶瓷材料，如氧化锆、氧化
铝、氮化硅、赛隆等，也可以是金属材料，如钴基合金。
[0008]从结构设计上看，这种结构具有安装简单的优点，但也具有啮合不稳定的缺点，见图1中的沉没辊4，理论上，大圆套小圆的内切结构的切点稳定，但实际使用中，由于带钢1张力的波动等干扰因素，啮合区11是不固定的，从结构设计上看，容易失稳。从摩擦副磨损牺牲策略和摩擦副材料上看，这种结构是单一牺牲策略。轴套9为金属或者金属陶瓷，如果轴瓦10也是用金属，则通常轴瓦10硬度小于轴套9，轴瓦10磨损大于轴套9，是牺牲轴瓦10的策略。如果轴瓦10是陶瓷(如氧化锆、氮化硅等材质)，则轴瓦10的硬度高于轴套9，轴套9的磨损大于轴瓦10，是牺牲轴套9的策略。总之，这种结构的实际生产中，存在抖动大、稳定性差的缺点。
[0009]2)如图3所示，也是行业广泛使用的摩擦副的结构，俗称V形结构，12为辊子轴头，13为安装在轴头12上的轴套，14为轴瓦，轴瓦14是左右对称结构，15为啮合区，左右各一。其中轴套13可以是整体合金浇铸的，如钴基系列合金，也可以是在不锈钢316L之上通过热喷涂或者激光熔覆等加工方法得到的表面耐磨层。轴瓦14可以是陶瓷材料，如氧化锆、氧化铝等，也可以是金属材料，如钴基系列合金。
[0010]从结构设计上看，这种结构具有静态定位准确的优点，轴套13和两侧的轴瓦14相切，位置固定。但在实际生产中，也具有啮合不稳定的缺点，由于带钢张力的波动等干扰因素，啮合区15动态下也不是固定的，轴瓦14的两个切线并不足以构成一个圆，从结构设计上看，尤其在张力和速度波动大时，容易失稳。这个结构还有另外一个特点，即两侧轴承V形的相位角的一致性要求苛刻，否则，辊系抖动难以避免，从摩擦副磨损牺牲策略和摩擦副材料上看，这种结构也是单一牺牲策略。轴套13为金属或者金属陶瓷，如果轴瓦14也是用金属，则通常轴瓦14硬度小于轴套13，轴瓦14的磨损大于轴套13，是牺牲轴瓦的策略。如果轴瓦14是陶瓷(如氧化锆、氮化硅等材质)，则轴瓦14硬度高于轴套13，轴套13的磨损大于轴瓦14，是牺牲轴套13的策略。总之，这种结构的实际生产中，也存在抖动大、稳定性差的缺点，对结构精度要求高。
[0011]3)如图4所示，也是行业广泛使用的摩擦副的结构，俗称改良型V形结构，16为辊子轴头，17为安装在轴头16上的轴套，18为轴瓦，轴瓦18是长条状结构，有三块，初始状态下，两侧轴瓦18和轴套17直接接触，中间轴瓦18和轴套17之间存在间隙19。其中轴套17可以是整体合金浇铸的，如钴基系列合金，也可以是在不锈钢316L之上通过热喷涂或者激光熔覆等加工方法得到的表面耐磨层，如钴基碳化钨。轴瓦18可以是陶瓷材料。
[0012]从结构设计上看，这种结构是前述V形结构的改良，其增加了中间轴瓦18，且中间轴瓦18和轴套17的初始阶段存在间隙19，这种设计思想是，轴套17、轴瓦18的使用存在两个阶段：其一，磨合阶段，即通过轴套17和轴瓦18的磨损，消除中间轴瓦18和轴套17之间的间隙19；其二，轴瓦18全接触阶段，在磨合阶段之后，进入到三块轴瓦18均接触的状态。
[0013]从实际使用看，由于这种结构有磨合阶段，本质上在这个磨合阶段，由于中间轴瓦18有间隙19，此时是V形结构，此具有V形结构设计的缺点。在进入到第二阶段，即轴瓦18全接触阶段，由于三块轴瓦18材质一样，且全为陶瓷材质，此时有两种牺牲策略，若为牺牲轴瓦18，则轴套17材质通常为碳化钨之类的高硬材质，此时靠陶瓷轴瓦18的磨损来保持全接触，但通常陶瓷和碳化钨均为高硬材料，磨损困难，前述的磨合阶段较长，期间容易抖动，若为牺牲轴套17，即轴套17采用比轴瓦18硬度低的材料，则由于轴套17磨损大，外径逐渐减
小，和三块轴瓦18形成的圆弧并不是同心圆关系，也容易诱发抖动。
[0014]从摩擦副磨损牺牲策略和摩擦副材料上看，如之前所述，这种结构也是单一牺牲策略，或为牺牲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副，包括轴头，及套装于轴头外侧面的轴套，其特征在于：还包括贴合于所述轴套摩擦工作面上的中间轴瓦，分别位于中间轴瓦两侧的侧部轴瓦，侧部轴瓦也贴合于所述轴套摩擦工作面上；所述两块侧部轴瓦与中间轴瓦均为等距分布，且两块侧部轴瓦的中心线与所述轴头圆心所形成的夹角为45～120
°
；所述侧部轴瓦表面硬度＞轴套表面硬度＞中间轴瓦表面硬度。2.如权利要求1所述一种基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副，其特征在于：所述侧部轴瓦为陶瓷材质制成。3.如权利要求1所述一种基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐成龙，姚舜，潘海荣，瞿海霞，杨德宇，张亚林，刘彪，
申请(专利权)人：上海隆锐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：