專利名稱：熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱浸鍍沉沒輥，特別涉及一種熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置。
背景技術(shù)：
近年來，汽車、建筑材料和家電等工業(yè)的快速發(fā)展和不斷壯大，熱浸鍍技術(shù)，尤其是帶鋼熱鍍鋅及其合金、熱鍍鋁及其合金技術(shù)(以下簡稱為熱鍍鋅技術(shù))的研究和開發(fā)日益受到關(guān)注，其中，鍍液內(nèi)沉沒輥及其軸套和襯套(又稱臂套)的長壽技術(shù)是重要的研發(fā)方向之一。在帶鋼熱鍍鋅生產(chǎn)過程中，沉沒輥通過軸套和襯套固定在支架上，沉浸在460~480℃的熔融鋅液中；它們完全依靠帶鋼的摩擦力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)來改變帶鋼的運(yùn)動(dòng)方向，從而完成浸鍍過程。這中間，主要存在以下問題1.沉沒輥和帶鋼之間相互摩擦磨損，在熔融鋅液的化學(xué)腐蝕作用下，沉沒輥表面磨損加?。环催^來，摩擦力會影響帶鋼表面質(zhì)量。
2.沉沒輥軸套和襯套在高溫鋅液的化學(xué)腐蝕作用下，其表面形成比基體硬得多的硬質(zhì)相磨粒磨損，使得軸套和襯套的使用壽命非常短，一般為10~20天；軸套和襯套的磨粒磨損反過來也影響沉沒輥的磨損和使用壽命。
3.軸套和襯套磨損失效后，必須停機(jī)更換，每次時(shí)間不小于10小時(shí)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的連續(xù)性和生產(chǎn)效率；由于軸套和襯套的壽命相對較短，更換它們是生產(chǎn)停機(jī)的主要原因，而又直接增加了生產(chǎn)成本。
4.帶鋼和沉沒輥之間，軸套和襯套之間摩擦力限制了帶鋼運(yùn)行速度的進(jìn)一步提高。
為解決以上問題，大量研究主要集中在表面熱噴涂陶瓷，比如SiC、WC或SiAlON等材料方面，以提高沉沒輥及其軸套和襯套的耐鋅液腐蝕和耐磨粒磨損性能，經(jīng)檢索，如CN1077207“高耐磨自熔合金熱噴涂材料”和CN1279301“金屬熔融鍍槽中輥軸的表面處理方法”等都是這方面的專利，但這些專利都不能徹底解決鋅液中軸套和襯套之間的磨粒磨損問題。
經(jīng)檢索，熱浸鍍領(lǐng)域沒有任何采用磁懸浮技術(shù)的專利。而采用磁懸浮技術(shù)的其它專利主要集中在磁懸浮列車、導(dǎo)軌和軸承等方面。其中，只有磁懸浮軸承涉及到無摩擦旋轉(zhuǎn)，比如CN1287230、CN1381679、CN1177066、CN1104730、CN1039290、ZL98204731、ZL00237069、ZL01226336、ZL01233562、ZL97210018、ZL00200759、ZL94227789等專利。而這些專利無一例外的采用單個(gè)或多個(gè)閉合環(huán)形磁鐵，且相鄰磁極緊密相連，整個(gè)磁結(jié)構(gòu)為均等結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是，解決由于沉沒輥軸套和襯套磨損失效而更換頻繁的問題，提高生產(chǎn)的連續(xù)性和效率，降低生產(chǎn)成本；同時(shí)延長沉沒輥使用壽命，為進(jìn)一步提高熱浸鍍產(chǎn)品質(zhì)量和速度提供可能。
本實(shí)用新型的技術(shù)思路是，利用永磁體同極相斥異極相吸的原理，取消目前熱浸鍍技術(shù)中普遍采用的涂層軸套和襯套，而采用普通鋼鐵材料制作的軸套和襯套，或直接在沉沒輥軸頸和支架上安裝若干對永磁體；支架永磁體和沉沒輥永磁體相同磁極的推斥力使沉沒輥懸浮起來。磁路的非均等結(jié)構(gòu)保證部分磁場力抵消了沉沒輥重力，使沉沒輥懸浮在支架正中央。由于永磁體同極磁場的相互推斥力使得沉沒輥懸浮在支架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了完全非接觸旋轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，包括沉沒輥，沉沒輥兩端的軸頸位于中空的支架內(nèi)，支架永磁體和沉沒輥永磁體依靠吸引力或通過磁體中心孔螺栓分別固定在支架和沉沒輥軸頸的固定槽內(nèi)，固定槽截面根據(jù)永磁體形狀設(shè)計(jì)成矩形、T形或上小下大的梯形等。氣體密封組件為法蘭結(jié)構(gòu)，利用緊固件固定在支架端面上。導(dǎo)氣管可以固定在支架上，也可以直接引出鋅鍋外固定，其口徑要求能覆蓋支架和軸動(dòng)配合全部的氣隙，把少量可能泄漏的氣體排出鋅液外。這樣，氣體密封組件、導(dǎo)氣管和支架之間的空間組成氣體密封系統(tǒng)。支架永磁體和沉沒輥永磁體均須采用AlNiCo或其它耐高溫永磁體，為單塊軸向充磁的長方體或圓弧體等，永磁體表面均需進(jìn)行WC等陶瓷涂膜處理，與沉沒輥固定的沉沒輥永磁體在沉沒輥軸頸圓周上均等分布，而與支架固定的支架永磁體在圓周上為非均等磁路結(jié)構(gòu)，具體有2種實(shí)施結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)一是沿支架水平軸線方向把磁體分為上半部分和下半部分，下半部分永磁體為圓周均等分布，上半部分為圓周非均等分布，以支架最右邊永磁體，如圖1所示的a永磁體為起點(diǎn)，按逆時(shí)針方向在支架圓周上至少設(shè)置1塊以上永磁體，并滿足公式Σi=1nFicosαi=0,]]>n為設(shè)置永磁體的個(gè)數(shù)，F(xiàn)i為任意第i個(gè)支架永磁體對沉沒輥永磁體的推斥力，α為永磁體沿徑向中心線與水平線的夾角。第2種結(jié)構(gòu)如圖5所示支架永磁體在圓周上全部為均等分布，而永磁體的磁場強(qiáng)度為非均等分布，以永磁體a為起點(diǎn)，按逆時(shí)針方向，保證它們產(chǎn)生的磁場推斥力的水平分力同樣遵守第1種方法的公式。在垂直方向上，以上2種結(jié)構(gòu)都需滿足公式Σi=1nFisinαi+Ft=G,]]>式中Ft為帶鋼向上的張力，G為沉沒輥重力。當(dāng)Ft為零時(shí)，即沉沒輥處于非工作狀態(tài)，沉沒輥懸浮位置較低，懸浮工作氣隙為0～10mm；當(dāng)沉沒輥開始工作，即從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，沉沒輥懸浮位置上升到支架磁體圓周正中央，懸浮氣隙0～50mm。
在氣體密封組件上裝配圓錐或其它形狀的頂頭，沉沒輥兩端形狀與之相匹配，對沉沒輥軸向自由度約束，保證沒有軸向串動(dòng)。
本實(shí)用新型的有益效果是，目前熱浸鍍生產(chǎn)中，沉沒輥軸套和襯套的磨損失效壽命比沉沒輥短很多，因而軸套和襯套的更換是決定熱浸鍍生產(chǎn)停機(jī)的主要因素。本發(fā)明取消了目前技術(shù)中的沉沒輥軸套和襯套，實(shí)現(xiàn)了沉沒輥軸和懸臂之間非接觸旋轉(zhuǎn)，完全避免了原來的摩擦磨損問題；該結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。極大的降低了生產(chǎn)成本，節(jié)省了停機(jī)更換時(shí)間，極大的提高了熱鍍鋅生產(chǎn)的連續(xù)性和工作效率。另外，由于本1實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了軸頸和支架之間的零摩擦旋轉(zhuǎn)，即沉沒輥磁懸浮，熱鍍鋅時(shí)，帶鋼只需要很小的摩擦力就可以帶動(dòng)沉沒輥來改變自己的運(yùn)動(dòng)方向，從而減輕了沉沒輥的摩擦磨損并延長了其壽命，也為進(jìn)一步提高熱浸鍍速度和產(chǎn)品質(zhì)量成為可能。假設(shè)熱浸鍍速度為80m/min，每更換一次軸套和襯套的時(shí)間為10小時(shí)，那么采用本發(fā)明技術(shù)和裝置后每次可以提高產(chǎn)量48000m，全年提高產(chǎn)量百萬米以上，節(jié)省軸套和襯套30~50套。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1的A-A截面圖圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的A-A截面圖圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2的A-A截面圖圖中1-沉沒輥，2-帶鋼，3-支架，3-1-固定支架，3-2-懸臂，3-3-懸臂分體，4-支架永磁體，5-沉沒輥永磁體，6-緊固件，7-氣體密封組件，8-導(dǎo)氣管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參照圖1，2，3，4，熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，由固定支架3-1、懸臂3-2、懸臂分體3-3、緊固件6、沉沒輥1、沉沒輥永磁體5、支架永磁體4和氣體密封組件7和導(dǎo)氣管8組成。沉沒輥永磁體5和支架永磁體4產(chǎn)生相互的推斥力使沉沒輥1懸浮起來，懸浮距離1～10mm，實(shí)現(xiàn)了沉沒輥軸頸、懸臂3-2和懸臂分體3-3之間的無摩擦旋轉(zhuǎn)。支架永磁體4的磁路結(jié)構(gòu)為非對稱結(jié)構(gòu)，其中沉沒輥永磁體尺寸為50×50×70mm，支架永磁體尺寸為60×60×80mm；沉沒輥永磁體為16塊均勻分布，支架永磁體按照16塊均勻分布布局方式，去掉在與最上方永磁體相鄰的下方2塊永磁體，總共14塊永磁體。熱鍍鋅生產(chǎn)中，向上的帶鋼拉力與沉沒輥重力非常接近，這樣，部分磁場力抵消了沉沒輥多余的重力并約束沉沒輥懸浮在支架正中央。
氣體密封組件7固定在支架上，并利用密封組件7的圓錐形頂頭約束沉沒輥的軸向串動(dòng)，使得帶鋼2運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)。該結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
沉沒輥永磁體和支架永磁體分別作了耐高溫和耐鋅液腐蝕處理，完全符合熱浸鍍技術(shù)的要求。
本實(shí)施例中，氣體密封組件7、導(dǎo)氣管8、懸臂3-2、懸臂分體3-3和沉沒輥1之間的空間組成氣體密封系統(tǒng)。在熱鍍鋅生產(chǎn)中，密封系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力略大于外部鋅液的靜壓力，以防止鋅液進(jìn)入勵(lì)磁組件所在的空間，有效防止了腐蝕，并方便下線清理和重復(fù)安裝；少量可能泄漏的氣體通過導(dǎo)氣管8排出鋅液外。
預(yù)計(jì)發(fā)明推廣應(yīng)用的可行性及前景本發(fā)明可有效的解決由于沉沒輥軸套和襯套磨損失效而更換頻繁的問題，大大提高了生產(chǎn)的連續(xù)性和效率，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)延長了沉沒輥使用壽命，并為進(jìn)一步提高熱浸鍍產(chǎn)品質(zhì)量和速度提供了可能。目前，國內(nèi)外熱浸鍍產(chǎn)品需求強(qiáng)勁，尤其是帶鋼熱鍍鋅和熱鍍鋁產(chǎn)品供不應(yīng)求，吸引了很多投資者的關(guān)注，僅2003年國內(nèi)寬帶鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線新增38條，總數(shù)達(dá)到59條，專家預(yù)計(jì)2005年將增加到126條。本發(fā)明同現(xiàn)有的熱浸鍍沉沒輥及其軸套和襯套的使用技術(shù)相比，具有非常明顯的優(yōu)勢，在國內(nèi)外都有很強(qiáng)的推廣和應(yīng)用前景，對提高企業(yè)的核心競爭力和利潤最大化有顯著的意義。
實(shí)施例2參照圖5，沉沒輥永磁體和支架永磁體均按照16塊均勻分布布局方式，磁場推斥力的水平分力滿足公式Σi=1nFicosαi=0,]]>n為設(shè)置永磁體的個(gè)數(shù)，F(xiàn)i為任意第i個(gè)支架永磁體對沉沒輥永磁體的推斥力，α為永磁體沿徑向中心線與水平線的夾角。垂直分力滿足公式Σi=1nFisinαi+Ft=G,]]>式中Ft為帶鋼向上的張力，G為沉沒輥重力。
當(dāng)Ft為零時(shí)，即沉沒輥處于非工作狀態(tài)，沉沒輥懸浮位置較低，懸浮工作氣隙為0～10mm；當(dāng)沉沒輥開始工作，即從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，沉沒輥懸浮位置上升到支架磁體圓周正中央，懸浮氣隙0～50mm。其余與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求1.熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，包括沉沒輥，其特征是，沉沒輥兩端的軸頸位于中空的支架內(nèi)，支架永磁體和沉沒輥永磁體依靠吸引力或通過磁體中心孔螺栓分別固定在支架和沉沒輥軸頸的固定槽內(nèi)，氣體密封組件為法蘭結(jié)構(gòu)，利用緊固件固定在支架端面上，導(dǎo)氣管固定在支架上，氣體密封組件、導(dǎo)氣管和支架之間的空間構(gòu)成氣體密封系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，支架永磁體和沉沒輥永磁體均為AlNiCo或其它耐高溫永磁體，為單塊軸向充磁的長方體或圓弧體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，永磁體表面均涂覆有WC陶瓷涂膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，與沉沒輥固定的沉沒輥永磁體在沉沒輥軸頸圓周上均等分布，而與支架固定的支架永磁體在圓周上為非均等磁路結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，沿支架水平軸線方向把磁體分為上半部分和下半部分，下半部分永磁體為圓周均等分布，上半部分為圓周非均等分布，以支架最右邊永磁體，以a永磁體為起點(diǎn)，按逆時(shí)針方向在支架圓周上至少設(shè)置1塊以上永磁體，水平分力滿足公式Σi=1nFicosαi=0,]]>n為設(shè)置永磁體的個(gè)數(shù)，F(xiàn)i為任意第i個(gè)支架永磁體對沉沒輥永磁體的推斥力，α為永磁體沿徑向中心線與水平線的夾角，垂直分力滿足公式Σi=1nFisinαi+Ft=G,]]>式中Ft為帶鋼向上的張力，G為沉沒輥重力。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，支架永磁體在圓周上全部為均等分布，而永磁體的磁場強(qiáng)度為非均等分布，水平分力滿足公式Σi=1nFicosαi=0,]]>n為設(shè)置永磁體的個(gè)數(shù)，F(xiàn)i為任意第i個(gè)支架永磁體對沉沒輥永磁體的推斥力，α為永磁體沿徑向中心線與水平線的夾角，垂直分力滿足公式Σi=1nFisinαi+Ft=G,]]>式中Ft為帶鋼向上的張力，G為沉沒輥重力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，固定槽截面為與永磁體形狀相匹配的矩形、T形或上小下大的梯形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，導(dǎo)氣管口徑大小為可覆蓋支架和沉沒輥軸動(dòng)配合全部的氣隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，其特征是，在氣體密封組件上裝配圓錐或其它形狀的頂頭，沉沒輥兩端形狀與之相匹配。
專利摘要本實(shí)用新型涉及熱浸鍍沉沒輥，特別涉及一種熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置。解決了目前熱浸鍍沉沒輥軸套和襯套的壽命相對較短導(dǎo)致頻繁更換的缺陷。熱浸鍍沉沒輥磁懸浮裝置，包括沉沒輥，其特征是，沉沒輥兩端的軸頸位于中空的支架內(nèi)，支架永磁體和沉沒輥永磁體依靠吸引力或通過磁體中心孔螺栓分別固定在支架和沉沒輥軸頸的固定槽內(nèi)，氣體密封組件為法蘭結(jié)構(gòu)，利用緊固件固定在支架端面上，導(dǎo)氣管固定在支架上，氣體密封組件、導(dǎo)氣管和支架之間的空間構(gòu)成氣體密封系統(tǒng)。主要用于帶鋼的熱浸鍍。
文檔編號C23C2/40GK2692407SQ20042002162
公開日2005年4月13日 申請日期2004年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者侯曉光, 周月明, 胡子國, 陳向勇, 張永杰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司