CN105665666A - 一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置，其包括：支撑轴、辊芯和辊套；辊芯套接于支撑轴的周向外侧，辊芯在支撑轴的旋转带动下旋转；辊套套接于辊芯的周向外侧，辊套在辊芯的旋转带动下旋转；辊芯的外侧面和辊套的内侧面之间形成有第一冷却液道和第二冷却液道，第一冷却液道内冷却液的流向与第二冷却液道内冷却液的流向相反，第一冷却液道的第一进液孔与第二冷却液道的第二出液孔均位于辊芯径向的一侧，第一冷却液道的第一出液孔与第二冷却液道的第二进液孔均位于辊芯径向的另一侧。本发明还提供了一种用于非晶带材制备的冷却辊的均匀冷却的方法。本发明通过上述方案使辊套内表面温度场均匀，从而实现对辊套均匀冷却的效果。

Description

一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置及方法

技术领域

本发明属于非晶带材制备技术领域，具体涉及一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置及方法，主要适用于非晶带材成形过程中，使带材均匀冷却的过程，尤其适用于非晶宽带制备的过程。

背景技术

非晶带材制备工艺主要是将钢水浇注到旋转的水冷辊上，使钢水快速凝固形成非晶带材的过程。目前存在的水冷辊结构主要是外层有一层辊套1，中间是辊芯2，也就是储水腔，辊芯内部装有支撑轴3，支撑轴3固定在轴承30内。支撑轴3有两个功能，一个是带动辊芯2、辊套1旋转，另一个是循环水进出水通道。水冷辊结构的核心部分是循环水路径和循环水与辊套的接触面结构。

现有的循环水路径有一种方式为：图1中所示是现有辊芯的一端进水，一端出水的水流方向结构。辊芯2外表面圆周上轴向开有沟槽，使循环水从沟槽一端向另一端通过并与辊套内表面接触，带走辊套中的热量，使辊套冷却，进而使浇到辊套外表面上的钢水快速凝固。这样的循环水路径使辊套进水孔相对于辊套出水孔温度底，使得辊套表面温度场不均匀，导致非晶带材成形过程中两端温度不一样，使得带材两端性能也有差异。还有一种方式是采用了从中间进水，两端出水的水流方向，也一样使进水孔和出水孔存在温度差异。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置，其包括：支撑轴、辊芯和辊套；所述辊芯套接于所述支撑轴的周向外侧，所述辊芯在所述支撑轴的旋转带动下旋转；所述辊套套接于所述辊芯的周向外侧，所述辊套在所述辊芯的旋转带动下旋转；所述辊芯的周向外侧面和所述辊套的周向内侧面之间形成有第一冷却液道和第二冷却液道，所述第一冷却液道内冷却液的流向与所述第二冷却液道内冷却液的流向相反，且所述第一冷却液道的第一进液孔与所述第二冷却液道的第二出液孔均位于所述辊芯径向的一侧，所述第一冷却液道的第一出液孔与所述第二冷却液道的第二进液孔均位于所述辊芯径向的另一侧。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，在所述辊芯的周向外侧面上开有至少两个沿所述辊芯的轴向沟槽，所述沟槽的槽面与所述辊套的周向内侧面围成的空间为所述第一冷却液道或所述第二冷却液道。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，在所述辊套的周向内侧面上开有至少两个沿所述辊套的轴向凹槽，所述凹槽和所述沟槽的位置一一对应且围成的空间为所述第一冷却液道或所述第二冷却液道。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，所述第一冷却液道的数量为多个，所述第二冷却液道的数量为多个，相邻两个所述第一冷却液道之间间隔有一个所述第二冷却液道。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，所述辊芯与所述支撑轴以及所述辊套与所述辊芯采用热装配的方式套接。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，所述第一冷却液道内冷却液自所述支撑轴上的第一进液口进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流入所述辊芯内的第一进液储液腔，经与所述第一进液储液腔连通的所述第一进液孔进入所述第一冷却液道，经所述第一出液孔进入所述辊芯内的第一出液储液腔，再进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流向所述支撑轴上的第一出液口而排出；所述第二冷却液道内冷却液自所述支撑轴上的第二进液口进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流入所述辊芯内的第二进液储液腔，经与所述第二进液储液腔连通的所述第二进液孔进入所述第二冷却液道，经所述第二出液孔进入所述辊芯内的第二出液储液腔，再进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流向所述支撑轴上的第二出液口而排出；在所述辊芯的轴向上，所述辊芯内依次间隔开有所述第一进液储液腔、所述第二出液储液腔、所述第一出液储液腔和所述第二进液储液腔。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，所述第一进液储液腔、所述第二出液储液腔、所述第一出液储液腔和所述第二进液储液腔均为环形。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，所述第一进液口和所述第二进液口的数量均为多个；所述第一进液储液腔内沿所述辊芯的周向设置有多个第一隔板，相邻所述第一隔板之间流向所述第一进液孔的冷却液来自于一个所述第一进液口；所述第二进液储液腔内沿所述辊芯的周向设置有多个第二隔板，相邻所述第二隔板之间流向所述第二进液孔的冷却液来自于一个所述第二进液口。

在如上所述的冷却辊装置中，优选，所述第一进液口和所述第二出液口均位于所述支撑轴的一侧，所述第一出液口和所述第二进液口均位于所述支撑轴的另一侧；所述第一进液口和所述第二进液口的朝向均沿所述支撑轴的径向向外；所述第一出液口和所述第二出液口的朝向均与所述支撑轴的轴向平行。

本发明另一方面提供了一种用于非晶带材制备的冷却辊的均匀冷却的方法，所述冷却辊包括支撑轴、辊芯和辊套；所述辊芯套接于所述支撑轴的周向外侧，所述辊芯在所述支撑轴的旋转带动下旋转；所述辊套套接于所述辊芯的周向外侧，所述辊套在所述辊芯的旋转带动下旋转；所述方法包括：在所述辊芯的周向外侧面与所述辊套的周向内侧面之间形成有两种冷却液道，两种冷却液道中的第一种冷却液道内冷却液流向由所述辊芯的一端指向所述辊芯的另一端，两种冷却液道中的第二种冷却液道内冷却液流向由所述辊芯的另一端指向所述辊芯的一端。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过使辊芯的外侧面与辊套的内侧面之间冷却液的流向相反，进而使得辊套内表面温度场均匀，从而实现对辊套均匀冷却的效果。

附图说明

图1是现有技术中辊芯的一端进水另一端出水的水流方向结构示意图；

图2是本发明提供的一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置(将辊套部分剖开)的结构示意图；

图3是本发明提供的一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置的半剖结构示意图；

图4是图3中沿剖线A-A的结构示意图；

图5是本发明提供的一种支撑轴一端的剖面结构示意图；

图6是本发明提供的一种支撑轴另一端的剖面结构示意图；

其中，附图标记说明如下：1辊套、2辊芯、3支撑轴、20第一冷却液道、21第二冷却液道、201第一进液孔、202第一出液孔、211第二进液孔、212第二出液孔、22沟槽、31第一进液口、32第二出液口、33第一出液口、34第二进液口、23第一进液储液腔、24第二出液储液腔、25第一出液储液腔、26第二进液储液腔、27第一隔板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

参见图2～6，本发明实施例提供了一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置，其包括：支撑轴3、辊芯2和辊套1。辊芯2套接于支撑轴3的周向外侧，辊套1套接于辊芯2的周向外侧，辊芯2及辊套1在支撑轴1的旋转带动下一起旋转。辊套1与辊芯2、辊芯2与支撑轴3各自优选采用热装配方式进行装配以实现套接。辊芯2和辊套1之间形成有第一冷却液道20和第二冷却液道21，第一冷却液道20内冷却液的流向与第二冷却液道21内冷却液的流向相反，且第一冷却液道20的第一进液孔201与第二冷却液道21的第二出液孔212均位于辊芯2径向的一侧，第一冷却液道20的第一出液孔202与第二冷却液道21的第二进液孔211均位于辊芯2径向的另一侧。如图2所示，箭头向右表示第一冷却液道20内冷却液的流向，箭头向左表示第二冷却液道21内冷却液的流向，两个冷却液道内冷却液的流向相反。冷却液可以为水，此时冷却辊称为水冷辊；还可以为油，例如纯油合成物、可溶油半合成物，此时冷却辊称为油冷辊。

本发明通过使辊套1与辊芯2之间流动的冷却液的流向相反，且流向相反的冷却液的进液孔和对应的出液孔分布在辊芯2径向的同侧，进而使辊芯2两端的温度一样，从而使辊套1的内表面(或称内侧面)温度场均匀，达到了对辊套1均匀冷却的效果。

第一冷却液道20和第二冷却液道21的形成过程可以如下：，在辊芯2的周向外侧面上开有至少两个沿辊芯2的轴向延伸的沟槽22，沟槽22的槽面与辊套1的内侧面围成的空间形成第一冷却液道20或第二冷却液道21，即沟槽22的侧面和底面与沟槽位置对应处的辊套1的内侧面围成的空间为第一冷却液道20或第二冷却液道21。沟槽22的两端对应开有第一进液孔201、第一出液孔202。在其他的实施例中，第一冷却液道20和第二冷却液道21的形成过程也可以如下：在辊套1的内侧面上且与沟槽一一对应的位置处开有沿辊套1的轴向延伸的凹槽，凹槽的槽面和与凹槽对应的沟槽22的槽面围成的空间为第一冷却液道20或第二冷却液道21，如此增大了冷却液与辊套1接触的面积，同时降低了辊套1的厚度，有效缩短了冷却传递路径，使辊套1与冷却液接触更加充分，提高了冷却效果。凹槽的两端对应开有第二进液孔211、第二出液孔212。本实施例中所说的沿辊芯2的轴向为：由辊芯2的一侧指向另一侧，如图2所示，由辊芯的左侧指向辊芯2的右侧，优选为与辊芯2的轴向平行，此时沟槽22可以称为轴向沟槽。沿辊套1的轴向的含义参见上述沿辊芯2的轴向，本实施例在此不再赘述。

为了提高对辊套1的均匀冷却效果，第一冷却液道20和第二冷却液道21的数量均为多个，相邻两个第一冷却液道20之间间隔有一个第二冷却液道21，即沿辊芯2的周向，多个第一冷却液道20和多个第二冷却液道21以第一冷却液道20、第二冷却液道21、第一冷却液道20的循环方式分布。

如图2～3所示，在支撑轴3的左侧开有第一进液口31和第二出液口32，在支撑轴3的右侧开有第一出液口33和第二进液口34。沿辊芯2的轴向，在辊芯2内依次开有第一进液储液腔23、第二出液储液腔24、第一出液储液腔25和第二进液储液腔26，各储液腔断面均为环形以利于提高冷却效率。

第一冷却液道20内冷却液自第一进液口31进入支撑轴3内，在支撑轴3内向辊芯2与支撑轴3的连接处流动，如以与支撑轴3轴向平行的方向流动，经该连接处的支撑轴3上的流出孔流入第一进液储液腔23中，然后经与第一进液储液腔23连通的第一进液孔201进入第一冷却液道20，由第一出液孔202排出至与第一出液孔202连通的第一出液储液腔25中，再经过与第一出液储液腔25连通的支撑轴3上的流入孔进入支撑轴3内部，沿支撑轴3流动，并经支撑轴3上的第一出液口33排出。第二冷却液道21内冷却液自第二进液口34进入支撑轴3内，在支撑轴3内向辊芯2与支撑轴3的连接处流动，如以与支撑轴3轴向平行的方向流动，经位于该连接处的支撑轴3上的流出孔流入第二进液储液腔26中，然后经与第二进液储液腔26连通的第二进液孔211进入第二冷却液道21，由第二出液孔212排出至与第二出液孔212连通的第二出液储液腔24中，再经过与第二出液储液腔24连通的支撑轴3上的流入孔进入支撑轴3内部，沿支撑轴3流动，并经支撑轴3上的第二出液口32排出。优选，第一进液孔201、第二进液孔211、第一出液孔202和第二出液孔212的朝向均与辊芯2的径向平行，第一出液孔202和第二出液孔212的朝向对应与第一出液储液腔25和第二出液储液腔24连通时，均通过水平通孔实现连通。

当第一进液口31的数量为多个时，为了利于冷却液向第一进液孔201流动，在第一进液储液腔23内沿辊芯2的周向设置有多个第一隔板27(如图4所示)，相邻第一隔板27之间流向第一进液孔201的冷却液来自于一个第一进液口31；当第二进液口34的数量为多个时，为了利于冷却液向第二进液孔211流动，第二进液储液腔26内沿辊芯2的周向设置有多个第二隔板(附图未示出)，相邻第二隔板之间流向第二进液孔211的冷却液来自于一个第二进液口34。

第一进液口31和第二出液口32均位于支撑轴3的一侧，第一出液口33和第二进液口34均位于支撑轴3的另一侧；第一进液口31和第二进液口34的朝向均沿支撑轴3的径向向外；第一出液口33和第二出液口32的朝向均与支撑轴3的轴向平行，如此可以减轻冷却液的进液阻力。在其他的实施例中，第一进液口31和第二进液口34的朝向均与支撑轴3的轴向平行，第一出液口33和第二出液口32的朝向均与支撑轴3的轴向平行，本实施例不对此进行限定。

参见图5～6，为了提高冷却效率，第一进液口31和第二进液口34的数量均为多个，且朝向均沿支撑轴3的径向向外，此时第一进液口31、第二进液口34称为径向进液口，多个第一进液口31和多个第二进液口34均沿支撑轴3的周向均匀分布，在支撑轴3的断面投影上，相邻两个第一进液口31之间分布有一个第二进液口34。第一出液口33和第二出液口32均为一个，且朝向均与支撑轴3的轴向平行，此时第一出液口33、第二出液口32称为轴向出液口。在图5中，第一进液口31的数量为6个，沿支撑轴3的周向均匀分布，其中一个第一进液口31的朝向与支撑轴3的水平方向的直径呈30度夹角，在图6中，第二进液口34的数量为6个，其中一个第二进液口34的朝向与水平方向平行。

本发明还提供了一种用于非晶带材制备的冷却辊的均匀冷却的方法，其包括：在辊芯2的周向外侧面与辊套1的周向内侧面之间形成有两种冷却液道，两种冷却液道中的第一种冷却液道内冷却液流向由辊芯2的一端指向辊芯2的另一端，两种冷却液道中的第二种冷却液道内冷却液流向由辊芯2的另一端指向辊芯2的一端，其中，辊芯的一端、另一端为沿辊芯的轴向分布的两端。

下面对本发明的用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊的冷却过程进行详细说明：

冷却液通过支撑轴3两端径向上的进液口各自进入到支撑轴3内部，再通过支撑轴3中间与辊芯2相连的流入孔进入到辊芯2内部各自的进液储液腔体中，储液腔体中的冷却液通过沟槽22上的出液孔注入到辊芯2的沟槽22中与辊套1的内表面接触，带走辊套1中的热量，进而对辊套1进行冷却，冷却过的液体通过沟槽22另一端的出液孔进入到辊芯2另一侧的对应储液腔体中，在经过与支撑轴3相连的流出孔流入到支撑轴内部，然后从支撑轴3轴向排出。从支撑轴3左端径向进液口进入的冷却液由支撑轴3右端的轴向出液口排出，从支撑轴3右端径向进液口进入的冷却液由支撑轴3左端的轴向出液口排出，整个过程两路冷却液各自在相反方向流动。

综上所述，本发明带来的有益效果如下：

通过使辊芯的外侧面与辊套的内侧面之间冷却液的流向相反，进而使得辊套内表面温度场均匀，从而实现对辊套均匀冷却的效果。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种用于非晶带材制备的均匀冷却的冷却辊装置，其特征在于，所述冷却辊装置包括：支撑轴、辊芯和辊套；

所述辊芯套接于所述支撑轴的周向外侧，所述辊芯在所述支撑轴的旋转带动下旋转；所述辊套套接于所述辊芯的周向外侧，所述辊套在所述辊芯的旋转带动下旋转；

所述辊芯的周向外侧面和所述辊套的周向内侧面之间形成有第一冷却液道和第二冷却液道，所述第一冷却液道内冷却液的流向与所述第二冷却液道内冷却液的流向相反，且所述第一冷却液道的第一进液孔与所述第二冷却液道的第二出液孔均位于所述辊芯径向的一侧，所述第一冷却液道的第一出液孔与所述第二冷却液道的第二进液孔均位于所述辊芯径向的另一侧。

2.根据权利要求1所述的冷却辊装置，其特征在于，在所述辊芯的周向外侧面上开有至少两个沿所述辊芯的轴向延伸的沟槽，所述沟槽的槽面与所述辊套的周向内侧面围成的空间为所述第一冷却液道或所述第二冷却液道。

3.根据权利要求2所述的冷却辊装置，其特征在于，在所述辊套的周向内侧面上开有至少两个沿所述辊套的轴向延伸的凹槽，所述凹槽和所述沟槽的位置一一对应且围成的空间为所述第一冷却液道或所述第二冷却液道。

4.根据权利要求1所述的冷却辊装置，其特征在于，所述第一冷却液道的数量为多个，所述第二冷却液道的数量为多个，相邻两个所述第一冷却液道之间间隔有一个所述第二冷却液道。

5.根据权利要求1所述的冷却辊装置，其特征在于，所述辊芯与所述支撑轴以及所述辊套与所述辊芯采用热装配的方式套接。

6.根据权利要求1所述的冷却辊装置，其特征在于，所述第一冷却液道内冷却液自所述支撑轴上的第一进液口进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流入所述辊芯内的第一进液储液腔，经与所述第一进液储液腔连通的所述第一进液孔进入所述第一冷却液道，经所述第一出液孔进入所述辊芯内的第一出液储液腔，再进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流向所述支撑轴上的第一出液口而排出；

所述第二冷却液道内冷却液自所述支撑轴上的第二进液口进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流入所述辊芯内的第二进液储液腔，经与所述第二进液储液腔连通的所述第二进液孔进入所述第二冷却液道，经所述第二出液孔进入所述辊芯内的第二出液储液腔，再进入所述支撑轴内，沿所述支撑轴流向所述支撑轴上的第二出液口而排出；

在所述辊芯的轴向上，所述辊芯内依次间隔开有所述第一进液储液腔、所述第二出液储液腔、所述第一出液储液腔和所述第二进液储液腔。

7.根据权利要求6所述的冷却辊装置，其特征在于，所述第一进液储液腔、所述第二出液储液腔、所述第一出液储液腔和所述第二进液储液腔均为环形。

8.根据权利要求6或7所述的冷却辊装置，其特征在于，所述第一进液口和所述第二进液口的数量均为多个；

所述第一进液储液腔内沿所述辊芯的周向设置有多个第一隔板，相邻所述第一隔板之间流向所述第一进液孔的冷却液来自于一个所述第一进液口；

所述第二进液储液腔内沿所述辊芯的周向设置有多个第二隔板，相邻所述第二隔板之间流向所述第二进液孔的冷却液来自于一个所述第二进液口。

9.根据权利要求6所述的冷却辊装置，其特征在于，所述第一进液口和所述第二出液口均位于所述支撑轴的一侧，所述第一出液口和所述第二进液口均位于所述支撑轴的另一侧；

所述第一进液口和所述第二进液口的朝向均沿所述支撑轴的径向向外；所述第一出液口和所述第二出液口的朝向均与所述支撑轴的轴向平行。

10.一种用于非晶带材制备的冷却辊的均匀冷却的方法，所述冷却辊包括支撑轴、辊芯和辊套；所述辊芯套接于所述支撑轴的周向外侧，所述辊芯在所述支撑轴的旋转带动下旋转；所述辊套套接于所述辊芯的周向外侧，所述辊套在所述辊芯的旋转带动下旋转；其特征在于，所述方法包括：

在所述辊芯的周向外侧面与所述辊套的周向内侧面之间形成有两种冷却液道，两种冷却液道中的第一种冷却液道内冷却液流向由所述辊芯的一端指向所述辊芯的另一端，两种冷却液道中的第二种冷却液道内冷却液流向由所述辊芯的另一端指向所述辊芯的一端。