CN107081410A - 一种旋转冷却辊及其冷却方法 - Google Patents

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/068—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces
    • B22D11/0682—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces by cooling the casting wheel

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Abstract

本发明涉及传热技术领域，具体是一种旋转冷却辊，包括铜棍和内筒，铜棍和内筒分别呈套筒状，铜棍的內圆柱面为内螺纹结构，与内筒的外圆柱面形成圆柱形螺纹水道，铜辊端盖的内侧开有平面螺纹，与内筒端盖形成平面螺纹水道；所述主轴的一端中心开有进水孔另端开有出水孔，轴套上开有通水孔；铜辊端盖采用双头或者多头平面螺纹结构；铜辊采用双头或者多头内螺纹结构。本发明所有水道采用静密封结构，水道密封可靠；铜辊和铜辊端盖采用双头或者多头螺纹结构，减少了水道长度同时增大了水流截面积，大大增加了冷却水的流量，散热效率进一步提高。

Description

一种旋转冷却辊及其冷却方法
技术领域
本发明属于传热技术领域，主要适用于快速凝固设备的急冷基体，尤其适用于金属玻璃铸带设备所用的旋转冷却辊及其冷却方法。
背景技术
金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病。制造金属玻璃的关键是保持极高的冷却速度，要在千分之一秒的时间内，把熔化的金属材料冷却为固体，这样的冷却速度等于在一秒钟内把温度突然降低100万摄氏度。由于冷却速度太快了，熔化的合金液体来不及调整为晶体结构，突然被凝固成毫无秩序的固态。
生产金属玻璃的关键便是冷却速度问题，授权公告号 CN1238133《一种旋转冷却辊及冷却方法》中，提出了一种旋转冷却辊，采用内壁高压喷水和内螺旋结构，高压喷水使铜辊内表面附近处于稳流状态的循环水变为湍流状态；另外螺旋结构不但使铜辊内表面散热面积增大，而且使铜辊内表面附近的循环水迅速更新，从而使冷却辊的冷却能力显著提高。
但是这种冷却方式也存在不少弊端，1：进水口和出水口在一起，排出的高温水会加热进水口的冷水，使进水口水温提高从而降低了冷却效果；2：高压喷水使铜辊内表面附近处于稳流状态的循环水变为湍流状态，湍流状态的水流速和流向均不稳定，影响冷却水在内部水道的循环速度，从而影响冷却效果；3: 铜辊高速旋转而内筒固定不动，铜棍内螺旋结构和内筒间的密封必然解决不了，冷却水就会从缝隙中流过，降低冷却效果。
发明内容
本发明为解决传统冷却辊散热效率不高，冷却水路密封效果不好的的问题，提出了一种可靠和高效的冷却辊。
本发明为解决上述技术问题，提出了一种旋转冷却辊，包括铜棍和内筒，铜棍和内筒分别呈套筒状，其特征在于：内筒通过左右两个内筒端盖固定在主轴上，铜棍的内圆柱面为内螺纹结构，与内筒的外圆柱面形成圆柱形螺纹水道，铜棍与左右两个铜棍端盖连接并固定，左右两个铜棍端盖分别通过左右两个轴套与左右两个内筒端盖连接并固定在主轴上，铜棍端盖内侧开有平面螺纹，与内筒端盖形成平面螺纹水道，圆柱形螺纹水道与左右两侧的平面螺纹水道连通，形成冷却铜辊的冷却水路；主轴的一端开有进水孔另一端开有出水孔，轴套上开有通水孔。
进一步地，所述内筒外圆柱面和内筒端盖外端面与螺纹配合面有一层密封层。
进一步地，所述铜棍端盖的平面螺纹结构，优选采用正弦曲线齿形结构。
进一步地，所述铜辊的内螺纹结构，优选的采用渐开线齿形结构。
进一步地，所述铜棍端盖采用双头或者多头平面螺纹结构。
进一步地，所述铜辊采用双头或者多头内螺纹结构。
一种旋转冷却辊的冷却方法，其特征在于按照以下步骤进行：高压冷却水以低温状态从进水孔进入一侧的铜棍端盖和内筒端盖之间的平面螺纹水道向外螺旋前进，然后进入到铜棍和内筒之间的圆柱形螺旋水道，然后进入另一侧铜棍端盖和内筒端盖之间的平面螺纹水道中向内螺旋前进，最后通过出水孔以高温状态排出去，带走冷却铜辊和铜辊端盖的热量，完成冷却。
本发明的有益效果为：
1、本发明进水孔和出水孔分别在主轴的左右两侧，出水孔水温高不会影响到进水孔的水温，从而提高了散热效率；
2、本发明所有零部件均与主轴同步旋转，均为静密封结构，水道密封可靠；
3、本发明铜辊和铜辊端盖内侧均采用螺纹水道结构，冷却水充分与铜辊和铜辊端盖接触，散热面积大，效率高；
4、本发明铜辊的内螺纹采用渐开线齿形结构，以及铜辊端盖内侧的平面螺纹结构采用正弦曲线齿形结构，增大了与冷却水的接触面积，散热效率高；
5、本发明铜辊和铜辊端盖内侧的螺纹水道结构采用双头或者多头螺纹结构，减少了水道长度同时增大了水流截面积，大大增加了冷却水的流量，散热效率进一步提高。
附图说明
图1本发明的主视剖视图；
图2本发明铜辊端盖平面螺纹水道结构图；
图3本发明铜辊内螺纹结构图；
图4本发明铜辊端盖双头平面螺纹结构图；
图5本发明铜辊双头内螺纹结构图。
附图标记：1-主轴、2-进水孔、3-铜辊端盖、4-铜辊、5-内同端盖、6-内筒、7-出水孔、8-轴套、9-密封层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。
如图1和图2所示，一种旋转冷却辊，包括铜棍4和内筒6，铜棍4和内筒6分别呈套筒状，其特征在于：内筒6通过左右两个内筒端盖5固定在主轴1上，所述铜棍4的内圆柱面为内螺纹结构，与内筒6的外圆柱面形成圆柱形螺纹水道，所述铜棍4与左右两个铜棍端盖3连接并固定，左右两个铜棍端盖3分别通过左右两个轴套8与左右两个内筒端盖5连接并固定在主轴1上，铜棍端盖3内侧开有平面螺纹，与内筒端盖5形成平面螺纹水道，圆柱形螺纹水道与左右两侧的平面螺纹水道连通，形成冷却铜辊的冷却水路；所述主轴1的一端开有进水孔2另一端开有出水孔7，所述轴套8上开有通水孔，冷却水的流向如图1所示的箭头方向。
所述内筒6外圆柱面和内筒端盖5外端面与螺纹配合面有一层密封层9，用于加强密封效果。
所述铜棍端盖3的平面螺纹结构，优选采用正弦曲线齿形结构，增大冷却水与铜辊端盖3的接触面积，提高散热效率。
如图3所示，所述铜辊4的内螺纹结构，优选的采用渐开线齿形结构，增大冷却水与铜辊4的接触面积，提高散热效率。
如图4所示，所述铜棍端盖3采用双头或者多头平面螺纹结构，减少水道长度，增大通水截面积，大大提高了冷却水的流量，从而提高散热效率。
如图5所示，所述铜辊4采用双头或者多头内螺纹结构，减少水道长度，增大通水截面积，大大提高了冷却水的流量，从而提高散热效率。
采用上述旋转冷却辊的冷却方法，按照以下步骤进行：高压冷却水以低温状态从进水孔2进入一侧铜棍端盖3和内筒端盖5之间的平面螺纹水道中向外螺旋前进，然后进入到铜棍4和内筒6之间的圆柱形螺旋水道中，然后进入另一侧铜棍端盖3和内筒端盖5之间的平面螺纹水道中向内螺旋前进，最后通过出水孔7以高温状态排出去，带走铜辊4和铜辊端盖3的热量，完成冷却。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (7)

1.一种旋转冷却辊，包括铜棍（4）和内筒（6），铜棍（4）和内筒（6）分别呈套筒状，其特征在于：内筒（6）通过左右两个内筒端盖（5）固定在主轴（1）上，所述铜棍（4）的内圆柱面为内螺纹结构，与内筒（6）的外圆柱面形成圆柱形螺纹水道，所述铜棍（4）与左右两个铜棍端盖（3）连接并固定，左右两个铜棍端盖（3）分别通过左右两个轴套（8）与左右两个内筒端盖（5）连接并固定在主轴（1）上，铜棍端盖（3）内侧开有平面螺纹，与内筒端盖（5）形成平面螺纹水道，圆柱形螺纹水道与左右两侧的平面螺纹水道连通，形成冷却铜辊的冷却水路；所述主轴（1）的一端开有进水孔（2）另一端开有出水孔（7），所述轴套（8）上开有通水孔。
2.根据权利要求1所述的一种旋转冷却辊，其特征在于：所述内筒（6）外圆柱面和内筒端盖（5）外端面与螺纹配合面有一层密封层（9）。
3.根据权利要求1所述的一种旋转冷却辊，其特征在于：所述铜棍端盖（3）的平面螺纹结构，优选采用正弦曲线齿形结构。
4.根据权利要求1所述的一种旋转冷却辊，其特征在于：所述铜辊（4）的内螺纹结构，优选的采用渐开线齿形结构。
5.根据权利要求1所述的一种旋转冷却辊，其特征在于：所述铜棍端盖（3）采用双头或者多头平面螺纹结构。
6.根据权利要求1所述的一种旋转冷却辊，其特征在于：所述铜辊（4）采用双头或者多头内螺纹结构。
7.根据权利要求1至6所述的任意一种旋转冷却辊的冷却方法，其特征在于按照以下步骤进行：高压冷却水以低温状态从进水孔（2）进入一侧铜棍端盖（3）和内筒端盖（5）之间的平面螺纹水道中向外螺旋前进，然后进入到铜棍（4）和内筒（6）之间的圆柱形螺旋水道中，然后进入另一侧铜棍端盖（3）和内筒端盖（5）之间的平面螺纹水道中向内螺旋前进，最后通过出水孔（7）以高温状态排出，带走铜辊（4）和铜辊端盖（3）的热量，完成冷却。
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