CN109047690A - 一种高效冷却型双辊薄带冷却辊 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效冷却型双辊薄带冷却辊，属于冶金铸轧装备领域，包括呈空心状的辊套和套设于该辊套内并与之过盈配合的轴芯，在所述辊套的圆周方向上开设有多个轴向的通水孔，所述通水孔内设置有一限流杆，所述限流杆在其长度延伸方向上设有至少一个用于扰乱冷却水流态的截面突变结构。本发明通过在通水孔上插入一根限流杆，并通过在限流杆上加工截面突变结构，使限流杆的表面粗糙化，从而增强冷却水的湍动能，减小或消除冷却水与通水孔的附面层，以提高传热效率，减少了通水孔结水垢的几率，延长了冷却辊的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于冶金铸轧装备技术领域，具体的涉及一种高效冷却型双辊薄带冷却辊。
背景技术
双辊薄带铸轧工艺采用一对相对旋转的铸辊作为结晶器，使液态金属在极短的时间内凝固并热成型，直接成为金属薄带。取消了连铸(铸锭)、粗轧、热连轧及相关的加热、切头等一系列常规工序，将亚快速凝固技术与热加工成型两个工序合二为一，大幅度缩短了钢铁材料的生产工艺流程。节约能耗50％以上，节约设备投资约70％等优点。如图1所示，其过工艺程为金属液(4)在中间包(1)中，通过水口(2)流到布流器(3)中，通过布流器(3)均匀金属液(4)的成分和温度，然后流入了结晶器中。文献THEPROCESS–RECENTDEVELOPMENTS AT NUCOR STEEL’S COMMERCIALSTRIPCASTING PLANT报道纽克钢厂的CASTRIP生产断面为(0.76mm-1.8mm)×1345mm的产品拉速可达到80m/min，最高可达120mm/min。
如此节能、环保和高效的工艺，之所以没有实现大范围产业化，其主要原因是由于目前仍有很多关键性的技术问题有待完善。其中结晶器传热效率便是问题之一。如上所述纽克钢厂的CASTRIP产线，拉速在80m/min～120m/min之间，金属液在结晶器内的停留时间仅为0.4s-0.6s，如此短的时间，需要金属液快速凝固，也就对结晶器的冷却辊(5)的传热效率提出了更高的要求。
目前，冷却辊的通水孔均为内壁光滑的通道，冷却水通过该通道时湍动能很小，在壁面形成附面层，阻碍了冷却水与壁面的热交换，降低了传热效率。另外由于在通水孔壁面形成附面层，导致通水孔壁面容易结成水垢，进一步降低了传热效率，与此同时降低了冷却辊的适用寿命。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效冷却型双辊薄带冷却辊，能够增强冷却水的湍动能，减小或消除冷却水与通水孔壁面间的附面层，提高传热效率，与此同时，减少了通水孔结成水垢的几率，延长了冷却辊的使用寿命。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的一种高效冷却型双辊薄带冷却辊，所述冷却辊包括呈空心状的辊套和套设于该辊套内并与之过盈配合的轴芯，在所述辊套的圆周方向上开设有多个轴向的通水孔，所述通水孔内设置有一限流杆，所述限流杆在其长度延伸方向上设有至少一个用于扰乱冷却水流态的截面突变结构。
进一步，所述截面突变结构为阶梯结构、鼓凸结构或凹陷结构中的一种或多种组合。
进一步，所述阶梯结构上设有朝向所述通水孔内壁凸起的多级环状台阶，且多级环状台阶的横截面面积相同或逐级递减。
进一步，相邻的两级环状台阶之间的限流杆外壁呈水平或倾斜设置。
进一步，所述鼓凸结构上设有朝向所述通水孔内壁凸起的凸出部，所述凸出部为球面、多面体、螺旋线、竖条纹或横条纹中的一种或多种组合。
进一步，所述凹陷结构上设有朝向所述通水孔内壁凹陷的凹槽部，所述凹槽部为球面、多面体、螺旋线、竖条纹或横条纹中的一种或多种组合。
进一步，所述球面为半球面，其半径为1mm-5mm。
进一步，所述多面体为正多面体。
进一步，所述螺旋线的螺旋角为2°～10°。
进一步，所述竖条纹的竖线条的间距为1mm～5mm；所述横条纹的横线条间距为2mm～30mm。
本发明的有益效果是：本发明通过在通水孔上插入一根限流杆，并通过在限流杆上加工截面突变结构，以增加其表面粗糙，提高了冷却水的湍流强度，减小或消除了冷却水与通水孔间的附面层，提高了冷却效率；增强了冷却水与通水孔壁面间的冲刷，减少了形成水垢的几率，提高了冷却辊的使用寿命。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为双辊薄带示意图；
图2为冷却辊三维示意图；
图3为设有限流杆的冷却辊剖面三维示意图；
图4为设有限流杆的冷却辊剖面图；
图5为限流杆表面带环状台阶实施例1；
图6为限流杆表面带球面凹槽部或凸出部实施例2；
图7为限流杆表面带多面体凹槽部或凸出部实施例3；
图8为限流杆表面带螺旋凹槽部或凸出部实施例4；
图9为限流杆表面带竖条凹槽部或凸出部实施例5；
图10限流杆表面带横条凹槽部或凸出部实施例6；
附图中的标记为：1-中间包；2-水口；3-布流器；4-金属液；5-冷却辊；6-轴套；7-轴芯；8-通水孔；9-限流杆。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-4所示，一种高效冷却型双辊薄带冷却辊，所述冷却辊5包括呈空心状的辊套6和套设于该辊套6内并与之过盈配合的轴芯7，在所述辊套6的圆周方向上开设有多个轴向的通水孔8，所述通水孔8内设置有一限流杆9，所述限流杆9在其长度延伸方向上设有至少一个用于扰乱该通水孔8内冷却水流态的截面突变结构。采用上述方案，本发明通过在通水孔上插入一根限流杆，并通过在限流杆上加工截面突变结构，以增加其表面粗糙，提高了冷却水的湍流强度，减小或消除了冷却水与通水孔间的附面层，提高了冷却效率；增强了冷却水与通水孔壁面间的冲刷，减少了形成水垢的几率，提高了冷却辊的使用寿命。
上述的截面突变结构采用阶梯结构、鼓凸结构或凹陷结构中的一种或多种组合。这样，表面粗糙的限流杆增强了水流的湍流强度，增强了换热效果。
实施例1：
如图5所示，所述截面突变结构采用阶梯结构，其上设有朝向所述通水孔8内壁凸起的多级环状台阶，且多级环状台阶的横截面面积相同，或者多级环状台阶的横截面面积逐级递减，以形成宝塔式。优选的，相邻的两级环状台阶之间的限流杆外壁呈水平或倾斜设置。
实施例2：
如图6所示，与实施例1不同之处在于所述截面突变结构采用鼓凸结构或凹陷结构，其上设有朝向所述通水孔8内壁凸起的凸出部或凹槽部，所述凸出部或凹槽部采用球面，所述球面为半球面，其半径为1mm-5mm。当然在不同的实施例中，该球面也可以是椭球面。上述方案的限流杆，提高了冷却水的湍流强度也有所提高，提高了冷却辊的传热效率。
实施例3：
如图7所示，与实施例2不同之处在于所述凸出部或凹槽部采用多面体，所述多面体为正多面体，如正四面体、正六面体等。上述方案的限流杆，提高了冷却水的湍流强度也有所提高，提高了冷却辊的传热效率。
实施例4：
如图8所示，与实施例2不同之处在于所述凸出部或凹槽部采用螺旋线，即限流杆表面加工出螺旋形状，螺旋凹槽部或凸出部深度或高度为5mm，螺旋角为5°。上述方案的表面粗糙限流杆，增强了冷却水的湍流强度，减小或消除了冷却水的附面层，提高了传热效率，减少了结垢的几率，延长了辊套的使用寿命。
实施例5：
如图9所示，与实施例2不同之处在于所述凸出部或凹槽部采用竖条纹，竖条纹的竖线条的宽度为2mm，间距为2mm；上述方案的限流杆，提高了冷却水的湍流强度也有所提高，提高了冷却辊的传热效率。
实施例6：
如图10所示，与实施例2不同之处在于所述凸出部或凹槽部采用横条纹，横条纹的横线条的宽度为2mm，间距为10mm；上述方案的限流杆，提高了冷却水的湍流强度也有所提高，提高了冷却辊的传热效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种高效冷却型双辊薄带冷却辊，所述冷却辊(5)包括呈空心状的辊套(6)和套设于该辊套内并与之过盈配合的轴芯(7)，在所述辊套的圆周方向上开设有多个轴向的通水孔(8)，其特征在于，所述通水孔内设置有一限流杆(9)，所述限流杆在其长度延伸方向上设有至少一个用于扰乱冷却水流态的截面突变结构。
2.根据权利要求1所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述截面突变结构为阶梯结构、鼓凸结构或凹陷结构中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述阶梯结构上设有朝向所述通水孔内壁凸起的多级环状台阶，且多级环状台阶的横截面面积相同或逐级递减。
4.根据权利要求3所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，相邻的两级环状台阶之间的限流杆外壁呈水平或倾斜设置。
5.根据权利要求2所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述鼓凸结构上设有朝向所述通水孔内壁凸起的凸出部，所述凸出部为球面、多面体、螺旋线、竖条纹或横条纹中的一种或多种组合。
6.根据权利要求2所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述凹陷结构上设有朝向所述通水孔内壁凹陷的凹槽部，所述凹槽部为球面、多面体、螺旋线、竖条纹或横条纹中的一种或多种组合。
7.根据权利要求5或6所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述球面为半球面，其半径为1mm-5mm。
8.根据权利要求5或6所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述多面体为正多面体。
9.根据权利要求5或6所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述螺旋线的螺旋角为2°～10°。
10.根据权利要求5或6所述的高效冷却型双辊薄带冷却辊，其特征在于，所述竖条纹的竖线条的间距为1mm～5mm；所述横条纹的横线条间距为2mm～30mm。
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| CN201810989782.4A CN109047690A (zh) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 一种高效冷却型双辊薄带冷却辊 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110000350A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-12 | 一重集团大连工程技术有限公司 | 一种铸轧结晶辊 |
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2018
- 2018-08-28 CN CN201810989782.4A patent/CN109047690A/zh not_active Withdrawn
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