CN116078840B - 一种铜带加工生产用冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜带加工生产用冷却系统，包括冷却箱体以及位于冷却箱体两端的牵引机构，分别用于带材的冷却和牵引传输。本发明通过使铜带在冷却箱体内保持轻微的波浪状行进，经水雾预冷部、激流冷却部和氮气扫水部，阶梯状冷却，喷出的冷却水被挡在集水箱内部，落在铜带后多余水流向铜带的I谷处，持续性对铜带进行冷却，进一步配合微震部与蝶形挤压板，使铜带在运输中轻微震动，便于水分子与铜带表面充分接触，促进铜带的冷却效率，配合形成阻力风墙，对铜带表面的水渍初步清理干净，降低冷却中铜带与氧气接触的氧化反应，能够将铜带温度彻底降至室温，解决回温问题，还能保证车间环境的整体干燥性，实现水资源的回收与循环利用。

Description

一种铜带加工生产用冷却系统

技术领域

本发明涉及铜带加工技术领域，具体涉及一种铜带加工生产用冷却系统。

背景技术

铸锭热轧法是将半连铸的铸锭进行加热后送入二辊或四辊轧机中进行热轧，轧制是在再结晶温度以上进行的，轧制中铜带坯组织发生动态再结晶，多道次轧制后收卷并冷却，然后在冷轧前还要进行开卷、矫直、双面铣面、收卷才能用于冷轧坯料。铜带坯经过熔化炉和保温炉以及结晶器生产出来，从结晶器出来的铜带坯温度在300℃左右，需要经过水冷却工序才能进入下个工序。

现有的从结晶器出来的铜带坯冷却多是从下部进行喷水冷却，由于喷水结构占用空间较大，工作时喷水区域喷出水后接触时间较短，附着时间短，且有蒸发作用，导致冷却不均匀，容易产生回温现象，存在冷却效果不明显的问题。而且在车间中进行喷水冷却时，冷却水易溅出或被铜带带出冷却区域并滴落，影响车间环境，还存在水资源浪费的问题。

上述问题均需要解决，因此本发明试图对现有铜带冷却设备作出系统性的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜带加工生产用冷却系统，以解决现有技术中喷水结构占用空间较大，工作时喷水区域喷出水后与铜带的接触面积小，且附着时间短，导致冷却效果不明显的问题，而且在车间中进行喷水冷却时，冷却水易溅出或被铜带带出冷却区域并滴落，影响车间环境，还存在水资源浪费的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜带加工生产用冷却系统，包括冷却箱体以及位于冷却箱体两端的牵引机构，冷却箱体和牵引机构分别用于带材的冷却和牵引传输，两侧的牵引机构由同步运动的两个驱动电机带动，实现铜带的稳定运输，冷却箱体相当于具有遮挡部的空间，并非实现介质浸没式水冷，所述冷却箱体内部包括有：

带材通口，设置成条孔状结构，两侧的带材通口分别开设于冷却箱体两端侧面且对应输入和输出的端口位置处，且带材通口内部设有贴合铜带的转向部，该转向部由两个平行分布的转辊组成，且两个转辊交错分布，便于带材的转向，且对于带材的初始安装方便快捷；

两个基准转轴，呈中心对称分布于冷却箱体内部两侧，且基准转轴外部固定连接有蝶形挤压板，两个所述蝶形挤压板之间的夹角设置为90°，两侧的蝶形挤压板保持同向同转速旋转，保证带材的震动频率稳定；

两个限位辊组，呈中心对称分布于冷却箱体内部两侧，且限位辊组由至少一个限位辊组成，所述蝶形挤压板旋转形成的圆柱形轨迹与限位辊相切，所述限位辊与冷却箱体内壁转动连接，蝶形挤压板旋转不会对限位辊产生影响；

水雾预冷部，位于输入端的带材通口与靠近输入端的限位辊组之间，且水雾预冷部用于向铜带两侧喷洒预冷水以及氮气混合形成的水雾分子，利用水雾分子对铜带进行预冷，利用氮气辅助冷却的同时，降低铜带表面的氧化，在水雾分子对着铜带表面直接冲击后，铜带表层初步冷却，一部分水雾分子快速蒸发形成水蒸气，水蒸气与铜带接触继续进行降温，另外大部分的水雾分子形成流水在铜带表面移动并流向铜带的轨迹凹谷处，持续性对铜带进行冷却，水蒸气能够被引风机进行排出；

激流冷却部，包括第一激流辊和第二激流辊，且第一激流辊平行设置于第二激流辊的斜上方，第一激流辊和第二激流辊轴心之间的连线与带材垂直设置，所述激流冷却部用于喷出冷水流冲击铜带表面，所述第一激流辊与冷却箱体之间设有升降部，所述第二激流辊与冷却箱体之间转动连接，利用第一激流辊和第二激流辊贴合铜带两侧面，且不会对铜带造成扭曲，工作喷水时，第一激流辊和第二激流辊喷出高强水流冲击带材，使其进一步深入冷却；

氮气扫水部，位于输出端的带材通口与靠近输出端的限位辊组之间，且氮气扫水部用于向两侧吹出氮气，通过喷出的氮气对铜带辅助散热降温，且同时扫除铜带表面的大部分水渍；

通过水雾预冷部、激流冷却部、氮气扫水部配合转向部和两个限位辊组，使铜带在冷却箱体内部呈两个不同大小的“V”形分布，其中大的“V”形带位于小的“V”形带前端，且两个“V”形带底部分别为I谷和II谷，所述I谷和II谷之间设有I峰，且I谷的水平高度低于II谷的水平高度，I峰的水平高度高于两侧转向部的高度，所述I谷、II谷和I峰均设置为圆弧状，使铜带保持轻微的波浪状行进；

两组吹风机，分别安装在靠近输出端的限位辊组的正上方和水雾预冷部与位于输出端的带材通口之间，具体的，两组吹风机的出风口倾斜设置，且分别对应I峰并朝向I谷以及II谷与转向部之间，位于II谷与转向部之间的吹风机出风口朝向水雾预冷部，并用于喷向铜带底部；

微震部，位于冷却箱体两侧壁上，且微震部的数量设置为两组，两组微震部分别对应安装在两段限位辊组两侧，且微震部与蝶形挤压板配合，用于使铜带运输中轻微震动。

作为本发明的优选方案，所述冷却箱体由顶部开口的集水箱以及盖板组成，且盖板扣合连接在集水箱顶部，此处为可拆卸安装，便于前期的安装和使用后的维护；

所述盖板顶部预留有排气口，用于释放工作中产生的内压，且排气口的输出端连接有引风机，所述引风机用于排出冷却箱体内部产生的水蒸气；

所述盖板内侧顶壁安装有两个加压气室，且两个加压气室分别对应在输入端的带材通口内侧以及吹风机一侧，具体的，两个加压气室安装在I谷两端的高处部位，且若干第一喷嘴对着铜带的I谷部位吹气，避免冲击铜带飞溅的水花脱离I谷的所在区域，从而使水能够汇聚到I谷底部，实现延时和控水目的，达到铜带充分冷却的效果；

所述加压气室底部矩阵设置有若干第一喷嘴，所述加压气室顶部设有第一高压气泵，且第一高压气泵输入端给多个第一喷嘴提供常温氮气形成阻力风墙，形成的阻力风墙对于铜带表面或者隔空飞溅的液体能够进行阻断，避免液体飞溅出冷却箱体，且阻力风墙对于铜带具有辅助冷却和控水的效果。

作为本发明的优选方案，所述集水箱两侧壁上均开设有操作口，且操作口对应两侧限位辊组以及激流冷却部位置，通过操作口便于从外部将铜带在集水箱内正确安装并牵引出集水箱；

所述操作口内侧顶端铰接有闭合门板，且闭合门板与集水箱外壁通过锁扣连接；

所述集水箱底部一侧连通有排液口，排液口内部可设置球阀，用于控制水流出，且冷却水处理后可循环使用。

作为本发明的优选方案，所述水雾预冷部包括水雾冷却筒，且水雾冷却筒与集水箱内壁固定连接，且水雾冷却筒外侧设有若干均匀分布的环形槽，且环形槽内部转动连接有垫环，垫环部分凸出水雾冷却筒形成突出部，所述水雾冷却筒两端外部均一体设置有围挡板，铜带经过水雾冷却筒时与垫环接触，且垫环可活动，便于铜带的引导传输，围挡板除用于安装喷头外，对铜带还具有纠偏效果；

所述水雾预冷部还包括第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴，且第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴均与水雾冷却筒内腔连通，所述第二喷嘴和第三喷嘴的数量均设置为多个，相邻的第二喷嘴和第三喷嘴呈弧线分布，多个第二喷嘴呈线性分布且分布路径与筒轴向平行，所述第四喷嘴的数量设置为两个，且两个第四喷嘴对称分布在两侧的围挡板内部，所述第二喷嘴和第三喷嘴低于垫环外侧面设置，所述第四喷嘴与垫环外侧面之间的垂直距离大于带材厚度，且第二喷嘴和第三喷嘴分别位于第四喷嘴的两侧，第四喷嘴的喷射方向朝向铜带外侧；

所述第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴均设置为雾化喷嘴；

所述水雾冷却筒一端贯穿并延伸出集水箱，且水雾冷却筒端部通过水管和旋转接头连接有第一高压水泵，使水管不会发生扭曲。

作为本发明的优选方案，第一激流辊和第二激流辊外表面均开设有呈环形阵列分布的凹弧，且每个凹弧内均设有呈线性阵列的第五喷头，所述第一激流辊和第二激流辊内部均设有空腔，且第一激流辊和第二激流辊上的第五喷头分别对应连通第一激流辊和第二激流辊内部的空腔；

所述第五喷头设置为扇形喷嘴；

第一激流辊和第二激流辊一端均延伸出集水箱，且第一激流辊和第二激流辊端部均通过水管和旋转接头连接有第二高压水泵，使水管不会发生扭曲。

作为本发明的优选方案，所述升降部包括斜条状回形轨，且斜条状回形轨固定在集水箱的内壁上，所述集水箱两侧壁上均开设有与斜条状回形轨内侧匹配的条形槽，所述条形槽内壁可拆卸安装有挡针矩阵，且挡针矩阵由橡胶材料制成，挡针矩阵对条形槽部位进行防护，避免水从条形槽处飞溅出集水箱；

所述第一激流辊两端均转动连接有第二移动块，且第二移动块于斜条状回形轨内侧滑动连接，所述斜条状回形轨的顶端固定连接有电动推杆，且电动推杆输出轴与第二移动块传动连接，升降部使第一激流辊斜着上下移动，便于铜带的安装与贴合冲击，不会对铜带产生过度挤压造成扭曲的问题。

作为本发明的优选方案，所述第一激流辊和第二激流辊远离旋转接头的一端分别设有第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一激流辊和第二激流辊的输出轴转向相反，且转动速度相同，在第一激流辊和第二激流辊处对铜带具有张紧和传输效果；

所述第二驱动电机固定在集水箱外壁上，且第二驱动电机输出轴传动连接第二激流辊；

所述第一驱动电机固定在集水箱外侧滑动的滑动板上，且滑动板与第二移动块固定连接，所述第一驱动电机输出轴与第一激流辊端部传动连接；

所述基准转轴一端贯穿集水箱并延伸至集水箱外侧，所述基准转轴和第二激流辊端部均固定连接有皮带轮，所述第二激流辊与两个基准转轴分别通过两个传动皮带传动连接。

作为本发明的优选方案，所述氮气扫水部包括氮气压缩筒，且氮气压缩筒与集水箱内壁固定连接，所述氮气压缩筒外侧两端均开设有环槽，所述环槽内转动连接有旋转套，且旋转套的外侧凸出于氮气压缩筒外表面，所述氮气压缩筒端部延伸出集水箱，且氮气压缩筒端部通过气管和旋转接头连接有第二高压气泵，铜带经过氮气压缩筒时与旋转套相切，旋转套能够转动从而便于铜带的传输；

所述氮气压缩筒与带材的相切处设有对称分布的两个楔形槽口，所述楔形槽口由内往外逐步变浅，两个楔形槽口之间设有安装板，且安装板两侧对称安装有第五喷嘴，所述第五喷嘴的输入端与氮气压缩筒内部连通，在经过氮气扫水部的过程中，两个第五喷嘴向两侧倾斜喷出氮气，从而在II谷部位将铜带上表面的水渍清理干净，并实现氮气冷却的效果。

作为本发明的优选方案，所述微震部包括横条状回形轨，且横条状回形轨固定在集水箱的内壁上，所述横条状回形轨内部滑动连接有第一移动块，位于集水箱两侧且相对应的两个第一移动块之间转动连接有挑辊，所述横条状回形轨的端部固定安装有弹簧减震器，且弹簧减震器远离横条状回形轨的一端与第一移动块固定连接；

所述蝶形挤压板与对应分布在两侧的挑辊相切。

作为本发明的优选方案，所述第一激流辊和第二激流辊内部均设有电磁阀排组，且每个第五喷头内部均对应安装一个电磁阀，同一个凹弧内的多个电磁阀串联设置，不同凹弧内的多个电磁阀并联设置；

所述第一激流辊和第二激流辊外侧面上设有压力传感器阵列，且组成压力传感器阵列的多个压力传感器分别对应相邻两个凹弧之间的凸起设置；

当铜带经过第一激流辊和第二激流辊之间时，第一激流辊的凸起部位与第二激流辊的凸起部位对铜带表面有挤压力，且配合挤压力传感器阵列中对应的压力传感器获得压感信号；

通过第一激流辊和第二激流辊上的凸起部位对铜带进行间歇性的挤压作用，且在工作前调节第一激流辊与第二激流辊的距离，从而限定第一激流辊与第二激流辊的压力对铜带不会产生不要产生二次轧制，该结构能够对铜带起到纠正表面平整度的作用；

所述压力传感器阵列的连接端设有单片机，且单片机的输入端和输出端分别设有A/D转换器和D/A转换器，多个所述压力传感器均与A/D转换器电性连接设置，所述第一高压水泵和第二高压水泵均与D/A转换器电性连接，所述电磁阀排组与D/A转换器电性连接。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、通过使铜带从冷却箱体内穿过，并使其在冷却箱体内保持轻微的波浪状行进，铜带依次经过水雾预冷部、激流冷却部和氮气扫水部，实现多次阶梯状冷却效果，喷出的冷却水被挡在集水箱内部，且落在铜带后多余水流向铜带的I谷处，持续性对铜带进行冷却，进一步配合微震部与蝶形挤压板，使铜带在运输中轻微震动，便于水分子在铜带表面均匀分布，充分接触，一定程度上促进铜带的冷却效率，吹风机配合第一高压气泵、加压气室和第一喷嘴形成阻力风墙，对于铜带表面或者隔空飞溅的液体能够进行阻断，对铜带表面的水渍初步清理干净，本方案中利用氮气作为阻力风墙的介质，配合预冷水中的氮气，降低冷却中铜带与氧气接触的氧化反应，实现高效的多段式降温效果，从冷却箱体出来后铜带温度彻底降至室温，解决回温问题，且不会将冷却水带出冷却区域，保证车间环境的整体干燥性，实现水资源的回收与循环利用；

2、通过在激流冷却部处设置升降部对第一激流辊位置进行调节，控制电动推杆使其输出轴回缩，从而将第二移动块拉着在斜条状回形轨内滑动，即可实现第一激流辊与第二激流辊之间缝隙的增大，在将铜带穿过该缝隙后，控制电动推杆使其输出轴伸出，最终使第一激流辊与第二激流辊的凸出部位分别于铜带上表面和下表面相切即可，升降部使第一激流辊斜着上下移动，便于铜带的安装与贴合冲击，不会对铜带产生过度挤压造成扭曲的问题；

3、两个独立设置的电机使第一激流辊和第二激流辊的输出轴转向相反，且转动速度相同，在第一激流辊和第二激流辊处对铜带具有张紧和传输效果，保证铜带牵引和冷却加工中移动的稳定性，两个蝶形挤压板两侧的挑辊挤压频率是规律性的，因此该微震是可控的，能够保证铜带加工过程中的安全性，微震结构使铜带表面的水摊铺得更加均匀，便于均匀散热，延长散热时间，使铜带内部的温度也能得到降低；

4、通过对第一激流辊和第二激流辊的冲击喷射结构进行了优化，采用智能控制的方式，减少不必要的水资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明冷却系统的工作原理图；

图2为本发明冷却箱体的外部结构的第一视角立体图；

图3为本发明冷却箱体的外部结构的第二视角立体图；

图4为本发明冷却箱体的内部结构立体图；

图5为本发明冷却箱体的局部剖切结构立体图；

图6为本发明水雾预冷部的立体图；

图7为本发明第一激流辊的立体图；

图8为本发明氮气扫水部的立体图；

图9为本发明氮气扫水部的主视图；

图10为本发明基准转轴与蝶形挤压板的连接结构立体图；

图11为本发明盖板及其连接结构的立体图；

图12为本发明蝶形挤压板与挑辊的配合结构演示图；

图13为本发明的系统控制流程图。

附图标记说明：

冷却箱体-1；牵引机构-2；转向部-3；基准转轴-4；蝶形挤压板-5；限位辊组-6；水雾预冷部-7；激流冷却部-8；氮气扫水部-9；吹风机-10；微震部-11；第一高压气泵-12；第一高压水泵-13；第二高压水泵-14；电磁阀排组-15；压力传感器阵列-16；单片机-17；皮带轮-18；传动皮带-19；

水雾冷却筒-71；垫环-72；围挡板-73；第二喷嘴-74；第三喷嘴-75；第四喷嘴-76；

第一激流辊-81；第二激流辊-82；升降部-83；第一驱动电机-84；凹弧-85；第五喷头-86；第二驱动电机-87；

氮气压缩筒-91；旋转套-92；第二高压气泵-93；楔形槽口-94；第五喷嘴-95；

集水箱-101；盖板-102；排气口-103；加压气室-104；第一喷嘴-105；闭合门板-106；排液口-107；

横条状回形轨-111；第一移动块-112；挑辊-113；弹簧减震器-114；

斜条状回形轨-831；条形槽-832；第二移动块-833；电动推杆-834。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1-12所示的一种铜带加工生产用冷却系统，包括冷却箱体1以及位于冷却箱体1两端的牵引机构2，冷却箱体1和牵引机构2分别用于带材的冷却和牵引传输，两侧的牵引机构2由同步运动的两个驱动电机带动，实现铜带的稳定运输，冷却箱体1相当于具有遮挡部的空间，并非实现介质浸没式水冷，冷却箱体1内部包括有：

带材通口，设置成条孔状结构，两侧的带材通口分别开设于冷却箱体1两端侧面且对应输入和输出的端口位置处，且带材通口内部设有贴合铜带的转向部3，该转向部3由两个平行分布的转辊组成，且两个转辊交错分布，便于带材的转向，且对于带材的初始安装方便快捷；

两个基准转轴4，呈中心对称分布于冷却箱体1内部两侧，且基准转轴4外部固定连接有蝶形挤压板5，两个蝶形挤压板5之间的夹角设置为90°，两侧的蝶形挤压板5保持同向同转速旋转，保证带材的震动频率稳定；

两个限位辊组6，呈中心对称分布于冷却箱体1内部两侧，且限位辊组6由至少一个限位辊组成，蝶形挤压板5旋转形成的圆柱形轨迹与限位辊相切，限位辊与冷却箱体1内壁转动连接，蝶形挤压板5旋转不会对限位辊产生影响，且蝶形挤压板5能够推挤到挑辊113；

水雾预冷部7，位于输入端的带材通口与靠近输入端的限位辊组6之间，且水雾预冷部7用于向铜带两侧喷洒预冷水以及氮气混合形成的水雾分子，利用水雾分子对铜带进行预冷，且水雾分子首先对着铜带表面直接冲击，使水雾分子快速蒸发，且多余的水流向铜带的轨迹凹谷处，持续性对铜带进行冷却，且预冷水的水温设置为室温水；

激流冷却部8，包括第一激流辊81和第二激流辊82，且第一激流辊81平行设置于第二激流辊82的斜上方，第一激流辊81和第二激流辊82轴心之间的连线与带材垂直设置，激流冷却部8用于喷出冷水流冲击铜带表面，第一激流辊81与冷却箱体1之间设有升降部83，第二激流辊82与冷却箱体1之间转动连接，利用第一激流辊81和第二激流辊82贴合铜带两侧面，且不会对铜带造成扭曲，工作喷水时，第一激流辊81和第二激流辊82喷出高强水流冲击带材，使其进一步深入冷却，高强水流的冷水温度范围设置为10±5℃；

氮气扫水部9，位于输出端的带材通口与靠近输出端的限位辊组6之间，且氮气扫水部9用于向两侧吹出氮气，通过喷出的氮气对铜带辅助散热降温，且同时扫除铜带表面的大部分水渍；

通过水雾预冷部7、激流冷却部8、氮气扫水部9配合转向部3和两个限位辊组6，使铜带在冷却箱体1内部呈两个不同大小的“V”形分布，其中大的“V”形带位于小的“V”形带前端，且两个“V”形带底部分别为I谷和II谷，I谷和II谷之间设有I峰，且I谷的水平高度低于II谷的水平高度，I峰的水平高度高于两侧转向部3的高度，I谷、II谷和I峰均设置为圆弧状，使铜带保持轻微的波浪状行进；

两组吹风机10，分别安装在靠近输出端的限位辊组6的正上方和水雾预冷部7与位于输出端的带材通口之间，具体的，两组吹风机10的出风口倾斜设置，且分别对应I峰并朝向I谷以及II谷与转向部3之间，位于II谷与转向部3之间的吹风机10出风口朝向水雾预冷部7，并用于喷向铜带底部；

微震部11，位于冷却箱体1两侧壁上，且微震部11的数量设置为两组，两组微震部11分别对应安装在两段限位辊组6两侧，且微震部11与蝶形挤压板5配合，用于使铜带运输中轻微震动，通过铜带的轻微震动便于水分子在铜带表面均匀分布，充分接触，一定程度上促进铜带的冷却效率。

进一步的，在上述技术方案中，冷却箱体1由顶部开口的集水箱101以及盖板102组成，且盖板102扣合连接在集水箱101顶部，此处为可拆卸安装，如盖板102与集水箱101铰接或者其他方式实现可拆卸，便于前期的安装和使用后的维护；

盖板102顶部预留有排气口103，用于释放工作中产生的内压，且排气口103的输出端连接有引风机，引风机用于排出冷却箱体1内部产生的水蒸气；

盖板102内侧顶壁安装有两个加压气室104，且两个加压气室104分别对应在输入端的带材通口内侧以及吹风机10一侧，具体的，两个加压气室104安装在I谷两端的高处部位，且若干第一喷嘴105对着铜带的I谷部位吹气，避免冲击铜带飞溅的水花脱离I谷的所在区域，从而使水能够汇聚到I谷底部，实现延时和控水目的，达到铜带充分冷却的效果；

加压气室104底部矩阵设置有若干第一喷嘴105，加压气室104顶部设有第一高压气泵12，且第一高压气泵12输入端给多个第一喷嘴105提供常温氮气形成阻力风墙，形成的阻力风墙对于铜带表面或者隔空飞溅的液体能够进行阻断，避免液体飞溅出冷却箱体1，且阻力风墙对于铜带具有辅助冷却和控水的效果。

进一步的，在上述技术方案中，集水箱101两侧壁上均开设有操作口，且操作口对应两侧限位辊组6以及激流冷却部8位置，通过操作口便于从外部将铜带在集水箱101内正确安装并牵引出集水箱101；

操作口内侧顶端铰接有闭合门板106，且闭合门板106与集水箱101外壁通过锁扣连接，在工作时闭合门板106处于闭合状态；

集水箱101底部一侧连通有排液口107，排液口107内部可设置球阀，用于控制水流出，且冷却水处理后可循环使用。

为进一步提高铜带的传输稳定性并提高其冷却效率，对水雾预冷部7进行了如下改进：

水雾预冷部7包括水雾冷却筒71，且水雾冷却筒71与集水箱101内壁固定连接，且水雾冷却筒71外侧设有若干均匀分布的环形槽，且环形槽内部转动连接有垫环72，垫环72部分凸出水雾冷却筒71形成突出部，水雾冷却筒71两端外部均一体设置有围挡板73，铜带经过水雾冷却筒71时与垫环72接触，且垫环72可活动，便于铜带的引导传输，围挡板73除用于安装喷头外，对铜带还具有纠偏效果；

水雾预冷部7还包括第二喷嘴74、第三喷嘴75和第四喷嘴76，且第二喷嘴74、第三喷嘴75和第四喷嘴76均与水雾冷却筒71内腔连通，第二喷嘴74和第三喷嘴75的数量均设置为多个，相邻的第二喷嘴74和第三喷嘴75呈弧线分布，多个第二喷嘴74呈线性分布且分布路径与筒轴向平行，第四喷嘴76的数量设置为两个，且两个第四喷嘴76对称分布在两侧的围挡板73内部，第二喷嘴74和第三喷嘴75低于垫环72外侧面设置，第四喷嘴76与垫环72外侧面之间的垂直距离大于带材厚度，且第二喷嘴74和第三喷嘴75分别位于第四喷嘴76的两侧，第四喷嘴76的喷射方向朝向铜带外侧，第二喷嘴74、第三喷嘴75和第四喷嘴76选用同型号产品，在水雾冷却筒71内腔内压过大时，第二喷嘴74、第三喷嘴75和第四喷嘴76能够同时喷出水雾分子；

第二喷嘴74、第三喷嘴75和第四喷嘴76均设置为雾化喷嘴；

水雾冷却筒71一端贯穿并延伸出集水箱101，且水雾冷却筒71端部通过水管和旋转接头连接有第一高压水泵13，使水管不会发生扭曲。

使用激流冷却部8对铜带高压水流喷射降温的过程中，为防止铜带被冲击产生形变，因此使第一激流辊81和第二激流辊82倾斜设置，用于贴合支撑冲刷部位，并对第一激流辊81和第二激流辊82的结构进行了优化改进：

第一激流辊81和第二激流辊82外表面均开设有呈环形阵列分布的凹弧85，且每个凹弧85内均设有呈线性阵列的第五喷头86，第一激流辊81和第二激流辊82内部均设有空腔，且第一激流辊81和第二激流辊82上的第五喷头86分别对应连通第一激流辊81和第二激流辊82内部的空腔，铜带的冲刷部位结构较为稳定；

第五喷头86设置为扇形喷嘴；

第一激流辊81和第二激流辊82一端均延伸出集水箱101，且第一激流辊81和第二激流辊82端部均通过水管和旋转接头连接有第二高压水泵14，使水管不会发生扭曲。

为方便铜带的安装以及实现不同厚度铜带的加工需要，在第一激流辊81端部设置升降部83，其包括斜条状回形轨831，且斜条状回形轨831固定在集水箱101的内壁上，集水箱101两侧壁上均开设有与斜条状回形轨831内侧匹配的条形槽832，条形槽832内壁可拆卸安装有挡针矩阵，且挡针矩阵由橡胶材料制成，挡针矩阵对条形槽832部位进行防护，避免水从条形槽832处飞溅出集水箱101；

第一激流辊81两端均转动连接有第二移动块833，且第二移动块833于斜条状回形轨831内侧滑动连接，斜条状回形轨831的顶端固定连接有电动推杆834，且电动推杆834输出轴与第二移动块833传动连接，升降部83使第一激流辊81斜着上下移动，便于铜带的安装与贴合冲击，不会对铜带产生过度挤压造成扭曲的问题；

在使用升降部83对第一激流辊81位置进行调节时，控制电动推杆834使其输出轴回缩，从而将第二移动块833拉着在斜条状回形轨831内滑动，第二移动块833在斜条状回形轨831内部滑动，且具有限位槽和限位块结构使其只能沿斜条状回形轨831内径方向滑动，即可实现第一激流辊81与第二激流辊82之间缝隙的增大，在将铜带穿过该缝隙后，控制电动推杆834使其输出轴伸出，最终使第一激流辊81与第二激流辊82的凸出部位分别于铜带上表面和下表面相切即可。

进一步的，在上述技术方案中，第一激流辊81和第二激流辊82远离旋转接头的一端分别设有第一驱动电机84和第二驱动电机87，第一激流辊81和第二激流辊82的输出轴转向相反，且转动速度相同，在第一激流辊81和第二激流辊82处对铜带具有张紧和传输效果；

第二驱动电机87固定在集水箱101外壁上，且第二驱动电机87输出轴传动连接第二激流辊82；

第一驱动电机84固定在集水箱101外侧滑动的滑动板上，且滑动板与第二移动块833固定连接，第一驱动电机84输出轴与第一激流辊81端部传动连接；

基准转轴4一端贯穿集水箱101并延伸至集水箱101外侧，基准转轴4和第二激流辊82端部均固定连接有皮带轮18，第二激流辊82与两个基准转轴4分别通过两个传动皮带19传动连接，保证铜带牵引和冷却加工中移动的稳定性。

为实现彻底的冷却，并对铜带表面的残留水渍清理掉，对氮气扫水部9结构进行了如下方案改进：

如图1、图8和图9所示，氮气扫水部9包括氮气压缩筒91，且氮气压缩筒91与集水箱101内壁固定连接，氮气压缩筒91外侧两端均开设有环槽，环槽内转动连接有旋转套92，且旋转套92的外侧凸出于氮气压缩筒91外表面，氮气压缩筒91端部延伸出集水箱101，且氮气压缩筒91端部通过气管和旋转接头连接有第二高压气泵93，铜带经过氮气压缩筒91时与旋转套92相切，旋转套92能够转动从而便于铜带的传输；

氮气压缩筒91与带材的相切处设有对称分布的两个楔形槽口94，楔形槽口94由内往外逐步变浅，两个楔形槽口94之间设有安装板，且安装板两侧对称安装有第五喷嘴95，第五喷嘴95的输入端与氮气压缩筒91内部连通，在经过氮气扫水部9的过程中，两个第五喷嘴95向两侧倾斜喷出氮气，从而在II谷部位将铜带上表面的水渍清理干净，并实现氮气冷却的效果。

如图1、图5和图12所示，微震部11包括横条状回形轨111，且横条状回形轨111固定在集水箱101的内壁上，横条状回形轨111内部滑动连接有第一移动块112，第一移动块112在横条状回形轨111内部滑动，且具有限位槽和限位块结构使其只能沿横条状回形轨111内径方向滑动，位于集水箱101两侧且相对应的两个第一移动块112之间转动连接有挑辊113，横条状回形轨111的端部固定安装有弹簧减震器114，且弹簧减震器114远离横条状回形轨111的一端与第一移动块112固定连接；

蝶形挤压板5与对应分布在两侧的挑辊113相切；

微震部11在实际使用时，通过皮带轮18和传动皮带19使两侧的基准转轴4受到第二驱动电机87同样的驱动力，且两个蝶形挤压板5呈垂直设置，即两个蝶形挤压板5与两侧的挑辊113挤压频率是规律性的，因此该微震是可控的，能够保证铜带加工过程中的安全性。

两个蝶形挤压板5在对两侧的挑辊113做交替推动时，在冷却箱体1内部的铜带张紧力不变，且使铜带轻微颤动，让其表面的水具有摇晃作用，摊铺得更加均匀，便于均匀散热，延长散热时间，使铜带内部的温度也能得到降低。

在上述技术方案中实现了稳定性的高压冲击水冷效果，为解决水资源浪费的问题，对第一激流辊81和第二激流辊82的冲击喷射结构进行了优化，采用智能控制的方式，减少不必要的水资源浪费：

如图5、图7和图13所示，第一激流辊81和第二激流辊82内部均设有电磁阀排组15，且每个第五喷头86内部均对应安装一个电磁阀，同一个凹弧85内的多个电磁阀串联设置，不同凹弧85内的多个电磁阀并联设置；

第一激流辊81和第二激流辊82外侧面上设有压力传感器阵列16，且组成压力传感器阵列16的多个压力传感器分别对应相邻两个凹弧85之间的凸起设置；

压力传感器阵列16的连接端设有单片机17，且单片机17的输入端和输出端分别设有A/D转换器和D/A转换器，多个压力传感器均与A/D转换器电性连接设置，第一高压水泵13和第二高压水泵14均与D/A转换器电性连接，电磁阀排组15与D/A转换器电性连接；

智能控制系统在激流冷却部中应用时，第一激流辊81和第二激流辊82在反向旋转过程中，始终保持凹弧85对凹弧85，凸起对凸起，且铜带经过第一激流辊81和第二激流辊82之间时被两侧的凸起贴合夹紧并传输，此时相切状态下，位于与铜带相切部位的两个凸起结构上的压力传感器受到压力，产生压力信号，将该信号发送至单片机17分析处理，单片机17内部设有计时器，当其接收到压力信号时，自动控制该信号源位置两侧凹弧85内的电磁阀打开，并在计时器设定一个数值进行控制停止信号，如时间设置为10s，在时间截止或者接收到新的信号源时，上述位置处的电磁阀关闭，当信号源位置两侧凹弧85内的电磁阀处于打开状态时，其余凹弧85内的电磁阀处于关闭状态。

本发明工作原理：

本系统在使用时，利用牵引机构2的牵引作用使铜带从冷却箱体1内穿过，这一过程中实现多次阶梯状冷却效果，具体的，先将闭合门板106打开从操作口位置处辅助安装铜带端部，即将从一侧牵引机构2穿过的铜带经输入端的转向部3引入冷却箱体1中，从水雾预冷部7顶部与邻近的限位辊组6和挑辊113底部之间穿过，控制电动推杆834使其输出轴回缩，从而将第二移动块833拉着在斜条状回形轨831内滑动，实现第一激流辊81与第二激流辊82之间缝隙的增大，在将铜带穿过该缝隙后，控制电动推杆834使其输出轴伸出，最终使第一激流辊81与第二激流辊82的凸出部位分别于铜带上表面和下表面相切，随后继续拉动铜带使其从另一组限位辊组6和挑辊113顶部通过后，再次从另一个氮气扫水部9底部绕过后经输出端的转向部3引出冷却箱体1，并送入输出端的牵引机构2中，关闭闭合门板106，使铜带在冷却箱体1内保持轻微的波浪状行进；

行进过程中，铜带在水雾预冷部7处通过多向均匀喷洒的水雾分子对铜带进行预冷，且水雾分子首先对着铜带表面直接冲击，使水雾分子快速蒸发，在I谷的另一端激流冷却部8工作，第一激流辊81和第二激流辊82喷出高强水流冲击带材，使其进一步深入冷却，这一过程中，多余的水流向铜带的I谷处，持续性对铜带进行冷却，进一步配合微震部11与蝶形挤压板5，使铜带在运输中轻微震动，通过铜带的轻微震动便于水分子在铜带表面均匀分布，充分接触，铜带继续行进至氮气扫水部9底部，通过两个第五喷嘴95向两侧吹出氮气，利用氮气辅助制冷并吹拂铜带表面，将铜带上表面的水渍清理干净，加装两组吹风机10，配合第一高压气泵12、加压气室104和第一喷嘴105形成阻力风墙，对于铜带表面或者隔空飞溅的液体能够进行阻断。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种铜带加工生产用冷却系统，包括冷却箱体(1)以及位于冷却箱体(1)两端的牵引机构(2)，冷却箱体(1)和牵引机构(2)分别用于带材的冷却和牵引传输，其特征在于，所述冷却箱体(1)内部包括有：

带材通口，分别开设于冷却箱体(1)两端侧面且对应输入和输出的端口位置处，且带材通口内部设有贴合铜带的转向部(3)；

两个基准转轴(4)，呈中心对称分布于冷却箱体(1)内部两侧，且基准转轴(4)外部固定连接有蝶形挤压板(5)，两个所述蝶形挤压板(5)之间的夹角设置为90°；

两个限位辊组(6)，呈中心对称分布于冷却箱体(1)内部两侧，且限位辊组(6)由至少一个限位辊组成，所述蝶形挤压板(5)旋转形成的圆柱形轨迹与限位辊相切，所述限位辊与冷却箱体(1)内壁转动连接；

水雾预冷部(7)，位于输入端的带材通口与靠近输入端的限位辊组(6)之间，且水雾预冷部(7)用于向铜带两侧喷洒预冷水以及氮气混合形成的水雾分子；

激流冷却部(8)，包括第一激流辊(81)和第二激流辊(82)，且第一激流辊(81)平行设置于第二激流辊(82)的斜上方，第一激流辊(81)和第二激流辊(82)轴心之间的连线与带材表面垂直设置，所述激流冷却部(8)用于喷出冷水流冲击铜带表面，所述第一激流辊(81)与冷却箱体(1)之间设有升降部(83)，升降部(83)的伸缩方向与二者轴心连线相同，所述第二激流辊(82)与冷却箱体(1)之间转动连接；

氮气扫水部(9)，位于输出端的带材通口与靠近输出端的限位辊组(6)之间，且氮气扫水部(9)用于向两侧吹出氮气，通过喷出的氮气对铜带辅助散热降温，且同时扫除铜带表面的大部分水渍；

两组吹风机(10)，分别安装在靠近输出端的限位辊组(6)的正上方和水雾预冷部(7)与位于输出端的带材通口之间；

微震部(11)，位于冷却箱体(1)两侧壁上，且微震部(11)的数量设置为两组，两组微震部(11)分别对应安装在两段限位辊组(6)两侧，且微震部(11)与蝶形挤压板(5)配合，用于使铜带运输中轻微震动。

2.根据权利要求1所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述冷却箱体(1)由顶部开口的集水箱(101)以及盖板(102)组成，且盖板(102)扣合连接在集水箱(101)顶部；

所述盖板(102)顶部预留有排气口(103)，且排气口(103)的输出端连接有引风机，所述引风机用于排出冷却箱体(1)内部产生的水蒸气；

所述盖板(102)内侧顶壁安装有两个加压气室(104)，且两个加压气室(104)分别对应在输入端的带材通口内侧以及吹风机(10)一侧，所述加压气室(104)底部矩阵设置有若干第一喷嘴(105)，所述加压气室(104)顶部设有第一高压气泵(12)，且第一高压气泵(12)输入端给多个第一喷嘴(105)提供常温氮气形成阻力风墙。

3.根据权利要求2所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述集水箱(101)两侧壁上均开设有操作口，且操作口对应两侧限位辊组(6)以及激流冷却部(8)位置；

所述操作口内侧顶端铰接有闭合门板(106)，且闭合门板(106)与集水箱(101)外壁通过锁扣连接；

所述集水箱(101)底部一侧连通有排液口(107)。

4.根据权利要求2所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述水雾预冷部(7)包括水雾冷却筒(71)，且水雾冷却筒(71)与集水箱(101)内壁固定连接，且水雾冷却筒(71)外侧设有若干均匀分布的环形槽，且环形槽内部转动连接有垫环(72)，垫环(72)部分凸出水雾冷却筒(71)形成突出部，所述水雾冷却筒(71)两端外部均一体设置有围挡板(73)；

所述水雾预冷部(7)还包括第二喷嘴(74)、第三喷嘴(75)和第四喷嘴(76)，且第二喷嘴(74)、第三喷嘴(75)和第四喷嘴(76)均与水雾冷却筒(71)内腔连通，所述第二喷嘴(74)和第三喷嘴(75)的数量均设置为多个，相邻的第二喷嘴(74)和第三喷嘴(75)呈弧线分布，多个第二喷嘴(74)呈线性分布且分布路径与筒轴向平行，所述第四喷嘴(76)的数量设置为两个，且两个第四喷嘴(76)对称分布在两侧的围挡板(73)内部，所述第二喷嘴(74)和第三喷嘴(75)低于垫环(72)外侧面设置，所述第四喷嘴(76)与垫环(72)外侧面之间的垂直距离大于带材厚度，且第二喷嘴(74)和第三喷嘴(75)分别位于第四喷嘴(76)的两侧，第四喷嘴(76)的喷射方向朝向铜带外侧；

所述第二喷嘴(74)、第三喷嘴(75)和第四喷嘴(76)均设置为雾化喷嘴；

所述水雾冷却筒(71)一端贯穿并延伸出集水箱(101)，且水雾冷却筒(71)端部通过水管和旋转接头连接有第一高压水泵(13)。

5.根据权利要求2所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述第一激流辊(81)和第二激流辊(82)外表面均开设有呈环形阵列分布的凹弧(85)，且每个凹弧(85)内均设有呈线性阵列的第五喷头(86)，所述第一激流辊(81)和第二激流辊(82)内部均设有空腔，且第一激流辊(81)和第二激流辊(82)上的第五喷头(86)分别对应连通第一激流辊(81)和第二激流辊(82)内部的空腔；

所述第五喷头(86)设置为扇形喷嘴；

第一激流辊(81)和第二激流辊(82)一端均延伸出集水箱(101)，且第一激流辊(81)和第二激流辊(82)端部均通过水管和旋转接头连接有第二高压水泵(14)。

6.根据权利要求5所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述升降部(83)包括斜条状回形轨(831)，且斜条状回形轨(831)固定在集水箱(101)的内壁上，所述集水箱(101)两侧壁上均开设有与斜条状回形轨(831)内侧匹配的条形槽(832)，所述条形槽(832)内壁可拆卸安装有挡针矩阵，且挡针矩阵由橡胶材料制成；

所述第一激流辊(81)两端均转动连接有第二移动块(833)，且第二移动块(833)于斜条状回形轨(831)内侧滑动连接，所述斜条状回形轨(831)的顶端固定连接有电动推杆(834)，且电动推杆(834)输出轴与第二移动块(833)传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述第一激流辊(81)和第二激流辊(82)远离旋转接头的一端分别设有第一驱动电机(84)和第二驱动电机(87)；

所述第二驱动电机(87)固定在集水箱(101)外壁上，且第二驱动电机(87)输出轴传动连接第二激流辊(82)；

所述第一驱动电机(84)固定在集水箱(101)外侧滑动的滑动板上，且滑动板与第二移动块(833)固定连接，所述第一驱动电机(84)输出轴与第一激流辊端部传动连接(81)；

所述基准转轴(4)一端贯穿集水箱(101)并延伸至集水箱(101)外侧，所述基准转轴(4)和第二激流辊(82)端部均固定连接有皮带轮(18)，所述第二激流辊(82)与两个基准转轴(4)分别通过两个传动皮带(19)传动连接。

8.根据权利要求2所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述氮气扫水部(9)包括氮气压缩筒(91)，且氮气压缩筒(91)与集水箱(101)内壁固定连接，所述氮气压缩筒(91)外侧两端均开设有环槽，所述环槽内转动连接有旋转套(92)，且旋转套(92)的外侧凸出于氮气压缩筒(91)外表面，所述氮气压缩筒(91)端部延伸出集水箱(101)，且氮气压缩筒(91)端部通过气管和旋转接头连接有第二高压气泵(93)；

所述氮气压缩筒(91)与带材的相切处设有对称分布的两个楔形槽口(94)，所述楔形槽口(94)由内往外逐步变浅，两个楔形槽口(94)之间设有安装板，且安装板两侧对称安装有第五喷嘴(95)，所述第五喷嘴(95)的输入端与氮气压缩筒(91)内部连通。

9.根据权利要求4所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述微震部(11)包括横条状回形轨(111)，且横条状回形轨(111)固定在集水箱(101)的内壁上，所述横条状回形轨(111)内部滑动连接有第一移动块(112)，位于集水箱(101)两侧且相对应的两个第一移动块(112)之间转动连接有挑辊(113)，所述横条状回形轨(111)的端部固定安装有弹簧减震器(114)，且弹簧减震器(114)远离横条状回形轨(111)的一端与第一移动块(112)固定连接；

所述蝶形挤压板(5)与对应分布在两侧的挑辊(113)相切。

10.根据权利要求9所述的一种铜带加工生产用冷却系统，其特征在于，所述第一激流辊(81)和第二激流辊(82)内部均设有电磁阀排组(15)，且每个第五喷头(86)内部均对应安装一个电磁阀，同一个凹弧(85)内的多个电磁阀串联设置，不同凹弧(85)内的多个电磁阀并联设置；

所述第一激流辊(81)和第二激流辊(82)外侧面上设有压力传感器阵列(16)，且组成压力传感器阵列(16)的多个压力传感器分别对应相邻两个凹弧(85)之间的凸起设置；

当铜带经过第一激流辊(81)和第二激流辊(82)之间时，第一激流辊(81)的凸起部位与第二激流辊(82)的凸起部位对铜带表面有挤压力，且配合挤压力传感器阵列(16)中对应的压力传感器获得压感信号；

所述压力传感器阵列(16)的连接端设有单片机(17)，且单片机(17)的输入端和输出端分别设有A/D转换器和D/A转换器，多个所述压力传感器均与A/D转换器电性连接设置，所述第一高压水泵(13)和第二高压水泵(14)均与D/A转换器电性连接，所述电磁阀排组(15)与D/A转换器电性连接。

Images