[发明专利]一种紊流强换热非晶带材生产用冷却辊

说明书

技术领域

本发明涉及非晶带材生产技术领域，尤其是涉及一种紊流强换热非晶带材生产用冷却辊。

背景技术

非晶带制带机的工作原理是：在坩埚中熔化的非晶母合金溶液，通过坩埚底部的缝隙喷射到快速旋转的水冷甩带辊上，合金溶液被强烈冷却并被甩出而形成非晶薄带。

在喷带过程中，带材会产生中间凹陷，及中间非晶度差的情况，主要是由于，熔融合金经喷嘴喷射到高速旋转的冷却辊上，在喷嘴与辊面之间形成合金熔潭，在熔潭与辊面接触的宽度范围内，沿辊面轴向存在着一个以带材中心为对称的温度梯度场，由于带材中间范围的导热基本上是一维沿冷却辊径向向内导热，因而在带材中间区域的辊面沿轴向的温度梯度较小，而越接近带材两边的区域其沿轴向的温度梯度就越大，故导热状态要比中间区域好，即热量即能沿径向，又能沿轴向的二维导热。从而在喷至一定时间后，由于冷却辊的热量不断堆积，使中间与两边的导热产生差异，热量堆积程度不一样，从而产生在带材宽度区域辊面呈抛物线凸起状膨胀。从而导致了喷嘴与辊面的间隙变化，从而影响了钢水平板流的流量均匀性，而产生了带材横向呈抛物线凹的状况。由于导热的不均匀性又产生了带材中间非晶度差，两边非晶度较好的现象。

例如，授权公告号CN203900420U，授权公告日2014.10.29的中国专利公开了一种具有新型内芯结构的冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，两个盖板分别固定连接于所述铜套的开口两端并与所述铜套配合形成一个用于容纳内芯的封闭空间；还包括一个主轴，所述主轴贯穿所述两个盖板和所述内芯的中心设置；其中所述内芯为圆柱体结构，所述内芯朝向所述铜套的外周面上设置有2个以上的凸棱，所述凸棱从所述内芯的一端环绕所述内芯的外周面螺旋延伸至所述内芯的另一端，多个所述凸棱对应设置形成冷却水通过的多头螺旋通道。该冷却辊虽然克服了铜辊内表面和循环水之间存在的层流现象，但是依然存在辊套与带材接触区域内轴向温度分布差异大，导致喷带过程中带材中间凹陷及中间非晶度差的问题

发明内容

本发明是为了解决现有技术的冷却辊所存在的上述问题，提供了一种结构巧妙，换热效果好，能有效解决辊套在与带材接触区域内轴向温度分布差异大，导致喷带过程中带材中间凹陷及中间非晶度差的问题，得到的非晶带材非晶度均匀的紊流强换热非晶带材生产用冷却辊。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种紊流强换热非晶带材生产用冷却辊，包括辊芯、辊套、左主轴、右主轴、左盖板及右盖板，所述左盖板、右盖板分别设于辊芯两侧并通过套接于辊芯周向外侧的辊套固定连接，所述左主轴穿过左盖板并与其固定连接，左主轴内设有冷却介质进入通道，所述右主轴穿过右盖板并与右盖板转动连接，右主轴内设有冷却介质流出通道，其特征在于，所述左盖板、右盖板与辊芯之间的空间分别形成冷却介质左流通通道、冷却介质右流通通道，所述辊套与辊芯之间的空间形成紊流强换热通道，所述冷却介质前通道、冷却介质后通道及紊流强换热通道相连通构成冷却介质流通通道，左主轴位于冷却介质左流通通道内的部分沿周向间隔设有若干与冷却介质左通道相通的冷却介质径向出口；右主轴位于冷却介质右流通通道内的端部与辊芯固定连接，右主轴位于冷却介质右流通通道内的部分沿周向间隔设有若干与冷却介质右通道相通的冷却介质径向入口，所述辊套厚度及紊流强换热通道深度均从辊套纵向中心线向两侧逐渐递增，辊套的内壁面沿辊套宽度方向间隔设有若干紊流换热环形槽，所述紊流换热环形槽包括截面为矩形的槽口段及截面为球形的槽底段，所述槽口段与槽底段相连通。本发明中辊套厚度及紊流强换热通道深度均从辊套纵向中心线向两侧逐渐递增，辊套与带材接触区域的冷却介质通过量大于辊套与带材接触区域两侧的冷却介质通过量，使得辊套与带材接触区域的换热效率优于两侧的换热效率，通过促进辊套中心传热，削弱边界传热，从而实现辊套表面温度均匀化，降低辊套外表面的温度梯度，因此有效解决辊套在与带材接触区域内轴向温度分布差异大，导致喷带过程中带材中间凹陷及中间非晶度差的问题；与此同时，紊流换热环形槽包括截面为矩形的槽口段及截面为球形的槽底段，所述槽口段与槽底段相连通，冷却介质从槽口段直接进入槽底段，槽底段截面为球形，截面为球形的槽底段能增加辊套与冷却介质的接触面积，有利于提高热交换效率和效果，同时冷却介质进入槽底后从层流状态变成湍流状态，大大提高辊套内表面与冷却介质的热交换效率，从而有利于提高辊套的冷却能力，槽口段截面为矩形，冷却介质进入槽底段中形成紊流后会保持一定时间以进行充分的热交换，从而提高冷却效果。