CN117733089B - 一种非晶结晶器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非晶带材制备技术领域，具体涉及一种非晶结晶器，包括主轴，所述主轴的外侧中间套设有辊芯，所述辊芯的外侧套设有铜套，所述主轴的两端均套设有封板，所述封板盖在辊芯的两端，所述封板的外围套设有压盖，用以压紧封板和铜套；所述辊芯的外侧为圆锥面，所述铜套的外侧为圆柱面，内侧为圆锥面；所述铜套内侧圆锥面的锥度与辊芯外侧圆锥面的锥度相同。本发明解决水槽进出水端冷冻能力不均的问题；同时减少了预应力的存在，进而减少铜套的疲劳损伤；本发明使冷却水能够均匀流入铜套水槽中对铁水进行均匀冷却，提升了冷却均匀效果，同时使杂质不易在流通通道堆积造成堵塞影响冷却，进一步提升冷却均匀效果。
Description
技术领域
本发明属于非晶带材制备技术领域，具体涉及一种非晶结晶器。
背景技术
在非晶合金箔带生产行业中，主要制备工艺是将合金铁水浇注到旋转的冷却辊上，使合金铁水以极快的速度冷却凝固形成非晶带材的过程，冷却的快速性和均匀性直接影响非晶带材的各项性能。目前存在的冷却辊结构主要包括外层铜套，中间辊芯和主轴。主轴用于支持冷却辊旋转和提供进出冷却水通道，辊芯套在主轴上，用作储水稳压腔，外层铜套套在辊芯上，用作快速冷却合金铁水，铜套内侧有循环冷却水的通道。冷却辊结构的核心部分为铜套及铜套内侧的循环水路径和结构，铜套为易损件，需要定期频繁更换。
申请号为CN201710290622.6的中国专利公开了一种轴向非均匀的非晶结晶器铜套冷却结构，包括若干截面为矩形的冷却水槽，所述冷却水槽在非晶结晶器铜套的内圆周方向上呈等弧长分段式分布，同时在非晶结晶器铜套轴向的居中区域等距分布且深度不一。各段冷却水槽在非晶结晶器铜套圆周方向上的弧长长度Rc为155～200mm，各段冷却水槽之间设置有周向肋板，所述的周向肋板的宽度Rlc为9～14mm。各段冷却水槽的总宽度Wc＝带材宽度Wa+0～6mm。该专利可有效避免非晶带材制备过程中因带材边部区域二维传热引起的冷却不均匀现象，进而利于带材边部卷曲(荷叶边)、脆裂现象的改善，甚至是消除，且适用不同宽度范围的非晶带材生产，应用范围广。
现有的铜套通过热胀方式装配在辊芯上，拆装繁琐，费时费力，且过盈装配方式预应力会叠加到周期热应力中，造成铜套外圆周面更容易出现疲劳损伤。同时在冷却过程中，由于进水端水温低，出水端水温高，水槽的进水端换热能力会明显强于出水端，造成对铁水冷却能力的不均匀，导致产品出现质量问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种非晶结晶器，本发明解决水槽进出水端冷冻能力不均的问题；同时减少了预应力的存在，进而减少铜套的疲劳损伤；本发明使冷却水能够均匀流入铜套水槽中对铁水进行均匀冷却，提升了冷却均匀效果，同时使杂质不易在流通通道堆积造成堵塞影响冷却，进一步提升冷却均匀效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种非晶结晶器，包括主轴，所述主轴的外侧中间套设有辊芯，所述辊芯的外侧套设有铜套，所述主轴的两端均套设有封板，所述封板盖在辊芯的两端，所述封板的外围套设有压盖，用以压紧封板和铜套；
所述辊芯的外侧为圆锥面，所述铜套的外侧为圆柱面，内侧为圆锥面；所述铜套内侧圆锥面的锥度与辊芯外侧圆锥面的锥度相同。
进一步地，所述辊芯外侧圆锥面的锥度为0.0025～0.1。
进一步地，所述主轴的中心封闭，主轴的两端分为进水管和出水管，所述进水管上设置有流量阀；所述进水管和出水管与封板对应处均匀开设有多个径向孔；所述封板上均匀开设有多个流通通道，所述流通通道与径向孔一一对应连通。
更进一步地，所述流通通道的两侧壁分别等距固定有多个第一扰流杆和第二扰流杆，所述第一扰流杆和第二扰流杆间隔错位分布。
更进一步地，所述辊芯的两端圆面侧均开设有环形的稳压腔，所述稳压腔与对应的流通通道相连通；位于小底圆面侧的稳压腔为进水稳压腔，位于大底圆面侧的稳压腔为出水稳压腔；所述进水稳压腔的外圆周面均匀贯穿开设有多个进水口通道，所述出水稳压腔的外圆周面均匀贯穿开设有多个出水口通道。
更进一步地，所述铜套的内侧圆锥面上轴向均匀开设有多个铜套水槽，所述铜套水槽的两端分别与进水口通道、出水口通道一一对应连通。
更进一步地，所述铜套水槽的宽度为4～15mm，深度为5～20mm；相邻铜套水槽之间的距离为4～15mm。
进一步地，所述封板上开设有第一T型槽，所述压盖上对应开设有第二T型槽，所述第一T型槽和第二T型槽用于安装动平衡调节块。
进一步地，所述铜套、辊芯通过定位销固定在一起，用以固定铜套与辊芯的相对位置关系。
进一步地，所述压盖、封板、辊芯通过螺栓固定连接，所述封板、主轴通过螺栓固定连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过将辊芯的外侧设为圆锥面、将铜套的外侧设为圆柱面，内侧设为圆锥面，并且使铜套内侧圆锥面的锥度与辊芯外侧圆锥面的锥度相同，具体为锥度为0.0025～0.1，使进水端铜套壁厚大于出水端铜套壁厚，通过流量阀的流量控制，由于铜套水槽的截面积、水量和流速不变，根据热传导公式Q＝KA(dt/dx)，K为传热系数，A为传热面积，dt即为铜套内外表面温度差，dx即为铜套壁厚，使得铜套横向上任意一点的dt/dx相等，从而使得铜套的轴向方向传热量Q相同，从而解决水槽进出水端冷冻能力不均的问题；同时通过圆锥面的结构设计，不需要铜套与辊芯过盈装配，方便拆装的同时减少了预应力的存在，进而减少铜套的疲劳损伤。
(2)本发明流通通道的结构设计，通过多个第一扰流杆和第二扰流杆间隔错位分布，既能对冷却水进行扰流，使冷却水能平稳流出，同时配合稳压腔使冷却水更为平稳，从而使冷却水能够均匀流入铜套水槽中对铁水进行均匀冷却，提升了冷却均匀效果；同时第一扰流杆和第二扰流杆的结构以及位置设计既能够防止大颗粒杂质进入铜套水槽中堵塞导致冷却不均，还能在水流方向的作用下对第一扰流杆和第二扰流杆形成冲击，将杂质冲散或者冲碎，使杂质不易在流通通道堆积造成堵塞影响冷却，进一步提升冷却均匀效果。
附图说明
图1为本发明一种非晶结晶器的侧视结构示意图；
图2为本发明一种非晶结晶器的截面结构示意图；
图3为本发明一种非晶结晶器的主轴结构示意图；
图4为本发明一种非晶结晶器的辊芯结构示意图；
图5为本发明一种非晶结晶器的辊芯截面结构示意图；
图6为本发明一种非晶结晶器的铜套结构示意图；
图7为本发明一种非晶结晶器的铜套截面和局部放大示意图；
图8为本发明一种非晶结晶器的封盖结构示意图一；
图9为本发明一种非晶结晶器的封盖结构示意图二；
图10为本发明一种非晶结晶器的封盖局部结构示意图；
图11为本发明一种非晶结晶器的压盖结构示意图。
附图标记如下：
主轴、1；出水管、11；进水管、12；径向孔、13；辊芯、2；进水稳压腔、21；出水稳压腔、22；进水口通道、23；出水口通道、24；铜套、3；铜套水槽、31；封板、4；流通通道、41；第一T型槽、42；第一扰流杆、43；第二扰流杆、44；压盖、5；第二T型槽、51；定位销、6。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。
实施例1
一种非晶结晶器，包括主轴1，所述主轴1的外侧中间套设有辊芯2，所述辊芯2的外侧套设有铜套3，所述主轴1的两端均套设有封板4，所述封板4盖在辊芯2的两端，所述封板4的外围套设有压盖5，用以压紧封板4和铜套3；
所述辊芯2的外侧为圆锥面，所述铜套3的外侧为圆柱面，内侧为圆锥面；所述铜套3内侧圆锥面的锥度与辊芯2外侧圆锥面的锥度相同。
值得说明的是，铜套3材质可为铜或铜合金材质，也可为其他高导热率材质。
进一步地，所述辊芯2外侧圆锥面的锥度为0.0025～0.1。
进一步地，所述主轴1的中心封闭，主轴1的两端分为进水管12和出水管11，所述进水管12上设置有流量阀；所述进水管12和出水管11与封板4对应处均匀开设有多个径向孔13；所述封板4上均匀开设有多个流通通道41，所述流通通道41与径向孔13一一对应连通。
更进一步地，所述流通通道41的两侧壁分别等距固定有多个第一扰流杆43和第二扰流杆44，所述第一扰流杆43和第二扰流杆44间隔错位分布。
更进一步地，所述辊芯2的两端圆面侧均开设有环形的稳压腔，所述稳压腔与对应的流通通道41相连通；位于小底圆面侧的稳压腔为进水稳压腔21，位于大底圆面侧的稳压腔为出水稳压腔22；所述进水稳压腔21的外圆周面均匀贯穿开设有多个进水口通道23，所述出水稳压腔22的外圆周面均匀贯穿开设有多个出水口通道24。
更进一步地，所述铜套3的内侧圆锥面上轴向均匀开设有多个铜套水槽31，所述铜套水槽31的两端分别与进水口通道23、出水口通道24一一对应连通。
更进一步地，所述铜套水槽31的宽度为4～15mm，深度为5～20mm；相邻铜套水槽31之间的距离为4～15mm。
本发明通过将辊芯2的外侧设为圆锥面、将铜套3的外侧设为圆柱面，内侧设为圆锥面，并且使铜套3内侧圆锥面的锥度与辊芯2外侧圆锥面的锥度相同，具体为锥度为0.0025～0.1，使进水端铜套2壁厚大于出水端铜套壁厚，通过流量阀的流量控制，由于铜套水槽31的截面积、水量和流速不变，根据热传导公式Q＝KA(dt/dx)，K为传热系数，A为传热面积，dt即为铜套内外表面温度差，dx即为铜套壁厚，使得铜套横向上任意一点的dt/dx相等，从而使得铜套3的轴向方向传热量Q相同，从而解决水槽进出水端冷冻能力不均的问题；同时通过圆锥面的结构设计，不需要铜套3与辊芯2过盈装配，方便拆装的同时减少了预应力的存在，进而减少铜套3的疲劳损伤。
本发明流通通道的结构设计，通过多个第一扰流杆43和第二扰流杆44间隔错位分布，既能对冷却水进行扰流，使冷却水能平稳流出，同时配合稳压腔使冷却水更为平稳，从而使冷却水能够均匀流入铜套水槽31中对铁水进行均匀冷却，提升了冷却均匀效果；同时第一扰流杆43和第二扰流杆44的结构以及位置设计既能够防止大颗粒杂质进入铜套水槽31中堵塞导致冷却不均，还能在水流方向的作用下对第一扰流杆43和第二扰流杆44形成冲击，将杂质冲散或者冲碎，使杂质不易在流通通道41堆积造成堵塞影响冷却，进一步提升冷却均匀效果。
值得说明的是，导热介质可为冷却水，也可为导热油。
进一步地，所述封板4上开设有第一T型槽42，所述压盖5上对应开设有第二T型槽51，所述第一T型槽42和第二T型槽51用于安装动平衡调节块。动平衡调节块通过在合适的位置添加或调整质量，使得系统的质量分布更加均匀，从而减小振动。
进一步地，所述铜套3、辊芯2通过定位销6固定在一起，用以固定铜套3与辊芯2的相对位置关系。
进一步地，所述压盖5、封板4、辊芯2通过螺栓固定连接，所述封板4、主轴1通过螺栓固定连接。
本发明的工作原理如下所示：
将辊芯2装入主轴1的外侧中间，然后将铜套3较大口径的一端从辊芯2的小底圆面侧套入，通过插入定位销6固定铜套3和辊芯2的相对位置关系，通过辊芯2和铜套3圆锥面的结构设计，不需要铜套3与辊芯2过盈装配，方便拆装的同时减少了预应力的存在，进而减少铜套3的疲劳损伤；然后在主轴1的进水管12和出水管11上分别套入封板4，使进水稳压腔21和出水稳压腔22与相应的径向孔13一一对应连通；通过螺栓将封板4和主轴1固定在一起，然后再在封板4的外围套上压盖5，用以压紧封板4和铜套3，通过螺栓将压盖5、封板4和辊芯2固定在一起，进而安装完成；
往进水管12通入冷却水，冷却水从径向孔13依次流入流通通道41和进水稳压腔21，通过多个第一扰流杆43和第二扰流杆44间隔错位分布，既能对冷却水进行扰流，使冷却水能平稳流出，同时配合稳压腔使冷却水更为平稳，然后冷却水从进水口通道23进入对应铜套3的铜套水槽31，通过辊芯2和铜套3的圆锥面的结构设计，使铜套水槽31的冷却水作用于铜套3使得铜套3的轴向方向传热量Q相同，从而解决水槽进出水端冷冻能力不均的问题；通过流量阀的流量控制，铜套水槽31的截面积、水量和流速不变；同时第一扰流杆43和第二扰流杆44的结构以及位置设计既能够防止大颗粒杂质进入铜套水槽31中堵塞导致冷却不均，还能在水流方向的作用下对第一扰流杆43和第二扰流杆44形成冲击，将杂质冲散或者冲碎，使杂质不易在流通通道41堆积造成堵塞影响冷却，进一步提升冷却均匀效果。冷却后的水从出水口通道24、出水稳压腔22流出进而最终从出水管11排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种非晶结晶器，其特征在于，包括主轴(1)，所述主轴(1)的外侧中间套设有辊芯(2)，所述辊芯(2)的外侧套设有铜套(3)，所述主轴(1)的两端均套设有封板(4)，所述封板(4)盖在辊芯(2)的两端，所述封板(4)的外围套设有压盖(5)，用以压紧封板(4)和铜套(3)；
所述辊芯(2)的外侧为圆锥面，所述铜套(3)的外侧为圆柱面，内侧为圆锥面；所述铜套(3)内侧圆锥面的锥度与辊芯(2)外侧圆锥面的锥度相同；
所述辊芯(2)外侧圆锥面的锥度为0.0025～0.1；
所述主轴(1)的中心封闭，主轴(1)的两端分为进水管(12)和出水管(11)，所述进水管(12)上设置有流量阀；所述进水管(12)和出水管(11)与封板(4)对应处均匀开设有多个径向孔(13)；所述封板(4)上均匀开设有多个流通通道(41)，所述流通通道(41)与径向孔(13)一一对应连通；
所述流通通道(41)的两侧壁分别等距固定有多个第一扰流杆(43)和第二扰流杆(44)，所述第一扰流杆(43)和第二扰流杆(44)间隔错位分布；
所述辊芯(2)的两端圆面侧均开设有环形的稳压腔，所述稳压腔与对应的流通通道(41)相连通；位于小底圆面侧的稳压腔为进水稳压腔(21)，位于大底圆面侧的稳压腔为出水稳压腔(22)；所述进水稳压腔(21)的外圆周面均匀贯穿开设有多个进水口通道(23)，所述出水稳压腔(22)的外圆周面均匀贯穿开设有多个出水口通道(24)；
所述铜套(3)的内侧圆锥面上轴向均匀开设有多个铜套水槽(31)，所述铜套水槽(31)的两端分别与进水口通道(23)、出水口通道(24)一一对应连通。
2.根据权利要求1所述一种非晶结晶器，其特征在于，所述铜套水槽(31)的宽度为4～15mm，深度为5～20mm；相邻铜套水槽(31)之间的距离为4～15mm。
3.根据权利要求1所述一种非晶结晶器，其特征在于，所述封板(4)上开设有第一T型槽(42)，所述压盖(5)上对应开设有第二T型槽(51)，所述第一T型槽(42)和第二T型槽(51)用于安装动平衡调节块。
4.根据权利要求1所述一种非晶结晶器，其特征在于，所述铜套(3)、辊芯(2)通过定位销(6)固定在一起，用以固定铜套(3)与辊芯(2)的相对位置关系。
5.根据权利要求1所述一种非晶结晶器，其特征在于，所述压盖(5)、封板(4)、辊芯(2)通过螺栓固定连接，所述封板(4)、主轴(1)通过螺栓固定连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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