[发明专利]一种可改善轴向温度与热变形均匀分布的高效换热冷却辊

说明书

本发明提供一种可改善轴向温度与热变形均匀分布的高效换热冷却辊，属于制备金属薄带（板）机械装备的技术领域，包括主轴、内芯、辊套和侧法兰；主轴的两端设置有进水盲孔和出水盲孔，进水盲孔和出水盲孔上分别设置有进水通孔和出水通孔；两组侧法兰固定套设在主轴上；辊套安装在侧法兰的外边缘，内表面设置有凸起的弧面；内芯的内边缘固定在主轴外，外边缘与辊套围合成轴向不等间隙换热通道，两个侧面分别与两侧的侧法兰围合成进水侧流道和出水侧流道，进水侧流道与进水通孔连通，出水侧流道与出水通孔连通。本发明可改善辊套外表面呈现轴向中部高两端低的温度与热变形非均匀分布的问题，保证薄带与板带轴向厚度的均匀性。

技术领域

本发明属于制备金属薄带（板）机械装备的技术领域，具体公开了一种可改善轴向温度与热变形均匀分布的高效换热冷却辊。

背景技术

平面流铸制备非晶薄带以及双辊轧制薄板过程中，受高温合金液高温板材热作用的影响，辊套外表面呈现轴向中部高两端低的温度与热变形非均匀分布，从而使辊套与平面流铸喷嘴或者两辊间距发生变化，进而使所制备薄带与板带轴向厚度均匀性变差，甚至横向材料特性改变，严重影响薄带质量。特别是非晶薄带制备过程中，受冷却辊换热效率与轴向非均匀受热所产生的轴向变形差异的影响，薄带部分晶化产生脆性缺陷与横向厚度偏差增大。由于非晶薄带厚度极薄约为20～30μm，经多层叠片后，横向厚度偏差与带体缺陷放大效应明显加剧，严重影响非晶变压器的软磁特性，成为制约非晶宽带质量及广泛应用的主要瓶颈。同时，现有传统直流道水流由进水侧流道进入轴向换热通道时，产生严重水流冲击，流道内存在明显涡旋，水流更新速率与冷却辊换热效率不高。

发明内容

本发明以平面流铸或双辊轧制中的冷却（轧）辊为对象，为解决现有冷却辊直流道由于水流冲击与回流导致的换热效率不高问题，以及辊套外表面呈现轴向中部高两端低的温度与热变形非均匀分布，从而影响薄带与板带轴向厚度的问题，提供一种可改善轴向温度与热变形均匀分布的高效换热冷却辊。

为实现上述目的，本发明提供一种可改善轴向温度与热变形均匀分布的高效换热冷却辊，包括主轴、内芯、辊套和侧法兰；主轴的两端设置有进水盲孔和出水盲孔，进水盲孔上设置有径向的进水通孔，出水盲孔上设置有径向的出水通孔；两组侧法兰固定套设在主轴上；辊套为环形结构，安装在侧法兰的外边缘，内表面为向内凸起的弧面；主轴、辊套和侧法兰围合成密封的环形空间；内芯为环形结构，位于环形空间内，内边缘固定在主轴外，外边缘与辊套围合成轴向不等间隙换热通道，两个侧面分别与两侧的侧法兰围合成进水侧流道和出水侧流道，两个侧面上均设置有弧形肋道，进水侧流道与进水通孔连通，出水侧流道与出水通孔连通。

进一步地，辊套内表面的弧面轮廓为半圆或高阶样条曲线。

进一步地，轴向不等间隙换热通道轴向间距中间小两端大，间距为3-10mm。

进一步地，内芯的两个侧面上分别设置有进水肋道和出水肋道；进水肋道和出水肋道均为NACA低速翼型肋道。

进一步地，进水肋道为两头尖中部宽，旋向与主轴旋向相同；出水肋道为外圆内尖，旋向与主轴旋向相反。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明在不影响结构件承压强度的条件下，提出一种采用内凸弧面辊套的冷却辊结构，使辊套轴向中部间距减小，中部的水流更新加快，强化冷却辊中部换热，同时中部辊套厚度大于两端可减小中部的温度，进而改善传统圆环辊套轴向中部大于两端的温度与热变形分布所导致的薄带厚度偏差问题；

（2）本发明提出了在进、出水面采用NACA低速翼型肋道，进水侧为两头尖中部宽，旋向与主轴旋向相同的前弯流道；出水侧采用外圆内尖，旋向与主轴旋向相反的后弯流道，可减小流道内涡流与液体二次流，进一步提高水流更新速率与冷却辊换热效率。

附图说明

图1为本发明采用的高效换热冷却辊的结构示意图；

图2为进水肋道的结构示意图；

图3为出水肋道的结构示意图。