一种非晶制带生产用冷却辊的制作方法
【专利摘要】一种非晶制带生产用冷却辊，包括位于其轴心线方向上的转轴，所述冷却辊为中空结构，所述转轴与所述冷却辊的一侧端面紧固为一体，所述冷却辊的另一侧端面具有围绕所述转轴的环形开口；所述冷却辊内部具有紧固安装于一块喷头安装板上的用以对所述冷却辊进行强制水冷操作的喷头阵列，所述喷头阵列的进水管从所述环形开口处伸入所述冷却辊的内部；所述喷头阵列位于所述冷却辊承接钢水位置的侧下方，所述喷头阵列喷射的水流对准所述冷却辊承接钢水位置的内壁。只需调整每一个喷头的喷水流量以及有选择的增加或减少所述喷头阵列当中对某一部位喷射冷却水的喷头的数量即可达到精确控制所述冷却辊各部位冷却程度的目的，确保非晶态合金薄带产品的品质。
【专利说明】
一种非晶制带生产用冷却辊
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种非晶态合金薄带生产设备，尤其是应用急冷技术制备非晶态合金薄带的工艺中的冷却车昆。【背景技术】
[0002]非晶态合金为20世纪70年代问世的一个新型材料领域，它的制备技术完全不同于传统方法，而是采用了冷却速度为每秒一百万度的超急速冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型。国内对非晶态合金薄带生产工艺论述较为全面具体的三篇文献一篇是发表在 1990年第丨期《物理》期刊上的“非晶态合金薄带制取装置”，另一篇是前述论文的作者于 1985年提交的一个申请号为“CN85202699”名为《非晶薄带连续制取装置》的实用新型专利， 第三篇是发表在2004年第5期《磁性材料及器件》期刊的“非晶纳米晶合金材料的工艺技术、 产业化和应用”，目前主流的非晶态合金薄带生产都是采用上述三篇文献所给出的“三包法”工艺，所谓的“三包”指的是熔炼炉、中间包和喷嘴包。本实用新型说明书附图当中的附图1就是根据上述三篇文献绘制的三包法工艺示意图，为了突出显示主要技术特征，图中省略了诸如中频加热装置、高温电阻丝加热装置、硅碳棒加热装置、隔热保温装置、液压升降伺服装置等配套附属机构。如图1所示，非晶态合金原料首先在熔炼炉2中加热熔化为液态， 然后在熔炼炉2的倾炉机构的驱动下将液态合金钢水倾入中间包1当中，所述中间包1底部的出水口下方设置有喷嘴包3。所述中间包1通过一根塞杆5控制流入其下方喷嘴包钢水的流量，如图1所示，所述塞杆5位于所述中间包底部的出水口上方，当所述塞杆5被塞杆升降驱动机构驱动下压时即可使从所述中间包1底部的出水口灌注到下方喷嘴包3的钢水的流量减少，反之当所述塞杆5被抬高时即可增大从所述中间包1底部的出水口灌注到下方喷嘴包3的钢水的流量。钢水被灌注进喷嘴包3之后从其下方的喷嘴8的窄缝流出，在高速转动的冷却辑4表面快速凝固形成非晶态合金薄带。非晶态合金薄带的形成跟冷却辑4的转速、喷嘴8窄缝的宽度、喷嘴包3内钢水液面的液位高度有密切的关系，所以为了得到高质量的非晶态合金薄带产品，必须控制好喷嘴包3内钢水的液位高度，稳定的液位高度是非晶态合金薄带成品厚度稳定的必要条件，因此喷嘴包3内一般都设置有陶瓷材质的浮子6,所述浮子6 与接近开关7配合，即可通过电气控制系统与所述中间包1的塞杆5形成闭环控制机制。注意在文献当中，所述熔炼炉1又被称作“熔炼包”、“中频炉”，所述中间包1又被称作“盛钢包”， 所述“喷嘴包”又被称作“漏钢包”、“浇注包”。
[0003]在非晶态合金薄带的实际生产过程中，有时带材会产生中间凹陷，及中间非晶度差的情况。这主要是由于熔融合金钢水经喷嘴8喷射到高速旋转的冷却辊4上，在喷嘴8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中心的温度梯度场，由于带材中间范围的导热基本上是一维沿冷却辊4的径向向内导热，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，产生带材横向呈抛物线凹的状况。由于传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。申请号为“CN201420847420.9”名为“非晶制带生产用冷却辑”的实用新型专利提供了一种利用变截面积冷却水通道的技术方案来试图解决该问题，但一来此种变截面积冷却水通道的冷却辊生产加工困难，也不一定能确保实际生产过程中所述冷却辊4承接来自喷嘴包3的喷嘴 8喷射的钢水的部位的传热速率能精确的保持一致，倘若要重新修正所述变截面积冷却水通道在技术上也非常困难，因为这势必需要将整个大型的冷却辊4从生产线上拆下并吊装到大型数控铣床上进行操作。
【发明内容】
[0004]针对上述【背景技术】一节当中提及的冷却辊中部与两边传热速度不均导致的非晶态合金薄带的品质缺陷问题，以及申请号为“CN201420847420.9”名为“非晶制带生产用冷却辊”的实用新型专利提供的技术方案的不足，本实用新型提供了一种能方便快捷且精确地调整所述冷却辊中部与两边强制水冷的冷却强度的非晶制带生产用冷却辊。
[0005]具体地说，本实用新型提供的一种非晶制带生产用冷却辊，与目前主流的冷却辊一样，也包括位于其轴心线方向上的转轴，所述冷却辊为中空结构，便于从其内部进行强制水冷操作;所述转轴与所述冷却辊的一侧端面紧固为一体，所述冷却辊的另一侧端面具有围绕所述转轴的环形开口，如此则既可以通过所述转轴来带动整个冷却辊进行高速旋转来生产非晶态合金薄带，也可以从所述环形开口将强制水冷装置伸入所述冷却辊4的内部而不必担心会妨碍所述冷却辊的高速旋转。
[0006]为了实现对所述冷却辊承接从所述喷嘴喷射而下的合金钢水的中间与两边部位的冷却强度进行精确控制的目的，所述冷却辊内部具有紧固安装于一块喷头安装板上的用以对所述冷却辊进行强制水冷操作的喷头阵列，所述喷头阵列的进水管从所述环形开口处伸入所述冷却辊的内部;所述喷头阵列位于所述冷却辊承接钢水位置的侧下方，所述喷头阵列喷射的水流对准所述冷却辊承接钢水位置的内壁。如此则只需调整每一个喷头的喷水流量以及有选择的增加或减少所述喷头阵列当中对某一部位喷射冷却水的喷头的数量即可达到精确控制所述冷却辊各部位冷却程度的目的，而这些技术手段凭目前的电气控制系统技术水平是完全可以实现的。
[0007]作为一种进一步优化的技术措施，为了防止冷却水任意溅出所述冷却辊外打湿制造设备和场地，所述冷却辊具有环形开口的一侧端面具有凸缘结构，如此则冷却辊当中的冷却水可以被所述凸缘在一定程度上封挡而不至于会轻易流出打湿设备和场地。此外，所述环形开口的底部具有一根伸入所述冷却辊的内部用以抽出冷却水的吸水管，如此则可以源源不断的将所述喷头阵列射出的冷却水从所述冷却辊当中抽走，避免溢出打湿相关设备和场地。
[0008]综上所述，相比于申请号为“CN201420847420.9”名为“非晶制带生产用冷却辑”的实用新型专利，本实用新型提供的技术解决方案的优势是显而易见的。首先，相比于变截面积冷却水通道的冷却辊，本实用新型提供的冷却辊加工简单方便;其次，如前所述，只需调整喷头安装板上喷头阵列对冷却辊某一部位喷射冷却水的流量或者喷射冷却水的喷头的数量即可轻松且精确的控制冷却辊各部位的冷却强度，确保冷却辊表面的合金熔潭的冷却速率基本保持一致，避免出现因冷却辊导热不均的中部与两边非晶程度差异的缺陷。【附图说明】
[0009]图1:传统非晶制带的设备与工艺示意图；
[0010]图2:本实用新型提供的一种非晶制带的冷却辊外形示意图；
[0011]图3:本实用新型提供的一种非晶制带的冷却辊另一个视角的外形示意图；
[0012]图4:本实用新型提供的一种非晶制带的冷却辊穿过轴心线的横截面示意图；[0〇13][附图标记]
[0014]1:中间包;2:熔炼炉;3:喷嘴包;4:冷却辊;5:塞杆;6:浮子;7:接近开关;8:喷嘴； 401:转轴;402:喷头;403:喷头安装板;404:进水管;405:吸水管;406:环形开口。【具体实施方式】
[0015]下面结合一个具体的实施例对本发明进行进一步的详细描述，注意为了凸显本实用新型所包括的技术特征，所有说明书附图都省略了诸如中频加热装置、高温电阻丝加热装置、硅碳棒加热装置、隔热保温装置、液压升降伺服装置等配套附属机构。此外，所有附图皆是示意性的视图，其中包含的零部件的形状、尺寸和相对尺寸比例并没有强制与实际零部件保持绝对一致，注意上述的不一致丝毫不影响本实用新型专利的所有说明书附图对相应技术特征的说明与示意。
[0016]第一实施例
[0017]如图2所示，并参考图3和图4,本实用新型提供的一种非晶制带生产用冷却辊的一个典型实施例，与目前主流的冷却辊一样，也包括位于其轴心线方向上的转轴401，所述冷却辊4为中空结构，便于从其内部进行强制水冷操作;所述转轴401与所述冷却辊的一侧端面紧固为一体，所述冷却辊的另一侧端面具有围绕所述转轴401的环形开口 406,如此则既可以通过所述转轴来带动整个冷却辊4进行高速旋转来生产非晶态合金薄带，也可以从所述环形开口 406将强制水冷装置伸入所述冷却辊4的内部而不必担心会妨碍所述冷却辊4的高速旋转。
[0018]如图3和图4所示，并参看图2,为了实现对所述冷却辊4承接从所述喷嘴8喷射而下的合金钢水的中间与两边部位的冷却强度进行精确控制的目的，所述冷却辊4内部具有紧固安装于一块喷头安装板403上的用以对所述冷却辊4进行强制水冷操作的喷头402阵列， 所述喷头402阵列的进水管404从所述环形开口 406处伸入所述冷却辊的内部;所述喷头402 阵列位于所述冷却辊承接钢水位置的侧下方，所述喷头402阵列喷射的水流对准所述冷却辊承接钢水位置的内壁。如此则只需调整每一个喷头402的喷水流量以及有选择的增加或减少所述喷头402阵列当中对某一部位喷射冷却水的喷头402的数量即可达到精确控制所述冷却辊各部位冷却程度的目的，而这些技术手段凭目前的电气控制系统技术水平是完全可以实现的。将所述喷头402倾斜设置在所述冷却辊4承接钢水位置的侧下方也是为了便于形成冷却水有规律的流通通道，如图3所示，冷却水将从所述冷却辊4承接钢水位置的一侧的下方射向所述冷却辊4承接钢水的位置，然后有规律的下落至另一侧的下方，如此则经过热交换以后下落的冷却水不至于和从所述喷头402喷射出的冷却水混杂，确保精确的冷却程度控制得以实现。
[0019]如图4所示，并参考图2和图3,作为一种进一步优化的技术措施，为了防止冷却水任意溅出所述冷却辊4外打湿制造设备和场地，所述冷却辊4具有环形开口 406的一侧端面具有凸缘结构，如此则冷却辊4当中的冷却水可以被所述凸缘在一定程度上封挡而不至于会轻易流出打湿设备和场地。此外，所述环形开口406的底部具有一根伸入所述冷却辊4的内部用以抽出冷却水的吸水管405,如此则可以源源不断的将所述喷头402阵列射出的冷却水从所述冷却辊4当中抽走，避免溢出打湿相关设备和场地。
[0020]综上所述，相比于申请号为“CN201420847420.9”名为“非晶制带生产用冷却辑”的实用新型专利，本实用新型提供的技术解决方案的优势是显而易见的。首先，相比于变截面积冷却水通道的冷却辊，本实用新型提供的冷却辊4加工简单方便;其次，如前所述，只需调整喷头安装板403上喷头阵列对所述冷却辊4某一部位喷射冷却水的流量或者喷射冷却水的喷头的数量即可轻松且精确的控制所述冷却辊4各部位的冷却强度，确保所述冷却辊4表面的合金熔潭的冷却速率基本保持一致，避免出现因冷却辊导热不均的中部与两边非晶程度差异的缺陷。
[0021]以上的【具体实施方式】并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
【主权项】
1.一种非晶制带生产用冷却辊，包括位于其轴心线方向上的转轴(401)，其特征在于: 所述冷却辊为中空结构;所述转轴(401)与所述冷却辊的一侧端面紧固为一体，所述冷却辊 的另一侧端面具有围绕所述转轴(401)的环形开口(406);所述冷却辊内部具有紧固安装于一块喷头安装板(403)上的用以对所述冷却辊进行强 制水冷操作的喷头(402)阵列，所述喷头(402)阵列的进水管(404)从所述环形开口(406)处 伸入所述冷却辊的内部;所述喷头(402)阵列位于所述冷却辊承接钢水位置的侧下方，所述 喷头(402)阵列喷射的水流对准所述冷却辊承接钢水位置的内壁。2.根据权利要求1所述的一种非晶制带生产用冷却辊，其特征在于:所述冷却辊具有环形开口(406)的一侧端面具有凸缘结构，所述环形开口(406)的底部 具有一根伸入所述冷却辊的内部用以抽出冷却水的吸水管(405)。
【文档编号】B22D11/06GK205668050SQ201620497981
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】张念伟, 方柏君, 郁纪坤, 严密, 周小林
【申请人】兆晶股份有限公司