快速凝固金屬薄帶的冷卻裝置的製作方法
2023-05-12 14:33:06 1
專利名稱：快速凝固金屬薄帶的冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型裝置屬於金屬薄帶製造領域，特別適用於製造非晶態金屬薄帶的生產設備。
目前，連續生產非晶態金屬薄帶多使用單輥內水冷的方法。即是將合金熔液從一個與冷卻輥面相距不到1mm的窄噴咀中噴射到高速旋轉的冷卻輥輥面上，快速凝固形成非晶態金屬薄帶。合金熔液的熱量通過輥面傳給輥套，在輥套的內側通過流過著的冷卻水帶走，因此冷卻裝置是製造非晶態合金的重要部件。工業上實用的製造非晶態合金薄帶的冷卻裝置要求能連續穩定的帶走熱量，使合金達到105～106(OK／Sec)的冷卻速度，並要求冷卻輥高速迴轉時，輥面的經向跳動儘量小，才能製得表面形狀好的性能合格的非晶態合金薄帶。
大量文獻報導，現有實用的內水冷的冷卻輥技術主要圍繞著增大傳熱面以及克服由於冷卻輥高速旋轉產生的離心力對水流動及輥的迴轉精度的影響。例如日本國公開特許公報昭57－187147，昭57－171548中介紹在冷卻水路中設置了補強散熱片以及克服離心力的羽片、導流槽、整流板等，並且該冷卻輥的結構是輥套旋轉，輥芯不動，昭59－42160介紹在冷卻輥套內側開溝槽，以增大傳熱面，並在水路中設置了阻止冷卻水迴轉的翅片。上述措施雖然增大了傳熱面，但冷卻效果並不與增強了的散熱片或溝槽的面積成比例提高，水路中設置的羽片、導流槽、整流板、翅片，雖在一定程度上克服了離心力，但這些設置本身卻增加了水流動的阻力。上述冷卻輥結構複雜，製造安裝困難，難以保證冷卻輥的迴轉精度，再則冷卻水系統機構龐大，例如昭59－42160中的冷卻水流量200m3／h，水壓高達7kg／cm2。
本實用新型的目的是提供一種冷卻效果好，冷卻輥旋轉精度高的，具有製造、安裝、拆卸方便的快速凝固金屬薄帶的冷卻裝置，而且在保證冷卻效果的前題下，不需要很大的冷卻水循環系統。
本實用新型冷卻輥的結構根據附圖
詳細敘述如下附圖為冷卻輥的結構示意圖。冷卻輥由輥套1、主軸2、園環形窄水套3、進水口4、水流拐點5、7、8、10、徑向水道6、9、出水口11、軸承12、皮帶輪13、等組成。輥套1用紫銅或鉻青銅製，熱裝在主軸2上，主軸2可用不鏽鋼或碳鋼製，若用碳鋼製，水道表面鍍鉻或鋅，以防鏽蝕，冷卻水從軸的一端進入水道4，在拐點5處呈輻射狀進入徑向水道6，再從7處拐彎進入園環形窄水道3沿軸向流動，然後通過與進水管路相對稱的水道8－9－10－11，從軸的另一端排出。輥套1的內側園周面與主軸2相對應的外園柱面之間形成一園環形窄水套3。因為輥套內側與冷卻水的熱交換隻在接觸面附近的水層進行，因此設計時只要考慮能克服流動阻力與不致因水套表面結垢或鏽蝕而阻塞，園環形水套3應儘量窄，以便充分發揮冷卻水的作用，而又不致造成龐大的冷卻水循環系統，本實用新型冷卻裝置的水套間距為2～3mm，冷卻水套的各流通截面均相等，並且呈對稱分布，從而克服了高速迴轉離心力對水流的阻力影響，整個水路的設計考慮了儘量減少阻力損失。
本實用新型裝置與現有技術相比，具有如下特點1、本實用新型冷卻輥由於園環形水套間距小，與過去的大截面流道相比，為獲得同樣的流速和冷卻效果，流量大大減少，例如據上述的昭59－42160介紹的實例，其內側輥直徑φ940mm，冷卻溝寬10mm，深20mm，間距10mm，冷卻水流量200m3／h，而本實用新型若採用同樣的內側輥直徑，當園環形水套間距為3mm時，僅需流量60m3／h，當園環形水套間距為2mm時，僅需流量40m3／h。
2、本實用新型冷卻輥具有冷卻水流道阻力小的特點。本實用新型的實例之一，冷卻輥套內側園為φ520mm，輥面寬200mm，園環形水套間距3mm時，水流通過整個冷卻輥全長上的阻力損失，當輥不轉時為0.3kgf／cm2，當輥高速旋轉，輥面線速度達25m／S時，阻力損失1.3kgf／cm2流量40m3／h。另一實例，冷卻輥套內側園為φ310mm，輥面寬200mm，園環形水套間距2mm，當冷卻輥從靜止不動到輥面高速迴轉線速度達30m／s時，阻力損失只提高0.7kgf／cm2，而冷卻水流量均為20m3／h，因此，根據冷卻水循環系統距離冷卻輥的遠近，考慮整個水路系統的阻力損失，選用3－5(kgf／cm2)的水泵即可，而上述的昭59－42160中的實例，雖然採取了克服離心力的措施，但其結構本身的阻力就相當大，泵的壓力高達7kgf／cm2。
3、本實用新型裝置的結構由於沿輥的軸向，徑向對稱分布，各冷卻水道的截面相等，與過去的大截面流道結構複雜的冷卻裝置相比，本實用新型冷卻輥水流量小，阻力損失少，因此冷卻輥運轉平穩、精度高，冷卻輥的徑向與端面跳動≤5μ。
權利要求1.一種快速凝固金屬薄帶的冷卻裝置，其特徵在於冷卻輥輥套1熱裝在主軸2上，在輥套1的內側園周面與主軸2相對應的外園柱面之間形成一園環形窄水套3，冷卻水套3各流通截面均相等對稱。
2.根據權利要求1所述裝置，其特徵在於由輥套1與主軸2所形成的園環形窄水套3的間距為2～3毫米。
3.根據權利要求1所述裝置，其特徵在於冷卻輥內冷卻水路系統的各截面均對稱相等。
專利摘要本實用新型屬於快速凝固製造金屬薄帶領域，特別適用於製造非晶態金屬薄帶的生產設備。本實用新型裝置由冷卻輥、進水管路、水泵、水箱、出水管路、制冷機組組成。本實用新型裝置的主要特點是冷卻流道、設計合理，流速高，傳熱效率高，流動阻力損失小，冷卻輥迴轉精度高，克服了同類裝置為達同樣的冷卻效果需設置龐大的冷卻水循環系統及高壓水泵，以及複雜的機械結構等缺點。
文檔編號B22D11/06GK2068435SQ9020390
公開日1991年1月2日 申請日期1990年4月3日 優先權日1990年4月3日
發明者馮懷同, 廖榮松, 劉忠誠, 朱日江 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院