一种新型冷却辊的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，所述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所述内芯的封闭空间；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，在所述主轴内开设有冷却介质流通通道；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，用以形成冷却介质通过的螺旋通道。本实用新型的铜套在高速旋转下凸棱对附着于铜辊内表面的水产生搅动作用，进而克服了铜辊内表面和循环水之间存在的层流现象，增强了铜辊的冷却能力，确保了非晶带材的质量。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种冷却辊，具体涉及一种适用于非晶态合金铸带设备所用的新 型冷却辊，属于传热【技术领域】。 一种新型冷却辊
【背景技术】
[0002] 非晶合金是近几十年来国际上发展非常热门且极具战略性意义的新型材为之一， 现有技术中非晶合金通常采用快速凝固技术设备，即将特定成分的合金熔液通过喷嘴浇注 在连续运动的冷却体上或冷却液中，合金熔液快速凝固而形成非晶态合金。非晶态合金的 平面流铸造技术，已被广泛应用于非晶态合金薄带的生产过程中，在非晶态合金平面流铸 造设备有中，冷却体是设备的重要组成部分之一，冷却体的冷却能力直接影响非晶带材的 性能和质量，在非晶态合金的平面流铸带设备中，已被广泛采用的冷却体是采用循环水冷 却的铜辊，当合金熔液通过喷嘴浇筑在水冷铜辊的外表面时，由于铜具有较大的导热系统， 使合金熔液的热量通过热传导迅速传到铜辊的内表面，铜辊的内表面有冷却水通过，因此 热量被循环冷却水带走。
[0003] 非晶带材的制备工艺对冷却辊面温度要求严格，因为辊面与熔融金属直接接触， 决定着金属的冷却速度和成型质量，一般情况下，当熔融金属凝固时释放的热量不能及时 由冷却辊套外表面传至内表面而被冷却水带走，将会导致辊套表面温度升高，金属液的冷 却速度下降，最终得不到非晶组织。因此，优化冷却辊的结构，调整工艺参数，将冷却辊温度 场控制在一定温度值内，对获得高质量的非晶态合金带具有重要的意义。
[0004] 中国专利文献CN103418764A公开了一种生产非晶纳米晶软磁材料的冷却辊装 置，其主要包括辊基体、辊套、两个盖板和主轴，主轴上设有辊基体，辊基体外圆侧设有辊 套，辊基体两侧分别设有两个盖板，并且通过辊套相连，两个盖板外周边设有与辊套相配合 的凸环，辊基体外圆中心区域设有环形凸台，辊套内表面中心区域排布有螺旋形水槽，螺旋 形水槽端面与辊基体的凸台外圆面贴合形成螺旋形冷却水流动通道，辊套内表面外侧与两 个盖板以及辊基体外圆面共同围成左右两个对称的阶梯形环形等间距冷却水流动通道。该 冷却辊的辊套的内表面上设置有内螺旋结构，其辊套加工制造困难，铜辊材料浪费；另外， 上述螺旋结构为单螺旋通道，其水流速度相对较慢，两侧对称的阶梯形环形通道，在冷却辊 旋转时会形成涡流，不利于冷却介质的通过，且水流速度减慢容易使得冷却辊进出水口的 温差增大，影响非晶带材的质量。 实用新型内容
[0005] 为解决现有技术中冷却辊的辊套加工制造困难，且冷却介质流通过程中容易形成 涡流，不利于冷却介质通过的问题，进而提供一种冷却能力高，制作工艺简单的新型冷却 辊。
[0006] 为此，本实用新型采取的方案为，
[0007] -种新型冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，所述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所述内芯的封闭空间；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，在所述主轴内开设有冷却介质流 通通道；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，用以形成 冷却介质通过的螺旋通道；
[0008] 所述两个盖板分别为进水盖板和出水盖板，进水盖板和出水盖板内分别成型有多 个由中心向外辐射的导流孔；
[0009] 所述主轴包括进水管和出水管，在所述两个盖板与所述铜套形成的封闭空间内， 所述进水管上设有进水口，所述出水管上设有出水口，所述进水管通过所述进水口与所述 进水盖板相连通，所述出水管通过所述出水口与所述出水盖板相连通。
[0010] 上述新型冷却辊中，所述内芯朝向所述铜套的外周面上设置有多个凸棱，多个所 述凸棱对应设置形成冷却介质通过的多头螺旋通道。
[0011] 上述新型冷却辊中，所述凸棱沿所述内芯径向的宽度为2-5mm，所述凸棱沿所述内 芯轴向的宽度为4-8mm ;所述多头螺旋通道的螺距为15-25mm。
[0012] 上述新型冷却辊中，所述凸棱沿所述内芯径向的宽度为5mm，所述凸棱沿所述内芯 轴向的宽度为5mm，所述多头螺旋通道的螺距为20mm。
[0013] 上述新型冷却辊中，所述内芯朝向所述铜套的外周面上设置有4个凸棱，4个所述 凸棱的始端均匀分布在所述内芯的外周面的同一圆周上。
[0014] 上述新型冷却辊中，所述凸棱与所述内芯一体设置，所述凸棱的终端和始端分别 与所述内芯的两边缘之间有空隙，所述凸棱与所述铜套相接触。
[0015] 上述新型冷却辊中，所述盖板包括同轴设置的内芯接触板和铜套接触板，
[0016] 所述内芯接触板背离所述内芯的端面上设置有第一导流槽，所述铜套接触板朝向 所述内芯的端面上设置有第二导流槽，所述第一导流槽和所述第二导流槽配合形成所述导 流孔，用以引导冷却介质流通。
[0017] 上述新型冷却辊中，所述导流孔的横截面为圆形，所述第一导流槽的深度大于所 述第二导流槽的深度；
[0018] 所述导流孔沿所述盖板的径向延伸，且所述导流孔均匀设置于所述盖板内，其数 量为40-60个。
[0019] 上述新型冷却辊中，所述内芯接触板的直径小于所述铜套接触板的直径，使所述 内芯接触板和所述铜套间形成环形间隙，用以连通所述盖板和所述内芯中的冷却介质。
[0020] 上述新型冷却辊中，所述环形间隙的宽度为5mm，所述进水面和所述出水面在靠近 轴心的部分沿轴向方向凹陷。
[0021] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点，
[0022] (1)本实用新型的铜套在高速旋转下，螺旋形凸棱对附着于铜辊内表面的水产生 搅动作用，进而克服了铜辊内表面和循环水之间存在的层流现象，增强了铜辊的冷却能力， 确保了非晶带材的质量。
[0023] (2)本实用新型的冷却辊，所述多头螺旋通道的大导程、小螺距的结构缩短了冷却 介质的通过时间，降低了出口冷却介质的温度，缩小了冷动辊进出水口的温差，更好地保证 非晶成型的过冷度。
[0024] (3)本实用新型的冷却辊，所述螺旋通道的是多头螺旋，使得螺旋通道大导程布置 的前提下，保证足够的热交换面积，保证非晶成型的过冷度。
[0025] (4)本实用新型的冷却辊，所述螺旋通道布置于内芯外表面，使得常规机加工制造 时，成型容易，节省铜套材料的使用。
[0026] (5)本实用新型的冷却辊，在盖板上设置有导流孔，用以引导冷却介质的流通。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施 例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0028] 图1是本实用新型所述冷却辊的结构示意图；
[0029] 图2是本实用新型所述冷却辊的剖视示意图；
[0030] 图3是本实用新型所述螺旋通道示意图；
[0031] 图4所述盖板的透视图；
[0032] 图5是本实用新型所述1个凸棱的设置方式示意图。
[0033] 图中附图标记表不为：I-主轴，2_出水盖板，3_内芯，4_铜套，5_进水盖板，6_凸 棱，7-第一导流槽，8-第二导流槽。
【具体实施方式】
[0034] 如图1-3所示，一种新型冷却棍，包括铜套4、内芯3和两个盖板，所述两个盖板分 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所述内芯的封闭 空间；还包括一个主轴1，所述主轴1贯穿所述两个盖板和所述内芯3的中心设置，在所述 主轴内开设有冷却介质流通通道；其中，所述内芯3为圆柱体结构，所述内芯3朝向所述铜 套4的外周面上设置有凸棱6,所述凸棱6从所述内芯3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，用以形成冷却介质通过的螺旋通道；所述两个盖板分别为进水 盖板5和出水盖板6,进水盖板5和出水盖板6内分别成型有多个由中心向外辐射的导流孔 (如图4所示）；所述主轴包括进水管和出水管，在所述两个盖板与所述铜套形成的封闭空 间内，所述进水管上设有进水口，所述出水管上设有出水口，所述进水管通过所述进水口与 所述进水盖板相连通，所述出水管通过所述出水口与所述出水盖板相连通。
[0035] 在本实用新型的实施方式中，所述凸棱可以为一条，其设置方式如图5所示，所述 凸棱沿所述内芯径向的宽度为5mm，所述凸棱沿所述内芯轴向的宽度为5mm，一条凸棱形成 冷却介质的单螺旋通道，其螺距为20mm;所述凸棱可以为多条，多个所述凸棱对应设置形 成冷却介质通过的多头螺旋通道。作为优选的实施方式，所述内芯朝向所述铜套的外周面 上设置有4个凸棱，4个所述凸棱的始端均匀分布在所述内芯的外周面的同一圆周上。4个 所述凸棱对应设置形成冷却介质通过的4头螺旋通道。所述4头螺旋通道的螺距为20mm， 导程为80mm。
[0036] 在其它实施方式中，所述凸棱沿所述内芯径向的宽度可以为2mm、3mm或其它值， 优选控制在2-5mm内，所述凸棱沿所述内芯轴向的宽度可以为4mm、6mm或其它值，优选控制 在4-8_内；所述螺旋通道的螺距可以为15mm、18mm或其它值，优选控制在15-25_内。
[0037] 在上述实施方式的基础上，所述凸棱与所述内芯一体设置，所述凸棱的终端和始 端分别与所述内芯的两边缘之间有空隙，所述凸棱与所述铜套相接触。
[0038] 在上述实施方式的基础上，所述盖板包括同轴设置的内芯接触板和铜套接触板， 所述内芯接触板背离所述内芯的端面上设置有第一导流槽7,所述铜套接触板朝向所述内 芯的端面上设置有第二导流槽8,所述第一导流槽7和所述第二导流槽8配合形成所述导流 孔，用以引导冷却介质流通。
[0039] 在上述实施方式的基础上，所述导流孔的横截面为圆形，所述第一导流槽的深度 大于所述第二导流槽的深度；如图4所示，所述导流孔沿所述盖板的径向延伸，且所述导流 孔均匀设置于所述盖板内，其数量为40-60个。
[0040] 在上述实施方式的基础上，所述内芯接触板的直径小于所述铜套接触板的直径， 使所述内芯接触板和所述铜套间形成环形间隙，用以连通所述盖板和所述内芯中的冷却介 质，优选地，所述环形间隙的宽度为5mm。
[0041] 在上述实施方式的基础上，所述进水面和所述出水面在靠近轴心的部分沿轴向方 向凹陷。
[0042] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1. 一种新型冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，所述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所述内芯的封闭空间；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，在所述主轴内开设有冷却介质流 通通道； 其特征在于， 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，用以形成冷却介质 通过的螺旋通道； 所述两个盖板分别为进水盖板和出水盖板，进水盖板和出水盖板内分别成型有多个由 中心向外辐射的导流孔； 所述主轴包括进水管和出水管，在所述两个盖板与所述铜套形成的封闭空间内，所述 进水管上设有进水口，所述出水管上设有出水口，所述进水管通过所述进水口与所述进水 盖板相连通，所述出水管通过所述出水口与所述出水盖板相连通。
2. 根据权利要求1所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述内芯朝向所述铜套的外周面上设置有多个凸棱，多个所述凸棱对应设置形成冷却 介质通过的多头螺旋通道。
3. 根据权利要求2所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述凸棱沿所述内芯径向的宽度为2-5mm，所述凸棱沿所述内芯轴向的宽度为4-8mm ; 所述多头螺旋通道的螺距为15_25mm。
4. 根据权利要求3所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述凸棱沿所述内芯径向的宽度为5mm，所述凸棱沿所述内芯轴向的宽度为5mm，所述 多头螺旋通道的螺距为20mm。
5. 根据权利要求4所述的新型冷却辊，其特征在于，所述内芯朝向所述铜套的外周面 上设置有4个凸棱，4个所述凸棱的始端均匀分布在所述内芯的外周面的同一圆周上。
6. 根据权利要求5所述的新型冷却辊，其特征在于，所述凸棱与所述内芯一体设置，所 述凸棱的终端和始端分别与所述内芯的两边缘之间有空隙，所述凸棱与所述铜套相接触。
7. 根据权利要求1-6任一所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述盖板包括同轴设置的内芯接触板和铜套接触板， 所述内芯接触板背离所述内芯的端面上设置有第一导流槽，所述铜套接触板朝向所 述内芯的端面上设置有第二导流槽，所述第一导流槽和所述第二导流槽配合形成所述导流 孔，用以引导冷却介质流通。
8. 根据权利要求7所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述导流孔的横截面为圆形，所述第一导流槽的深度大于所述第二导流槽的深度； 所述导流孔沿所述盖板的径向延伸，且所述导流孔均匀设置于所述盖板内，其数量为 40-60 个。
9. 根据权利要求8所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述内芯接触板的直径小于所述铜套接触板的直径，使所述内芯接触板和所述铜套间 形成环形间隙，用以连通所述盖板和所述内芯中的冷却介质。
10. 根据权利要求9所述的新型冷却辊，其特征在于， 所述环形间隙的宽度为5mm，所述进水面和所述出水面在靠近轴心的部分沿轴向方向 凹陷。
【文档编号】B22D11/055GK203875299SQ201420300625
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】祝万乾坤, 李红晨, 李雅博, 史晨曦 申请人:日照博远非晶金属材料有限公司