一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于傳熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥。該快淬冷卻輥包括水冷銅輥(1)、芯桶(2)、進(jìn)水口(3)和出水口(4)；芯桶(2)設(shè)置在水冷銅輥(1)內(nèi)部，進(jìn)水口(3)和出水口(4)分別設(shè)置在水冷銅輥(1)軸向左右兩端，所述水冷銅輥(1)與冷卻水接觸的內(nèi)壁上設(shè)置有多路相互平行的螺旋水道(5)。本實(shí)用新型專利技術(shù)具有很好的實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用于真空快淬設(shè)備，能夠制備航空航天領(lǐng)域真空釬焊亟需的、不具備強(qiáng)非晶形成能力的合金體系非晶箔帶。

Fast quenching rotary cooling roll with strong heat exchange capability

The utility model belongs to the technical field of heat transfer, in particular to a fast quenching rotary cooling roll with a strong heat exchange capability. The quenching cooling roller comprises a water-cooled copper roller (1), a core barrel (2) and (3) water inlet and outlet (4); a core barrel (2) is arranged in a water-cooled copper roller (1), (3) water inlet and outlet (4) are respectively arranged in the water-cooled copper roller (1) about the axial both ends of the water-cooled copper roller (1) in contact with the inner wall of the cooling water is provided with a spiral channel multiplex parallel (5). The utility model has the very good practical value and is applied to the vacuum rapid quenching equipment, and can prepare an amorphous alloy foil system of an alloy system which is needed for vacuum brazing in the aerospace field and has no strong amorphous forming ability.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥
本技術(shù)屬于傳熱
，特別涉及一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥。
技術(shù)介紹
非晶態(tài)合金是采用快速凝固技術(shù)(冷卻速度104～109K/s)獲得的一類特殊材料，由于其結(jié)構(gòu)上的特征而具有各種各樣遠(yuǎn)比常規(guī)合金優(yōu)異的使用性能，因而正成為一種具有重要發(fā)展前景的新材料。采用單輥快淬技術(shù)(冷卻速度106～107K/s)制備的非晶箔帶是其中一種可規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用的非晶制品。目前，根據(jù)使用性能，非晶帶材主要分為非晶磁性帶材和非晶釬焊帶材。隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，作為真空釬焊用的非晶箔帶釬料，其市場(chǎng)需求正日益擴(kuò)大，以Ti基、Ni基、Co基為代表的非晶釬焊帶材由于航空航天使用上的特殊要求，一般采用真空快淬制備。由于真空的特殊狀態(tài)，合金熔體與冷卻輥形成的熔潭形狀，帶材凝固后與銅輥的接觸狀態(tài)都顯著區(qū)別于大氣狀態(tài)，這些釬焊箔帶在通過(guò)真空快淬制備時(shí)，不僅需考慮合金的非晶形成能力，還須綜合考慮噴帶過(guò)程中合金熔體的流動(dòng)性能、與銅輥的潤(rùn)濕情況以及釬焊時(shí)非晶釬料與基體的潤(rùn)濕情況，因此釬料合金成分在設(shè)計(jì)時(shí)并不十分有利于后續(xù)非晶帶材的真空快淬制備，所以通過(guò)具有高效換熱能力的冷卻輥獲得更快的凝固速率，是彌補(bǔ)釬料成分上難以非晶化成帶這一短板的首要考慮。冷卻輥的換熱是指熔體凝固的熱量經(jīng)由銅輥被冷卻水快速帶走，而具有強(qiáng)換熱能力冷卻輥的內(nèi)部水路設(shè)計(jì)，所涉及的就是如何讓冷卻水快速通過(guò)冷卻輥這一科學(xué)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是針對(duì)真空快淬制備特殊合金非晶箔帶過(guò)程中，由于合金自身非晶形成能力不強(qiáng)，需要提高凝固速率，而目前的冷卻輥內(nèi)部水路設(shè)計(jì)又存在換熱能力的不足的情況，提供一種具有多路平行螺旋水道的具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：本技術(shù)提供一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥，其包括水冷銅輥1、芯桶2、進(jìn)水口3和出水口4；芯桶2設(shè)置在水冷銅輥1內(nèi)部，進(jìn)水口3和出水口4分別設(shè)置在水冷銅輥1軸向左右兩端。所述水冷銅輥1與冷卻水接觸的內(nèi)壁上設(shè)置有多路相互平行的螺旋水道5。所述螺旋水道5的螺距S為50～100mm。所述螺旋水道5的橫截面為半橢圓形、半圓形、三角形、矩形、梯形的一種。當(dāng)螺旋水道5的橫截面為半橢圓形或矩形時(shí)，寬度D/高度h的比值為2～3.5。所述水冷銅輥1具有3～5路相互平行的螺旋水道5。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果在于：冷卻水進(jìn)入本技術(shù)旋轉(zhuǎn)冷卻輥后被迅速分配至平行的多路水道，分別沿螺旋水道快速通過(guò)水冷銅輥，可短時(shí)間內(nèi)帶走更多的熱量，起到高效換熱的目的。本技術(shù)具有很好的推廣和實(shí)用價(jià)值，能夠制備航空航天領(lǐng)域急需的、不具備強(qiáng)非晶形成能力的合金體系非晶箔帶，廣泛的推廣應(yīng)用后會(huì)產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。附圖說(shuō)明圖1為旋轉(zhuǎn)冷卻輥結(jié)構(gòu)示意圖，箭頭表示冷卻水的流動(dòng)方向；圖2a為水冷銅輥1的局部三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為多路平行螺旋水道5的示意圖；圖2c為螺旋水道5的水道寬、高示意圖；圖3a為普通水道溫度場(chǎng)模擬結(jié)果圖；圖3b為多路平行螺旋水道5溫度場(chǎng)模擬結(jié)果圖；圖4a為普通水道流場(chǎng)模擬結(jié)果圖；圖4b為多路平行螺旋水道5流場(chǎng)模擬結(jié)果圖；其中的附圖標(biāo)記為：1水冷銅輥2芯桶3進(jìn)水口4出水口5螺旋水道①②……n螺旋水道的路數(shù)S螺旋水道的螺距D螺旋水道的寬度h螺旋水道的高度具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本技術(shù)的具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥包括水冷銅輥1、芯桶2、進(jìn)水口3和出水口4；芯桶2設(shè)置在水冷銅輥1內(nèi)部，進(jìn)水口3和出水口4分別設(shè)置在水冷銅輥1軸向左右兩端。如圖2a和圖2b所示，所述水冷銅輥1與冷卻水接觸的內(nèi)壁上設(shè)置有多路相互平行的螺旋水道5，使冷卻水進(jìn)入水冷銅輥1后被迅速分配，并沿多路平行螺旋水道5快速通過(guò)水冷銅輥1，可短時(shí)間內(nèi)帶走更多的熱量，起到高效換熱的目的。優(yōu)選地，所述水冷銅輥1具有3～5路相互平行的螺旋水道5。所述螺旋水道5的螺距S為50～100mm。所述螺旋水道5的橫截面為半橢圓形，螺旋水道5的寬度D/高度h的比值為2～3.5，這種設(shè)計(jì)能夠減少冷卻水在螺旋水道5內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由高速旋轉(zhuǎn)形成的冷卻水與水冷銅輥1內(nèi)表面相對(duì)靜止的區(qū)域(死區(qū))；死區(qū)的存在使冷卻水在水冷銅輥1內(nèi)表面接觸氣化，形成氣膜，阻礙傳熱，嚴(yán)重時(shí)(蒸汽壓過(guò)大)易發(fā)生危險(xiǎn)。實(shí)施例本實(shí)施例采用具有四路平行螺旋水道5的旋轉(zhuǎn)冷卻輥，螺旋水道寬高比D/h為2.5，螺距S為80mm，利用有限元模擬手段分別分析了本實(shí)施例涉及的螺旋水道和與其對(duì)比的普通水道的溫度場(chǎng)(如圖3a和圖3b所示)以及流場(chǎng)(如圖4a和圖4b所示)，并將模擬數(shù)據(jù)列于表1。表1模擬數(shù)據(jù)分析表根據(jù)表1數(shù)據(jù)：冷卻水經(jīng)由旋轉(zhuǎn)冷卻輥四路平行螺旋水道后，出口速度更快表明冷卻水能夠短時(shí)間內(nèi)通過(guò)，出水溫度更高表明能夠帶走更多的熱量，綜合數(shù)據(jù)表明多路平行螺旋水道擁有更高的熱交換能力。將具有四路平行螺旋水道的旋轉(zhuǎn)冷卻輥裝機(jī)并進(jìn)行真空快淬實(shí)驗(yàn)，選用合金體系Co基合金，合金成分組成CoCrNiWMoAlBSi，在相同的快淬工藝參數(shù)下(如表2所示)，該合金體系采用具有普通水道的旋轉(zhuǎn)冷卻輥進(jìn)行真空快淬實(shí)驗(yàn)時(shí)，帶形不完整，箔帶呈絲條狀；而采用本實(shí)施例的具有四路平行螺旋水道的旋轉(zhuǎn)冷卻輥能夠制備出表面質(zhì)量光亮，帶型完整的箔帶。表2真空快淬工藝參數(shù)表快淬工藝參數(shù)普通水道多路平行螺旋水道真空度(Pa)4×10-24×10-2熔體溫度(℃)15001500輥?zhàn)扉g距(mm)0.50.5噴嘴縫寬(mm)0.40.4銅輥轉(zhuǎn)速(m/s)2121噴帶壓力(Pa)2100021000本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥，其包括水冷銅輥(1)、芯桶(2)、進(jìn)水口(3)和出水口(4)；芯桶(2)設(shè)置在水冷銅輥(1)內(nèi)部，進(jìn)水口(3)和出水口(4)分別設(shè)置在水冷銅輥(1)軸向左右兩端，其特征在于：所述水冷銅輥(1)與冷卻水接觸的內(nèi)壁上設(shè)置有多路相互平行的螺旋水道(5)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥，其包括水冷銅輥(1)、芯桶(2)、進(jìn)水口(3)和出水口(4)；芯桶(2)設(shè)置在水冷銅輥(1)內(nèi)部，進(jìn)水口(3)和出水口(4)分別設(shè)置在水冷銅輥(1)軸向左右兩端，其特征在于：所述水冷銅輥(1)與冷卻水接觸的內(nèi)壁上設(shè)置有多路相互平行的螺旋水道(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)換熱能力的快淬旋轉(zhuǎn)冷卻輥，其特征在于：所述螺旋水道(5)的螺距S為50～100mm。3....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梅俊，祁焱，徐立紅，臧巖，趙棟梁，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鋼鐵研究總院，
類型：新型
國(guó)別省市：北京,11