本發(fā)明涉及鋼鐵材料深加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置。

背景技術(shù)：

不銹鋼等金屬材料往往都需要通過調(diào)質(zhì)等熱處理方式來改善其組織和性能，金屬薄帶和極薄帶材調(diào)質(zhì)處理時冷卻速度的控制更是一個難題。目前行業(yè)內(nèi)普遍采用以下冷卻方式：(1)采用風(fēng)冷，但風(fēng)冷難以達(dá)到很高的冷卻速度，且風(fēng)冷時冷卻速度的控制偏差較大；(2)采用固定滑塊式接觸換熱方式進(jìn)行冷卻，但容易擦傷工件表面，且接觸壓力不能過大，影響換熱效果；(3)采用速度可調(diào)的冷卻輥進(jìn)行接觸式冷卻，但對于要冷卻的帶材厚度較為限制，薄帶厚度不能太厚，厚度超過一定值時則冷卻效果大打折扣，而且薄帶的冷卻速度也不夠快。綜上所述，目前行業(yè)內(nèi)仍缺乏對薄帶材合理有效的冷卻方式。

經(jīng)檢索，中國專利申請?zhí)枺?011100209102，申請日：2011年1月18日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：非晶帶機(jī)用冷卻輥裝置，該申請案中左蓋板與導(dǎo)流元件連接，銅輥固定在左蓋板和導(dǎo)流元件外側(cè)；導(dǎo)流元件右端有進(jìn)水管，左端安裝在銅輥、左蓋板和導(dǎo)流元件構(gòu)成的腔體中；導(dǎo)流元件左端與左蓋板及銅輥之間形成一個匯流腔；銅輥內(nèi)表面具有使水流互為反向的左、右螺旋形水道槽，螺旋形水道槽與導(dǎo)流元件外表面貼合構(gòu)成螺旋形水道；導(dǎo)流元件軸向設(shè)有中心孔，中部設(shè)有徑向孔，徑向孔外部設(shè)有底部通過孔與螺旋形水道相通的軸向孔，左右兩個方向的水流同經(jīng)匯流腔流出。

又如中國專利申請?zhí)枺?013103241518，申請日：2013年7月30日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種制備高性能快冷金屬薄帶的冷卻輥裝置，該申請案主要包括：輥基體、輥套、第一蓋板、主軸和第二蓋板，主軸上設(shè)有輥基體，輥基體外圓側(cè)設(shè)有輥套，輥基體兩側(cè)設(shè)有第一蓋板、第二蓋板，并且通過輥套相連，兩個蓋板外周邊設(shè)有與輥套相配合的凸環(huán)，輥基體外圓中心區(qū)域設(shè)有環(huán)形凸臺，輥套內(nèi)表面中心區(qū)域排布有軸向方形水槽，軸向方形水槽端面與輥基體的凸臺外圓面貼合形成軸向方形冷卻水流動通道，輥套內(nèi)表面外側(cè)與兩個蓋板以及輥基體外圓面共同圍成對稱的左右兩個階梯狀環(huán)形等間距冷卻水流動通道。該申請案的水道結(jié)構(gòu)設(shè)置有助于實現(xiàn)輥套與非晶帶材接觸區(qū)域內(nèi)的溫度場分布均勻化，從而改善非晶寬帶制品由于冷卻不均勻而產(chǎn)生的一系列缺陷。

以上申請案均不失為一種良好的冷卻裝置，但以上申請案主要是針對冷卻水道設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，解決銅輥冷卻不均問題，對于調(diào)節(jié)冷卻速度并無明顯助益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中薄帶材冷卻速度不易控制、帶材厚度變化時冷卻效果不明顯的不足，提供了一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，利用接觸傳熱原理，通過調(diào)整柔性輥與帶材的接觸長度和換熱系數(shù)，實現(xiàn)對冷卻速度的有效控制，并能適應(yīng)對不同厚度帶材的快速冷卻，且結(jié)構(gòu)簡單，適宜推廣使用。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，包括機(jī)架、上壓輥和下壓輥，上壓輥和下壓輥內(nèi)均設(shè)有用于盛放冷卻液的冷卻腔；上壓輥的兩端分別安裝在上固定塊上，上固定塊活動安裝在機(jī)架上，且上固定塊上方設(shè)有用于向下壓緊上固定塊的壓緊件；上壓輥的兩端還設(shè)有用于向上支撐抬起上壓輥的平衡機(jī)構(gòu)。

更進(jìn)一步地，平衡機(jī)構(gòu)包括平衡梁，平衡梁沿上壓輥的長度方向分布并與上壓輥兩端的上固定塊固連，平衡梁兩端上方分別連接有平衡螺桿，機(jī)架的一側(cè)設(shè)有固定臂，平衡螺桿穿過該固定臂且頂部通過鎖緊螺母鎖緊，且鎖緊螺母和固定臂之間設(shè)有彈性件。

更進(jìn)一步地，上固定塊上設(shè)有突出的滑塊，機(jī)架上沿高度方向?qū)?yīng)設(shè)有與該滑塊相配合的滑槽，上固定塊與機(jī)架活動配合。

更進(jìn)一步地，機(jī)架上還設(shè)有擋塊，擋塊向與上壓輥長度相垂直的方向延伸，并阻擋在上固定塊的一側(cè)。

更進(jìn)一步地，平衡螺桿底部設(shè)有平衡座，平衡座內(nèi)開設(shè)有安裝孔，平衡梁的端部穿過該安裝孔并被緊固。

更進(jìn)一步地，上壓輥包括芯軸，芯軸的兩端分別安裝在上固定塊上，芯軸的兩端外周分別包覆有端輥套，兩端的端輥套之間連接有中間輥套，端輥套、中間輥套和芯軸之間圍成冷卻腔；下壓輥的結(jié)構(gòu)與上壓輥的結(jié)構(gòu)相同。

更進(jìn)一步地，芯軸內(nèi)分別設(shè)有進(jìn)水通道和出水通道，冷卻液經(jīng)進(jìn)水通道流入冷卻腔中，冷卻腔中的冷卻液經(jīng)出水通道流出芯軸之外。

更進(jìn)一步地，中間輥套包括中間段、過渡段和兩端的固定段，中間輥套通過兩端的固定段與端輥套相連，中間段為向外突出固定段的平直段，且中間段通過過渡段與固定段光滑連接。

更進(jìn)一步地，進(jìn)水通道和出水通道均沿芯軸長度方向分布，并分別位于芯軸長度方向的兩端，進(jìn)水通道的一端間隔設(shè)有多條與冷卻腔相通的進(jìn)水分通道；出水通道的一端間隔設(shè)有多條與冷卻腔相通的出水分通道。

更進(jìn)一步地，機(jī)架上設(shè)有至少兩組上下配合的上壓輥和下壓輥。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，上固定塊上方設(shè)有用于向下壓緊上固定塊的壓緊件，上壓輥的兩端還設(shè)有用于向上支撐抬起上壓輥的平衡機(jī)構(gòu)，通過壓緊件和平衡機(jī)構(gòu)的相互配合實現(xiàn)對上壓輥的上下活動調(diào)節(jié)，即可控制上下輥面與待加工件間的接觸壓力和接觸面積，進(jìn)而來實現(xiàn)對冷卻速度的有效調(diào)控，并能適應(yīng)對不同厚度帶材的快速冷卻，適用范圍較廣。

(2)本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，中間輥套由具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料制成，使用時中間輥套在壓力作用下被彈性壓扁，這樣一方面可以增大輥面與待加工件的接觸面積，另一方面可以通過增加接觸壓力來改善接觸狀態(tài)，增大換熱系數(shù)，從而提高冷卻速度。

(3)本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，上固定塊的兩側(cè)分別設(shè)有擋塊，擋塊用于阻擋上固定塊發(fā)生軸向運動，即上壓輥在上下調(diào)節(jié)運動過程中，保障上固定塊只能沿機(jī)架的高度方向上下滑動，而不會沿上壓輥長度方向發(fā)生軸向竄動，進(jìn)一步保障了上壓輥上下調(diào)節(jié)時的穩(wěn)定性。

(4)本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，中間輥套包括中間段、過渡段和兩端的固定段，中間段為向外突出固定段的平直段，中間段的突出設(shè)置有助于保障中間輥套對待加工件的充分均勻擠壓，進(jìn)一步增強(qiáng)下壓輥和上壓輥的冷卻速度和冷卻效率。

(5)本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，機(jī)架上設(shè)有至少兩組上下配合的上壓輥和下壓輥，生產(chǎn)實踐中可以根據(jù)待加工件的厚度制定單道次或多道次冷卻，使得可以冷卻的薄帶厚度范圍更大，且薄帶在冷卻效率上也有明顯提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中柔性輥的接觸式冷卻原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置的主視示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置的右視示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置的俯視示意圖；

圖5為本發(fā)明中單道次柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中平衡機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中上壓輥的結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號說明：1、機(jī)架；101、連接臂；102、固定臂；2、傳動機(jī)構(gòu)；3、下壓輥；

4、上壓輥；401、芯軸；402、中間輥套；403、冷卻腔；404、端蓋；405、端輥套；406、進(jìn)水通道；407、進(jìn)水分通道；408、出水通道；409、出水分通道；410、第一旋轉(zhuǎn)接頭；411、第二旋轉(zhuǎn)接頭；5、壓緊件；

6、平衡機(jī)構(gòu)；601、平衡螺桿；602、鎖緊螺母；603、彈性件；604、平衡座；605、安裝孔；606、卡臂；607、連接銷；608、固定銷；

7、平衡梁；8、待加工件；9、擋塊；10、下固定塊；11、上固定塊。

具體實施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實施例1

本實施例的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，包括機(jī)架1、上壓輥4和下壓輥3，下壓輥3由傳動機(jī)構(gòu)2驅(qū)動轉(zhuǎn)動，具體地，傳動機(jī)構(gòu)2包括減速器、主動輪、從動輪和同步帶等，傳動機(jī)構(gòu)2驅(qū)動下壓輥3回轉(zhuǎn)，并由上壓輥4和下壓輥3之間的摩擦力驅(qū)動上壓輥4回轉(zhuǎn)。上壓輥4和下壓輥3內(nèi)均設(shè)有用于盛放冷卻液的冷卻腔403；如圖1所示，使用時待加工件8從上壓輥4和下壓輥3之間穿過并通過冷卻液進(jìn)行冷卻，具體地，上壓輥4和下壓輥3之間的間隙兩側(cè)設(shè)有與機(jī)架1固連的輥道，輥道用于對待加工件8進(jìn)行支撐與導(dǎo)向定位，待加工件8的寬度兩側(cè)由輥道支撐，且待加工件8在上壓輥4和下壓輥3之間的間隙中不斷行進(jìn)。

如圖2～圖5所示，下壓輥3的兩端分別安裝在下固定塊10上，下固定塊10安置在機(jī)架1底部，下壓輥3靠自重與機(jī)架1底座接觸；上壓輥4的兩端分別安裝在上固定塊11上，具體地，上固定塊11內(nèi)開設(shè)有配合孔，上壓輥4的端部配合有軸承并通過該配合孔與固定塊11轉(zhuǎn)動配合，且上固定塊11活動安裝在機(jī)架1上，能夠沿機(jī)架1高度方向上下運動，具體可采用以下方式：上固定塊11上設(shè)有突出的滑塊，機(jī)架1上沿高度方向?qū)?yīng)設(shè)有與該滑塊相配合的滑槽。上固定塊11上方設(shè)有用于向下壓緊上固定塊11的壓緊件5(可采用壓緊螺栓)，具體地，上壓輥4長度方向兩側(cè)的機(jī)架1之間連接有連接臂101，壓緊件5穿過該連接臂101并向下對準(zhǔn)上固定塊11，向下旋緊壓緊件5使其逐漸向下壓緊上固定塊11即可實現(xiàn)對上壓輥4的下壓。

需要說明的是，本實施例中在上壓輥4的兩端還設(shè)有用于向上支撐抬起上壓輥4的平衡機(jī)構(gòu)6，通過壓緊件5和平衡機(jī)構(gòu)6的相互配合實現(xiàn)對上壓輥4的上下活動調(diào)節(jié)。如圖2～圖6所示，平衡機(jī)構(gòu)6包括平衡梁7，平衡梁7沿上壓輥4的長度方向分布并與上壓輥4兩端的上固定塊11固連，平衡梁7兩端上方分別連接有平衡螺桿601，機(jī)架1的一側(cè)突出設(shè)有固定臂102，平衡螺桿601穿過該固定臂102且頂部通過鎖緊螺母602鎖緊，且鎖緊螺母602和固定臂102之間設(shè)有彈性件603(具體可采用壓緊彈簧)；如圖4所示，上壓輥4長度方向的兩側(cè)分別設(shè)有一組平衡機(jī)構(gòu)6，即兩根平衡梁7同一側(cè)的端部分別固連在上固定塊11的兩側(cè)，通過平衡機(jī)構(gòu)6拉動平衡梁7來平衡整個上壓輥4的重量。平衡機(jī)構(gòu)6的設(shè)置對于控制上壓輥4的平穩(wěn)調(diào)節(jié)是非常有利的，當(dāng)需要向下調(diào)節(jié)上壓輥4來縮小上壓輥4和下壓輥3之間的間隙時，向下旋緊壓緊件5逐漸下壓上固定塊11時，上固定塊11的下移帶動平衡梁7的同步下移，則鎖緊螺母602逐漸擠壓彈性件603使其壓縮力不斷增強(qiáng)，直至上壓輥4到達(dá)合適高度時停止調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)；當(dāng)需要將上壓輥4上抬來增大上壓輥4和下壓輥3之間的間隙時，旋開壓緊件5后，此時上壓輥4受重力和彈性件603的反向作用力，繼續(xù)旋緊鎖緊螺母602增大彈性件603的反向作用力，當(dāng)彈性件603反向作用力大于上壓輥4的重力時，則推動平衡螺桿601上抬，最終實現(xiàn)上壓輥4的上抬。

如圖6所示，本實施例中平衡螺桿601底部設(shè)有平衡座604，平衡座604內(nèi)開設(shè)有安裝孔605，平衡梁7的端部穿過該安裝孔605并被緊固，進(jìn)一步地，平衡座604頂部兩側(cè)分別設(shè)有卡臂606，平衡螺桿601底部嵌入兩側(cè)的卡臂606之間，且平衡螺桿601底部和卡臂606上均開設(shè)有通孔，連接銷607穿過該通孔連接平衡螺桿601與平衡座604，且連接銷607的端部通過固定銷608緊固。平衡座604的設(shè)置使得平衡螺桿601和平衡梁7之間的連接較為靈活，便于拆卸更換。

如圖7所示，本實施例中上壓輥4包括芯軸401，芯軸401的兩端配合有軸承并分別安裝在上固定塊11上，芯軸401的兩端外周分別包覆有端輥套405，兩端的端輥套405之間連接有中間輥套402，端輥套405、中間輥套402和芯軸401之間圍成冷卻腔403。具體安裝時，將端輥套405裝配在芯軸401上并采取焊接方式固定，為便于安裝和拆卸，端輥套405和中間輥套402配合加工，端輥套405和中間輥套402上均開設(shè)有配合的螺紋孔，用螺栓使端輥套405和中間輥套402固定，且螺栓下依次設(shè)有墊圈、防水橡膠等加以密封，端輥套405外側(cè)還通過端蓋404進(jìn)行密封，且端蓋404與端輥套405之間設(shè)有橡膠密封片，以保障冷卻腔403的良好密閉，其中下壓輥3的結(jié)構(gòu)與上壓輥4的結(jié)構(gòu)相同。本實施例的中間輥套402由具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料制成(如純銅)，且輥套厚度為3～20mm，使用時中間輥套402在壓力作用下被彈性壓扁，這樣一方面可以增大輥面與待加工件8的接觸面積，另一方面可以通過增加接觸壓力來改善接觸狀態(tài)，增大換熱系數(shù)，從而提高冷卻速度；且中間輥套402的柔性輥面與待加工件8之間滾動接觸，可有效避免擦傷待加工件8表面，保障表面質(zhì)量。

本實施例中芯軸401內(nèi)分別設(shè)有進(jìn)水通道406和出水通道408，冷卻液經(jīng)進(jìn)水通道406流入冷卻腔403中，冷卻腔403中的冷卻液經(jīng)出水通道408流出芯軸401之外，具體地，進(jìn)水通道406和出水通道408均沿芯軸401長度方向分布，并分別位于芯軸401長度方向的兩端，進(jìn)水通道406的一端(靠近冷卻腔403的內(nèi)端)間隔設(shè)有多條與冷卻腔403相通的進(jìn)水分通道407，出水通道408的一端(靠近冷卻腔403的內(nèi)端)間隔設(shè)有多條與冷卻腔403相通的出水分通道409，進(jìn)水通道406的外端則設(shè)有單回路的第一旋轉(zhuǎn)接頭410，出水通道408的外端設(shè)有單回路的第二旋轉(zhuǎn)接頭411，同理，下壓輥3的結(jié)構(gòu)與上壓輥4的結(jié)構(gòu)相同。使用時冷卻液從第一旋轉(zhuǎn)接頭410進(jìn)入進(jìn)水通道406，再經(jīng)進(jìn)水分通道407流入冷卻腔403，在冷卻腔403內(nèi)部與柔性的中間輥套402進(jìn)行熱交換后，經(jīng)出水分通道409、出水通道408和第二旋轉(zhuǎn)接頭411流出。

本實施例中通過壓緊件5和平衡機(jī)構(gòu)6的相互配合實現(xiàn)對上壓輥4的上下活動調(diào)節(jié)，當(dāng)柔性的上壓輥4需要壓下時，旋緊兩端的壓緊件5下壓上固定塊11，從而減小輥縫，增大輥面與待加工件8間的接觸壓力和接觸面積；當(dāng)上壓輥4需要抬起時，旋出壓緊件5，在平衡機(jī)構(gòu)6的作用下上壓輥4抬起，減小輥面與待加工件8間的接觸壓力和接觸面積；待加工件8通過與旋轉(zhuǎn)的下壓輥3、上壓輥4接觸換熱，將熱量經(jīng)由中間輥套402傳遞給冷卻腔403內(nèi)的冷卻液，最終冷卻液將熱量帶出。本實施例通過調(diào)整上下輥面與待加工件8間的接觸壓力和接觸面積來實現(xiàn)冷卻速度的調(diào)控，并能適應(yīng)對不同厚度帶材的快速冷卻，且結(jié)構(gòu)簡單，適宜推廣使用。

實施例2

本實施例的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，，基本結(jié)構(gòu)同實施例1，更進(jìn)一步地，本實施例中機(jī)架1上還設(shè)有擋塊9，擋塊9向與上壓輥4長度相垂直的方向延伸，并阻擋在上固定塊11的一側(cè)，具體地如圖3所示，上固定塊11的兩側(cè)分別設(shè)有擋塊9，擋塊9用于阻擋上固定塊11發(fā)生軸向運動，即上壓輥4在上下調(diào)節(jié)運動過程中，保障上固定塊11只能沿機(jī)架1的高度方向上下滑動，而不會沿上壓輥4長度方向發(fā)生軸向竄動，進(jìn)一步保障了上壓輥4上下調(diào)節(jié)時的穩(wěn)定性；同理，下固定塊10的兩側(cè)也設(shè)有防止軸向竄動的擋塊9。

實施例3

本實施例的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例2，更進(jìn)一步地，如圖7所示，本實施例中間輥套402包括中間段、過渡段和兩端的固定段，中間輥套402通過兩端的固定段與端輥套405相連，中間段為向外突出固定段的平直段，且中間段通過過渡段與固定段光滑連接，中間段的突出設(shè)置有助于保障中間輥套402對待加工件8的充分均勻擠壓，進(jìn)一步增強(qiáng)下壓輥3和上壓輥4的冷卻速度和冷卻效率。

實施例4

本實施例的一種柔性輥接觸式薄帶材冷卻裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例3，需要說明的是，本實施例機(jī)架1上設(shè)有至少兩組上下配合的上壓輥4和下壓輥3，實現(xiàn)對待加工件8的多道次冷卻；生產(chǎn)實踐中可以根據(jù)待加工件8的厚度制定單道次或多道次冷卻，使得可以冷卻的薄帶厚度范圍更大，且薄帶在冷卻效率上也有明顯提高，適用的薄帶材厚度為0.01～3mm，冷卻速度可控制在50～900℃/s。

本實施例中機(jī)架1上設(shè)有三組上下配合的上壓輥4和下壓輥3，用于對厚度超過0.5mm的薄帶材進(jìn)行三道次冷卻，具體地，通過壓下壓緊件5將三道次上壓輥4和下壓輥3的輥縫調(diào)至一致，即可依次對薄帶材進(jìn)行冷卻，薄帶材的行進(jìn)速度為10m/min，冷卻速度可達(dá)到為300℃/s。

采用本實施例的冷卻裝置對薄帶材進(jìn)行冷卻時，按照以下方法進(jìn)行：啟動傳動機(jī)構(gòu)2，傳動機(jī)構(gòu)2驅(qū)動下壓輥3回轉(zhuǎn)，向下壓輥3和上壓輥4內(nèi)的冷卻腔403中填充冷卻液，待加工件8在上壓輥4和下壓輥3之間的輥縫中行進(jìn)并進(jìn)行冷卻，根據(jù)加工需求調(diào)整壓緊件5和平衡機(jī)構(gòu)6，調(diào)節(jié)上壓輥4和下壓輥3之間的輥縫大小，從而控制對加工件8的冷卻速度。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。