本發明涉及非晶帶材制備領域，特別涉及一種可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構。

背景技術：

非晶帶材作為新型節能電力電子設備中的核心材料，具有廣泛的應用市場前景。非晶結晶器是一種典型的輥式鑲套結構，即結晶器銅套外鑲在支撐輥外部。其中，支撐輥多采用45#鋼，銅套多為鈹銅或鉻鋯銅，非晶帶材制備過程中，結晶器銅套作為熱量吸收器及帶材初始成形的關鍵場所，其內冷卻結構設計的合理性將直接決定帶材表面質量的好壞。

專利號為201110095389.9的中國專利公開了一種非晶結晶器，是在銅套內圓周方向上設置有若干個軸向貫通的矩形水槽，然而，采用該非晶結晶器生產時，冷卻水沿結晶器銅套軸向流動過程中，水溫沿其流動方向呈增加趨勢，進而引起非晶結晶器銅套表面冷卻能力的不均勻性，不利于非晶帶材產量及其表面質量的提高。

此外，非晶帶材制備過程中，與帶材中部區域以徑向為主的一維傳熱特性相比，在軸向傳熱作用下，帶材邊部區具有以徑向和軸向傳熱為主的二維傳熱特征，易使當地帶材產生卷曲(俗稱荷葉邊)及脆裂現象，制約了帶材產品質量的提升。為避免非晶帶材邊部區域二維傳熱特性的影響，以提高非晶帶材覆蓋區域內的冷卻均勻性，專利號為201310029623.7的中國專利公開了一種非晶結晶器銅套冷卻結構，在銅套內設計“T”型通水槽和“T”型調節銅塊，根據銅套的厚薄程度，適時添加調節銅塊，通過調節銅塊的添加增加非晶結晶器銅套的壁厚解決銅套的冷卻能力及冷卻不均勻的問題；專利201310400924.6也公開了一種非晶結晶器，銅套內的第一水槽、第二水槽和第三水槽形成徑向聯通水槽，冷卻水從水路進入聯通水槽，完成對銅套表面鋼水的循環冷卻。然而，上述非晶結晶器銅套冷卻結構均為徑向冷卻方式，難以從根本解決結晶器軸向冷卻不均勻的問題，且具有加工困難、設計多依據人工經驗等缺點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種使冷卻水沿銅套本體軸向在冷卻水槽內形成兩個對稱的反方向流動，從而提高銅套軸向冷卻均勻性的可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構以解決現有技術的不足。

本發明通過以下技術方案來實現發明目的：

可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構，包括銅套本體，以及與所述銅套本體內壁過盈配合的支撐輥，所述銅套本體靠近內壁處沿周向等間隔設有冷卻水槽，冷卻水槽沿銅套本體的軸向呈凸型結構，冷卻水槽由中間的凸起段和兩側的水平段組成支撐輥內設有與冷卻水槽連通的徑向水槽，徑向水槽與支撐輥所在的軸向切線垂直，由此，冷卻水由徑向水槽進入凸型結構的冷卻水槽并沿銅套本體軸向形成兩個反向的流動使銅套本體軸向冷卻更均勻，同時凸型結構設置相當于增加了帶材覆蓋的冷卻水槽兩側水平段的結晶器銅套厚度，從而抑制了因帶材邊部區域二維傳熱引起的帶材邊部卷曲(荷葉邊)和脆裂現象，利于帶材表面質量提高。

進一步地，所述支撐輥內還設有分流室，分流室沿支撐輥的徑向兩端分別與徑向水槽和冷卻水槽連通。由此，分流室的設置利于銅套本體內各個冷卻水槽的入口速度和壓力的穩定，進而保證銅套本體周向上冷卻均勻性。

進一步地，所述分流室分別連通1個徑向水槽和4～6個冷卻水槽組成一個冷卻單元，冷卻單元沿周向的分布數量為20～40個。

進一步地，所述凸起段的寬度比帶材寬度小15～35mm，帶材寬度小于冷卻水槽的軸向總寬度。由此，銅套的整個軸向寬度上均有冷卻水，進一步提高了軸向冷卻的均勻性保證了冷卻鋼水的傳熱效果和帶材生產質量的穩定性。

進一步地，所述冷卻水槽的弧長和由銅套本體的內壁到外壁的深度分別為4～7mm和10～15mm。

進一步地，所述冷卻水槽之間沿銅套本體周向由周向肋板隔開，周向肋板的弧長為5～7mm，周向肋板的弧長值過大易在一處形成熱點不利于周向上的冷卻均勻性提高且浪費材料。

進一步地，所述徑向水槽朝向支撐輥內壁一側為冷卻水入口，冷卻水由徑向水槽進入分流室再進入冷卻水槽，在冷卻水槽內沿銅套本體的軸向形成兩個相反方向的流動，由此，避免了冷卻水水溫的軸向升高，使銅套本體軸向冷卻更均勻。

進一步地，所述徑向水槽呈圓柱體，其作為冷卻水入口管端面的直徑為10～25mm。

本發明提供的可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構具有以下有益效果：

1)在支撐輥和銅套本體內分別設置徑向水槽和冷卻水槽且二者相互連通，冷卻水由徑向水槽進入冷卻水槽后沿銅套軸向形成對稱的兩個反向流動，避免了單一方向流動時引起的冷卻水水溫沿軸向(流動方向)不斷增加的現象，能提高非晶結晶器帶材覆蓋區域范圍內的冷卻均勻性；

2)采用徑向凸型的冷卻水槽結構，冷卻水槽由中間的凸起段和兩側的水平段組成，等同于增加了帶材邊部覆蓋的兩側水平段上銅套本體的厚度從而抑制了非晶帶材制備過程中因帶材邊部區域二維傳熱引起的帶材邊部卷曲(荷葉邊)和脆裂現象，有利于提高帶材的表面質量；

3)整個銅套冷卻結構設計合理，加工難度適中，且可用于不同寬度范圍的非晶帶材生產，應用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發明可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構一種實施方式的橫截面結構示意圖；

圖2為為圖1中銅套冷卻結構的軸向截面結構示意圖；

其中：1—銅套本體，2—支撐輥，3—冷卻水槽，31—凸起段，32—水平段，4—徑向水槽，5—分流室，6—周向肋板，7—冷卻水入口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步詳細的說明。

其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

如圖1和圖2所示，一種可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構，包括銅套本體1，以及與銅套本體1內壁過盈配合的支撐輥2，銅套本體1靠近內壁處沿周向等間隔設有冷卻水槽3；其中，冷卻水槽3沿銅套本體1的軸向呈凸型結構，冷卻水槽3由中間的凸起段31和兩側的水平段32組成，凸起段31的寬度比帶材寬度小30mm，帶材寬度小于冷卻水槽3的軸向總寬度，具體地，凸起段31的寬度為112mm，帶材寬度為142mm，冷卻水槽3的軸向總寬度為202mm，冷卻水槽3的弧長和由銅套本體1的內壁到外壁的深度分別為5mm和12mm，冷卻水槽3之間沿銅套本體1周向由周向肋板6隔開，周向肋板6的弧長為6mm。

支撐輥2內設有與冷卻水槽3連通的徑向水槽4，徑向水槽4與支撐輥2所在的軸向切線垂直，支撐輥2內還設有分流室，分流室5沿支撐輥2的徑向兩端分別與徑向水槽4和冷卻水槽3連通，分流室5分別連通1個徑向水槽4和4個冷卻水槽3組成一個冷卻單元，冷卻單元沿周向的分布數量為26個，徑向水槽4朝向支撐輥2內壁一側為冷卻水入口7，冷卻水由徑向水槽4進入分流室5再進入冷卻水槽3，在冷卻水槽3內沿銅套本體1的軸向形成兩個相反方向的流動，徑向水槽4呈圓柱體，其作為冷卻水入口7端面的直徑為14mm。

使用本發明提供的可軸向分流的非晶結晶器銅套冷卻結構來制備寬度值為142mm，厚度為27μm的非晶帶材，非晶結晶器內徑和外徑分別為742mm和810mm，寬度為202mm，非晶合金(Fe₇₈Si₉B₁₃)澆鑄溫度為1362℃，非晶結晶器冷卻水流量為420t/h，轉動線速度為23m/s，可進行連續生產，生產出來的非晶帶材厚度均勻(偏差值可控制在±2μm范圍內)，疊片系數不小于0.87。

以上所述的僅是本發明的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。