[发明专利]平面流铸冷却辊热变形监测装置与轴向热凸度控制方法

说明书

本发明公开了一种平面流铸冷却辊热变形监测装置与轴向热凸度控制方法。该发明装置包括轴承座、空心主轴、半环形旋转架、气体射流装置、轴向位置调节装置、热变形监测装置和电动缸。轴承座与空心主轴用于支撑冷却辊，半环形旋转架上安装有气体射流装置与热变形监测装置分别用于冷却辊换热与冷却辊热变形的实时检测。本发明的装置结构简单，安装、拆卸方便，刚度大，周向回转精度高，实现冷却辊热变形实时检测的同时，根据冷却辊热变形实时测量结果，对比冷却辊预定热凸度，通过训练自适应控制模型，控制气体射流装置的排气量对冷却辊轴向热变形进行高精度闭环控制，有效提高宽型非晶薄带的横向厚度均匀性。

技术领域

本发明属于平面流铸制备非晶薄带领域，具体涉及一种平面流铸冷却辊热变形监测装置与轴向热凸度控制方法。

背景技术

平面流铸单辊法制备非晶薄带过程中，高温合金液喷向高速旋转的冷却辊以106K/s冷却，形成非晶态薄带，薄带厚度主要取决于冷却辊-喷嘴间距。随着制备薄带宽度的增大，合金液对冷却辊热作用明显加强，受冷却辊换热效率与轴向非均匀受热所产生的轴向变形差异的影响，薄带部分晶化产生脆性缺陷与横向厚度偏差增大。由于非晶薄带厚度极薄约为20～30 μm，经多层叠片后，横向厚度偏差与带体缺陷放大效应明显加剧，严重影响非晶变压器的软磁特性，成为制约非晶宽带质量及广泛应用的主要瓶颈。

平面流铸制备非晶薄带时，冷却辊热变形轴向非均匀分布不可避免。为保证喷嘴与冷却辊间距的恒定，现有生产企业根据经验对不同工艺参数下的冷却辊轴向热变形分布进行预测，并预先对喷嘴进行修形。随着薄带制备宽度的增大，冷却辊热变形受工艺参数变化的影响较大，现有方法对喷嘴与冷却辊问距控制精度较低，使宽型非晶薄带的厚度均匀性明显下降。

发明内容

本发明是为了解决现有平面流铸工艺制备非晶薄带过程中由于喷嘴与冷却辊轴向间距偏差所导致的薄带轴向厚度均匀性问题，提供一种平面流铸冷却辊热变形监测装置与轴向热凸度控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种平面流铸冷却辊热变形监测装置，包括：轴承座、空心主轴、半环形旋转架、气体射流装置、轴向调节装置、热变形检测装置与电动缸；

其中，半环形旋转架包括对称设置的两个环形止口法兰，冷却辊两端的空心主轴通过止口法兰与半环形旋转架进行固定，提高所述气体射流装置与热变形检测装置轴向回转运动精度；半环形旋转架的边缘分别固定设置一弧形导轨，设置两个轴向调节装置两端分别连接两个弧形导轨，两个轴向调节装置通过电动缸连接，使其可沿弧形导轨相对冷却辊做轴向滑动；气体射流装置和热变形检测装置分别固定设置于两个轴向调节装置其中一者上，随轴向调节装置进行轴向移动。

进一步，为提高换热效率，减小冷却辊轴向热变形差异，所述气体射流装置周向布置有多个射流喷嘴，并通过所述轴向调节装置实现气体射流装置及多个射流喷嘴轴向位置可调。

进一步，轴向调节装置包括步进电机、丝杠、螺母与滑轨；滑轨连接于两个弧形导轨之间，两端设置两滑块，丝杠固定于两滑块之间，丝杠连接步进电机，螺母套置于丝杠上，两个轴向调节装置的螺母分别固定连接气体射流装置与热变形检测装置。

进一步，热变形检测装置轴向布置有多个位移传感器，用于监测冷却辊的实时轴向热变形；所述气体射流装置通过所述电动缸、弧形滑轨实现沿冷却辊精确周向位置的调节，用于冷却辊不同周向位置的冷却。

进一步，气体射流装置通过空气压缩机产生包含空气、氮气与二氧化碳的温度介于-50～-10℃低温混合气体，采用当量直径为2-5 mm的圆形、矩形或菱形喷嘴对冷却辊外表面进行冷却；所述热变形检测装置通过安装于冷却辊喷带背后位置电涡流位移传感器对冷却辊实时热变形进行检测。

本发明采取以下技术方案：提供一种平面流铸冷却辊热变形轴向热凸度控制方法，热变形控制流程为：