[发明专利]一种冷却速度能实时调控的铸轧辊及铸轧机

说明书

本发明属于金属材料加工相关技术领域，其公开了一种冷却速度能实时调控的铸轧辊及铸轧机，铸轧辊包括辊芯、辊套、多个半导体制冷片、直流电源、PID控制器及温度传感器，多个半导体制冷片卡设在辊芯内，辊套套设在辊芯上；直流电源通过导电滑环连接于半导体制冷片；温度传感器用于检测辊面温度，并将检测到的温度数据传输给PID控制器；PID控制器用于依据接收到的温度数据来实时调控直流电源提供给半导体制冷片的电流大小；辊芯内设置有冷却通道，半导体制冷片的内外侧表面分别与辊套及冷却通道内的冷却水接触。本发明在突破铸轧理论冷却极限的同时可以实现局部位置定点加热，同时解决了偏析问题与弯月面尖端卷气问题。

技术领域

本发明属于金属材料加工相关技术领域，更具体地，涉及一种冷却速度能实时调控的铸轧辊及铸轧机。

背景技术

双辊铸轧是一种将熔融金属直接轧制成成品或半成品带坯的工艺技术，是生产金属薄带的重要方法，其原理是将熔融金属液通过布流系统注入一对反向旋转的铸轧辊与侧封板共同围成的熔池，熔池内的金属液在铸轧辊表面降温凝固后，在熔池底部经过轧制作用成为薄板坯。它省去了传统连铸连轧工艺中的冷却、再加热以及反复热轧的过程，具有短流程、低能耗、低成本、低污染、多品种、占地面积小等优势，是21世纪最具前景的技术之一。

经由160余年的发展，铸轧技术目前已在部分有色金属和钢铁材料制备领域取得了巨大的成功。但是针对于部分合金体系，铸轧板带的偏析缺陷依然难以通过单纯的工艺参数调整彻底消除。例如，Cu-15Ni-8Sn合金铸轧过程中的Sn元素反偏析问题，以及7075等高合金元素含量铝合金的中心偏析问题等。同时，针对于部分钢铁材料，由于凝固坯壳在熔池液面位置形成，弯月面尖端的卷气问题也会显著影响带坯表面质量，致使废品率居高不下，极大地影响了铸轧工艺在更加广泛的成分体系中取得商业化成功。

针对于偏析问题而言，提供更高的冷却强度与对熔池内金属液进行搅拌是解决该问题的两个最为重要的技术手段。但是，通过振动、超声、电磁等方式对熔池内金属液进行搅拌虽然能够通过改变熔池流场，打破枝晶固有凝固规律，起到抑制偏析的作用效果，却同时会影响工艺过程的稳定性。而现有提供更高冷却强度的方式主要是靠改进铸轧辊冷却水道布局，改变辊套材料实现的，这种纯粹依靠结构设计，未引入外加能场的方式终究有其理论极限难以突破。因此，亟待开发一种通过引入外加能场突破铸轧理论冷却极限的铸轧辊，用以彻底解决铸轧偏析问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种冷却速度能实时调控的铸轧辊及铸轧机，所述铸轧辊通过半导体制冷片的帕尔帖效应将电能有效用于铸轧辊辊面温控，在突破铸轧理论冷却极限的同时可以实现局部位置定点加热，同时解决了偏析问题与弯月面尖端卷气问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种冷却速度能实时调控的铸轧辊，所述铸轧辊包括辊芯、辊套、多个半导体制冷片、直流电源、PID控制器及温度传感器，多个半导体制冷片卡设在所述辊芯内，所述辊套套设在所述辊芯上；所述直流电源通过导电滑环连接于所述半导体制冷片；所述温度传感器用于检测辊面温度，并将检测到的温度数据传输给所述PID控制器；所述PID控制器用于依据接收到的温度数据来实时调控所述直流电源提供给所述半导体制冷片的电流大小；所述辊芯内设置有冷却通道，所述半导体制冷片的内外侧表面分别与所述辊套及冷却通道内的冷却水接触。

进一步地，所述温度传感器嵌设在所述辊套内或者设置在所述辊套的表面；所述温度传感器的数量为多个，多个所述温度传感器沿辊芯的圆周均匀排布。

进一步地，所述辊芯中部的表面开设有多个辊面冷却水道，所述辊芯还开设有多个主冷却水道及多个分支冷却水道；多个所述分支冷却水道分成多组，每组所述分支冷却水道沿平行于所述辊芯的中心轴的同一个方向间隔设置，多组所述分支冷却水道绕所述辊芯的中心轴均匀排布；所述分支冷却水道的一端与所述主冷却水道相连通，另一端与所述辊面冷却水道相连通，所述辊面冷却水道、所述主冷却水道及所述分支冷却水道组成所述冷却通道。