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专利号: 2022100236447
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊,其特征在于,所述内冷型轧辊为铸轧辊;

所述内冷型轧辊包括辊芯、辊套和均温铜套;

辊芯辊身表面沿轴向和周向两个方向均匀设置有若干个用于布置基于热电效应的TEC电子温控片的TEC电子温控片槽;所述TEC电子温控片槽的尺寸同TEC电子温控片尺寸一致;

所述TEC电子温控片为冷却元件;

辊芯辊身表面轴向的每列TEC电子温控片槽沿同一方向开有导线槽,导线沿所述导线槽走线;利用所述导线将一列TEC电子温控片串联,形成一个调控单元;

在所述辊芯辊身走线的侧面对应于每个所述调控单元设置有冷却水路,所述冷却水路中通入冷却水,用于带走TEC电子温控片从辊套上抽取的热量;在辊颈边缘处均设置有一个进水口,通过进水口向冷却水路中通入冷却水,带走TEC电子温控片从辊套抽出的热量,沿周向均匀布置n组;冷却水路沿着辊芯轴向延伸,同每列TEC电子温控片槽等长,随后沿辊芯径向延伸;辊芯内部中央沿辊芯的轴向开设有出水口,上述n组冷却水路全部汇集到辊芯中心处的出水口,再回收至外置储水槽,形成一个完整的冷却循环闭环;

每个所述TEC电子温控片的两端贴有温度传感器,连接至信号采集系统,工作时实时监测辊芯冷却侧和冷却水路侧的温度,便于对所述TEC电子温控片的输出功率做出调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊,其特征在于,按照所述内冷型轧辊的工况,计算每个工况下TEC电子温控片之间所需要的布片间距,根据所述布片间距确定所述TEC电子温控片的数量,并布置所述TEC电子温控片的数量。

3.根据权利要求2所述的一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊,其特征在于,每个所述TEC电子温控片槽设置一片TEC电子温控片。

4.根据权利要求2所述的一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊,其特征在于,每隔至少一个所述TEC电子温控片槽设置一片TEC电子温控片。

5.根据权利要求1所述的一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊,其特征在于,所述均温铜套的材料为铍铜。

6.根据权利要求1所述的一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊,其特征在于:所述辊芯和所述均温铜套、所述均温铜套和所述辊套之间采用过盈热装的方式装配。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的一种基于热电效应的内部快冷内冷型轧辊的温控方法,其特征在于,所述方法包括:根据所需工况,确定布片数量以及布片方式,并按照所述布片数量以及布片方式进行TEC电子温控片的布置;

布片完成后,连接信号采集系统和直流电源,并进行通电测试和信号采集测试,确保各个系统工作正常;

利用热胀冷缩原理将均温铜套和辊套过盈热装到辊芯上;

测试冷却循环系统工作是否正常;测试信号采集系统工作是否正常并进行平衡清零;

对直流电源进行短接测试;对TEC电子温控片进行短暂通电测试,检测各个传感器是否有异常;

正式工作时,按照预定功率等级启动TEC电子温控片,温度传感器将温度变化信号传递给信号采集系统,计算机按照控制策略调整所述TEC电子温控片的功率等级。

8.根据权利要求7所述的温控方法,其特征在于,根据所需工况,确定布片数量以及布片方式,包括:由热电效应的基本原理获取TEC电子温控片的制冷量Qc:

其中,Qc为单组热电堆的制冷量,K是热电堆的总热导,Tc是冷端温度,R是热电堆的总电阻,ΔT是热电堆冷热端温差,I是电流大小;αab为塞贝克系数;热电堆是一个半导体对,也是最基本的温差电单元,每个TEC电子温控片内部有127个热电堆;

计算得到单片TEC电子温控片的功率P=127*Qc;

根据所需工况下铸轧冷却要求的换热系数确定总热量Q;

根据单片功率P*布片数量大于总热量Q的约束条件,确定布片数量;

根据布片数量确定布片方式。