1.一种具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其包括熔炼设备、铸轧辊、夹送设备、剪板机和卷取设备,其特征在于:铸轧辊包括辊套和辊芯,辊芯包括芯辊、轴向进水通道、径向进水通道、辊面周向冷却水道、辊面轴向冷却水道、径向出水通道以及轴向出水通道;
辊芯设置在辊套内,辊芯沿轴向分隔为N个冷却区段,每个冷却区段均设置有Mi组径向进水通道,其中,i为大于0且小于等于N的正整数,Mi为正整数,辊芯表面设置有沿辊芯轴线方向布置的辊面周向冷却水道与沿辊芯圆周方向布置的辊面轴向冷却水道,每个冷却区段通过辊面周向冷却水道和辊面轴向冷却水道对辊套内表面进行冷却,辊面周向冷却水道连通径向进水通道和径向出水通道且进一步与辊面轴向冷却水道连通,径向出水通道进一步与轴向出水通道连通,径向进水通道与径向出水通道交错设置;
冷却水由轴向进水通道进入,依次通过径向进水通道流入辊面周向冷却水道和辊面轴向冷却水道,对与辊芯每一个冷却区段接触的辊套内表面进行冷却,然后通过径向出水通道离开辊芯,并通过轴向出水通道排出,完成整个冷却过程,实现高速宽幅连续铸轧成形的分段冷却;
轴向进水通道的入口处安装有主控流组件,通过改变主控流组件的结构参数能够控制轴向进水通道入口处冷却水的流量、流速和流向,对轴向进水通道的流场分布均匀性进行调控;
径向进水通道的末端安装有辅控流组件,通过改变辅控流组件的结构参数能够控制径向进水通道末端冷却水的流量、流速和流向,进而通过改变每个冷却区段内辅控流组件的结构参数分布,实现各个冷却区段之间以及冷却区段内部的冷却水流量、流速和流向的控制,调控铸轧辊各冷却区段的温度分布。
2.根据权利要求1所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:主控流组件为中空结构且分为入口区、过渡区和出口区,入口区的截面面积大于所述出口区的截面面积。
3.根据权利要求1所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:主控流组件和辅控流组件的结构参数包括厚度、外径、内径、偏转角度以及截面形状。
4.根据权利要求1所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:轴向进水通道的入口处开设有用于安装主控流组件的沉孔,径向进水通道的末端均开设有用于安装辅控流组件的沉孔。
5.根据权利要求1所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:每个冷却区段内辊面周向冷却水道和辊面轴向冷却水道的数量相等或不等,辊面周向冷却水道沿辊芯轴线方向均匀或错距分布,辊面轴向冷却水道沿辊芯周向均匀或错距分布。
6.根据权利要求1所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:辅控流组件的中心孔具有偏转角,偏转角的范围为0 90°,偏转角的倾斜方向与轧辊转动时~工作方向相同。
7.根据权利要求3所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:辅控流组件和主控流组件均设置有用于控制入口流量调节的电磁阀。
8.根据权利要求1所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备,其特征在于:高速宽幅铸轧设备还包括多个开卷机,开卷机用于将多种异质金属板带开卷送料喂入由两个铸轧辊围成的固‑液铸轧区,两个铸轧辊的结构参数及辅控流组件的尺寸及分布进行独立设置,两个铸轧辊具有不同的分区段冷却能力,满足层状金属复合材料固‑液铸轧复合过程中非对称传热传质需求,避免凝固点位置产生偏移。
9.一种基于权利要求1‑8任一项所述的具有铸轧辊分区控温功能的高速宽幅铸轧设备的高速铸轧方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1、在辊芯的轴向进水通道入口处安装主控流组件,改变主控流组件的结构参数控制各个冷却区段间冷却水的流量、流速和流向,对轴向进水通道的流场分布均匀性进行调控;
S2、辊芯沿轴向分隔为N个冷却区段,每个冷却区段设置有Mi组径向进水通道,其中,i为大于0且小于等于N的正整数,Mi为正整数,在每一个径向进水通道末端开设沉孔并在沉孔处安装辅控流组件;
S3、通过改变辅控流组件的结构参数控制冷却水的流量、流速和流向,进而改变N个冷却区段内辅控流组件的结构参数分布能够改变各冷却区段内的冷却水的流量、流速和流向分布规律,实现铸轧辊分区控温,具体方法如下:首先,根据质量守恒定律,辅控流组件两侧在相同时间内流量V相同,即V= v0 A0=vF‑InAF‑In=vF‑OutAF‑Out;
其中,v0为径向进水通道的冷却水流速,A0为径向进水通道的截面面积,vF‑In为辅控流组件入口侧冷却水流速,AF‑In为辅控流组件入口侧截面面积,vF‑Out为辅控流组件出口侧冷却水流速,AF‑Out为辅控流组件出口侧截面面积;
其次,辅控流组件出口侧冷却水流速利用如下方式计算:
;
其中,ΔH为辅控流组件两侧冷却水高度差,ΔP为辅控流组件两侧冷却水压力差,ρ为冷却水密度,g为重力加速度,ξTotal为冷却水流动过程的总水头损失,其中通过辅控流组件部分的水头损失与辅控流组件的结构参数密切相关,进而仅通过改变辅控流组件结构参数达到调整辅控流组件出口侧冷却水流量、流速和流向的目的。
10.根据权利要求9所述的高速铸轧方法,其特征在于,主控流组件和辅控流组件的结构参数包括厚度、外径、内径、偏转角度以及截面形状。