BR112020009263B1

BR112020009263B1 - Bico de acompanhamento de superfície, dispositivo de observação para superfície de objeto em movimento e método de observação para superfície de objeto de movimento

Info

Publication number: BR112020009263B1
Application number: BR112020009263-0A
Authority: BR
Inventors: Yoshito Isei; Tomoya Kato
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2023-01-10
Also published as: TWI766095B; WO2019111448A1; US20210033391A1; EP3722005B1; KR102403959B1; BR112020009263A2; EP3722005A1; KR20200100650A; TW201936265A; EP3722005A4; US11578970B2; EP3722005C0

Abstract

A presente invenção refere-se a um bico de acompanhamento de superfície, um dispositivo de observação para uma superfície de objeto em movimento e um método de observação para uma superfície de objeto em movimento que pode eliminar água na vizinhança do bico enquanto se adaptando a mudanças no formato e mudanças na distância do objeto em movimento. Um bico de acompanhamento de superfície (22) é provido com: um bico (28) para pulverização de um gás a partir da sua ponta; uma parte divisória (32) para bloqueio da extremidade da base do bico (28); e uma parte de expansão e contração (30) provida na extremidade traseira do bico (28) através da parte de divisão (32) para expansão e contração ao longo da direção axial do bico. A parte de expansão e contração (30) tem um corpo elástico (42) para aplicação de força ao bico (28) na direção para frente.

Description

Campo da Técnica

[001] A presente invenção refere-se a um bico de acompanha mento de superfície, um dispositivo de observação para uma superfície de objeto em movimento e um método de observação para uma superfície de objeto em movimento.

Técnica Anterior

[002] Em laminadores de chapas de aço, a fim de fabricar chapas de aço laminadas tendo uma superfície excelente e um formato excelente, é importante saber o estado de superfície de um rolo de lamina- ção e saber precisamente o perfil, em outras palavras, uma distribuição de raio em uma direção axial do rolo, dessa maneira permitindo que um momento de substituição do rolo de laminação seja determinado e permitindo controle com um feedback para uma condição de laminação ou uma condição de resfriamento.

[003] Por exemplo, um rolo de laminação durante laminação a quente na temperatura do material laminado alta de aproximadamente 1000° C recebe uma influência térmica severa sem importar que o rolo de laminação seja resfriado conforme o tempo passa, e então se torna uma degradação de rugosidade de superfície em que uma superfície do mesmo é irregular. Quando laminação é realizada usando o rolo de laminação em que tal rugosidade ocorreu, uma escama gerada em uma porção convexa é pressionada pelo rolo de laminação, é empurrada para um material laminado e é aderida na superfície da chapa de aço, de modo que defeitos de escama são gerados. Por essa razão, a quantidade de laminação até que o rolo seja substituído foi determina- da antecipadamente, e o rolo é substituído de uma maneira planejada, no entanto, nesse método, a quantidade de laminação precisa ser ajustada focando no lado seguro, que causou diminuição do fator de disponibilidade.

[004] Em um rolo de laminação durante laminação a quente, quando um material laminado é estirado com uma força de laminação alta, o rolo se expande na direção radial pelo calor, e o diâmetro do rolo diminui pelo desgaste apenas em uma porção através da qual o material laminado passou. Mudanças em diâmetro na direção axial do rolo, em outras palavras, um perfil, não podem ser sabidas com precisão causar a geração de uma falha de espessura no material laminado e uma falha de formato. Portanto, as quantidades de expansão e desgaste pelo calor foram convenientemente estimadas por um computador a partir dos dados tal como a condição real do material laminado e a quantidade de refrigerante de rolo para obter um perfil do rolo de la- minação, no entanto, a precisão desse método não é alta, e então uma falha de formato ocorreu.

[005] Como medidas para tais problemas, foram propostos um método de observação de superfície de rolo em que uma superfície do rolo é fotografada por uma câmera e um método em que uma distância a partir de uma porção predeterminada para uma superfície do rolo é medida por um telêmetro ultrassônico ou similar para calcular o raio do rolo, e o perfil de rolo é medido com base no valor calculado.

[006] Um dispositivo para observação de uma superfície de um rolo de laminação descrito na LPT1 fornece água ao rolo de laminação a partir de um bico, forma uma coluna de água entre o rolo de lamina- ção e o bico e fotografa uma superfície do rolo por uma câmara por meio da coluna de água formada.

[007] Um método de medição de um perfil de rolo descrito na LPT 2 inclui geração de uma coluna de água entre uma sonda na qual um telêmetro ultrassônico é embutido e um rolo de laminação, obtenção de uma distância a partir do momento durante o qual ultrassônico pulsado emitido a partir do telêmetro reciproca entre a sonda e a superfície do rolo, e varredura do telêmetro ao longo de um trilho-guia em uma direção do rolo axial, dessa maneira medindo o perfil do rolo.

[008] Um dispositivo de inspeção de superfície descrito na LPT 3 inclui um dispositivo de inspeção tendo uma fonte de luz e uma parte de recepção de luz, um bico cilíndrico fornecido ao longo de um eixo de feixes de luz que são emitidos a partir da fonte de luz e um bico móvel fornecido no interior do bico cilíndrico. O bico móvel é empurrado em direção a um rolo de laminação pela água que passa através do bico móvel a partir do bico cilíndrico, e um vão entre o bico móvel e o rolo de laminação é ajustado pela velocidade de fluxo da água. Lista de Citação Literaturas Patentárias

[009] LP 1: JP-A-2009-85843

[0010] LP 2: JP-A-7-229733

[0011] LP 3: JP-T-2004-517324

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0012] Em qualquer um dos métodos das LPTs 1 a 3, a fim de as segurar uma rota de medição em uma quantidade grande de água de resfriamento, uma coluna de água é requerida ser formada entre o rolo de laminação e a câmera de observação ou o telêmetro. Bolhas são geradas no interior de tal coluna de água por uma interferência entre o rolo e a água de resfriamento. As bolhas podem causar uma falha na observação e ruído no telêmetro ultrassônico, que resulta em uma falha na medição em alguns casos. Um sensor óptico altamente preciso tal como um telêmetro a laser não pode ser aplicado na medição pelo fato que água que causa facilmente variações em índice refrativo pela taxa de fluxo e a temperatura é usada como um meio.

[0013] A presente invenção tem como objetivo prover um bico de acompanhamento de superfície, um dispositivo de observação para uma superfície de objeto em movimento e um método de observação para uma superfície de objeto em movimento que pode remover água na vizinhança do bico enquanto seguindo mudanças no formato e mudanças na distância de um objeto em movimento.

Solução para o Problema

[0014] Um bico de acompanhamento de superfície de acordo com a presente invenção inclui: um bico que injeta gás a partir de uma extremidade da ponta do mesmo; uma parte de separação que fecha uma extremidade de base do bico; e uma parte de extensão e contração que é provida em uma parte traseira do bico por meio da parte de separação, e se estende e contrai ao longo de uma direção axial do bico, em que a parte de extensão e contração inclui um corpo elástico que aplica uma força para frente com relação ao bico.

[0015] Um dispositivo de observação para uma superfície de obje to em movimento de acordo com a presente invenção inclui: o bico de acompanhamento de superfície; uma caixa ambiente provida em uma parte traseira do bico de acompanhamento de superfície; e uma parte de observação óptica alojada dentro da caixa de ambiente, em que um caminho óptico de observação é fornecido a partir da parte de observação óptica com relação à extremidade da ponta do bico.

[0016] Um método de observação para uma superfície de objeto em movimento de acordo com a presente invenção inclui: monitoramento de um objeto em movimento, usando um dispositivo de observação para uma superfície de objeto em movimento, incluindo: um bico de acompanhamento de superfície incluindo um bico que injeta gás a partir de uma ponta de extremidade do mesmo; uma parte de separação que fecha uma extremidade de base do bico; e uma parte de ex- tensão e contração que é provida em uma parte traseira do bico por meio da parte de separação, e se entende e contrai ao longo de uma direção axial do bico, em que a parte de extensão e contração é provida com um corpo elástico que aplica uma força para frente com relação ao bico; uma caixa ambiente provida em uma parte traseira do bico de acompanhamento de superfície; e uma parte de observação óptica alojada dentro da caixa ambiente, um caminho óptico de observação é fornecido a partir da parte de observação óptica com relação à parte da ponta do bico; e determinação de um momento para substituir o objeto em movimento ou controlando uma condição de uso do objeto em movimento.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0017] O bico de acompanhamento de superfície na presente in venção pode acompanhar mudanças no formato e mudanças na distância do objeto em movimento devido à parte de extensão e contração que se estende e contrai. Gás é injetado a partir do bico em uma velocidade de fluxo predeterminada para permitir que água na vizi-nhança da extremidade da ponta do bico seja removida. Portanto, ao usar o bico de acompanhamento de superfície, é possível observar a superfície do objeto em movimento sem receber uma influência pela água.

Breve Descrição dos Desenhos

[0018] A Figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando um lami- nador a quente ao qual um dispositivo de observação de acordo com uma modalidade é aplicado.

[0019] A Figura 2 é um diagrama em seção transversal ilustrando o dispositivo de observação de acordo com a presente modalidade.

[0020] A Figura 3 é um diagrama em seção transversal parcial de um bico de acordo com a presente modalidade.

[0021] A Figura 4 é um gráfico ilustrando uma relação entre um vão entre uma extremidade da ponta do bico e uma superfície do objeto em movimento, e uma pressão traseira do bico.

[0022] A Figura 5 é um diagrama esquemático ilustrando um dis positivo usado em um experimento (1).

[0023] A Figuras 6A e 6B são gráficos ilustrando um resultado do experimento (1); e a Figura 6A é um gráfico ilustrando uma relação entre o vão e uma taxa de fluxo e a Figura 6B é um gráfico ilustrando uma relação entre a pressão traseira do bico e a taxa de fluxo.

[0024] As Figuras 7A e 7B são gráficos de um resultado de expe rimento na taxa de fluxo de 1000 L/min ao ser obtido; e a Figura 7A é um gráfico ilustrando uma relação entre uma quantidade de impulso e a pressão traseira do bico e a Figura 7B é um gráfico ilustrando uma relação entre o vão e a pressão traseira do bico.

[0025] A Figura 8 é um diagrama esquemático ilustrando um dis positivo usado em um experimento (2).

[0026] As Figuras 9A a 9C são gráficos ilustrando resultados do experimento (2); e a Figura 9A ilustra o resultado na quantidade de impulso de 0 mm, a Figura 9B ilustra o resultado na quantidade de impulso de 6 mm e a Figura 9C ilustra o resultado na quantidade de impulso de 12 mm. Descrição de Modalidades

[0027] Daqui em diante, uma modalidade da presente invenção será descrita em detalhes com referência aos desenhos.

(Configuração Integral)

[0028] Um laminador a quente 10 ilustrado na Figura 1 é fornecido com um forno de aquecimento 12, e um laminador 13 em um lado a jusante do forno de aquecimento 12. O forno de aquecimento 12 sopra chamas em um material laminado 18 servindo como um objeto em movimento transportado a partir de um lado a montante, dessa maneira aquecendo o material laminado 18. O material laminado 18 após ter si- do aquecido no forno de aquecimento 12 é carregado para o lado a jusante, e é mudado para um processo de laminação pelo laminador 13.

[0029] O laminador 13 faz com que o material laminado carregado 18 passe por entre um par de rolos de laminação a quente cilíndricos (daqui em diante rolos de laminação) 14, e lamine o material laminado carregado 18 em uma espessura predeterminada. O laminador a quente real 10 é fornecido com uma pluralidade dos laminadores 13. Partes de fornecimento de água de resfriamento 16 são providas no laminador 13. A parte de fornecimento de água de resfriamento 16 é disposta em um lado a montante do laminador 13, e fornece água de resfriamento para os rolos de laminação 14 a partir do lado a montante.

[0030] Dispositivos de observação 20 são respectivamente dispos tos mais próximo do material laminado 18 do que as partes de fornecimento de água de resfriamento 16. Os dispositivos de observação 20 observam respectivamente superfícies dos rolos de laminação 14 imediatamente antes de entrarem em contato com a superfície do material laminado 18.

[0031] Como ilustrado na Figura 2, o dispositivo de observação 20 é fornecido com um bico de acompanhamento de superfície 22, uma caixa de ambiente 24 e uma parte de observação óptica 26. O bico de acompanhamento de superfície 22 inclui um bico 28, uma parte de extensão e contração 30 e uma parte de separação 32. Na presente descrição, uma extremidade de ponta (lado do rolo de laminação) do bico de acompanhamento de superfície 22 é referida como um lado frontal, e uma extremidade de base (lado da caixa de ambiente) do mesmo é referida como um lado traseiro.

[0032] O bico 28 injeta gás a partir da extremidade da ponta do bico em direção a uma superfície do rolo de laminação 14, e remove água de resfriamento na vizinhança da extremidade da ponta do bico. No caso da presente modalidade, o bico 28 inclui um bico interno 34, e um bico externo 36 é disposto fora do bico interno 34. O bico interno 34 é um membro tubular tendo uma cavidade que é afunilada em direção a uma extremidade da ponta do mesmo, e é fornecido com uma porção de flange 35 protuberante em direção ao lado externo em uma extremidade de base do bico interno 34. O bico externo 36 é um membro tubular tendo um diâmetro interno maior do que aquele do bico interno 34, e é fornecido com uma porção de borda 37 protube- rante em direção ao lado interno em uma extremidade de ponta do mesmo. O bico interno 34 pode ser retraído dentro do bico externo 36, e pode ser protuberante com relação ao bico externo 36 apenas antes da porção de flange 35 entrar em contato com a porção de borda 37.

[0033] A extremidade da ponta do bico inclui uma superfície plana 29 faceando a superfície do rolo de laminação 14. A superfície plana 29 é um plano paralelo a uma direção ortogonal a uma direção axial do bico 28. Em particular, em um caso do rolo de laminação 14 que é um rotor cilíndrico, mesmo quando uma mudança ocorre entre uma linha normal passando através de um ponto de medição no centro da superfície do rolo e o eixo do centro do bico (um caminho de óptico de observação L), a área na porção plana precisa ser assegurada a fim de que a superfície do rolo faceie a superfície plana 29 na extremidade da ponta do bico. A cavidade do bico interno 34 é afunilada em direção à extremidade da ponta para gerar uma perda de pressão, e o bico interno 34 produz com relação ao bico externo 36. A extremidade da ponta do bico tendo um diâmetro externo sendo muito espesso aumenta o seu peso e torna o movimento de extensão e contração difícil. Portanto, o diâmetro externo da superfície plana 29 é desejavelmente cerca de duas a quatro vezes um orifício do bico d (Figura 3). Ser ortogonal não é limitado a um caso de ser ortogonal estrito, mas inclui um caso de ser ligeiramente deslocado.

[0034] No bico 28, o bico interno 34 e o bico externo 36 não são necessariamente formados do mesmo material. Pelo menos o bico interno 34 é formado de um material mais macio do que aquele dos rolos de laminação 14. Como para o bico interno 34, um material tendo um coeficiente de fricção pequeno, por exemplo, um material contendo um lubrificante sólido, é preferível. Especificamente, o bico interno 34 é preferivelmente formado de um material em que um lubrificante sólido que melhora o desempenho lubrificante e fibra de vidro servindo como fibra de reforço são misturados em uma resina de fenol. Como o lubrificante sólido, grafite, dissulfeto de molibdênio e similar pode ser usado. O bico interno 34 é formado de tal material macio para preferivelmente evitar que o rolo de laminação 14 seja danificado quando a extremidade da ponta do bico interno 34 entra em contato com o rolo de laminação 14.

[0035] O bico externo 36 é fornecido com uma primeira entrada de gás 38 e uma segunda entrada de gás 40. A primeira entrada de gás 38 se comunica com um interior do bico externo 36. Gás fornecido à primeira entrada de gás 38 é injetado para o exterior através do interno do bico externo 36 a partir da extremidade da ponta do bico interno 34. O gás aumenta a pressão traseira do bico para fazer com que o bico interno 34 se saliente com relação ao bico externo 36. A segunda entrada de gás 40 se comunica com uma porção entre a porção de flange 35 e a porção de borda 37. Gás fornecido à segunda entrada de gás 40 retrai o bico interno 34 tendo protuberante a partir do bico externo 36 para o interior do bico externo 36.

[0036] A parte de extensão e contração 30 é provida em um lado traseiro do bico 28 por meio da parte de separação 32. A parte de separação 32 fecha uma extremidade de base do bico 28. A parte de separação 32 mantém a tensão do ar de modo a evitar que o gás fornecido para o bico 28 flua para a parte de extensão e contração 30. Uma janela óptica 48 é instalada na parte de separação 32. A janela óptica 48 é uma placa feita de vidro ou resina que permite que luz emitida a partir da parte de observação óptica 26 e luz refletida nos rolos de la- minação 14 passem por ela.

[0037] A parte de extensão e contração 30 inclui uma parte de tu bo interna 44, uma parte de tubo externa 46 e um mola de fole 42 servindo como um corpo elástico. A parte de tubo interna 44 tem uma extremidade de ponta que é conectada à parte de separação 32, e a outra extremidade que é inserida em uma extremidade de ponta da parte de tubo externa 46. A parte de tubo externa 46 tem uma extremidade de base que é conectada a uma superfície lateral da extremidade da ponta da caixa de ambiente 24. A parte de tubo interna 44 tem um lado de extremidade de base que pode estar entrando e saindo livremente com relação à parte de tubo externa 46. A parte de tubo interna 44 e a parte de tubo externa 46 são dispostas em um interior da mola de fole 42. A mola de fole 42 tem uma extremidade que está em contato com uma superfície da parte de separação 32 e a outra extremidade que está em contato com a superfície do lado da extremidade da ponta da caixa ambiente 24, e aplica uma força para frente com relação ao bico 28 através da parte de separação 32. A parte de extensão e contração 30 se estende e contrai ao longo da direção axial do bico 28 porque a parte de tubo interna 44 entra e sai de um interior da parte de tubo externa 46 com a extensão e contração da mola de fole 42.

[0038] A caixa de ambiente 24 inclui uma abertura 25 na superfície lateral da extremidade da ponta, e aloja a parte de observação óptica 26 em um interior da mesma. Uma extremidade de base da parte de tubo externa 46 é conectada à caixa de ambiente 24 de modo a circundar abertura 25. O caminho de observação óptico L é formado em uma linha reta a partir da abertura 25 para a extremidade da ponta do bico interno 34. Como a parte de observação óptica 26, a iluminação e uma câmera de bidimensional, um telêmetro óptico, um velocímetro de Dop pler a laser, um termômetro de radiação ou similar pode ser usado.

[0039] Quando a iluminação e uma câmera bidimensional são usadas como a parte de observação óptica 26, a superfície do rolo de laminação 14 é iluminada, e a câmera bidimensional faz uma imagem da superfície. É possível saber uma degradação de rugosidade de superfície da superfície do rolo de laminação 14 com base na imagem feita, e determinar com precisão o momento de substituição do rolo e o momento da manutenção da superfície.

[0040] Quando um telêmetro óptico é usado como a parte de ob servação óptica 26, a superfície do rolo de laminação 14 é irradiada com luz laser, e o momento quando luz de dispersão a partir dos rolos de laminação 14 é recebida e uma posição são medidos, dessa maneira medindo uma distância para a superfície do rolo de laminação 14.

[0041] Quando um velocímetro de Doppler a laser é usado como a parte de observação óptica 26, a superfície do rolo de laminação 14 é irradiada com luz laser, e a velocidade de transporte da superfície do rolo de laminação 14 é medida usando a frequência sendo mudada devido ao efeito Doppler de luz de dispersão do rolo de laminação 14. A distância para a superfície do rolo de laminação 14 ou a velocidade de transporte da superfície do rolo de laminação 14 medida pela parte de observação óptica 26 é exibida para um aparelho de computador, que não é ilustrado. O aparelho de computador calcula, com base na distância da superfície do rolo e na velocidade de transporte da superfície do rolo, uma mudança no diâmetro externo devido à expansão do rolo de laminação 14 e desgaste. É possível determinar com precisão o momento de substituição do rolo e o momento da manutenção da superfície com base na mudança calculada no diâmetro externo devido à expansão do rolo de laminação 14 e desgaste.

[0042] Quando um termômetro de radiação é usado como a parte de observação óptica 26, a intensidade de raios infravermelhos emiti- dos a partir do rolo de laminação 14 é medida, dessa maneira medindo uma temperatura na superfície do rolo de laminação 14. É possível especificar, com base na temperatura medida, causas da expansão térmica que mudam um perfil de rolo e de um aumento da temperatura da superfície que torna a superfície do rolo de laminação 14 áspera.

[0043] Um vão G entre a extremidade da ponta do bico e a super fície do rolo de laminação 14 será descrito com referência à Figura 3. A fim de remover a água de resfriamento W na vizinhança da extremidade da ponta do bico pelo gás de injeção, gás tendo um momentum que excede um momentum da água de resfriamento W precisa ser injetado. No caso da presente modalidade, o tamanho do vão G foi controlado em uma faixa predeterminada para aumentar a velocidade de fluxo de gás a ser injetado, dessa maneira obtendo gás tendo um momentum que excede um momentum da água de resfriamento W.

[0044] Daqui em diante, uma expressão condicional para aumento da velocidade de fluxo de gás a ser injetado através do estreitamento do vão G é derivada. Quando um orifício de bico é ajustado como d[m], uma área de descarga de bico SN [m2] pode ser expressa pela fórmula (6) que segue. SN=π(d/2)2 . . . (6)

[0045] Quando um vão é ajustado como G[m], uma área SG [m2] do vão G na extremidade da ponta do bico é obtida pela fórmula (7) que segue. A área SG [m2] do vão G na extremidade da ponta do bico se refere a uma área de uma porção de abertura ortogonal a uma direção ao longo da qual gás flui no vão G entre a extremidade da ponta do bico e a superfície do rolo de laminação 14. SG=πdG . . . (7)

[0046] A fim de aumentar a velocidade de fluxo de gás a ser inje tado ao controlar o tamanho do vão G dentro de uma faixa predetermi- nada, a área SG do vão G precisa ser menor do que a área de descarga do bico SN, e uma condição da fórmula (8) que segue então precisa ser satisfeita. SG<SN πdG<π(d/2)2 G<d/4 . . . (8)

[0047] Em seguida, uma expressão condicional para eliminação da água de resfriamento W que se move junto com a superfície do rolo de laminação 14 se movendo em uma velocidade V [m/s], pelo gás cuja velocidade de fluxo é aumentada, é derivada. O gás jateado a partir do bico 28 flui para o vão G entre a superfície plana 29 na extremidade da ponta do bico e a superfície do rolo de laminação 14, e flui ao longo da superfície do rolo de laminação 14 em uma velocidade de fluxo de VA [m/s]. Quando uma taxa de fluxo do gás é ajustada como Q [m3/s], a velocidade de fluxo VA [m/s] do gás é expressa pela fórmula (9) que segue. VA=Q/SG=Q/(πdG) . . . (9)

[0048] Sendo assim, quando uma densidade de gás é ajustada como pA [kg/m3], e uma área de seção transversal de colisão é ajustada como S [m2], um momentum pA [kg m/s] do gás é obtido pela fórmula (10) que segue. pA=pAVA2S . . . (10)

[0049] Entretanto, quando uma densidade da água de resfriamen to W é ajustada como pW [kg/m3], a velocidade da água de resfriamento W nos arredores da extremidade da ponta do bico é igual à velocidade V [m/s] dos rolos de laminação 14, de modo que um momentum pW [kg m/s] é obtido pela fórmula (11) que segue. pW=pWV2S . . . (11)

[0050] Aqui, a água de resfriamento W pode ser eliminada quando o momentum do gás é maior do que o momentum da água de resfria- mento W, de modo que uma condição da fórmula (12) que segue é derivada. pA>pW PAVA2S>PWV2S (PW/PA)1/2>VA/V . . . (12)

[0051] Entretanto, a perda de pressão se torna grande conforme o vão G estreita, de modo que um limite inferior selecionável do vão G é determinado pela pressão máxima do gás a ser fornecido. Em geral, é usado um compressor para fornecimento de gás comprimido, que tem a pressão máxima de 0,7 MPa, e a taxa de fluxo pode ser correspondida pela seleção do tamanho do compressor. Quando a área do vão G na extremidade da ponta do bico é ajustada como SG [m2] e uma pressão traseira do bico é ajustada como P [Pa], pelo teorema de Bernoulli, a taxa de fluxo Q [m3/s] do gás tem uma relação da fórmula (13) que segue. Q=SG(2/PA)1/2P1/2 . . . (13)

[0052] Quando a taxa de fluxo é constante, o vão G é inversamen te proporcional à raiz quadrada da pressão traseira do bico P. Q=πdG (2/PA)1/2P1/2

[0053] VA=Q/SG é estabelecido, a partir da fórmula (12) e da fórmu la (13) V(PW/PA)1/2>(2/PA)1/2P1/2 P>(pwV2)/2

[0054] A fórmula mencionada acima precisa ser satisfeita em uma velocidade máxima Vmax, de modo que uma pressão mínima permissí- vel Pmin pode ser expressa como segue. Pmin=PwVmax2/2

[0055] Aqui, quando Vmax=15 m/s e pw=997 kg/m3 são estabeleci dos, Pmin=0,11 MPa é obtido. Em outras palavras, o vão G precisa ser estreitado de modo que a pressão traseira do bico se torne 0,11 MPa ou mais.

[0056] Quando uma constante de mola da mola de fole 42 é ajus tada como k [N/m], uma quantidade de contração é ajustada como x[m], a pressão traseira do bico é ajustada como P [Pa], e a área de descarga do bico é ajustada como SN [m2], pela lei de Hooke e um equilíbrio e forças, a fórmula (14) que segue é estabelecida. kx=PSN . . . (14)

[0057] Aqui, quando uma quantidade de contração em uma pres são máxima Pmax que pode ser fornecida é ajustada como Xmax, kxmax=PmaxSN quando uma quantidade de contração na pressão mínima Pmin é ajustada como Xmin, kxmin=PminSN com essas duas fórmulas, k(xmax-xmin)=(Pmax-Pmin)SN é obtida.

[0058] Quando uma quantidade de mudança de distância seguida necessária é ajustada como xr, dentro da faixa de xr, a fim de assegurar um momentum que pode eliminar água de resfriamento e o vão G, a mola de fole 42 precisa ser empurrada para trás pela pressão traseira do bico e ser contraída, de modo que a constante de mola k precisa satisfazer a fórmula (15) que segue a fim de satisfazer xr<(xmax-xmin). kxr<(Pmax-Pmin)SN k<(Pmax-Pmin)SN/xr . . . (15)

[0059] A Figura 4 ilustra a relação obtida por um experimento entre o vão G e a pressão traseira do bico. No experimento, em um estado onde a mola de fole 42 é fixa e não se expande nem contrai, o tamanho do vão G entre a extremidade da ponta do bico 28 e a superfície do rolo de laminação 14 é mudado, e a relação com a pressão traseira do bico foi checada. O orifício do bico d foi ajustado como Φ15 mm, e a taxa de fluxo Q foi 1000 L/min (constante). O vão G em um estado onde a extremidade da ponta do bico está em contato com a superfície do rolo de laminação 14 foi ajustado como zero. Como para a pressão traseira do bico, a pressão dentro do bico foi medida pelo medidor de pressão. Dentro de uma faixa de mudança de 0,5 MPa (0,1 a 0,6 MPa) da pressão traseira do bico, o fato que o vão G de 0,3 mm ou mais pode ser mantido foi identificado.

[0060] Quando a quantidade de contração no orifício do bico de Φ15 mm e a pressão máxima de 0,5 MPa é ajustada para 17 mm, k=5,19 N/mm é obtida. Em outras palavras, ao selecionar uma mola de fole tendo uma constante de mola k de 5,19 N/mm ou menos, na largura de mudança de pressão de 0,5 Pa do gás, o rolo de laminação 14 cuja posição foi mudada em 17 mm pode ser acompanhado. A quantidade de extensão e contração correspondendo à posição do rolo de laminação 14 é referida como uma quantidade de mudança de distância acompanhada do bico de acompanhamento de superfície. Nesse caso, a quantidade de mudança de distância acompanhada é 17 mm.

(Operação e Efeito)

[0061] Uma operação e um efeito do dispositivo de observação 20 serão descritos. Primeiro, o bico interno 34 é puxado para fora do bico externo 36, e a extremidade da ponta do bico interno 34 é trazida em contato com o rolo de laminação 14 em um estado parado. Nesse momento, a porção de flange 35 não está em contato com a porção de borda 37, e o bico 28 não está sendo totalmente estendido.

[0062] Em seguida, gás comprimido é fornecido à primeira entrada de gás 38. O gás é controlado de modo que a taxa de fluxo se torne uniforme. O gás fornecido à primeira entrada de gás 38 aumenta a pressão no interior do bico 28 (pressão traseira do bico). A pressão traseira do bico gera uma força para trás na parte de separação 32. Quando a força se torna maior do que a força para frente pela mola de fole 42, a parte de extensão e contração 30 contrai. Quando a parte de extensão e contração 30 contrai, o bico externo 36 se move para o lado traseiro integralmente com a parte de extensão e contração 30 devido à cavidade do bico interno 34 ser afunilada em direção à extremidade da ponta. O bico interno 34 produz a partir do bico externo 36 até que a porção de flange 35 entre em contato com a porção de borda 37. Dessa maneira, o bico 38 se estende totalmente.

[0063] Um aumento adicional na pressão traseira do bico causa contração adicional da parte de extensão e contração 30 para gerar o vão G entre a ponta do bico e o rolo de laminação 14. Gás comprimido no interior do bico é injetado no exterior a partir da ponta do bico através do vão G. Na realidade, o vão G é alargado para resultar em um aumento suave da pressão traseira do bico, e quando uma força para empurrar para fora a parte de separação 32 em direção à direção traseira pela pressão traseira do bico e uma força pela mola de fole 42 para empurrar para fora o bico 28 para frente são equilibradas uma com a outra, o aumento na pressão traseira do bico e a contração da parte de extensão e contração 30 são parados. O vão G nesse ponto é referido como um vão inicial.

[0064] O bico interno 34 é mantido em um estado de ser protube- rante a partir do bico externo 36 pelo gás injetado. O bico 28 tendo a extremidade de base que é fechada pela parte de separação 32 é separado da parte de extensão e contração 30, de modo que o bico interno 34 mantém um estado protuberante mesmo quando a parte de extensão e contração 30 se estende e contrai, e um volume no interior do bico 28 é uniformemente mantido. Como ilustrado na Figura 4, a pressão traseira do bico e o vão G têm uma relação de correlação, de modo que o tamanho do vão G pode ser estimado pela medição da pressão traseira do bico quando a taxa de fluxo é constante.

[0065] Subsequentemente, uma operação do laminador 13 é inici ada. Em outras palavras, os rolos de laminação 14 são feitos girar, e a água de resfriamento W é fornecida aos rolos de laminação 14. A água de resfriamento W adere às superfícies dos rolos de laminação 14, e gira integralmente com os rolos de laminação 14.

[0066] Na vizinhança da extremidade da ponta do bico do disposi tivo de observação 20, a água de resfriamento W é removida pelo gás injetado a partir da extremidade da ponta do bico. A água de resfriamento W flui na superfície do rolo de laminação 14 de modo a evitar a extremidade da ponta do bico. Luz emitida a partir da parte de observação óptica 26 viaja no caminho óptico de observação L. Devido ao fato da água de resfriamento W na vizinhança da extremidade da ponta do bico ter sido removida, luz emitida a partir da parte de observação óptica 26 atinge a superfície do rolo de laminação 14 sem ser interrompida pela água de resfriamento W. Similarmente, luz refletida no rolo de laminação 14 também atinge a parte de observação óptica 26. Desta maneira, o dispositivo de observação 20 pode observar a superfície do rolo de laminação 14 através da parte de observação óptica 26 sem ser recebido por uma influência da água de resfriamento W.

[0067] A parte de observação óptica não pode ser aplicada ao dis positivo de observação convencional que usou a coluna de água. Em outras palavras, bolhas são geradas no interior do dispositivo de observação convencional que usa a coluna de água através de uma interferência entre o rolo e a água de resfriamento. As bolhas podem causar uma falha na observação e ruído no telêmetro ultrassônico, que resulta em uma falha na medição em alguns casos. Além disso, água causa facilmente variações em índice refrativo pela taxa de fluxo e a temperatura, de modo que o uso da parte de observação óptica tal como um telêmetro a laser notadamente diminui a precisão. Portanto, o dispositivo de observação convencional que usou a coluna de água não pode observar a superfície do rolo de laminação através da aplicação da parte de observação óptica.

[0068] Quando o rolo de laminação 14 que está laminando o mate rial laminado 18 é expandido pelo calor do material laminado 18, o vão G se torna pequeno. Quando o vão G se torna pequeno, a pressão traseira do bico aumenta (Figura 4). A parte de extensão e contração 30 contrai até uma força pela mola de fole 42 para empurrar para fora a parte de separação 32 na direção para frente e uma força pela pressão traseira do bico aumentada para empurrar para fora a parte de separação 32 na direção para trás sejam equilibradas uma com a outra. A parte de extensão e contração 30 contrai para fazer com que o vão G retorne para um estado até o mesmo ponto que o vão inicial, e gás tendo uma velocidade de fluxo predeterminada é injetado a partir da extremidade da ponta do bico.

[0069] Quando o rolo de laminação 14 que está laminando o mate rial laminado 18 contrai na direção radial por desgaste, o vão G aumenta. Quando o vão G aumenta, a pressão traseira de bico é diminuída (Figura 4). A parte de extensão e contração 30 se estende até que uma força pela mola de fole 42 empurre para fora a parte de separação 32 na direção para frente e uma força pela pressão traseira de bico diminuída empurre para fora a parte de separação 32 na direção traseira sejam equilibradas uma com a outra. A parte de extensão e contração 30 se estende para fazer com que o vão G retorne para um estado até o mesmo ponto que o vão inicial, e gás tendo uma velocidade de fluxo predeterminada é injetado a partir da extremidade da ponta do bico.

[0070] Como no acima, o bico de acompanhamento de superfície 22 controla o vão G de modo a se aproximar do vão inicial da mesma maneira que a parte de extensão e contração 30 se estende e contrai de acordo com a posição da superfície do rolo de laminação 14 tendo sido mudada pela expansão e contração do rolo de laminação 14. Por- tanto, mesmo quando a posição do rolo de laminação 14 é mudada, o dispositivo de observação 20 pode remover a água de resfriamento W na vizinhança da extremidade da ponta do bico através de injeção de gás na velocidade de fluxo predeterminada, e então pode observar a superfície do rolo de laminação 14 sem ser recebido por uma influência da água de resfriamento W. A parte de extensão e contração 30 é provida entre a parte de separação 32 e a caixa de ambiente 24, de modo que a caixa de ambiente 24 não é movimentada mesmo quando o bico de acompanhamento de superfície 22 se estende e contrai ao acompanhar o rolo de laminação 14. O bico de acompanhamento de superfície 22 acompanha mudanças no formato e mudanças na distância do rolo de laminação 14 através de um equilíbrio entre uma força que é gerada pela pressão traseira de bico agindo sobre a parte de separação 32 e uma força que é gerada pela mola de fole 42, de modo que a taxa de fluxo de gás não precisa ser controlada.

[0071] Quando o rolo de laminação 14 é substituído, a rotação do rolo de laminação 14, o fornecimento da água de resfriamento W, o fornecimento de gás para a primeira entrada de gás 38 são parados. Em seguida, gás comprimido é fornecido entre a porção de flange 35 e a porção de borda 37 através da segunda entrada de gás 40. O gás retorna o bico interno 34 para o interior do bico externo 36, e o bico 28 contrai. O bico 28 é contraído para permitir que o rolo de laminação 14 seja facilmente substituído. Uma mudança em raio do rolo de lamina- ção 14 pode ocorrer devido à substituição do rolo de laminação 14 em alguns casos, no entanto, é possível assegurar um campo de visão da parte de observação óptica 26 pelo bico de acompanhamento que acompanha a superfície do rolo contanto que a quantidade de mudança de raio esteja dentro da quantidade de mudança de distância acompanhada do bico de acompanhamento.

(Exemplo)

[0072] Um efeito do bico de acompanhamento de superfície 22 foi realmente verificado usando um dispositivo de experimento ilustrado na Figura 5. Um tubo fornecido com um medidor de fluxo 50, uma válvula 54 e um medidor de pressão 52 está conectado à primeira entrada de gás 38. Ar comprimido servindo como gás é fornecido ao tubo a partir de um dispositivo de fornecimento de gás comprimido, que não é ilustrado. O orifício do bico foi ajustado como Φ15 mm. Como a mola de fole 42, uma mola de fole feita de SUS (constante de mola k: 5 N/mm, 14 cristas, comprimento de equilíbrio: 67 mm, quantidade de extensão e contração: 17 mm ou mais) foi usada. O medidor de fluxo 50 mede a taxa de fluxo de ar comprimido passando através do tubo entre o dispositivo de fornecimento de gás comprimido e o bico 28. O medidor de pressão 52 mede a pressão traseira do bico. Como um objeto em movimento, um rolo de simulação 14 tendo um diâmetro de 400 mm foi usado. O vão G medido a partir de uma imagem obtida através de macro fotografia de uma porção entre a extremidade da ponta do bico e o rolo de simulação 14. No dispositivo de experimento ilustrado nesse diagrama, em um estado onde o bico 28 está totalmente estendido, a quantidade de impulso em uma posição onde a extremidade da ponta do bico entra em contato com uma superfície do rolo de simulação 14 foi ajustada para 0 mm, muda no vão G e a taxa de fluxo quando o dispositivo de observação 20 é feito se mover em direção ao rolo de simulação 14 foram medidas. A Figura 6A e a Figura 6B ilustram, cada uma, um resultado das mesmas. Na Figura 6A, o eixo horizontal representa o vão (mm) e o eixo longitudinal representa a taxa de fluxo (L/min). Na Figura 6B, o eixo horizontal representa a pressão traseira do bico (MPa) e o eixo longitudinal representa a taxa de fluxo (L/min). Nas respectivas quantidades de impulso, o vão G e a taxa de fluxo têm uma relação proporcional aproximada, e como a quantidade de impulso é maior, o vão G é mais difícil de ser aumenta- do. Entretanto, a pressão traseira do bico aumenta suavemente conforme a taxa de fluxo aumenta, de modo que foi constatado que a pressão traseira do bico se torna maior conforme a quantidade de impulso é maior.

[0073] A Figura 7A ilustra uma relação entre a quantidade de im pulso e a pressão traseira do bico, e a Figura 7B ilustra uma relação entre o vão G e a pressão traseira do bico, no momento quando a taxa de fluxo Q é 1000 L/min. Foi identificado que o fole usado nesse momento pode assegurar o vão G de 0,3 mm, que está aproximadamente de acordo com o projeto, também no impulso de 15 mm, pela pressão traseira de bico de 0,5 MPa. A quantidade de impulso e a pressão traseira do bico são coincidentes com aquelas na fórmula de reação (fórmula (13)) mencionada acima) em que o fole não é usado. Portanto, foi compreendido que a medição da pressão traseira do bico permite que a quantidade de impulso seja estimada. A pressão traseira do bico e o tamanho do vão G também têm uma correlação, de modo que o tamanho do vão G pode também ser estimado a partir da pressão traseira do bico. O vão máximo é 0,8 mm quando a quantidade de impulso é 0 mm. Uma velocidade V do objeto em movimento que pode eliminar a água de resfriamento nesse momento é 15,9 m/s, a partir da fórmula (12): (pA : 1,293 kg/m3 (ar comprimido é usado), pw : 997 kg/m3). Em outras palavras, sob a condição mencionada acima, quando a velocidade de rotação do rolo é 15,9 m/s ou menos, a água de resfriamento pode ser eliminada.

[0074] Em seguida, um efeito pelo dispositivo de observação 20 é verificado usando um dispositivo de experimento ilustrado na Figura 8. Como um objeto em movimento, um disco 14 foi usado. Ar comprimido tendo uma taxa de fluxo de 1000 L/min (constante) foi fornecido à primeira entrada de gás 38. Em um estado onde o bico 28 é estendido, a propriedade de assegurar campo-de-visão quando a quantidade de impulso em um estado onde a extremidade da ponta do bico está em contato com uma superfície do disco 14 é ajustada para 0 mm, e o dispositivo de observação 20 é feito se mover em direção ao disco 14 em 6 mm e 12 mm, foi identificada. A velocidade da superfície do disco 14 foi ajustada para 95, 300 e 730 mpm (respectivamente, 1,6 m/s, 5 m/s e 12,2 m/s) de três tipos. Em um caso em que água foi fornecida ao disco 14 (com água) e em um caso onde nenhuma água foi fornecida (sem água), a parte de observação óptica 26 alojada no interior da caixa de ambiente 24 irradiou uma superfície de objeto em movimento com luz, recebeu luz de dispersão a partir do objeto em movimento e mediu a intensidade do sinal da luz de dispersão. As Figuras 9A a 9C ilustram seus resultados. Nas Figuras 9A a 9C, o eixo horizontal representa a velocidade (mpm) e o eixo longitudinal representa a intensidade do sinal (dB); e a Figura 9 ilustra o resultado na quantidade de impulso de 0 mm, a Figura 9B ilustra o resultado na quantidade de impulso de 6 mm e a Figura 9C ilustra o resultado na quantidade de impulso de 12 mm. Nenhuma diferença em intensidade de sinal com base na presença ou ausência de água foi reconhecida. Desta maneira, a água foi removida no bico de acompanhamento de superfície 22, de modo que o dispositivo de observação 20 pode observar a superfície do objeto em movimento sem receber uma influência pela água.

(Exemplo de Modificação)

[0075] A presente invenção não é limitada à modalidade mencio nada acima, mas pode ser modificada conforme apropriado dentro do escopo da presente invenção.

[0076] O caso onde a presente invenção é aplicada a um rolo de la- minação servindo como um objeto em movimento foi descrito, no entanto, a presente invenção não é limitada ao mesmo, mas pode ser aplicada a um objeto de formato axissimétrico, um objeto em movimento planar, tal como uma chapa de aço durante resfriamento, contanto que uma faixa de mudança de distância para a superfície esteja dentro da mudança de distância acompanhada do bico de acompanhamento, e a observação da superfície, a medição da temperatura, a medição de comprimento, e similar, do objeto em movimento-alvo, possam ser realizadas. O caso em que a presente invenção é aplicada a um rolo de laminação a quente servindo como um objeto em movimento foi descrito, no entanto, a presente invenção não é limitada ao mesmo, mas pode ser aplicada a um rolo de laminação de laminação a frio.

[0077] O caso em que a mola de fole 42 é usada como um corpo elástico foi descrito, no entanto, a presente invenção não é limitada ao mesmo, mas, por exemplo, uma mola espiral, borracha ou similar pode ser usado. Lista de Sinais de Referência 14: rolo de laminação (objeto em movimento) 20: dispositivo de observação 22: bico de acompanhamento de superfície 24: caixa de ambiente 26: parte de observação óptica 28: bico 29: superfície plana 30: parte de extensão e contração 32: parte de separação 34: bico interno 36: bico externo 42: mola de fole (corpo elástico) 48: janela óptica 50: medidor de fluxo 52: medidor de pressão

Claims

1. Bico de acompanhamento de superfície (22), caracterizado pelo fato de que compreende: um bico (28) configurado para injetar gás a partir de uma extremidade da ponta do mesmo em direção a uma superfície de um objeto em movimento (14); uma parte de separação (32) configurada para fechar uma extremidade de base do bico (28); e uma parte de extensão e contração (30) que é fornecida em uma parte traseira do bico (28) por meio da parte de separação (32), e configurada para se estender e contrair ao longo de uma direção axial do bico (28), em que a parte de extensão e contração (30) inclui um corpo elástico (42) configurado para aplicar uma força para frente com relação ao bico (28) por meio da parte de separação (32), o bico de acompanhamento de superfície (22) é configurado para acompanhar mudanças em um formato e mudanças em uma distância do objeto em movimento (14) através de um equilíbrio entre uma força para trás na parte de separação (32) que é gerada por uma pressão no interior do bico (28) e a força para frente que é gerada pelo corpo elástico (42), quando uma constante de mola do corpo elástico (42) é ajustada como k [N/m], uma quantidade de mudança de distância acompanhada necessária é ajustada como xr[m], uma pressão máxima de gás que pode ser fornecido é ajustada como Pmax [Pa], uma pressão mínima de gás permissível é ajustada como Pmin[Pa], uma área de descarga de bico é ajustada como SN [m2], uma velocidade máxima de água de resfriamento (W) que é fornecida à superfície do objeto em movimento (14) e está em uma vizinhança da extremidade da ponta do bico (28) é ajustada como Vmax, e uma densidade da água de resfria- mento (W) é ajustada como pw [kg/m3], a constante de mola k do corpo elástico (42) satisfaz as fórmulas (1) e (2) que seguem, uma quantidade de contração x[m] do corpo elástico (42) está dentro de uma faixa de a partir de xmin a xmax indicada pelas fórmulas (3) e (4) que seguem, e o gás tem um momento que excede o momento da água de resfriamento (W), k<(Pmax-Pmin)SN/xr . . . (1) Pmin =pWV max2/2 . . . (2) xmin=PminSN/k . . . (3) xmax=PmaxSN/k . . . (4).

2. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um medidor de fluxo (50) fornecido a um tubo que é conectado ao bico (28) e configurado para fornecer o gás ao bico (28); e um medidor de pressão (52) configurado para medir a pressão no interior do bico (28).

3. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o corpo elástico (42) é um fole.

4. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o bico (28) inclui um bico interno (34), e um bico externo (36) coaxialmente fornecido ao bico interno (34), e através de uma pressão do gás a ser injetado, o bico interno sobressai com relação ao bico externo.

5. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o material para o bico interno contém uma resina de fenol, um lubrificante sólido e uma fibra de reforço.

6. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que inclui uma superfície plana (29) que é paralela a uma direção ortogonal à direção axial na extremidade da ponta do bico (28), e a extremidade da ponta do bico (28) tem um diâmetro externo duas a quatro vezes um diâmetro interno.

7. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que uma cavidade do bico (28) é afunilada em direção a uma extremidade da ponta.

8. Bico de acompanhamento de superfície (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a parte de separação (32) inclui uma janela óptica (48).

9. Dispositivo de observação para uma superfície de objeto em movimento, caracterizado pelo fato de que compreende: o bico de acompanhamento de superfície (22), como definido na reivindicação 8; uma caixa de ambiente (24) fornecida em um lado traseiro do bico de acompanhamento de superfície (22); e uma parte de observação óptica (26) alojada dentro da caixa de ambiente, em que um caminho óptico de observação é fornecido a partir da parte de observação óptica com relação à extremidade da ponta do bico (28).

10. Método de observação para uma superfície de objeto em movimento, caracterizado pelo fato de que compreende: monitoramento de um objeto em movimento (14), usando o dispositivo de observação para uma superfície de objeto em movimento, como definido na reivindicação 9; e determinação de um momento para substituir o objeto em movimento ou controlar uma condição de uso do objeto em movimento.

11. Método de observação para uma superfície de objeto em movimento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que quando um orifício do bico (28) é ajustado como d[m], uma densidade do gás é ajustada como pA [kg/m3], uma densidade da água de resfriamento (W) é ajustada como pw [kg/m3], uma velocidade do objeto em movimento (14) é ajustada como V [m/s], uma taxa de fluxo do gás a ser jateado é ajustada como Q [m3/s] e um vão entre a superfície do objeto em movimento (14) e a extremidade da ponta do bico (28) é ajustado como G[m], uma fórmula (5) é satisfeita: (pA/pW)1/2Q/(πdV)>G . . . (5).

12. Método de observação para uma superfície de objeto em movimento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que com base em uma taxa de fluxo do gás que flui através de um tubo através do qual o gás é fornecido para o bico (28) e uma pressão traseira do bico, pelo menos ou uma de uma quantidade de impulso do corpo elástico (42) e um tamanho do vão entre a extremidade da ponta do bico (28) e a superfície do objeto em movimento (14) é estimado.