CN101993999A - 冷却金属带的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冷却金属带的设备和方法，所述设备和方法能够减小装备成本、运行成本及设备空间。在用于在金属带沿长度方向传送时连续冷却长金属带S的金属带冷却设备内，所述设备包括至少一个冷却轧辊2，所述冷却轧辊2形成为圆柱形，多个冷却轧辊沿金属带的长度方向布置，冷却轧辊的轴Y沿金属带的宽度方向布置，金属带与轧辊表面2a相接触以冷却金属带；以及至少一个压力辊3，所述压力辊形成为圆柱形且与冷却轧辊中至少任一个平行地布置以朝着冷却轧辊的轧辊表面强压金属带的横向相对侧。

Description

冷却金属带的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种冷却金属带的设备和方法，由此可减小装备成本、运行成本及装备空间。

技术背景

用于诸如钢带等长金属带的冷却设备，例如连续退火装备，设置有用于冷却金属带的冷却区域。

诸如高抗拉强度钢板等高强度钢板的制造要求快速冷却。有关快速冷却的不同想法已被探索，它们中的一些已付诸实践。其中的典型示例为水淬火。尽管具有强冷却能力，但是水淬火需要酸洗设备，用于从金属表面去除氧化膜。此外，由于在该冷却过程中金属带被冷却至水温，所以金属带必须被重新加热至400～500℃以进行后续过程，从节能和减少CO2的角度看，这不是所希望的。

近年来受到关注的冷却过程为使用气体喷射(gasjet)的快速冷却。这个冷却过程与水淬火不同，不需要重新加热，因为可设置任意的最终的冷却温度。此外，由于使用惰性气体或还原气体，所以不必进行酸洗。由于利用对流进行热传递，所以可提供高品质的响应，并且可容易控制在金属带的宽度方向上的温度分布。但是，为提高冷却率，冷却风扇的容量必须被增加，从而造成大电机容量。此外，冷却容量的进一步增加必然要求炉内氢气浓度的增加，于是，必须要进行包括防爆措施的安全防范。

为克服上述缺点，轧辊冷却是可用的，所述的轧辊冷却具有介于水淬火与使用气体喷射的快速冷却之间的冷却容量。在轧辊冷却中，在纵向上输送的金属带与冷却轧辊的表面相接触以快速冷却金属带。不幸的是，由于轧辊使金属带弯曲，在金属带内会发生翘曲，以使得金属带的横向相对的边缘不能与轧辊相接触，这样造成温度分布不均的问题。

为解决这个问题，在参考文献1中，在具有轧辊冷却区域的钢板连续退火设备中，喷射冷却设备刚好被置于轧辊冷却区域之后，所述的喷射冷却设备能够控制在宽度方向上的冷却温度分布。

在参考文献2中，张紧辊被分别置于冷却轧辊的入口侧和出口侧上，气体喷射喷嘴被布置在冷却轧辊与张紧辊之间，带状热电偶被布置在张紧辊侧，所述的带状热电偶能够测量在带宽度方向上的温度轮廓，以使得测量值被输入算法与控制单元。根据输入的测量值，算法与控制单元给气体喷射喷嘴发送命令以控制在气体喷射喷嘴的带宽度方向上的冷却量，于是可获得在带宽度方向上的均匀的带温度分布。

在参考文献3中，张紧辊被分别置于冷却轧辊的入口侧和出口侧上，气体喷射喷嘴被布置在入口侧张紧辊与冷却轧辊之间以及冷却轧辊与输送侧张紧辊之间，并且带状热电偶被设置在张紧辊侧中的每一个上，所述的带状热电偶可测量在带宽度方向上的温度轮廓，于是测量值被输入算法与控制单元。根据输入的测量值，算法与控制单元给每个气体喷射喷嘴发送命令以控制在气体喷射喷嘴的带宽度方向上的冷却量，这样可获得在带宽度方向上的均匀的带温度分布。

相关技术文献

[参考文献1]日本未审查专利公开号02-274822

[参考文献2]日本未审查专利公开号05-202428

[参考文献3]日本未审查专利公开号05-202430

发明内容

本发明解决的问题

在任一上述参考文献中，喷气冷却设备或气体喷射喷嘴被设置在适当的位置处以防止温度的不均匀分布。不幸的是，在这种类型或类似的气体喷射喷嘴内，由于供气系统(冷却风扇、气体制冷器、加热器、循环导管等)的安装，其自身的构造非常复杂，且装备成本和运行成本很高。此外，因为气体喷射喷嘴等必须被设置在张紧辊与冷却轧辊之间，所以其需要长的装备空间。

本发明提供一种用于冷却金属带的设备和方法，由此，与气体喷射喷嘴等相比，可减小装备成本、运行成本及装备空间。

解决问题的手段

在金属带沿其长度方向传送期间，用于连续冷却长金属带的本发明的金属带冷却设备包括：至少一个冷却轧辊，所述的冷却轧辊形成为圆柱形，多个冷却轧辊沿金属带的长度方向被布置，且冷却轧辊的轴沿金属带的宽度方向布置，金属带与冷却轧辊的轧辊表面相接触以冷却金属带；以及至少一个压力辊，所述的压力辊形成为圆柱形，且被与冷却轧辊中的至少任一个平行地布置以朝着冷却轧辊的轧辊表面强压金属带的横向相对侧。

多个压力辊可以优选布置在区段内，在所述的区段内金属带与轧辊表面相接触。

压力辊可被布置在金属带与轧辊表面之间的接触位置处，在所述接触位置处，金属带与轧辊表面开始接触。

压力辊可设置有运动装置，用于调节压力辊的位置。

压力辊可设置有挤压装置，所述挤压装置能够调节挤压力，用于使压力辊压抵金属带。

压力辊可设置有制冷剂供给装置，用于向压力辊供给制冷剂以冷却金属带。

在金属带沿长度方向传送期间，用于连续冷却长金属带的本发明的金属带冷却方法包括挤压步骤：当金属带与冷却轧辊的轧辊表面相接触且被冷却时，朝着冷却轧辊的轧辊表面强压金属带的横向相对侧。

本发明的效果

在根据本发明的用于冷却金属带的设备和方法中，与气体喷射喷嘴等相比，可减小装备成本和运行成本，以及节省装备空间。

附图说明

图1为根据本发明的用于解释冷却金属带的设备和方法的一个优选实施例的冷却区域的示意图；

图2为图1所示的冷却区域的一个主要部分的放大的结构图；

图3为根据本发明的冷却金属带的设备和方法的第一变体的示意图；

图4为根据本发明的冷却金属带的设备和方法的第二变体的示意图；

图5为用于解释出现在金属带内的翘曲状态的透视示意图。

具体实施方式

根据本发明的冷却金属带的设备和方法的优选实施例将参考附图被详细的描述。图1和2示出了气密冷却区域1，所述冷却区域1设置在连续退火设备内，所述冷却区域1为冷却金属带的设备的一个示例。

用于金属带的连续退火设备被配置，以在沿金属带S的长度方向传送时，对金属带S，例如长钢带，进行连续退火。用于金属带的连续退火设备设置有冷却区域1，被加热的金属带S被输送至所述冷却区域内，并且所述冷却区域被用于依次连续地冷却金属带S。

公知地，冷却区域1在沿金属带S的长度方向的输送方向上，设置有例如水冷型的多个冷却轧辊2，且在其之间设置有间隙C。每个冷却轧辊2形成为圆柱形，且轧辊表面2a用作冷却表面，所述轧辊表面2a为冷却轧辊2的圆柱形表面。

圆柱形冷却轧辊2的轴Y沿垂直于金属带S的长度方向(输送方向)的宽度方向布置。冷却轧辊2以可绕轴Y旋转的方式被支撑，以被驱动装置旋转地驱动(未示出)。输送入冷却区域1的金属带S通过冷却轧辊2的旋转动作被传送，同时通过与冷却轧辊2的轧辊表面2a相接触而被冷却。

相邻地布置的冷却轧辊2之间的相互关系被解释。相邻地布置的冷却轧辊2沿彼此相对的方向被旋转地驱动以传送金属带S，同时通过相邻的冷却轧辊2对金属带S的顶、底表面交替地冷却。冷却轧辊2之间的间隙C被设置以便作为金属带S的传送路径。

在图1所示的示例中，示出金属带S由左向右被传送的情况。最左边的第一级冷却轧辊2被旋转地驱动以便被顺时针旋转，并且由第一级冷却轧辊2向右依次被布置的冷却轧辊2被旋转地驱动以便交替地沿逆时针和顺时针方向旋转。金属带S在传送方向前方的冷却轧辊2的出口侧上被弯曲，并被传送至传送方向后方的冷却轧辊2的入口侧，以穿过冷却轧辊2之间的间隙C。

由此，金属带S被冷却，以使得例如，其底面由相邻地布置的冷却轧辊2中的一个的轧辊表面2a进行冷却，以及其顶面由冷却轧辊2中的另一个的轧辊表面2a进行冷却。

在冷却轧辊2上，金属带S在区段D内受到冷却，在所述区段D中，金属带S与轧辊表面2a相接触。当相邻冷却轧辊2的轴Y的位置在垂直方向上彼此偏离很远时，接触区段D被延长。

金属带S由切线方向向具有圆柱形表面的轧辊表面2a前行，并被输送至切线方向，以使得接触开始位置和接触结束位置为位于金属带S与轧辊表面2a之间的几何接触位置E，在所述的接触开始位置处，金属带S开始与轧辊表面2a相接触，在所述的接触结束位置处，所述接触结束。

在冷却轧辊2上，压力辊3与冷却轧辊2平行地布置，以在区段D内面向轧辊表面2a，在所述区段D内，金属带S与轧辊表面2a相接触。压力辊3可成对地被设置在所有冷却轧辊2上，或可有选择地设置在任意冷却轧辊2上。压力辊3形成为圆柱形，所述圆柱形具有从金属带S的横向相对的边缘伸向外侧的长度。

各个支撑轴4被设置在压力辊3的相对端，所述支撑轴成对构成，可旋转地支撑压力辊3。在压力辊3的支撑轴4上，用于将压力辊3推靠在轧辊表面2a的挤压装置5被设置以将金属带S的横向相对侧强压抵在轧辊表面2a上，所述金属带与冷却轧辊2的轧辊表面2a相接触。

由此，至少金属带S的横向相对侧被夹持在轧辊表面2a与压力辊3之间。挤压装置5包括气压或液压缸、电机或类似物。挤压装置5优选地具有能够调节用于使压力辊3压抵金属带S的挤压力的结构。

压力辊3设置有用于调节其位置的运动装置7。在本实施例中，运动装置7通过支撑轴4和挤压装置5设置在压力辊3上。例如，运动装置7包括第一齿条齿轮装置8和第二齿条齿轮装置9，所述的第一齿条齿轮装置8用于调节垂直方向上的位置，所述的第二齿条齿轮装置9被安装在第一齿条齿轮装置8上以调节前、后方向上的位置。

在设置在第一齿条齿轮装置8的第一齿条8a上的垂直移动的桥架8b上，设置第二齿条齿轮装置9，并且压力辊3的支撑轴4通过挤压装置5被安装在第二齿条齿轮装置9的纵向移动的第二齿条9a上。

压力辊3设置有制冷剂供给装置10以将诸如冷却水等制冷剂供给至压力辊3，以冷却金属带S。制冷剂供给装置10包括：泵11，所述泵11用于抽吸和排放制冷剂；循环系统12，所述循环系统12用于将制冷剂从泵11供给至支撑轴4中的一个，并将其从支撑轴4中的另一个回送至泵11；以及冷却器13，所述冷却器13设置在循环系统12内以冷却制冷剂。压力辊13具有用于使制冷剂流动的流动通道。

由此，金属带S也通过压力辊3被冷却。冷却轧辊2的热中高效应(thermal crown)也能够被防止。压力辊3可在金属带S的宽度方向上设置有温度调节装置，所述的温度调节装置调节压力辊3的温度。

接下来，解释根据本发明的冷却金属带的方法。这个冷却方法包括挤压步骤：当金属带S与冷却轧辊2的轧辊表面2a相接触以冷却金属带时，利用被挤压装置5所挤压的压力辊3将金属带S的横向相对侧强压抵在轧辊表面2a上。

在挤压时，压力辊3的位置被运动装置7调节。挤压力被挤压装置5调节。由于供给至压力辊3的制冷剂，金属带S也被压力辊3冷却。由此，金属带S的横向相对侧可被推靠于轧辊表面2a，并与轧辊表面2a紧密接触，以及金属带S在宽度方向上的整个区域内被均匀冷却。

传统地，认为由于冷却轧辊2与金属带S之间的低接触压力，冷却温度可能会出现非均匀分布。即，如果金属带S被缠绕在冷却轧辊2上，并形成弯曲，在金属带S的接触面侧(顶面或底面侧)上沿轧辊轴向方向将产生拉应力，并在相反表面侧产生压应力。因此，如图5所示，未完全与冷却轧辊2接触的部分A形成在金属带S的相对侧上。

尽管由于产生翘曲，金属带S的横向相对侧很难与轧辊表面2a相接触，造成金属带S内温度的不均匀分布，但是，基于根据本发明的冷却金属带的设备和方法，金属带S的横向相对侧可通过压力辊3与轧辊表面2a紧密接触。由此，不仅可减小自身翘曲发生的几率，也可使在金属带S的宽度方向上的温度分布均匀，而且，可改善金属带S的机械特性。此外，由于不需要增加施加于金属带S的接触表面压力，所以炉内的张紧装置不是必要的，或者可降低对张紧装置的能力的要求。

而且，与上述现有技术中所描述的要求供气系统的气体喷射喷嘴等相比，根据本发明的冷却金属带的设备和方法仅对压力辊3施加作用，所述的压力辊基本上构成机械结构。因此，因为其简单的结构，装备成本可被降低，且因为其低功耗，运行成本也能够被降低。此外，由于压力辊3与冷却轧辊2平行布置，冷却区域1的纵向空间无需被增加，于是装备空间也能够被减小。

图3示出了上述实施例的第一变体。在该变体中，多个压力辊3设置在区段D内，在所述的区段D内，金属带S与轧辊表面2a接触。由此，在冷却轧辊2上，金属带S可被连续地压靠在轧辊表面2a，这样金属带S可被更均匀地冷却。

图4示出了上述实施例的第二变体。在该变体中，即使在冷却轧辊2向上和向下运动的情况下，出于通过调节与金属带S的接触区段(接触时间)的长度以调节冷却度的目的，通过使用运动装置7，压力辊3的位置可根据冷却轧辊2的位置被调节。

优选地，压力辊3可被布置在金属带S与轧辊表面2a之间的接触位置E处，在所示的位置处，金属带S开始与轧辊表面2a接触。通过采用图4所示的结构，即使冷却轧辊2向上或向下运动，压力辊3也可以总是位于接触位置E处。

接触位置E在几何上可以事先被确定。压力辊3可以通过运动装置7向由传感器检测到的接触位置E运动，这是理所当然的事。

当然，这些变体也能够获得与上述实施例相同的操作和效果。

该结构可以使得压力辊3被电机等旋转地驱动，如图2所示。通过这种结构，金属带S可通过压力辊3被平滑地输送。

而且，压力辊3仅朝着轧辊表面2a强压金属带S的横向相对侧。因此，压力辊3可以具有在金属带S的宽度方向上被分成两部分(如图2中被分开的轧辊3a所示)的结构。

附图标记说明

2：冷却轧辊

2a：轧辊表面

3：压力辊

5：挤压装置

7：运动装置

10：制冷剂供给装置

D：区段，在所述的区段内金属带与轧辊表面相接触

E：金属带与轧辊表面之间的接触位置

S：金属带

Y：冷却轧辊轴

Claims (7)

1.一种在金属带沿其长度方向传送时连续冷却长金属带的金属带冷却设备，所述设备包括：

至少一个冷却轧辊，所述冷却轧辊形成为圆柱形，多个冷却轧辊沿金属带的长度方向布置，且冷却轧辊的轴沿金属带的宽度方向布置，金属带与冷却轧辊的轧辊表面相接触以冷却金属带；以及

至少一个压力辊，所述压力辊形成为圆柱形且被与冷却轧辊中至少任一个平行地布置，以朝着冷却轧辊的轧辊表面强压金属带的横向相对侧。

2.根据权利要求1所述的金属带冷却设备，其中，多个压力辊被布置在一区段内，在所述区段内，金属带与轧辊表面相接触。

3.根据权利要求1或2所述的金属带冷却设备，其中，所述压力辊被置于金属带与轧辊表面之间的接触位置处，在所述接触位置处，金属带开始与轧辊表面接触。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属带冷却设备，其中，所述压力辊设置有用于调节压力辊位置的运动装置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属带冷却设备，其中，所述压力辊设置有能够调节挤压力的挤压装置，所述挤压力用于将压力辊压靠于金属带。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的金属带冷却设备，其中，所述压力辊设置有制冷剂供给装置，所述制冷剂供给装置用于将制冷剂供给至压力辊以冷却金属带。

7.一种在金属带沿其长度方向传送时连续冷却长金属带的金属带冷却方法，所述方法包括挤压步骤：当金属带与冷却轧辊的轧辊表面相接触以冷却所述金属带时，朝着冷却轧辊的轧辊表面强压金属带的横向相对侧。

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