JP2006525425A - 冷却槽内の水によりスラブとシートを冷却する、或いは焼入れする方法と装置 - Google Patents

Abstract

冷却槽内の水によりスラブとシートのより品質をもつ焼入れが達成される方法と装置を創作すること。
【解決手段】
この発明は、傾斜装置（１８）によって前もって垂直に真直ぐに立ったスラブとシート（２）が幅の狭い面を下にした状態に下降されて一時的に調整される冷却槽（１、１４）内の水によりスラブとシート（２）を冷却する、或いは焼入れする方法に関する。この発明は、スラブとシート（２）は冷却水を放射されることを特徴とする。そのために、冷却槽（１）は下降されたスラブとシート（２）の両側に、スラブとシート（２）の大きな側面の表面へ作用されて冷却水回路に接続された噴射装置（１０；１１ａ，１１ｂ）を有し、その回路は最高上水位（１３ｂ）から最低下水位（１３ａ）まで水充填供給を減らす手段からなる。

Description

この発明は、傾斜装置によって前もって垂直に真直ぐに立ったスラブとシートが幅の狭い面を下にした状態に下降されて一時的に調整される冷却槽内の水によりスラブとシートを冷却する、或いは焼入れする方法と装置に関する。

スラブを冷却するために、特許文献１（ドイツ特許出願公開第２５４８１５４号明細書）によって冷却装置が公知となっており、この冷却装置は冷却水を収容する冷却槽と、冷却槽の上或いはに沿って移動できるクレーン車両によってスラブを垂直に調整する冷却槽内の専門的調整架台とから成る。この冷却装置はスラブを幅の狭い面を下にした状態に適したつかみ装置により把持し、スラブを調整架台に置き、このスラブを冷却後に再び外方へ持ち上げる。供給ロールテーブルにより重なり移動されたスラブを幅の狭い面を下にした状態に直立するために、冷却槽の前端には傾斜装置が配置されている。その他に、二つの互いに独立した傾斜装置はスラブを幅の狭い面を下にした状態に置いて取り出す供給排出ロールテーブルの範囲内に存在する。

これによって達成できる冷却率は、無論、シートとスラブの収縮（硬化と焼戻し）の際により長い持続的収縮過程を導く。さらに、シート或いはスラブ表面上の不均一な冷却率に基づいて、使用された材料が波形で無計画になることは回避され得る。それ故に、焼入れに関連して、通常には追加的指向過程が必要である。
ドイツ特許出願公開第２５４８１５４号明細書

この発明の課題は、前記欠点が回避されて、より品質をもつ焼入れが達成される前記種類の方法と装置を創作することにある。

この課題は、この発明の方法により、スラブとシートが冷却水を噴射されることによって解決される。それによりもはや冷却槽の静止水内に下降されるのではなく、むしろ適切に冷却水の噴射によって水内の連続的大きな流れが達成されるので、より高く均一な冷却率は従来の冷却処理によるものとして達成され得る。波形性と無計画性が明らかに最小にされるばかりでなく、むしろ流れにより支援された冷却がその外に使用されたシートとスラブの改良された組織と材料特性を導く。

この発明の好ましい実施態様は、スラブとシートが完全に水で充填された冷却槽に浸漬され、冷却槽の水浴内に追加的に冷却水を噴射されることを企図する。この場合には、一種の渦巻焼入れ或いは渦巻冷却は実施され得る。

選択的実施態様は、冷却槽の水位が下降されて、スラブとシートが水位に対してその下辺と間隔を置いて冷却槽へ導入され、冷却水を噴射されることを企図する。同じ装置は、例えば材料品質に依存して、さらに異なる新鮮な水の必要性と冷却品温度並びに水温度を考慮して、それぞれに同様に変更できる開始と終了温度から出発して、冷却処理を交換し、同じ冷却装置に他の或いは追加的装置なしに冷却処理をノズル運転として或いは渦巻運転で実施することを可能とする。

この場合に、好ましくは冷却システムには物理−数学的冷却モデルが基礎とされることができる。

加速された冷却の際の基礎となった問題点は、圧延品の内部の温度領域の時間的経過の正確な記載である。数学的モデルによる算出は処理の計画、制御と最適化する適した補助手段を意味する。

物理−数学的冷却モデルは、温度依存ソフトウエアの縁条件とスラブ／シートの局部的表面温度と依存する熱伝導係数をもつシートの不静止時間−温度関係を記載する。定形要素方法とフーリエ熱伝導方程式並びに個々の層におけるスラブ／シートの分解によって、冷却品厚にわたる温度分布が算出され得る。

次の評価は冷却モデルにより実施されることができる：
−付与された貫流水量における冷却率の算出。
−所定の冷却率における必要な水量の算出。
−冷却期間。

材料特性データは各冷却すべき品物用の合金構成要素或いは材料特性等級に応じて算出される。この温度依存材料特性データによって適切な評価が実施される。

外部作業場所により冷却評価をオフラインモードで実施することが可能である。この結果は、ＰＬＳシステム（処理案内システム）に記憶されることができる。質問に応じて、このデータは冷却システムの処理計算機に利用される。基本的に、冷却モデルの処理計算機においてあらゆる算出が行われ、この場合には、次のデータは自動化システムに引き渡される：
−材料特性と合金構成要素
−シート厚
−冷却開始温度
−冷却停止温度
−冷却率或いは最大水量

それ故に、必要な水量或いは冷却率とスラブ／シートの適切な冷却曲線が算出される。冷却モデルによって算出をオフラインで模倣することが可能である。この場合には、例えば異なる水量における異なる冷却率は、冷却処理を最適にするために、互いに比較されることができる。このオフライン算出は前記対話により読み取られ得る。それによりＰＬＳシステムにおける最重要パラメータと運転結果を備える記録を返答することが可能である。パラメータと材料の係数並びに例えば温度モデルにおける縁条件も算入され得る。

この発明の別の構成は、冷却水噴射の水圧及び／又は容積流並びにスラブとシートの表面に対する放射手段の間隔が調整されることを企図する。

スラブとシートを冷却する、或いは焼入れするこの種の装置では、この発明によると、冷却槽は下降したスラブ／シートの両側で整合して幅側面に配置されたノズル手段を有し、そのノズル手段は冷却水回路に接続されていて、その回路は最大上水位から低い下水位までに水充填を下降させる手段を有する。それにより例えば中央でノズル梁の冷却水を供給されたノズルにより追加的冷却水が直接に発生箇所にスラブ或いはシートの調整後にこれらスラブ或いはシートに噴射できる。この場合に全表面にわたり一定のノズル間隔が保持されている；この間隔は必要形状に応じて１０から５００ｍｍまでの間にあり得る。下降後にノズル梁と垂直に調整されたシート或いはスラブの間の同じ間隔を保持するために、シート或いはスラブは液圧式作動押圧装置によって適切に整合されることができる。

この発明の好ましい実施態様は、冷却槽がスラブ或いはシートを受けて、上下動できるスキッド用の走路を形成していることを企図する。スキッド出入は極めて迅速に実施され得る。冷却槽内でスラブ或いはシートを焼入れする滞留期間は３０分より多い。

この発明の提案によると、スキッドはロープ駆動部に接続されている。この駆動部は特にスキッドに固定されたドラム上に案内されたロープを有し、この際にロープドラムは機械的に周波数で制御された回転流モータと連結されている。垂直昇降はロープ駆動部により最小時間間隔で行われる；スラブ／シートの完全な浸漬用の時間間隔は１０秒より少ない。

この場合には、スキッドがロール／車輪を介して走路上を案内されるときに、スキッドの良好な走行性が促進される。

更なる特徴と詳細は、この発明の概略的図面に図示された実施例の請求項と次の詳細な説明から明らかになる。

図１に示された冷却装置２０は冷却槽１と、その冷却槽に隣接したポンプ中間槽１４とから成る。両槽１と１４は上下溢流口１５ａ或いは１５ｂの形態の流れ結合部によって互いに連結されている。冷却装置２０は例えばオーステナイト後に、熱いスラブ／シート２を加熱炉から来るレンジワゴン１６に位置して移動台１７を介して位置決めされて案内される。液圧式作動傾斜装置１８によって熱いスラブ／シート２がレンジワゴン１６から降ろされ、幅の狭い面を下にした状態に直立して冷却槽１内に昇降可能なスキッド３に引き渡される。

前右冷却或いは焼き入れ槽１に付属した傾斜装置１８は回転可能に支承された軸１９を有し、その軸上に下降アーム２１が支承され、スラブ／シート２を引き受けるために水平位置に存在し、載置するスラブ／シート２をレンジワゴン１６から移送できる。下降アーム２１は液圧シリンダ２２によって水平位置から９０°だけスラブ／シート２が幅の狭い面を下にした状態で立っている移送位置へ回転或いは旋回される。直立過程中にスラブ／シート２は液圧シリンダ２４により作動できるジャッキ２３の下辺にて支持されている。状態把握は図示されていない位置検出器によって行われ、この際に付属されたスラブ／シート２の直立は手動開放後に自動手順で実施される。スラブ／シート２を受けるために、スキッド３は容易に上昇され、それによりスラブ／シート２がジャッキ２３から自由になり、それにより水平位置になることができる。

その後、スキッド３はスラブ／シート２を冷却するために極めて迅速に下降される。完全な冷却後にスラブ／シート２の取り出しは、前もって調整のために記載された自動モードと逆形式に取り去れる。次に、冷却されたスラブ／シート２はレンジワゴン１６上に向かって置かれるか、或いは屋内クレーンによって搬出されることができ、そのために屋内クレーンの搬出では移動台１７は横に走行されなければならない。

図３は、予め記載された形式で幅の狭い面を下にした状態に立って、スキッド３に導入されたスラブ２を示す。冷却槽におけるスラブ２を備えるスキッド３の昇降のために、スキッド３はロープ駆動部４に接続されており、その駆動部はスキッド３に固定されたロープドラム上を案内され、前もって転向歯車上を走行するロープ７を有する。示されていない頻繁に調整される回転流モータは変速装置を備えて、機械的に連結されて継手軸を介してロープドラム５に作用する。スキッド３はロール或いは歯車８により案内されて冷却槽１に備えた走路９上を走る。スキッド３とスラブ２のスラブ２を完全に冷却槽１に沈降した位置は、図３において点線によって描かれている。

前もって記載されたように調整されたスラブ／シート２は、冷却槽１内でスラブ／シート２のそれぞれの幅側面表面に配置されたノズル梁１１ａ，１１ｂ（図４と５を参照）上のノズル１０の配列を備える走路９の間に付属されている。これは、図２にて詳細に取り扱われるように、冷却水回路１２に接続されている。

この冷却水回路１２は可変の冷却或いは冷却法を可能とし、スラブ／シート２を冷却する収縮槽１内において純粋なノズル運転で並びに渦巻運転の技術によりノズル梁１１ａ，１１ｂの補給を確保する。その際に例えば三つの場合が記載される；
−ノズル運転
１５ｔまでのＨＶ鋼用
−渦巻運転
１５ｔまでのＨＶ鋼と１０ｔまでの特殊鋼用
−水槽
１０ｔまでのＨＶ鋼と特殊鋼用

ノズル運転では、スラブ／シート２はノズル梁１１ａ，１１ｂによって冷却水を噴射される。収縮槽１内のここで最大低水位１３ａは−隣接したポンプ中間槽１４のように−冷却過程中にスラブ／シート２の下辺の下部に位置する。

冷却水はポンプ２５ａ，２５ｂによってポンプ中間槽１４から供給され、フィルタ２６を介してノズル梁１１ａ，１１ｂに搬送される。ポンプ２５ａ，２５ｂの回転数調整は、シート大きさと厚さに依存して定義された水の作用を可能とする。

フィルタ２６は、ノズル開口より大きいスケール粒子を抑留し、それで遅滞を回避する機能を有する。そのフィルタは各冷却過程後に固有媒体により洗浄される。洗浄水は浮きかす溝２７に案内され、その際に冷却処理後の水面の下降を支援する。スケールの主成分は冷却槽１の底に沈降するので、槽底はいつも清掃される。

スラブ／シート２から流出する水は槽１内に収集されて、そこから溢流口１５ａを介してポンプ中間槽１４まで到達される。

この極めて概略的に図５に図示されたスラブ／シート２の収縮による冷却処理では、ノズル梁１１ａ，１１ｂのノズル１０から噴射によるノズル運転において冷却中に追加排水接続部２８（図２参照）が閉鎖されたままである。ノズル運転における低い貯蔵容積のために、既に冷却過程では水温度許容上限が達成されることができる。それ故に、処理後に加熱された水の一部がポンプ２９によって浮きかす溝２７に送られる。その後に、開始温度が再び達成されるまで、新鮮な水が直接冷却通路３０から供給される。

沈降量と新鮮水量は最終処理の最終温度と次の冷却プログラムの開始温度に依存している。沈降／新鮮水量はポンプ中間槽１４内で充填水位を越えて切り換えられる。高い冷却の必要の場合に、追加的にバイパス３１を介して槽１が下降される（図２参照）。

さらに極めて概略的形式において、図４によって他の冷却処理が示されている。ノズル運転と同じ冷却装置或いは同じ冷却槽１では、ここで、収縮過程が渦巻運転によって、即ち連続強力流れによって−図３において冷却槽１内で点線によって同様に示されているように−可能とされる。

渦巻運転では、スラブ／シート２は高い水位１３ｂに充填された槽１に浸漬され、同時にノズル梁１１ａ，１１ｂから水を作用される。水はノズル１０を介して回転を強制され−自由対流から強制対流が回転を強制され、簡単な沈漬浴よりもスラブ／シート２から水への良い熱伝達を可能とする。

フィルタ２６とポンプ２５ａ，２５ｂ或いはポンプ２９の機能はノズル運転において新鮮水制御と同様である。けれども、渦巻運転で大きい貯蔵容量のために、高い冷却開始温度が可能である、或いは低い冷却開始温度では多くの冷却過程が水温度許容温度を達成するまで実施される。

材料品質と必要とされた特性（組織）に依存して同じ冷却装置２０への追加集合なしに冷却処理の交換が可能であり、冷却処理のために冷却モデルが保管されている。全冷却処理は物理−数学的冷却モデルに基づいて上位コンピュータを介して水温度、水圧力、容積流とスラブ或いはシート表面に対するノズル梁のノズルの間隔の調整ができる。渦巻運転或いはノズル運転の他に、同じ冷却装置２０において選択的に冷却が浸漬運転によってノズル噴射なしに実施される。

二つの相並んで配置された冷却槽を有する冷却装置を単一ユニットとして冷却槽に付属した傾斜装置を備える冷却槽並びにスラブ／シートを調整する昇降装置を通る横断面を示す。 スラブ／シートを収縮する冷水回路の表示と共に図１による両冷却槽を示す。 図１の単一ユニットとしての概略表示において調整された冷却品を受ける右槽を通る横断面を示す。 極めて簡略化された原理表現において図１に基づく冷却装置で実施される冷却処理を示す。 極めて簡略化された原理表現において図２に基づく冷却装置で実施される他の冷却処理を示す。

符号の説明

１．．．．．冷却槽
２．．．．．スラブ／シート
３．．．．．スキッド
４．．．．．ロープ駆動部
５．．．．．ロープドラム
６．．．．．転向歯車
７．．．．．ロープ
８．．．．．ロール或いは歯車
９．．．．．走路
１０．．．．ノズル
１１ａ，ｂ．．．ノズル梁
１２．．．．冷却回路
１３ａ．．．低い水位
１３ｂ．．．高い水位
１４．．．．ポンプ中間槽
１５ａ，ｂ．．．溢流口
１６．．．．レンジワゴン
１７．．．．移動台
１８．．．．傾斜装置
１９．．．．軸
２０．．．．冷却装置
２１．．．．下降アーム
２２．．．．液圧シリンダ
２３．．．．ジャッキ
２４．．．．液圧シリンダ
２５ａ，ｂ．．．ポンプ
２６．．．．フィルタ
２７．．．．浮きかす溝
２８．．．．排水接続部
２９．．．．ポンプ
３０．．．．直接冷却路
３１．．．．バイパス

Claims (12)

1. 傾斜装置（１８）によって前もって垂直に真直ぐに立ったスラブとシートが幅の狭い面を下にした状態に下降されて一時的に調整される冷却槽（１、１４）内の水によりスラブとシート（２）を冷却する、或いは焼入れする方法において、スラブとシート（２）は冷却水を噴射されることを特徴とする方法。
2. スラブとシート（２）は完全に水により充填された冷却槽（１）内に浸漬されて、冷却槽（１）の水浴内で追加的に冷却水を噴射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 冷却槽（１、１４）内の水位は下降されて、スラブとシート（２）は水位（１３ａ）に対して下辺の間隔を置いて冷却槽（１）内に導入されて冷却水を噴射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 冷却システムは物理−数学的冷却モデルを基礎とされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 冷却水噴射の水圧及び／又は容積流が制御されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. スラブとシート（２）の表面に対する噴射手段（１０；１１ａ，１１ｂ）の間隔が制御されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 傾斜装置（１８）によって前もって垂直に真直ぐに立ったスラブとシートが幅の狭い面を下にした状態に下降されて一時的に調整される冷却槽（１、１４）内の水によりスラブとシート（２）を冷却する、或いは焼入れする、特に請求項１に基づく方法を実施する装置において、冷却槽（１）は下降されたスラブ／シート（２）の両側で整列して幅面−表面に配置されたノズル手段（１０；１１ａ，１１ｂ）を有し、これらノズル手段は冷却水回路（１２）に接続されていて、その回路は最大上水位（１３ｂ）から低い下（１３ａ）まで水充填を下降させる手段（２５ａ，２５ｂ）を有することを特徴とする装置。
8. 冷却槽（１）はポンプ中間槽（１４）と流れ接続されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 冷却槽（１）はスラブ或いはシート（２）を受ける上下可能なスキッド（３）の走路（９）を形成されていることを特徴とする請求項７或いは８に記載の装置。
10. スキッド（３）はロープ駆動部（４）に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. ロープ駆動部（４）はスキッド（３）に固定されたロープドラム（５）上を案内されたロープ（７）を有し、ロープドラム（５）は機械的に周波数を制御された回転流モータと連結されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. スキッド（３）はロール／車輪（８）を介して走路（９）上を案内されることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の装置。

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