JP2007530290A - 金属シートおよび金属ストリップを冷却するための方法 - Google Patents

Abstract

金属シートおよび金属ストリップを製造する際に、特に圧延後に金属シートおよび金属ストリップを冷却するための装置（１）であって、
この装置が冷却媒体、特に水を供給するための供給導管（２）を備え、この供給導管がケーシング（３）と接続しており、この場合ケーシング（３）内で、互いに相対的に移動可能に設けられた二つのノズルレール（４，５）が配置されており、この二つのノズルレールが内法間隔（ａ）で設けられており、その際横断面が矩形状の冷却媒体用のノズル間隙（６）を形成している装置において、ケーシング（３）内において、冷却媒体のケーシング（３）内への流入点（７）とノズル間隙（６）との間に、冷却媒体用の仕切りを形成する少なくとも一つの部材（８）が設けられている。

Description

本発明は、金属シートおよびストリップを製造する際に、特に圧延後に金属シートおよびストリップを冷却するための装置であって、
この装置が冷却媒体、特に水を供給するための供給導管を備え、この供給導管がケーシングと接続しており、この場合ケーシング内で互いに相対的に移動可能に設けられた二つのノズルレールが配置されており、この二つのノズルレールが内法間隔で設けられており、その際横断面が矩形状の冷却媒体用のノズル間隙を形成している装置に関する。

特に扁平圧延機において金属シートおよびストリップを製造する際、圧延材料の材料特性に目標を定めた状態で影響を与え、かつ圧延材料に同時に所望の特性を与えるために、様々な位置で金属シートおよびストリップを冷却することが必要である。

金属シートおよびストリップを製造する際、金属シートおよびストリップを冷却するために、ずらして配置されたノズルを備えた噴射ビームが知られており、この噴射ビームにより、一定の水流を設定された幾何学的形状で圧延材料に吹付けることが可能である。この場合一時間毎の水量と同様、ウオータージェットの様式も所望の冷却作用に関して異なっている。用途に応じて全域噴射ノズル（Vollstrahlduse）、 フラット噴射ノズル、 コーン噴射ノズルを使用する。

時々多数（１００個まで）の個別のノズルを備えた噴射ビームが、冷却区間を金属シート製造設備において形成している冷却システムに構成される。

この場合難点により適したノズルタイプの選択と噴射形態を規定するノズル配設の固定が必要になる。冷却システムを作る場合に、個別のノズルを据付け、かつネジ部材により、あるいは溶接もしくは貼付けにより配置することは非常に複雑であることが多い。さらにこの場合、先に挙げた様式の公知のノズルが簡単に詰まり易く、ノズルの詰まりを再度取り除くことにより高い経費がかかるのは短所である。

特許文献１には扁平な圧延材料用の冷却装置が記載され、この冷却装置においては、冷却は層流の水カーテンを用いて行われる。水カーテンを冷却すべき材料の幅に調節するために、特別に形成されたスリットノズルが設けられており、このスリットノズルは互いに相対的に移動可能な二つのＬ字状の部材から成る。特許文献２はストリップおよび金属シート冷却するための全閉水カーテンを作るための装置を開示している。干渉性のある水カーテンと大きなぬらし幅を、落下高さが高い場合に調節可能であるかあるいは傾斜可能なノズルの壁部分上で保持するために、ノズル入口の領域内においてあるいは水カーテンの落下高さ部分上で、目標とした横断面を拡張することにより、圧力低下が調節され、従って吹出し速度の低下も調節される。噴射ノズルあるいは噴射ビームの特別に効率的な実施例に関り合う類似した解決手段は、特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６から出発している。

先に挙げた様式の金属シート及びストリップ用の冷却装置は特許文献７に記載されている。冷却装置のケーシングには供給導管により冷却水が供給される。ケーシングは互いに相対的に移動可能に設けられた二つのノズルレールを収容しており、この二つのノズルレールは予め設定された間隔で位置決め可能である。これにより横断面が矩形状のノズル間隙が提供され、このノズル間隙により水は圧力により噴出し、かつ冷却されるべき圧延材料に案内される。ノズルレールの間隔と同時にノズル間隙の幅の調節は電動モータにより実行される。

この様式の冷却装置によりすでに良好な作業結果が達せられるにもかかわらず、前もって認められた冷却システムの実施例がまだ最適には機能していないことがわかっている。なぜなら被冷却材への一様な水の分配が時々問題をもたらすからである。前もって認められた冷却システムは冷却媒体供給における圧力変動に関して敏感であり、従ってすべての作動条件下で、金属シートおよびストリップを製造する際の最適な噴射パターンとともに可能な限り最高の材料特性が確実に得られていることは保証できない。
独国特許第３６３４１８８号明細書 独国特許出願公開第３２１５２４８号明細書 独国特許第３３３４２５１号明細書 特開昭６０−１３３９１１号公報 特開平８−３９１２６号公報 特開昭５８−６８４１９号公報 特開昭５７−１０３７２８号公報

本発明の根底をなす課題は、冒頭で述べた様式の金属シートおよびストリップを冷却するための装置を、上記の短所を回避し、すなわち金属シートおよびストリップに冷却媒体を完全に均一に作用させることを保証するようにアップグレードすることにある。

この課題は、本発明により、金属シートおよびストリップを冷却するための装置において、冷却媒体のケーシング内への流入点とノズル間隙との間に冷却媒体用の仕切りを形成する少なくとも一つの部材が設けられていることにより解決される。

部材は冷却媒体の流れをケーシングの内部で偏向させるバッフルプレートとして形成されているのが好ましい。この場合部材はノズルレールに対して平行に延在している平板として形成されていてもよい。部材の長さは−金属シートおよびストリップの移送方向に対して横方向で−実質的にノズルレールの長さに対応しているのが好ましい。

本発明の好ましい実施例は、冷却媒体がケーシング内への流入点で、二つの管路内でノズルレールの一つ毎に案内される二つの対称な流れに分岐し、この場合管路とノズルレールの間に、あるいは管路内に仕切り部材が一つずつ設けられていることである。その際部材とノズル間隙と反対側にあるノズルレールの側が、横断面が矩形状の冷却媒体用の間隙を形成しているのが特に好ましい。冷却媒体が間隙からノズル間隙まで案内され、この場合冷却媒体の流れがどちらもノズル間隙の流入位置で再度合流するのが有利である。最後にこの実施例にあっては管路が横断面が弓状の、特に円弧状のカーブを備えていてもよい。

本発明の代替え的実施例は、冷却媒体が流入位置で二つの対称な流れに分岐され、この二つの流れが二つの管路内でノズル間隙に供給され、この場合唯一の部材が両管路の横断面を狭めるように設けられていることである。部材は板として形成され、一定の幅を備えた二つの通過間隙が生じるようにこの板が二つのケーシング壁部間に設けられているのが好ましい

本発明による提案により、様々な長所が得られる。

第一に、両ノズルレールをずらすことにより、すなわち所望の内法間隔にノズルレールを調節することにより、簡単な方法でスリットノズル幅を調節し、従って所望の噴射幅を得ることが可能である。噴射はストリップ幅すなわち金属シート幅全体にわたり一定である。従って冷却媒体噴射の幅は調節のし易さの結果において、その都度の技術的な必要条件に簡単に調節できる。

この構造により、冷却ムラ状態に、すなわち他の領域と比べて異なって強く冷却された、金属シートおよびストリップの領域になるおそれはない。

提案された装置は、費用のかからない方法で実現可能な簡単な構造であることを特徴としている。

冷却されるべき金属シートおよびストリップに完全に均一に水が当ることを特に強調しなければならない。これにより金属シートおよびストリップ内の材料組織の最大の均質性が得られる。従って金属シートおよびストリップ上での冷却ムラの形成はなくされている。

汚染がある場合、提案されたノズルシステムは簡単に洗浄を行うことができ、これにより稼働率が高くかつ信頼性も高い。

本発明の二つの実施例を図により説明する。

図１には金属シートおよびストリップを製造する際に冷却するための装置１が示してある。金属シートおよびストリップ１６は移送方向Ｒで装置１の下方で一定速度で移動する。所望の材料特性を得るために、冷却媒体は水の形で一定の方法で金属シート１６の上面へ吹付けられ、これは装置１により実行される。

図１による図は装置の断面図を示すことがわかり、この場合図示された構造はある程度の幅にわたり、図の平面に対して垂直方向に延在しており、装置１の幅は少なくとも冷却されるべき金属シート１６の幅と同等に大きい。

水の形の冷却媒体を特定の方法で金属シート１６の表面に吹付けられるように、装置１はケーシング３を備え、このケーシングには水用の供給導管２が接続されている。水はケーシング３の内部で水の流入点７から供給導管２の位置に沿ってノズル間隙６まで移送され、このノズル間隙は間隔ａで互いに設けられた二つのノズルレール４と５により形成される。ノズルレール４，５はどちらも図示した横断面においてはＬ字状の輪郭を備え、かつ−詳細には示していないが−移送方向Ｒに互いに相対的にあるいは移送方向Ｒとは逆に、ノズルレール４，５の両脚部１７及び１８の間の所望の内側間隔ａが得られるように移動する。これによりノズル間隙は規定され、このノズル間隙を用いて冷却媒体は水カーテンの様式で金属シート１６に吹付けることが可能である。

水をノズル間隙６からできる限り均一な方法で取り出し、同時に金属シート１６上の冷却ムラの形成を防止するために、ケーシング３の内部において、流入点７とノズル間隙６の水の流路の領域内に水用の仕切りを示す部材８が設けられている。部材８は図１による実施例においてはバッフルプレートとして形成されており、このバッフルプレートは図示した矩形状の輪郭を有しており、かつ装置１の幅にわたり図の平面に対して垂直方向に延在している。

流入点７から水は二つの対称な流れ９‘と９“に分割し、この水は円形状に形成された二つの管路１０’あるいは１０”内でノズルレール４あるいは４の脚部１７あるいは１８の反対を向いた側１１’あるいは１１”の領域内に達する。そこで水用の仕切りを形成するバッフルプレート８が設けられており、従って水は図１に記入された矢印に従い転向する。水は横断面が矩形状の間隙１２‘あるいは１２“を通って案内され、この間隙は反対を向いた側１１’あるいは１１”とバッフルプレート８‘あるいは８“との間で生じる。これらの間隙１２‘あるいは１２“の上側端部領域内で、水は新たに転向し、かつノズル間隙６の流入位置１３へ案内される。ここで水流９’と９”はどちらも再度一つにまとまり、かつノズル間隙６を通って一緒に流出する。

図１に示した冷却装置は上方の水から金属シート１６上に案内するのには特に適している。

金属シート１６を下方から冷却する必要がある場合、唯一ではないが、図２に示したような冷却装置するのが好ましい。

さらにここでも金属シート１６は移送方向Ｒで案内ローラ１９を用いて移送され、この場合金属シートは装置１により下方から水を当てられる。

図２からわかる装置の原理的構造は、図１によるものに対応している。水はケーシング３内で供給導管１から流入点７に達する。さらにノズルレール４，５はどちらもここでも再度Ｌ字状に形成されており、この場合ノズルレール４，５の両脚部１７，１８間で間隔ａが形成され、ノズル間隙６の幅が規定される。

流入点７において、水は再度二つの対称な流れ９‘と９“に分岐し、この二つの流れはケーシング３内部の管路１０’１０”を各々経由して案内されノズル間隙６に達する。

この場合、部材８は唯一の平板として形成されており、この平板は、二つのケーシング壁部１４‘あるいは１４“に対して各々幅ｂを有する通過間隙１５’あるいは１５”が形成するように管路１０’１０”の領域内に取付けられている。通過間隙１５’あるいは１５”を通過した後、水流９‘あるいは９“はどちらも流入位置でノズル間隙６に合流し、かつこのノズル間隙を通って流出する。

提案された実施形態により、冷却水を使用した金属シート１６への完全に均一な作用が得られ、従って所望の材料特性を達成するための技術的限界条件を正確に調節する方法、及び同時に製造すべきストリップすなわち金属シートの品質を向上させる方法が得られる。

金属シートおよびストリップを冷却するための装置の側断面図である。 図１に対する代替え的形態を示す図である。

符号の説明

１ 装置
２ 供給導管
３ ケーシング
４ ノズルレール
５ ノズルレール
６ ノズル間隙
７ 冷却媒体の流入点
８ 部材
８‘ 部材
８“ 部材
９‘ 冷却媒体流
９“ 冷却媒体流
１０‘ 管路
１０“ 管路
１１‘ ノズルレール側
１１“ ノズルレール側
１２‘ 間隙
１２“ 間隙
１３ ノズル間隙の入口位置
１４‘ ケーシング壁部
１４“ ケーシング壁部
１５‘ 通過間隙
１５“ 通過間隙
１６ 金属シート、ストリップ
１７ 脚部
１８ 脚部
１９ 案内ローラ
ａ 間隔
ｂ 幅
Ｒ 移送方向

Claims (10)

1. 金属シートおよび金属ストリップを製造する際に、特に圧延後に金属シートおよび金属ストリップを冷却するための装置（１）であって、
   この装置が冷却媒体、特に水を供給するための供給導管（２）を備え、この供給導管がケーシング（３）と接続しており、この場合ケーシング（３）内で、互いに相対的に移動可能に設けられた二つのノズルレール（４，５）が配置されており、この二つのノズルレールが内法間隔（ａ）で設けられており、その際横断面が矩形状の冷却媒体用のノズル間隙（６）を形成している装置において、
   ケーシング（３）内において、冷却媒体のケーシング（３）内への流入点（７）とノズル間隙（６）との間に、冷却媒体用の仕切りを形成する少なくとも一つの部材（８）が設けられていることを特徴とする装置。
2. 部材（８）が冷却媒体の流れをケーシング（３）の内部で偏向させるバッフルプレートとして形成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 部材（８）がノズルレール（４，５）に対して平行に延在している平板として形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 部材（８）の長さは実質的にノズルレール（４，５）の長さに対応していることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 冷却媒体がケーシング（３）内への流入点（７）で、二つの管路（１０‘，１０“）内でノズルレール（４，５）の一つ毎に案内される二つの対称な流れ（９’，９”）に分岐し、この場合管路（１０‘，１０“）内で、ノズルレール（４，５）の前方の流れ方向で、部材（８’，８”）が一つずつ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
6. 部材（８’，８”）とノズル間隙（６）と反対側にあるノズルレール（４，５）の側（１１‘，１１“）が、横断面が矩形状の冷却媒体用の間隙（１２’，１２”）を形成していることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 冷却媒体が間隙（１２’，１２”）からノズル間隙（６）まで案内され、この場合冷却媒体の流れ（９’，９”）がどちらもノズル間隙（６）の吸入位置（１３）で再度合流するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 管路（１０‘，１０“）は少なくともその一部の横断面が弓状の、特に円弧状のカーブを備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 冷却媒体がケーシング（３）内への吸入位置（７）で二つの対称な流れ（９’，９”）に分岐され、この二つの流れが二つの管路（１０‘，１０“）内でノズル間隙（６）に供給され、この場合唯一の部材（８）が両管路（１０‘，１０“）の横断面を狭めるように設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
10. 部材（８）が板として形成され、幅（ｂ）が一定の二つの通過間隙（１５‘，１５“）が生じるようにこの板が二つのケーシング壁部（１４‘，１４“）間に設けられていることを特徴とする請求項９記載の装置。

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