JP2020517458A - 被圧延材料の冷却 - Google Patents

Abstract

本発明は、搬送方向（３）に移動する被圧延材料（５）を冷却する、特に、搬送方向（３）に対して横方向に被圧延材料（５）の温度における温度差を低減させるためのチルドビーム（１）に関する。チルドビーム（１）は、いくつかのフルジェットノズル（１１）を備え、フルジェットノズル（１１）によって、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ビームが、分散方向（１５）で被圧延材料（５）に分散され得る。本発明は、このタイプの少なくとも２つのチルドビーム（１）を備える冷却装置（３５）に関する。

Description

本発明は、搬送方向に移動する被圧延材料を冷却するための冷却バーに関する。加えて、本発明は、複数のそのような冷却バーを備えた冷却装置、およびそのような冷却装置を動作させるための方法に関する。

被圧延材料、たとえばスラブの熱間圧延中、被圧延材料は、高温で圧延することによって再成形される。被圧延材料を冷却するには、冷却剤、原則として水が、被圧延材料に与えられる。被圧延材料の温度は、しばしば、搬送方向に対して横方向に異なる。そのような温度差により、被圧延材料の品質が損なわれるおそれがある。この温度差を低減させるための様々な冷却装置および方法が知られている。

国際公開第２０１４／１７０１３９号には、被圧延材料の搬送方向に対して横方向に延在する複数のスプレーバーを備えた、平坦な被圧延材料向けの冷却装置が開示されている。搬送方向に対して横方向に見たとき、スプレーバーはそれぞれ、２つの外側領域と、２つの外側領域間に配置されている１つの中央領域とを含み、液体冷却媒体が、それぞれそれ自体個々に制御可能な弁装置によってそれらの領域内に供給できる。

独国特許出願公開第１０２００７０５３５２３号明細書には、スラブまたはストリップの幅にわたる温度分布に影響を与えるための装置が開示され、ノズルを備えた少なくとも１つの冷却装置が、冷却剤をスラブまたはストリップ上に与えるように設けられる。ノズルは、冷却剤が、特に、温度の上昇が確定できる位置に与えられるような方式で幅にわたって分散されて配置され、および／または作動する。

国際公開第２００６／０７６７７１号には、熱間圧延機、およびそれを動作させるための方法が開示され、被圧延ストリップの形態は、冷却装置を局在化することによって制御される。冷却装置は、少なくとも３つの側方帯に加工用ローラに沿って間隔を置いて配置されている。

独国特許出願公開第１９９３４５５７号明細書には、圧延ラインの出口において、コンベヤ部に沿って移送される金属ストリップまたは金属シート、特に、熱間被圧延鋼ストリップを少なくとも１つの冷却バーにより冷却するための装置が開示され、少なくとも１つの冷却バーは、実質的にコンベヤ部の幅にわたって延在して、冷却すべき金属ストリップまたはシートに冷却剤を与える。

欧州特許出願公開第００８１１３２号明細書は、厚い鋼板を均一に冷却するための冷却装置を開示しており、所望の量の水が、複数のバー状の分配器を介して鋼板の幅の方向に出力される。

独国特許出願公開第１９８５４６７５号明細書は、圧延ラインの出口において、金属ストリップ、特に、熱間被圧延ストリップを、金属ストリップの幅にわたって分散させるように配置された少なくとも２つのノズルと、それぞれのノズルに割り当てられる金属ストリップの幅の一部分の登録温度に応じて個々に、各ノズルから噴出する冷却剤流を制御する制御／調整装置により、冷却するための装置が開示している。

国際公開第２０１４／１７０１３９号 独国特許出願公開第１０２００７０５３５２３号明細書 国際公開第２００６／０７６７７１号 独国特許出願公開第１９９３４５５７号明細書 欧州特許出願公開第００８１１３２号明細書 独国特許出願公開第１９８５４６７５号明細書

本発明の基本となる目的は、搬送方向に移動する被圧延材料を冷却するための装置、およびその装置を動作させるための方法を提供することであり、方法および装置は、特に、搬送方向に対して横方向に被圧延材料の温度差を平準化することに関して改良される。

この目的は、請求項１の特徴を含む冷却バー、請求項８の特徴を含む冷却装置、および請求項１４の特徴を含む方法によって本発明に従って達成される。

本発明の有利な設計は、従属請求項の目的である。

搬送方向に移動する被圧延材料を冷却するための本発明による一実施形態に従って実現される冷却バーは、冷却剤が充填できるスプレー室と、スプレー室からの冷却剤が供給できる複数のフルジェットノズルとを含み、その複数のフルジェットノズルのそれぞれを介して、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ジェットが、出力方向に被圧延材料に対して出力され得る。各フルジェットノズルは、冷却剤をフルジェットノズル内に供給するためのスプレー室の内側の冷却バーの上側領域内に配置された開口端部を含む管状ノズル本体を備える。この場合、冷却剤の中間貯蔵用の分配室が設けられ、この分配室は、分配室からの冷却剤をスプレー室に充填するための少なくとも１つの貫通開口部によってスプレー室に連結されている。各貫通開口部は、好ましくは、分配室とスプレー室との間の分配室の上側に配置され、フルジェットノズルの管状ノズル本体の開口端部は、分配室の上側の高さの上に配置されている。

冷却バーのこの実現により、フルジェットノズルを介して冷却剤をスプレー室から被圧延材料に出力することが可能になる。フルジェットノズルは、実質的に直線状の冷却ジェットを出力することができるノズルと理解すべきである。フルジェットノズルを使用する利点は、実質的に直線状の冷却剤ジェットが、広い範囲、典型的には最大で約１５００ｍｍまでの範囲内にあるために、冷却バーと被圧延材料との間の距離は、重要ではなく、結果的に、この場合には、冷却作用が冷却剤ジェットの直接衝撃帯にのみ実質的に生じるように、冷却作用に悪い影響を及ぼさずにこの範囲内で変動可能であることである。

通常使用されているコーンまたはフラットジェットスプレーノズルと比較してフルジェットノズルのさらなる利点は、冷却バー内の同じ冷却剤圧力で束状に冷却剤が送達される結果として、フルジェットノズルが、コーンまたはフラットジェットスプレーノズルよりも、冷却剤の被圧延材料に対する衝撃圧力をより高く発生させることから生じる。より高い衝撃圧力は、被圧延材料の表面に対する冷却作用に確実に作用し、それは、全体的に大量の冷却剤が与えられるために、そこにはつねに、通常数ミリメートルから数センチメートルもの間の厚さのある種の冷却剤薄膜が存在し、その薄膜は、冷却剤の被圧延材料の表面に対する高い相対的速度、結果的には、優れた熱消散を達成するために、可能な限り完全に衝突冷却剤ジェットによって貫入されなくてはならないからである。加えて、ノズル配置が非常に狭い場合であっても、フルジェットノズルの冷却剤ジェットは、コーンまたはフラットジェットスプレーノズルの場合にはあり得るように、相互作用することはない。

加えて、たとえばジェットを広げて、結果的にはより高い動作圧力が必要になるコーンまたはフラットジェットスプレーノズルとは対照的に、フルジェットノズルは、衝撃圧力が高いために、比較的低い冷却剤圧力で本発明による冷却バーを動作させる可能性を提供し、それにより、エネルギー消費に対して、およびポンプなどのより費用効率の高い周辺装置の選択に対して、有利な効果がもたらされる。たとえば、本発明による冷却バーは、最大で１０バールまでの冷却剤圧力による高い圧力運転の際に供給され、１バール未満だけこの冷却剤圧力よりも低い圧力が、個々のフルジェットノズルにおいてもなお達成される。しかしながら、これに対する代替形態として、本発明による冷却バーはまた、たとえば、ほんの約１バールの冷却剤圧力における層流運転（ｌａｍｉｎａｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（低い圧力運転）にも使用され得る。

加えて、フルジェットノズルは、コーンまたはフラットジェットスプレーノズルと比較して、それが小型で頑丈な設計であるために、機械的影響への感度がかなり低く、そのことは、たとえば、ストリップ端部が動かされる、被圧延材料の裂傷の場合に一利点である。

冷却バーをスプレー室および分配室に分割すること、およびフルジェットノズルを備えた冷却バーを実現することは、冷却バーが被圧延材料の上に配置され、冷却剤が被圧延材料へと下向きに出力されるとき、すなわち、出力方向が重力の方向に少なくとも近似的に一致するとき、特に有利である。本発明によるこの実現は、この場合、すなわち、有利な方式で、冷却バーへの冷却剤供給の中断後に被圧延材料の冷却を中断する場合、冷却バーには大量の冷却剤が残っているが、比較的少ない量の冷却剤が冷却バーから流出し、被圧延材料上に出力され続けることを可能にする。結果として、冷却が再開したとき、冷却バーにはまた、冷却の中断が発生した場合に冷却バーが完全に空にされる場合よりも少ない容量が充填されることになるので、冷却剤をより迅速に充填することができる。これは、冷却剤を分配室内に中間貯蔵する結果として達成され、その結果として、少なくとも１つの貫通開口部がスプレー室と分配室との間に適切に配置され、特に、分配室の上側に配置される場合、分配室は、冷却剤供給の中断があったときの冷却剤が完全にまたは一部、充填されたままの状態である。加えて、これは、フルジェットノズルのノズル本体が、最大で冷却バーの上側領域までスプレー室の内側に延在する結果として達成され、それにより、冷却剤供給の中断があった場合、冷却剤は、ノズル本体の開口端部の上に位置するスプレー室の領域からと、ノズル本体自体からしか流出することができず、スプレー室の残りの容量部には、冷却剤が充填されたままの状態である。

加えて、分配室を備える冷却バーの実現は、スプレー室に対して少なくとも１つの貫通開口部を適切な方式で配置することの結果として、特に、分配室の上側にそれを配置することによって、スプレー室内の圧力勾配と流れ乱流を低減させることを有利な方式で可能にし、それにより、冷却バーのすべてのフルジェットノズルが、実質的に同じ圧力で作用され、実質的に層流状の流れが、スプレー室内に達成されることになる。

冷却バーの設計は、フルジェットノズルのノズル密度または／および出口直径が、搬送方向に対して横方向に変動することを提供する。ノズル密度は、ここでは、表面積当たりのノズルの数と理解すべきである。フルジェットノズルのノズル密度または／および出口直径を搬送方向に対して横方向に変えることによって、搬送方向に対して横方向に冷却バーの冷却作用の対応する変動が達成され、それによって、搬送方向に対して横方向の被圧延材料の温度差が低減し得るので有利である。

本発明による冷却バーのさらなる設計は、フルジェットノズルが、搬送方向に対して横方向に延在する少なくとも１つのノズル列で配置されることを提供する。冷却バーのこの設計のさらなる発展形態は、フルジェットノズルが、搬送方向に対して横方向に延在する複数のノズル列で配置されること、および様々なノズル列のフルジェットノズルが、搬送方向に互いに対してオフセットされて配置されることを提供する。これは、異なるノズル列のフルジェットノズルの配置を含み、ここでは、異なるノズル列のフルジェットノズルは、搬送方向に沿って順々に互いの背後に並んで配置されておらず、結果的に、搬送方向に延在するいかなるノズル列も形成していない。異なるノズル列のフルジェットノズルを互いに関してオフセットしたこの配置の結果として、ノズル列は、搬送方向に延在しており、冷却剤が被圧延材料上にまったく出力されない「冷却溝（ｃｏｏｌｉｎｇ ｇｒｏｏｖｅ）」を防ぐことによって、特に均一な冷却作用を達成する。

加えて、各ノズル列の互いに隣接するフルジェットノズルのノズル間の距離は、変動し得る。結果として、有利な方式で、搬送方向に対して横方向に変動する被圧延材料の温度における温度差は、特によく低減し得る。たとえば、ノズル間の距離は、冷却バーの出力側の中央領域において最も小さくすることができ、いずれの場合にも、縁部領域に向かって増加し得る。フルジェットノズルのそのような分散は、被圧延材料を冷却するために有利に使用され得、その温度は、中央領域において最も高く、縁部領域に向かって低くなる。

本発明による冷却バーのさらなる設計は、スプレー室の縁部領域内に配置されたフルジェットノズルによって出力される冷却剤を誘導するための少なくとも１つの冷却剤誘導装置を提供する。このいわゆる縁部マスキングは、冷却剤が被圧延材料の縁部領域上にそれほど多く渡り過ぎないように、結果として縁部領域をそれほど大幅に冷却し過ぎないようにすることができるので有利である。

搬送方向に移動する被圧延材料を冷却するための本発明による冷却装置は、複数の冷却バーを含み、これらの冷却バーは、搬送方向に沿って順々に互いの背後に並んで配置され、それぞれが複数のフルジェットノズルを備え、その複数のフルジェットノズルのそれぞれを通して、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ジェットが、被圧延材料に対して出力され得る。この場合には、冷却バーのうちの少なくとも２つは、搬送方向に対して横方向に互いに異なって変動するそれらのフルジェットノズルのノズル密度および／または出口直径を含む。加えて、冷却装置は、搬送方向に対して横方向に被圧延材料の温度の温度分布を確定するための温度測定装置を含む。これにより、有利には、冷却バーが、確定された温度分布に応じて制御される、結果的に、被圧延材料がそれぞれの温度分布を考慮に入れて冷却されることが可能になる。さらには、本発明による冷却装置は、搬送方向に対して横方向に被圧延材料の温度の温度分布に応じて、個々の冷却バーに対する冷却剤の流量容量を自動的に制御するための制御装置を備える。この場合には、温度分布は、温度測定装置によって記録され得、または温度分布は、被圧延材料のモデルおよび／または経験的データから確定され得る。制御装置は、たとえば、制御弁を備え、それによって、個々の冷却剤ストリップに対する冷却剤の流量容量は、互いに無関係に制御できる。結果として、個々の冷却バーの冷却効果は、有利には、互いに無関係に制御され得、それにより、冷却装置全体の冷却効果は、搬送方向に対して横方向に被圧延材料の温度の温度分布に柔軟に適合され得る。

そのような冷却装置は、順々に互いの背後に並んで配置されている冷却バーの的を絞った使用法によって、搬送方向に対して横方向に被圧延材料の温度における温度差を低減させることを可能にする。すなわち、冷却装置が搬送方向に対して横方向に互いに異なって変動するノズル密度および／または出口直径を伴う冷却バーを備えるとき、異なる冷却効果が達成され得、この異なる冷却効果は、被圧延材料の温度の温度分布に適合して、前記冷却バー間の相互作用の結果として、かつ必要に応じて、前記冷却バーの個々の活動化および非活動化の結果として、搬送方向に対して横方向に温度差を低減させることができる。この場合には、従来技術に開示されている上記に列挙した冷却装置とは対照的に、特に、冷却バーのフルジェットノズルが個々に作動するのではなく、いずれの場合にも、個々の冷却バーしか作動せず、それにより、個々のノズルが作動するのと比較して、構造上の出費および故障に対する脆弱性が低減することは明らかである。

本発明による冷却装置の設計は、冷却バーのうちの２つのノズル密度が、互いに異なる冷却バーの側に搬送方向に対して横方向に配置されている最大ノズル密度を含むこと、または／および冷却バーのうちの２つのフルジェットノズルの出口直径が、互いに異なる冷却バーの側に搬送方向に対して横方向に配置されている最大出口直径を含むことを提供する。この設計を通じて、被圧延材料の異なる側間、たとえば、被圧延材料の反対側に位置する縁部領域間の温度差は、被圧延材料のそれぞれ、より熱い側が、他の側よりも強く冷却されることによって平準化され得る。

これに対する代替形態として、またはそれに加えて、冷却装置は、フルジェットノズルのノズル密度および／または出口直径が冷却バーの中央領域において最大であり、搬送方向に対して横方向に冷却バーの縁部領域に向かって減少する、少なくとも１つの冷却バー、ならびに／あるいはフルジェットノズルのノズル密度および／または出口直径が冷却バーの中央領域において最小であり、搬送方向に対して横方向に冷却バーの縁部領域に向かって増加する、少なくとも１つの冷却バーを備えることができる。結果として、被圧延材料の中央領域と縁部領域との間の温度差が平準化され得るので有利である。

本発明による冷却装置のさらなる設計は、少なくとも１つの冷却バーが、被圧延材料の上に配置され、少なくとも１つの冷却バーが、被圧延材料の下に配置されることを提供する。結果として、被圧延材料は、同時に上側および底面側の両方において冷却され得るので有利であり、その結果として、被圧延材料のより効果的でより均一な冷却が可能になる。

本発明による冷却装置のさらなる設計は、少なくとも１つの冷却バー、特に、被圧延材料の上に配置されている少なくとも１つの冷却バーが、冷却バーの上記に列挙した実施形態に従って実現されることを提供する。冷却装置のこの設計の利点は、冷却バーのこの実施形態の上記に列挙した利点から創出される。

本発明による冷却装置を動作させるための本発明による方法の場合には、被圧延材料の温度の温度分布が、搬送方向に対して横方向に確定され、個々の冷却バーに対する冷却剤の流量容量が、確定された温度分布に応じて制御される。

本発明の上記の特性、特徴、および利点、ならびにそれらが達成される方式は、図面と併せてより詳細に説明される例示的な実施形態の次の説明と併せれば、より明白に、かなりより理解しやすくなるであろう。

冷却バーの第１の例示的な実施形態の斜視図である。 図１に示す冷却バーの断面図である。 図１に示す冷却バーの底面図である。 冷却バーの第２の例示的な実施形態の底面図である。 冷却バーの第３の例示的な実施形態の底面図である。 冷却バーの第４の例示的な実施形態の底面図である。 冷却バーの第５の例示的な実施形態の底面図である。 冷却バーの第６の例示的な実施形態の底面図である。 位置に応じて、図１〜図８に示す冷却バーによって出力される冷却剤の容量流量を示すグラフである。 冷却バーの第７の例示的な実施形態の断面図である。 冷却バーの第８の例示的な実施形態の断面図である。 被圧延材料を冷却するための冷却装置により被圧延材料を熱間圧延するための圧延ラインを示す図である。

対応する部品には、すべての図において同じ参照符号が与えられている。

図１〜図３は、搬送方向３に移動する被圧延材料５（図１２参照）を冷却するための冷却バー１の第１の例示的な実施形態の概略図を示している。この場合には、図１は、冷却バー１の斜視図を示し、図２は、冷却バー１の断面図を示し、図３は、冷却バー１の底面図を示している。図では、搬送方向３は、座標Ｘ、Ｙ、Ｚによるデカルト座標系のＹ方向を画定し、そのＺ軸は、垂直方向上向きに延び、すなわち、重力の方向に対して反対の方向に進む。冷却バー１は、被圧延材料５の幅にわたってＸ方向に搬送方向３に対して横方向に延在する。

冷却バー１は、スプレー室７、分配室９、複数のフルジェットノズル１１、および２つのオプションの冷却剤誘導装置１２を含む。スプレー室７および分配室９は、搬送方向３に対して横方向にＸ方向に延びる長手方向軸を含む空洞としてそれぞれ実現される。この場合には、分配室９は、その長手方向軸に垂直な平面に実質的に矩形の横断面を含む。その長手方向軸に垂直な平面では、スプレー室７は、実質的に、ギリシャ文字の大文字ガンマの形を有する横断面図を含み、ガンマの水平方向に延在する部分は、分配室９の上に延在する。

スプレー室７と分配室９は、複数の貫通開口部１３によって一緒に連結されている。貫通開口部１３は、搬送方向３に対して横方向にＸ方向に順々に互いの背後に並んで分配室９の上側に配置されている。分配室９には、冷却剤、たとえば、冷却水が、外部から、図示されていない冷却剤入り口を介して充填できる。スプレー室７には、分配室９から貫通開口部１３を介して冷却剤が充填できる。

各フルジェットノズル１１によって、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ジェットが、スプレー室７から被圧延材料５に冷却バー１の１つの出力側１７から出力方向１５に出力され得る。出力方向１５は、この場合、重力の方向、すなわち、Ｚ方向に対して反対の方向である。出力側１７は、この場合、冷却バー１の底面側である。各フルジェットノズル１１は、垂直方向に延びる長手方向軸を伴う、すなわち、Ｚ軸に平行な管状ノズル本体１９を含む。ノズル本体１９は、スプレー室７の底面からノズル本体１９の開口端部２１にスプレー室７の内部に延在し、この開口端部２１は、分配室９の上側の高さの上のスプレー室７の上側領域内に配置され、それを通して、スプレー室７からの冷却剤がフルジェットノズル１１内に供給され得る。ノズル本体１９は、たとえば、中空のシリンダ状の形で実現され、またはそれらは、いずれの場合にも、それらの開口端部２１からスプレー室７の底面に向かって円錐形に先細である。フルジェットノズル１１はそれぞれ、出口開口部２２を備え、その出口直径Ｄは、たとえば、３ｍｍ〜２０ｍｍの間、好ましくは、最大で１２ｍｍまでである。

冷却バー１のこの実現の効果は、有利には、分配室９への冷却剤供給の中断後に被圧延材料５の冷却を中断する場合、依然として、冷却剤が、ノズル本体の開口端部２１の上に位置するスプレー室７の領域からと、ノズル本体１９自体からしか被圧延材料５に流出することができず、スプレー室７および分配室９の残りの容量部には、冷却剤が充填されたままであることである。

加えて、冷却バー１は、搬送方向３に対して横方向に変動するフルジェットノズル１１のノズル密度を含み、ノズル密度は、冷却バー１の中央領域において最大であり、冷却バー１の縁部領域に向かって搬送方向３に対して横方向に減少する（図３参照）。この場合には、フルジェットノズル１１は、搬送方向３に対して横方向に延在する３つのノズル列２３〜２５で配置され、異なるノズル列２３〜２５のフルジェットノズル１１は、搬送方向３に互いに対してオフセットされて配置されている。搬送方向３に対して横方向にノズル密度が変動することは、各ノズル列２３〜２５の互いに隣接するフルジェットノズル１１のノズル間の距離ｄが変動することの結果として達成され、ノズル間の距離ｄは、冷却バー１の中央領域において最小であり、冷却バー１の縁部領域に向かって搬送方向３に対して横方向に増加する。たとえば、ノズル間の距離ｄは、冷却バー１の中央領域から各縁部領域に放物線状に増加する。結果として、被圧延材料５における温度差は、被圧延材料５の温度が被圧延材料５の中央領域から被圧延材料５の縁部領域に減少するとき、低減し得るので有利である。ノズル間の距離ｄは、たとえば、２５ｍｍ〜７０ｍｍの間で変動する。

オプションの冷却剤誘導装置１２は、スプレー室７の縁部領域の下にそれぞれ配置され、スプレー室７のそれぞれの縁部領域内に配置されているフルジェットノズル１１によって出力される冷却剤を収集し誘導する目的で実現され（いわゆる縁部マスキング）、それにより、冷却剤は、被圧延材料５の対応する縁部領域上にわたらず、被圧延材料５の縁部領域をそれほど強く冷却しないようになる。この目的で、各冷却剤誘導装置１２は、冷却剤収集容器１２．１および冷却剤誘導パイプ１２．２を備える。冷却剤誘導パイプ１２．２は、冷却剤収集容器１２．１の底面側に配置され、冷却剤収集容器１２．１内に収集された冷却剤を誘導するように働く。

図４〜図７はそれぞれ、冷却バー１のさらなる例示的な実施形態におけるそれぞれの冷却バー１の底面図を示している。この例示的な実施形態のそれぞれの冷却バー１は、図１〜図３に示されている冷却バー１とは、搬送方向３に対して横方向のフルジェットノズル１１の分散だけが異なる。図１〜図３に示されている冷却バー１の場合と同様に、フルジェットノズル１１は、搬送方向に対して横方向に延在する３つのノズル列２３〜２５で配置され、異なるノズル列２３〜２５からなるフルジェットノズル１１は、搬送方向３に互いに対してオフセットされて配置されている。

図４は、各ノズル列２３〜２５で互いに隣接するフルジェットノズル１１のノズル間の距離ｄが、搬送方向３に対して横方向に冷却バー１の中央領域から冷却バー１の縁部領域に向かって（たとえば、放物線状に）減少し、それにより、フルジェットノズル１１のノズル密度が、冷却バー１の中央領域から冷却バー１の縁部領域に向かって増加する、冷却バー１を示している。結果として、被圧延材料５における温度差は、被圧延材料５の温度が被圧延材料５の中央領域から被圧延材料５の縁部領域に増加するとき、低減し得るので有利である。

図５は、すべてのノズル列２３〜２５の互いに隣接するフルジェットノズル１１のノズル間の距離ｄは同じであるが、ノズル列２３〜２５は、図５の右方に位置する冷却バー１の縁部領域とは異なる量により左方へと延在し、それにより、ノズル密度が、右方に位置する縁部領域において最大ノズル密度を含む、冷却バー１を示している。結果として、被圧延材料５における温度差は、被圧延材料５の温度が右方に位置する被圧延材料５の縁部領域から左方に位置する被圧延材料５の縁部領域に減少するとき、低減し得るので有利である。

図６は、すべてのノズル列２３〜２５の互いに隣接するフルジェットノズル１１のノズル間の距離ｄはやはり同じであるが、ノズル列２３〜２５は、図６の左方に位置する冷却バー１の縁部領域とは異なる量により右方へと延在し、それにより、ノズル密度が、左方に位置する縁部領域において最大ノズル密度を含む、冷却バー１を示している。結果として、被圧延材料５における温度差は、被圧延材料５の温度が左方に位置する被圧延材料５の縁部領域から右方に位置する被圧延材料５の縁部領域に減少するとき、低減し得るので有利である。

図７は、すべてのノズル列２３〜２５の互いに隣接するフルジェットノズル１１のノズル間の距離ｄは同じであり、また搬送方向３に対して横方向のノズル密度も一定である、冷却バー１を示している。そのような冷却バー１により、結果的に、搬送方向３に対して横方向に被圧延材料５の均一な冷却がもたらされる。

図８は、フルジェットノズル１１の出口直径Ｄのみが搬送方向３に対して横方向に変動する結果として、図７に示されている冷却バーとは異なっている、冷却バー１を示している。この場合には、出口直径Ｄは、冷却バー１の中央領域において最大であり、搬送方向３に対して横方向に冷却バー１の縁部領域に向かって減少し、この減少は、たとえば、放物線状とすることができる。

図１〜図８に示されている冷却バー１の例示的な実施形態は、様々なやり方で修正可能である。たとえば、分配室９は、いずれの場合にも、省略可能であり、スプレー室７には、冷却剤が、分配室９を介さずに、直接、充填される。これに対する代替形態として、フルジェットノズル１１は、スプレー室７内により少ない距離だけ延在していても、またはまったく距離がなく延在していてもよく、すなわち、ノズル本体１９は、より短い形で実現されても、または完全に省略されてもよい。加えて、フルジェットノズル１１は、３つから逸脱するいくつかのノズル列２３〜２５で配置されてもよい。

図８に示されている例示的な実施形態は、フルジェットノズル１１の出口直径Ｄが、図８に示されている冷却バー１の場合以外の方式で、搬送方向３に対して横方向に変動する効果に追加して修正可能である。たとえば、出口直径Ｄは、冷却バー１の中央領域において最小とすることができ、冷却バー１の縁部領域に向かって搬送方向３に対して横方向に増加し得、または出口直径Ｄは、冷却バー１の縁部領域において最大とすることができ、この縁部領域とは反対側に位置する縁部領域に向かって搬送方向３に対して横方向に減少し得る。

図９は、搬送方向３に対して横方向の位置に応じて、図１〜図８に示されている冷却バーによって出力される冷却剤の容量流量Ｖ_１〜Ｖ_５の概略図を示している。

第１の容量流量Ｖ_１は、図３および図８に示されている冷却バー１によって生成され、冷却バー１の中央領域から縁部領域に向かって減少し、この減少は、たとえば放物線状に進む。

第２の容量流量Ｖ_２は、図４に示されている冷却バー１によって生成され、冷却バー１の中央領域から縁部領域に向かって増加し、この増加は、たとえば放物線状に進む。

第３の容量流量Ｖ_３は、図５に示されている冷却バー１によって生成され、冷却バー１の第１の縁部領域から第２の縁部領域に向かって減少する。

第４の容量流量Ｖ_４は、図６に示されている冷却バー１によって生成され、冷却バー１の第２の縁部領域から第１の縁部領域に向かって減少する。

第５の容量流量Ｖ_５は、図７に示されている冷却バー１によって生成され、搬送方向３に対して横方向に一定である。

図１０は、冷却バー１のさらなる例示的な実施形態の断面図を示している。この例示的な実施形態の場合には、分配室９は、スプレー室７の下に配置されている。この場合もまた、スプレー室７と分配室９は、複数の貫通開口部１３によって一緒に連結され、冷却バー１は、垂直方向に延びるシリンダ軸を伴う、すなわち、Ｚ軸に平行な管状ノズル本体１９をそれぞれが含む複数のフルジェットノズル１１を備える。しかしながら、この例示的な実施形態の場合には、ノズル本体１９は、いずれの場合にも、分配室９の底面から分配室９を通ってスプレー室７内へと延在し、ここで、ノズル本体１９はそれぞれ、開口端部２１を含み、それを通して、スプレー室７からの冷却剤が、フルジェットノズル１１内に供給され得る。フルジェットノズル１１は、この場合もまた、搬送方向３に対して横方向に変動するノズル密度を含み、図１〜図６に示されている例示的な実施形態のうちのいずれかと同様の方式で分散されるように配置され得る。

図１１は、冷却バー１のさらなる例示的な実施形態の断面図を示している。分配室９は、この例示的な実施形態でもまた、スプレー室７の下に配置されている。この場合もまた、スプレー室７と分配室９は、複数の貫通開口部１３によって一緒に連結され、冷却バー１は、複数のフルジェットノズル１１を含む。フルジェットノズル１１は、上側でスプレー室７から外に案内され、冷却剤を上向きに出力するように直線状に上向きに向けられる。図１１に示されている冷却バー１は、結果的に、被圧延材料５の下に配置する目的で、および冷却剤を被圧延材料５の底面側に分散する目的で設けられる。フルジェットノズル１１は、この場合もまた、搬送方向３に対して横方向に変動するノズル密度を含むことができる。

図１２は、被圧延材料５を熱間圧延するための圧延ライン２７の概略図を示し、被圧延材料５は、圧延ライン２７を介して搬送方向３で搬送される。圧延ライン２７は、仕上げライン２９および冷却部３１を含む。被圧延材料５を再成形する複数のロールスタンド３３が、仕上げライン２９において、順々に互いの背後に並んで配置されている。２つのロールスタンド３３が、図１２に一例として示されているが、仕上げライン２９はまた、異なる数のロールスタンド３３を含んでもよい。冷却部３１は、仕上げライン２９に連結され、被圧延材料を冷却するための冷却装置３５を備える。

冷却装置３５は、複数の冷却バー１、温度測定装置３７、および制御装置３９を含む。各冷却バー１は、複数のフルジェットノズル１１を含み、その複数のフルジェットノズル１１のそれぞれを通して、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ジェットが、被圧延材料５に出力され得る。一部の冷却バー１は、被圧延材料５の上に順々に互いの背後に並んで配置され、冷却剤ジェットを被圧延材料５の上側へと下向きに出力する。他の冷却バー１は、被圧延材料５の下に順々に互いの背後に並んで配置され、冷却剤ジェットを被圧延材料５の底面側へと上向きに出力する。図１２は、一例として、被圧延材料５の上に配置されている５つの冷却バー１と、被圧延材料５の下に配置されている５つの冷却バー１とを示しているが、冷却装置３５はまた、被圧延材料５の上および／または下に配置されている他の数の冷却バー１を含んでもよい。

しかしながら、好ましくは、冷却バー１のうちの少なくとも２つ、いずれの場合にも、被圧延材料５の上に配置された冷却バー１のうちの少なくとも４つおよび被圧延材料５の下に配置された冷却バー１のうちの少なくとも４つは、搬送方向３に対して横方向に互いに異なって変動するそれらのフルジェットノズル１１のノズル密度および／または出口直径Ｄを含む。残りの冷却バー１は、図７に示されている例示的な実施形態のように、一定のノズル密度を含む。この場合には、変動するノズル密度および／または変動する出力直径Ｄを伴う冷却バー１は、好ましくは、一定のノズル密度を伴う冷却バー１の上流に（搬送方向３に対して）配置されている。この場合、被圧延材料５の温度が依然として非常に高い冷却部３１の始点では、搬送方向３に対して横方向に変動するノズル密度を伴う冷却バー１によって、搬送方向３に対して横方向の局所的な温度差が低減し得るとともに、一定のノズル密度を伴う続く冷却バー１は、搬送方向３に対して横方向に均一に焼き戻しされた（ｔｅｍｐｅｒｅｄ）被圧延材料５の温度全体のみを低減することが達成される。

たとえば、被圧延材料５の上に配置された第１の４つの冷却バー１および被圧延材料５の下に配置された第１の４つの冷却バー１はそれぞれ、図３と同様に冷却バー１の中央領域から冷却バー１の縁部領域に減少するノズル密度を伴う冷却バー１と、図４と同様に冷却バー１の中央領域から冷却バー１の縁部領域に増加するノズル密度を伴う冷却バー１と、図５と同様に冷却バー１の（図５の右方に位置する）第１の縁部領域から冷却バー１の（図５の左方に位置する）第２の縁部領域に減少するノズル密度を伴う冷却バー１と、図６と同様に冷却バー１の第１の縁部領域から冷却バー１の第２の縁部領域に増加するノズル密度を伴う冷却バー１とを含む。

加えて、被圧延材料５の上に配置された冷却バー１はそれぞれ、冷却バー１への冷却剤供給が中断された場合にこの冷却剤バー１から被圧延材料５上に流出する冷却剤を低減させるために、図１および図２に示されている冷却バー１のように、フルジェットノズル１１、ならびに／またはスプレー室７および分配室９を備えることが好ましい。被圧延材料５の下に配置される冷却剤バー１は、より単純な方式で実現され得、すなわち、この冷却バー１は、細長いノズル本体１９を含まずに単純に実現されたフルジェットノズル１１を備えることができ、および／または冷却バー１への冷却剤供給が中断された場合に被圧延材料５の下に配置された冷却バー１から被圧延材料５上に流出し得る冷却剤がないとき、スプレー室７と分配室９とに分割不可能である。

温度測定装置３７は、好ましくは、冷却装置３５の冷却バー１の上流に図１２に示されているように配置される。加えて、さらなる温度測定装置３７が、冷却装置３５の冷却バー１の下流に配置されてもよい。温度測定装置３７は、搬送方向３に対して横方向に被圧延材料５の温度の温度分布を確定する目的で実現される。たとえば、温度測定装置３７は、好ましくは、±２℃の精度を伴う、温度を記録するための赤外線スキャナを備える。

制御装置３９は、温度測定装置３７により確定された、搬送方向３に対して横方向に被圧延材料５の温度の温度分布に応じて、個々の冷却バー１に対する冷却剤の流量容量を制御する目的で実現される。制御装置３９は、冷却バー１ごとに、１つの制御ユニット４７、２つの冷却剤ポンプ４９、および１つの制御弁５１を含む。

冷却バー１のうちの１つに対する冷却剤の流量容量は、各制御弁５１によって調整できる。被圧延材料５の上に配置された冷却バー１の制御弁５１は、２つの冷却剤ポンプ４９のうちの一方に連結され、被圧延材料５の下に配置された冷却バー１の制御弁５１は、他方の冷却剤ポンプ４９に連結されている。２つの冷却剤ポンプ４９の代わりに、異なる数の冷却剤ポンプ４９、たとえば、すべての制御弁５１に連結されているたった１つの冷却剤ポンプ４９、またはたった１つの制御弁５１に、もしくは制御弁５１のサブセットにそれぞれが連結されている３つ以上の冷却剤ポンプ４９を設置することも可能である。加えて、冷却剤ポンプ４９の代わりに、制御弁５１の上の適切な高さに配置されている、冷却剤が充填された高架タンクを設置してもよく、この高架タンクを介して制御弁５１に冷却剤が供給される。冷却剤供給システム、たとえば水供給システムの供給圧力がすでに十分である場合には、冷却剤ポンプ４９または高架容器を全体的に不要にすることすらできる。冷却バー１がそれぞれ、フルジェットノズル１１を備えるとき、原則として、冷却バー１に供給するには、約４バールの冷却剤圧力で十分である。冷却バー１の冷却剤の典型的な流量容量は、約１７５ｍ^３／ｈである。

温度測定装置３７によって検出される測定信号は、制御ユニット４７に供給される。冷却剤ポンプ４９および制御弁５１は、制御ユニット４７によって制御できる。個々の冷却バー１への、特に、ノズル密度の変動を伴う冷却バー１への冷却剤の流量容量は、温度測定装置３７により検出される温度分布に応じて、制御ユニット４７によって計算され、制御弁５１を制御することによって調整されて、ノズル密度の変動を伴う冷却バー１の使用およびそれらの適切な組合せによって、搬送方向３に対して横方向に被圧延材料５の温度の温度差を平準化し、被圧延材料５の温度を全体的に所望の値、たとえば、巻取温度まで低減させる。個々の冷却バー１への冷却剤の流量容量は、この場合、制御ユニット４７によって、被圧延材料５のパラメータ、たとえば、その厚さ、温度、および／または熱容量などから創出されるモデルによって計算される。

本発明の詳細について、好ましい例示的な実施形態によってより深く示し、説明してきたが、本発明は、開示された例によって制約されるものではなく、当業者はそれらから他の変形形態を本発明の保護範囲から逸脱することなく導き出すことができる。

１ 冷却バー
３ 搬送方向
５ 被圧延材料
７ スプレー室
９ 分配室
１１ フルジェットノズル
１２ 冷却剤誘導装置
１２．１ 冷却剤収集容器
１２．２ 冷却剤誘導パイプ
１３ 貫通開口部
１５ 出力方向
１７ 出力側
１９ ノズル本体
２１ 開口端部
２２ 出口開口部
２３〜２５ ノズル列
２７ 圧延ライン
２９ 仕上げライン
３１ 冷却部
３３ ロールスタンド
３５ 冷却装置
３７ 温度測定装置
３９ 制御装置
４７ 制御ユニット
４９ 冷却剤ポンプ
５１ 制御弁
ｄ ノズル間の距離
Ｄ 出口直径
Ｘ、Ｙ、Ｚ デカルト座標
Ｖ_１〜Ｖ_５ 容量流量

Claims (14)

1. 搬送方向（３）に移動する被圧延材料（５）を冷却するための冷却バー（１）であって、
   − 冷却剤が充填できるスプレー室（７）、
   − 前記冷却剤の中間貯蔵用の分配室（９）であって、前記分配室（９）からの冷却剤を前記スプレー室（７）に充填するための少なくとも１つの貫通開口部（１３）によって前記スプレー室（７）に連結されている、分配室（９）
   を含み、
   − 各貫通開口部（１３）が、前記分配室（９）と前記スプレー室（７）との間の前記分配室（９）の上側に配置され、
   前記冷却バー（１）が、
   − 前記スプレー室（７）からの冷却剤が供給できる複数のフルジェットノズル（１１）をさらに含み、前記複数のフルジェットノズル（１１）のそれぞれを介して、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ジェットが、出力方向（１５）で前記被圧延材料（５）に出力され得、
   − 各フルジェットノズル（１１）が、冷却剤を前記フルジェットノズル（１１）内に供給するための前記スプレー室（７）の内側の前記冷却バー（１）の上側領域に配置された開口端部（２１）を含む管状ノズル本体（１９）を備え、
   − 前記開口端部（２１）が、前記分配室（９）の上側の高さの上に配置されている、
   冷却バー（１）。
2. 前記フルジェットノズル（１１）のノズル密度が、前記搬送方向（３）に対して横方向に変動することを特徴とする、請求項１に記載の冷却バー（１）。
3. 前記フルジェトノズル（１１）の出口直径（Ｄ）が、前記搬送方向（３）に対して横方向に変動することを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却バー（１）。
4. 前記フルジェットノズル（１１）が、前記搬送方向（３）に対して横方向に延在する少なくとも１つのノズル列（２３〜２５）で配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却バー（１）。
5. 前記フルジェットノズル（１１）が、前記搬送方向（３）に対して横方向に延在する複数のノズル列（２３〜２５）で配置されていること、および様々なノズル列（２３〜２５）の前記フルジェットノズル（１１）が、前記搬送方向（３）に互いに対してオフセットされて配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却バー（１）。
6. 各ノズル列（２３〜２５）の互いに隣接するフルジェットノズル（１１）のノズル間の距離（ｄ）が変動することを特徴とする、請求項４または５に記載の冷却バー（１）。
7. フルジェットノズル（１１）によって出力される冷却剤を誘導するための少なくとも１つの冷却剤誘導装置（１２）が、前記スプレー室（７）の縁部領域に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却バー（１）。
8. 搬送方向（３）に移動する被圧延材料（５）を冷却するための冷却装置（３５）であって、
   − 複数の冷却バー（１）であって、前記搬送方向（３）に沿って順々に互いの背後に並んで配置され、それぞれが複数のフルジェットノズル（１１）を備え、前記複数のフルジェットノズル（１１）のそれぞれを介して、ほぼ一定のジェット直径を伴う冷却剤の冷却剤ジェットが、前記被圧延材料（５）に出力され得る、複数の冷却バー（１）、
   − 前記搬送方向（３）に対して横方向に前記被圧延材料（５）の温度の温度分布を確定するための温度測定装置（３７）、
   − 前記搬送方向（３）に対して横方向に前記被圧延材料（５）の前記温度の温度分布に応じて、前記個々の冷却バー（１）に対する冷却剤の流量容量を自動的に制御するための制御装置（３９）
   を含み、
   − 前記冷却バー（１）のうちの少なくとも２つが、前記搬送方向（３）に対して横方向に互いに異なって変動する前記フルジェットノズル（１１）のノズル密度および／または出口直径（Ｄ）を含む、
   冷却装置（３５）。
9. 前記冷却バー（１）のうちの２つの前記ノズル密度が、互いに異なる前記冷却バー（１）の側に、前記搬送方向（３）に対して横方向に配置されている最大ノズル密度を含むこと、または／および前記冷却バー（１）のうちの２つの前記フルジェトノズル（１１）の前記出口直径（Ｄ）が、互いに異なる前記冷却バー（１）の側に、前記搬送方向（３）に対して横方向に配置されている最大出口直径を含むことを特徴とする、請求項８に記載の冷却装置（３５）。
10. 少なくとも１つの冷却バー（１）の前記フルジェットノズル（１１）の前記ノズル密度および／または前記出口直径（Ｄ）が、前記冷却バー（１）の中央領域において最大であり、前記搬送方向（３）に対して横方向に前記冷却バー（１）の縁部領域に向かって減少することを特徴とする、請求項８または９に記載の冷却装置（３５）。
11. 少なくとも１つの冷却バー（１）の前記フルジェットノズル（１１）の前記ノズル密度および／または前記出口直径（Ｄ）が、前記冷却バー（１）の中央領域において最小であり、前記搬送方向（３）に対して横方向に前記冷却バー（１）の縁部領域に向かって増加することを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の冷却装置（３５）。
12. 少なくとも１つの冷却バー（１）が、前記被圧延材料（５）の上に配置され、少なくとも１つの冷却バー（１）が、前記被圧延材料（５）の下に配置されていることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の冷却装置（３５）。
13. 少なくとも１つの冷却バー（１）が、請求項１から７のいずれか一項に記載のように実現されることを特徴とする、請求項８から１２のいずれか一項に記載の冷却装置（３５）。
14. − 被圧延材料（５）の温度の温度分布が、搬送方向（３）に対して横方向に確定され、
    − 個々の冷却バー（１）に対する冷却剤の流量容量が、前記確定された温度分布に応じて制御される、
    請求項８から１３のいずれか一項に記載のように実現される、冷却装置（３５）を動作させるための方法。

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