JP3356283B2 - 連続移動する金属ストリップの温度制御のために液体冷媒を適用および除去する方法および装置 - Google Patents

連続移動する金属ストリップの温度制御のために液体冷媒を適用および除去する方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、連続生産ラインで前進する金属ストリップ
に液体冷媒を適用したり、適用した液体冷媒を除去する
ための方法および装置に関する。詳しくは、本発明は、
単スタンドおよびマルチスタンド冷間圧延機における金
属ストリップの冷却に関する。さらに詳しくは、本発明
は、単スタンドおよびマルチスタンド圧延機の冷間圧延
中に、アルミニウム・ストリップ等水汚染性（water−s
tainable）金属ストリップの水冷のための方法および装
置に関する。分かりやすく説明するために、ここではマ
ルチスタンド冷間圧延機に適用する場合について詳細に
述べる。
背景技術 アルミニウム・ストリップ（ここで使用する「アルミ
ニウム」という用語はアルミニウム合金および純アルミ
ニウム金属を指す）のような薄板金の冷間圧延では、一
般的に上部および下部作業ロール（その間をストリップ
が通過する）ならびに上部および下部作業ロールのそれ
ぞれ上部および下部に（接触した状態の）上部および下
部バックアップ・ロールをそれぞれに含む１台または直
列に連続配置したロール・スタンドにおける冷間加工に
よって、ストリップの厚みが減少する。圧延されるスト
リップは、冷間圧延ラインの上流端のコイルから繰り出
され、ロール・スタンドを通過した後、ラインの下流端
で再びコイルに巻き取られ、この冷間圧延作業は基本的
に連続的に行われる。
やむを得ないことであるが、ストリップの冷間加工に
は、ストリップが各ロール・スタンドのロール間隙を通
過するときに、ストリップ温度のある程度の上昇が伴
う。単スタンド圧延機の場合、ストリップが室温付近で
圧延機に入ることを前提とすると、この温度上昇は通常
問題にならない。しかし、マルチスタンド直列機の場
合、幾つかのロール・スタンドにおけるストリップの温
度上昇は累積的であり、その結果、入口では室温であっ
た場合でも、ストリップが圧延機から出るときの温度は
許容限界を越えることがある。例えば、３スタンド機の
コンピュータ解析は、ストリップの出口温度が、主とし
て圧延される特定の合金、圧延機でそれが受ける圧延の
程度、および圧延条件によっては、300℃もの高温に近
くなる場合があることを示している。一方、ストリップ
の破損等、プロセスの信頼性に関連する問題点を考慮
し、かつ製品の性能に関連する冶金学的および機械的な
問題点を考慮すると、冷間圧延アルミニウム・ストリッ
プの出口温度またはコイル巻取温度は、製品によって通
常100℃から180℃の間に維持する必要があり、一般的な
制限値は150℃前後である。また、製品によっては、冷
間圧延ストリップのコイル巻取温度を、その後の工程段
階で最大限の効率および利益を達成するために、予め決
められた範囲内に制御することが非常に有利になる。本
発明が成された時点では、通常、ロール・スタンドには
多量の冷媒が注がれ、出口温度はコイルの履歴および圧
延条件に依存していたので、この制御を実現することは
できなかった。そこで、マルチスタンド直列冷間圧延機
の連続ロール・スタンドの間で金属ストリップの制御冷
却が必要であったことは、明らかである。
制御冷却は、単スタンド冷間圧延機への侵入でも有利
に機能することができる。充分な自然冷却の時間を置く
ことなく、熱間圧延ラインまたは熱処理から送られてく
るコイルは、出口温度が許容限界を越えることなく、圧
延することができる。同様に、折返しパス工程（つま
り、コイルを圧延し、その後すぐに再圧延する方式）が
可能になる。これによって、コイルの取扱および保管が
減少し、製造時間が短縮し、プロセス在庫が減少するこ
とから、かなりの利点が得られる。
同時に、ストリップを冷却するときに、その冷却操作
が製品品質の他の側面に悪影響を及ぼさないことが重要
である。一つのそうした側面が厚みや平面度の制御であ
り、冷間圧延を行う比較的薄いストリップが、高圧噴射
の冷媒流体の力によってたわむと、それが崩れるおそれ
がある。繰り返しになるが、水はコストおよび効果の観
点から好適な冷媒であるが、水の存在は、ロール・スタ
ンドの圧延潤滑剤の性能を損ねることがあり、またスト
リップがアルミニウムまたはその他の水汚染性金属であ
れば、巻き戻されたコイルの残留水分が、受け入れられ
ない表面のしみができる原因になる場合がある。
発明の開示 本発明は、第１態様として、広い意味で、ストリップ
の対置する主要表面をそれぞれ上向きおよび下向きにし
た状態で、ほぼ水平の経路に沿って長手方向に連続的に
前進する金属ストリップを冷却する方法に関する。スト
リップを冷却するこの方法は、ストリップの下にストリ
ップと離れた位置関係に配置された多数の上向きに開口
したスロットから冷媒液を上向きに、ストリップの下向
きの表面に対して放流することによって、前進するスト
リップの下向きの表面にだけ接触する状態で冷媒液を放
出し、前記スロットをストリップの経路に沿って間隔を
置いて配置し、各スロットをストリップの経路を横切る
方向に、ストリップの実質的に幅全体にわたって伸長さ
せ、放出された冷媒液がストリップの上向きの表面に接
触するのを防止し、かつ前記多数のスロットのストリッ
プの前進方向における下流側で、ストリップの下向きの
表面から冷媒液を除去する工程から成る。
この方法では、全てのスロットの向きを、経路におけ
るストリップの進行方向に対し少なくとも90度の角度で
冷媒液がストリップに当たるように設定することが望ま
しい。非常に望ましいのは、大半または全てのスロット
の向きを、経路におけるストリップの進行方向に対し90
度より大きい角度で冷媒液がストリップに当たるように
設定することである。しかし、希望に従って、上流への
冷媒放出の程度を制限するために、例えば冷媒がスロッ
ト配列の上流に位置するロール・スタンドに届くのを防
止するために、最も上流（ストリップの経路に対し）の
１つ以上のスロットの向きは、ストリップの進行方向に
対し約90度の角度で冷媒液がストリップに当たるように
設定してもよい。
本発明の特定の特徴として、冷媒液（水が便利または
好適である）は、ストリップを実質的に上向きにたわま
せる、各スロットからストリップの実質的に全幅にわた
って水の連続的カーテンとしてストリップに当たるよう
な圧力で、スロットに供給される。本発明の別の好適な
または特定の特徴によると、スロットはそれぞれの幅が
約0.2mmから約5.0mmの間、好ましくは0.5mmから2.0mmの
間であり、ストリップの進行方向における隣接スロット
の間隔が、約50mmから約500mmの間、好ましくは100mmか
ら150mmの間であり、スロットは全て、10m未満（好まし
くは3m未満、最も好ましくは1m未満）の圧力水頭で、定
水位スタンドパイプから水を供給し、スロットは、冷却
条件を精密に制御するために、個々に遮断することがで
き、つまり全部より少ないスロットで放水することがで
きる。
冷媒液はこのように、本発明の方法により、ストリッ
プの進行方向に対向する斜角で、ストリップの下側表面
に対する上向きの多数の横断方向の液のカーテンとし
て、連続的に前進するストリップに放出され、このカー
テンはストリップの経路に沿って直列に連続的に配置さ
れることを理解されたい。この冷却配列は、ストリップ
の凹凸や平面度の制御を妨げる程度にまでストリップを
上向きにたわませることなく、マルチスタンド直列冷間
圧延機におけるスタンド間冷却などの目的のために、ス
トリップ温度の所望の低下を達成するのに完全に有効で
あることが明らかになっている。長手方向のストリップ
進行方向に斜めに対向するように液体カーテンの方向を
取ることにより、カーテンをストリップに対し直角にし
たり、ストリップの運動方向を向いた斜角とした場合よ
り、冷媒とストリップとの間の相対速度が高くなる（し
たがって、熱伝達が良くなる）。また、これによって、
カーテンがストリップに対し直角であった場合より、ス
トリップにかかるたわみ荷重が低くなると共に、隣接ス
ロットからの冷媒放出による液体カーテンへの干渉が最
小になる。さらに、この方法で水を（冷媒液として）適
用することにより、ストリップ表面の残留水分の厄介な
存在が最小になる。
これらの低圧連続カーテンでは、移動するストリップ
の側縁からの横方向の発散がほとんど見られないので、
ストリップの上面に水が飛沫しないのは、水のカーテン
自体の構成によるところが大である。スロットがストリ
ップの側縁の外側に伸長する場合は、シャッタによって
カーテンの寸法をストリップの幅に従って制限するため
に、その末端部を塞ぐか、または水のカーテンを反らせ
ることができる。適切な遮蔽構造を利用して、冷媒適用
の領域（つまり、スロットの配列の場所）をストリップ
経路の下に限定すると、ストリップ上面への水の飛沫は
効果的に完全に防止される。
こうして、しみの問題の原因となったり、平面度や厚
みの測定あるいは次の下流ロール・スタンドの潤滑など
下流の作業を妨害するおそれのある残留水分を防止する
には、ストリップの下側表面から冷却水を除去するだけ
でよい。濡れたストリップの表面が下を向いているため
に、適用した水の大部分はそこから垂れ落ちるので、そ
うした冷却水の除去は重力によって大いに助けられる。
ストリップの進行方向に斜めに対向する各水のカーテン
の向きもまた、隣接する上流カーテンによって放出され
た余分の水のうちの幾らかを、ストリップの表面から押
し落とす傾向がある。スロットの配列の下流端部におけ
るストリップの下の固定防壁は、かなりの長手方向速度
で動くストリップから飛散水煙が吹き飛ばされるのを制
止する。
スロット配列の下流端部またはそれより先の位置で、
ストリップの下側表面に残っている残留水分を除去する
工程は、ストリップ表面に流体ナイフ（fluid knife）
を当てることによって実行すると有利である。ここで使
用する「流体ナイフ」という用語は、残留水分を表面か
ら強制的に除去するために、衝突位置でストリップの運
動の接線方向に対向して斜角で水分が残っているストリ
ップ表面に衝突する、比較的大きい圧力下のガスおよび
／または液体の噴射のカーテンまたは配列を指す。
本発明は、第２態様として、上記冷却方法の冷媒液除
去工程に関する。つまり、これは、ストリップの進行方
向に対し90度を越える角度で、ストリップの下向き表面
に液体ナイフを当てることによって、長手方向に連続的
に前進する金属ストリップの下向き表面から残留冷媒液
（例えば水）を除去する方法に関する。液体ナイフを多
数のスロットの下流に向けながら、ストリップの上向き
表面がホールドダウン・ロールに係合する位置で液体ナ
イフがストリップの下向き表面に衝突するように、ある
位置でストリップの上向き表面と接触するホールドダウ
ン・ロールに沿ってストリップを通す。
この冷媒除去方法の１つの実施例では、液体ナイフは
冷媒液のナイフであり、この方法は、冷媒液と混和しな
い液体の第２液体ナイフを、最初に示した液体ナイフの
衝突点の下流で、ストリップの上向き表面がホールドダ
ウン・ロールにまだ係合している位置で、ストリップの
下向き表面に当てる工程を含む。第２実施例では、冷媒
液と混和しない液体の１種類の液体ナイフだけを使用す
る。例えば、どちらの実施例でも、冷媒液が水の場合、
混和しない液体は灯油またはオイル、例えば圧延油とす
ることができる。どちらの実施例でも、ストリップ表面
の残留冷媒液は充分に減少し、下流での作業を妨げない
こと、およびストリップ表面のしみを防止することの両
方の目的が達成されることが見い出されている。
さらにいっそう完全な冷媒の除去は、ホールドダウン
・ロールおよび液体ナイフの下流で、ストリップの下向
き表面に係合するガイド・ロールに沿ってストリップを
通すことによって、達成することができる。ガイド・ロ
ールは、スクイージ（squeegee）効果によって後者の表
面から液体を除去する。
本発明の冷却法および冷媒除去法は、例えば焼きなま
しに付随する冷却作業など、どのようなインライン金属
ストリップ冷却作業にも広く適用可能であるが、本発明
は特に、金属ストリップのマルチスタンド直列（タンデ
ム）冷間圧延に適用して、ストリップのスタンド間冷却
を実現することができる。この態様では、連続直列ロー
ル・スタンド間の冷却位置で、ストリップの下の前記位
置に直列に配置された多数の横方向に伸長するスロット
から、上述の水のカーテンをストリップの下向き表面だ
けに当てることによって、冷間圧延ラインを連続的に前
進するストリップを冷却する。残留冷媒液は、好ましく
は、ストリップの上面がホールドダウン・ロールに係合
される位置でストリップ表面に衝突する１つ以上の液体
ナイフを使用する本発明の除去方法によって、多数のス
ロットと次の下流ロール・スタンドとの間でストリップ
の下向き表面から除去する。この冷却および冷媒の除去
は、ストリップの温度をコイル巻取に許容される低い値
に維持するため、かつ、冷媒が水であり、ストリップが
アルミニウムであった場合でも、巻取コイルのしみを防
止するのに望ましい程度に残留冷媒を減少させるのに効
果的である。冷間圧延ラインに２台以上のスタンドが含
まれる場合、連続ロール・スタンド間にそれぞれ配置さ
れた多数の冷却位置のそれぞれで、冷却工程および除去
工程を実行することができる。冷間圧延ラインにロール
・スタンドが１台しか含まれない場合、ストリップがほ
ぼ水平の経路に沿って進行する場所のコイル繰出しスタ
ンドとロール・スタンドとの間に配置された冷却位置
で、冷却工程および除去工程を実行することができる。
本発明の別の利点は、使用する装置の製造に精密誤差
が要求される不便さを伴うことなく、充分な冷媒の放出
が達成されることである。
本発明はまた、上述の冷却および液体除去作業を実行
する装置に関する。こうした装置は、定義された実質的
に水平の経路に沿って、長手方向に連続的に金属ストリ
ップを前進させる手段と組み合わせて使用する。この装
置は、ストリップの下にストリップから間隔を置いた関
係に配置された多数の上向きに開口したスロットから、
ストリップの下向き表面に向けて、冷媒液を上向きに放
流することによって、前進するストリップの下向き表面
だけに接触するように冷媒液を放出する手段から成る。
スロットは経路に沿って間隔を置いて配置され、それぞ
れのスロットは、経路を横切る方向に、ストリップの実
質的に幅全体にわたって伸長する。冷媒液をスロットに
供給する手段、放流された冷媒液がストリップの上向き
の表面と接触するのを防止する手段、および多数のスロ
ットの下流でストリップの下向き表面から冷媒液を除去
する手段を設ける。
この装置は、単スタンド圧延機用として、またはスト
リップの経路に沿って直列に配置された少なくとも２台
のロールスタンドを含むマルチスタンド冷間圧延ライン
用として開発することができ、後者の場合、スロットお
よび除去手段を２つのロール・スタンドの間に配置す
る。
本発明はまた、冷却位置の下流で少なくとも１つの液
体ナイフをストリップの進行方向に対し90度以上の角度
でストリップの下向き表面に当てる手段から成る、連続
的に前進する金属ストリップの下向き表面から冷媒液を
除去する装置をも含む。ストリップの上向き表面がある
位置で接触する状態でストリップがそれに沿って進むホ
ールドダウン・ロールを設け、ストリップの上向き表面
がホールドダウン・ロールと係合する位置で、流体ナイ
フがストリップの下向き表面に衝突するようにする。
本発明のさらに別の実施例では、合金および支配的圧
延条件によって、必要なストリップの冷却量の閉ループ
制御システムまたは予測制御システムを設ける。この制
御機構は、冷却の量を制御することによって、圧延プロ
セスの出口端部におけるコイルの性質に影響を及ぼす、
繰出コイルおよび圧延工程の条件および／または性質
（例えば構成、入口温度、加工硬化度等）の変化を補償
することができ、一貫した所望の製品の性質をもたらす
目標出口温度を達成する。つまり、ストリップ冷却の制
御は目標出口温度を達成するための手段であり、さらに
目標出口温度の達成は、製品に所望される一貫した機械
的特性を実現するための手段である。
本発明のさらに別の特徴および利点は、以下に記述す
る詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろ
う。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の装置の実施例を組み込んだ、冷間
圧延金属ストリップ用のマルチスタンド直列ラインを非
常に簡易化して示す概略立面図である。
第２図は、第１図の装置に使用する冷媒供給システム
の簡易概略端面図である。
第３図は、第２図の冷媒供給システムの簡易概略部分
平面図である。
第４図は、内部の冷却液の流動の特徴を示す、第１図
の冷却位置の一つの一部分の拡大概略図である。
第５図は、さらに冷却液の流動パターンを示す第４図
の冷却位置の簡略線平面図である。
第６図は、第１図の冷却位置の一つの概略平面図であ
る。
第７図は、第６図における線７−７に沿った取った、
第６図の冷却位置の概略端面図である。
第８図は、第６図における線８−８に沿って取った第
６図の冷却位置、および本発明にかかる冷媒液を除去す
るためのシステムを含む関連要素の概略側面図である。
第９図は、第８図の冷媒除去システムの拡大概略側面
図である。
第10図は、冷媒除去システムの変化例を示す、第９図
に類似した図である。
第11図は、低圧の水のカーテンによる冷却時のストリ
ップ速度に対する熱伝達係数の関係を示すグラフであ
る。
第12図は、ストリップ速度に対する水ナイフの圧力お
よび流量の関係を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態 第１図は、一般に従来のマルチスタンド直列冷間圧延
ライン10を示す。図示した特定のラインは３台のロール
・スタンド11a、11b、11cを含み、各スタンドは上部お
よび下部作業ロール12、ならびにこれらの作業ロールの
それぞれ上部および下部に（接触した状態で）位置する
上部および下部バックアップ・ロール14から成る。これ
らの３台のロール・スタンドは、供給コイル18から巻取
コイル20までほぼ水平のアルミニウム・ストリップ16の
進行経路に沿って、相互に間隔を置いた直列関係に配置
される。ストリップ16は、矢印22によって示される方向
に、（その２つの主要表面の一方を上向きに、他方を下
向きにして）この経路に沿って長手方向に連続的に前進
しながら、３台のロール・スタンド11a、11b、11cの作
業ロールのロール間隙を順次通過し、各ロール・スタン
ドで厚みが減少していくので、巻取コイル20のストリッ
プは、供給コイル18よりゲージが実質的に薄くなる。
各ロール・スタンドは、概略的に符号24で示す、ロー
ルに冷媒を適用する手段を備えている。それぞれのそう
した手段24は、米国特許第5,046,347号に開示された種
類の冷媒収容装置（図示せず）を組み込むことが望まし
い。各ロール・スタンドの冷媒収容装置により、ストリ
ップの進行方向における各ロール・スタンドの下流で、
アルミニウム・ストリップ16の水汚染性表面への冷媒水
の有害な飛沫を防止しながら、ロールを水で適切に冷却
することができる。この圧延機は、ストリップの厚みお
よび平面度制御などの目的のために、その他の周知また
は従来の特徴（図示せず）をも組み込んでいることを理
解されたい。
冷間圧延ライン10の運転中に、各ロール・スタンドに
おけるストリップ16の冷間加工に付随して、熱が発生す
る。手段24はロール自体の過剰な加熱を防止するが、ス
トリップの温度は、ストリップが各ロール・スタンドを
通過するときに上昇し、ストリップを連続ロール・スタ
ンド間で冷却しない限り、これらの温度上昇は累積的効
果を持つので、圧延機に存在するストリップの温度は、
例えば300℃に近づくことがあるが、その一方で、巻取
コイルにおけるストリップの温度は、一般に約150度を
越えてはならない。したがって、ストリップのスタンド
間冷却により、累積的温度上昇を防止することが望まれ
る。
本発明は、今説明する実施例で、３スタンド圧延機10
の位置26、28でストリップのスタンド間冷却を実行し、
冷間圧延ストリップの許容範囲の低い出口温度または巻
取温度を達成する。
第１図ないし第８図に示すように、ロール・スタンド
11aと11bの間、およびロール・スタンド11bと11cの間に
それぞれ定められたスタンド間冷却位置26、28の各々
に、多数の軸方向に水平のマニホルド30を設ける（第１
図の各スタンド間冷却位置には、そうしたマニホルドが
８本図示されている）。各マニホルドは、その長さの大
半にわたって伸長する、単独の連続した細長いほぼ上向
きのスロット32を有する。各冷却位置のマニホルドはス
トリップ16の下で相互に並列関係に配置し、スロット32
がストリップ経路に沿って相互に間隔を置いた直列関係
で、前進するストリップの下でこれを横切る方向に伸長
し、ストリップの下向き表面に向かって開口するように
する。
それぞれのスロット32は縁部を先細に形成し、約0.2m
mから約5.0mmの範囲、最も好ましくは約2.0mmの均一な
幅、および少なくとも圧延機10で圧延することのできる
ストリップ16の最大幅にほぼ等しい長さを持つ。マニホ
ルドは、各スロットの両端がそれぞれ、圧延機内を前進
するそうした最大幅のストリップの対置する両側縁の位
置と一致するように、ストリップ経路の下に配置する。
それぞれのスタンド間冷却位置における隣接スロット間
の間隔は、約50mmから約500mmの範囲が一般的または好
ましく、約100mmから約150mmの範囲が最も好ましい。ま
た、スロットは、前進するストリップ16の下向き表面か
ら下に約50mm離して配置するのが最も便利である。
両方のスタンド間冷却位置26、28の全てのマニホルド
30は、配管34によって単独の共通の定水位スタンドパイ
プ36（第２図）に接続し、そこから低圧で冷媒液をマニ
ホルドに送り込み、スロットから放出させる。スロット
から放出され、その後ストリップ16から落下する水は、
第２図に符号40で図式的に示すように、マニホルドの下
で回収し、スタンドパイプの必須の定水頭を維持するた
めに、適切な、例えば従来の装置（図示せず）の制御下
で、符号42で示す補充液と共にスタンドパイプ36に還流
する。実際には、スタンド間冷却水の再循環は、ロール
・スタンド冷却システムおよび以下で述べる冷媒除去シ
ステムからの水の回収およびこれらのシステムへの水の
再循環と統合することができ、（同じく以下で説明する
ように）この統合運転はさらに、これらの水源のどれか
から回収された水に混合された油の分離および回収を含
めることができる。
スタンドパイプの水頭の圧力は、各マニホルド30に送
り込まれた水を、ストリップ16の下向き表面に対し、ス
トリップの少なくとも実質的に全幅にわたって衝突する
連続的な上向きの水のカーテン44として、マニホルドの
スロット32から外側に放出させる。スタンド間冷却位置
26、28では、少なくともストリップの進行方向で最も上
流（つまり、すぐ上流のロール・スタンド、位置26の場
合は11aのロール・スタンドに最も近い）のマニホルド3
0aは、そのスロット32aから放出される水のカーテン44a
（第４図）が、マニホルドの上でストリップ経路を前進
するストリップ16の下向き表面に対し実質的に90度の角
度で当たるように配向する。第４図にも示すように、各
スタンド間冷却位置のその他の（マニホルド30aの下流
の）マニホルドは、それぞれのスロット42から放出され
る水のカーテン44が、カーテンとストリップの衝突位置
でストリップの走行方向とは反対の方向に斜角を成すよ
うに配向する。この斜角は非常に決定的なものではな
い。一般的または望ましくは、これをストリップの進行
方向に対し約110度ないし約115度とし、各カーテンが垂
直に対し約20度ないし約25度の角度で上流を向くように
することができる。
通常、同じ冷間圧延機が、時と場合によって、様々に
異なる幅の金属ストリップを圧延するために使用され
る。本発明の冷却装置をストリップ幅の変化に適合させ
るために、第６図および第７図に示すように、マニホル
ド30とストリップ16の経路との間に、重複可動シャッタ
46の配列（ストリップ経路の長さ方向に伸長し、経路に
対し相対的に横切る方句に移動可能）を、スタンド間冷
却位置26、28のそれぞれの両側に沿って配置し、圧延機
10で圧延するストリップ16の幅に合わせてカーテンの両
端部を調整可能に偏向させる。横方向の移動ができるよ
うに適切な構造（図示せず）で支持されたシャッタは、
圧延するストリップの側縁から先まで伸長したスロット
の端部を覆うように配置するので、これらの端部からの
水の放出は偏向する。別の例として、マニホルドの内部
または外部の装置を閉じることによって、水のカーテン
がストリップ幅に等しい長さにしか放出されないよう
に、スロットの有効長さを調整することができる。その
結果、カーテンと前進するストリップの位置が一致し、
カーテンはストリップの下向き表面の実質的に全幅に衝
突するが、ストリップの側縁から突出することがないよ
うに、各スロットからストリップに衝突する水のカーテ
ン44の位置および寸法（ストリップを横切る方向）が制
御される。
スロット32から放出される水を、ストリップ16の下の
スタンド間冷却位置から横方向に漏れないように閉じ込
めるために、各スタンド間冷却位置26、28はまた、スト
リップの進行経路の高さより下にマニホルド30の両端部
に沿って伸長する固定側板48（第７図）によって横方向
を閉囲する。本発明の装置では、冷媒液はストリップの
下向きの表面にしか適用されず、この装置によって、ス
トリップの上部表面に水またはその他の液体が適用され
ることはない。側板48は可動シャッタ46と共に、スロッ
ト32から放出される水がストリップの上部表面と接触す
るのを防止する。ストリップの上部表面の乾き度を完全
に制御するために、冷間圧延機でこれまで周知であり使
用されてきた、エア・ブローオフや冷却箱などの装置
（図示せず）を使用することができる。
各スタンド間冷却位置では、その中のマニホルド30の
配列の下流（つまり、マニホルドと、ストリップの経路
における次の下流ロール・スタンドとの間）で、ストリ
ップの進行方向の（移動するストリップによって与えら
れた）かなりの速度成分により、ストリップの下部表面
から飛ばされたり落ちてきた冷媒水を塞き止めるため
に、ストリップ経路の下に横方向固定防壁50（第８図な
いし第10図）を配置する。この防壁は、塞き止めた水が
ストリップにはね返るのを防止するように設ける。しか
し、ストリップと防壁が接触して損傷する可能性を防止
し、かつストリップが万一破損した場合の問題を回避す
るために、この防壁の上縁部は、ストリップの経路から
下に間隔を置いて、一般的には約50mmの距離に、配置し
なければならない。したがって、防壁とストリップの間
には水が通過できる間隙が維持される。また、この防壁
は、ストリップの下向き表面に付いている残留冷媒水を
除去する機能を果たすことはできない。
第１図、第８図、および第９図に示す実施例の本発明
の装置は、（各スタンド間冷却位置に）防壁50に隣接し
て、つまりスタンド間冷却位置のマニホルドの配列とス
トリップ進行経路における次の下流ロール・スタンドと
の間に、直列に配置した２つの液体ナイフ・ノズル配列
52、54を含む。２つの液体ナイフ（それぞれ符号52aお
よび54aで示す）は、前進するストリップの下向き表面
に連続的に作用して、（水カーテンによってストリップ
の表面に適用された）残留冷媒水をそこから除去すると
共に、ストリップと防壁50の間隙から飛沫水が下流に通
過するのを防止する。各スタンド間冷却位置におけるこ
の装置は、液体ナイフ52a、54aがストリップの下部表面
に作用する位置で、ストリップ16の経路の真上に配置し
た（かつ経路を横切るように伸長する）軸方向に水平な
ホールドダウン・ロール56をも含む。前進するストリッ
プは、その上部表面が全巻き角β（第９図）でホールド
ダウン・ロール56と係合し、ストリップが角度β全体を
ロール56によって支持されるように、ホールドダウン・
ロール56に沿って進む。
液体ナイフのノズル配列は、液体ナイフを構成する高
圧の液体噴射をストリップの下向き表面に対し、全巻き
角β内の衝突線、つまりストリップの上部表面がホール
ドダウン・ロールと係合する線に沿って、ストリップの
全幅にわたって放出する。液体ナイフ52a、54aは両方と
も、それぞれの衝突線でストリップの進行の接線方向に
対向する斜角で、つまりストリップの進行の接線方向に
対し約150度の角度で、ストリップの下向き表面に対向
する。２つの衝突線は両方とも、ホールドダウン・ロー
ルに沿って湾曲するストリップの表面で、液体がストリ
ップから下向きに偏向するように配置する。
各スタンド間冷却位置で、ストリップの下向き表面は
（マニホルド30の配列によって放出された最後の水カー
テンを通過した後）、２つの液体ナイフ52a、54aに連続
的に遭遇することを理解されたい。これらの液体ナイフ
のうち、第１ナイフ（52a）は水のナイフであり、送ら
れてくる（前方に向かう）冷媒水を充分な運動量で遮断
し、それが防壁50を越えて進行するのを制止すると共
に、水カーテン44からストリップの下向き表面に付いて
運ばれてきた残留冷媒水の幾らかを除去するように作用
する。第２液体ナイフ（54a）は、水と混和せず、スト
リップ表面を汚損しない液体のナイフである。この液体
は、圧延機で圧延油として使用されるのと同一油とする
ことができ、非常に便利である。第２ナイフの機能は、
下流の作業に対する水の影響を防止し、かつ巻取コイル
20のストリップの表面のしみを防止するのに充分な程度
に、ストリップの下向き表面に付いている残留水膜を減
らすことである。
水ナイフの位置決めは、それがマニホルド30からの冷
媒水カーテンと干渉せず、ストリップによって推進され
る飛沫冷媒水に対し効果的な対向運動量障壁となるよう
に行う必要がある。油ナイフの位置決めは、油ナイフが
衝突前に水で汚染されないように行う必要がある。
ストリップは、両方の液体ナイフの衝突線で、その上
部表面をホールドダウン・ロール56によって支持される
ので、ストリップが高圧液体ナイフによってその経路か
ら偏向することはない。さらに、ホールドダウン・ロー
ルの軸長は、圧延機で圧延されるストリップの最大幅よ
り大きくなるように選択され、ストリップの両縁より外
向きの液体ナイフの噴射を制限するために、ロールの端
部はストリップの側縁から突出する。ホールドダウン・
ロールに沿った全巻き角のストリップの湾曲は、液体ナ
イフの衝突角度の調整による噴射の前方範囲の制御を促
進する。さらに、ストリップの着水した下部表面は、ホ
ールドダウン・ロールに沿ったストリップの巻き付きの
外側になるので、ホールドダウン・ロールに沿って通過
するストリップに付いた水は遠心力を受ける。遠心力は
かなりの量の水をストリップ表面から振り落とさせ、そ
れによって冷媒除去に貢献する。
各スタンド間冷却位置のホールドダウン・ロールの下
流で、次の連続ロール・スタンドの前に、ストリップは
ガイド・ロール58に沿って通過し、その方向を適切に次
のロール・スタンドのロール間隙に向かわせる。このガ
イド・ロールは、ストリップの下向き表面と係合し、そ
れに対しスクイージ作用を実行し、冷媒をさらに除去す
る。
第10図に示す変化実施例では、第９図の２つの液体ナ
イフ・ノズル配列が、単独液体ナイフ・ノズル配列60に
置換されている。単独液体ナイフ・ノズル配列60aもま
た、全巻き角β内の衝突線でストリップの下向き表面に
対向し、かつ衝突線でストリップの進行の接線方向に対
向する斜角を取る。衝突の角度および位置は、液体ナイ
フからの噴射がストリップから下向きに偏向するように
選択する。液体ナイフ60aは、水と混和せず、ストリッ
プにしみを作らない液体のナイフであり、（液体ナイフ
54aの場合と同様に）圧延油が望ましく、第９図の実施
例における両方のナイフ52a、54aの機能を達成するのに
充分な流量および圧力で放出する。特に、第９図の水ナ
イフ52aの飛沫冷媒封じ込め機能は、第10図の実施例で
は、油ナイフ自体の上流でホールドダウン・ロールに沿
って湾曲するストリップから下の方にはね返るナイフ60
の油の作用によって達成し、それによって油噴射の水に
よる汚染を防止する。
第９図および第10図のそれぞれの実施例の液体ナイフ
に使用するノズル配列は、ストリップの表面を横方向に
完全に網羅しながら、衝突前に噴射が相互干渉すること
が無いように、一列に配置した（つまり、ストリップの
経路の下にそれを横切る方向に横並びに伸長する）、フ
ラット・ジェットを出すノズルの配列が便利であり、適
切な手段（図示せず）によって、上述の液体ナイフの機
能を達成するのに適した圧力で液体（水または油）を供
給する。第９図および第10図の両方の実施例で、液体ナ
イフからの噴射は水と油の両方を含む。ストリップから
下の方に偏向したこの噴射は、符号40（第２図）で示す
一般冷媒捕獲システムに回収することができ、このシス
テムからの液体を処理することによって、油から水を分
離し、その後、両方を再循環させることができる。
上述の圧延機10におけるスタンド間ストリップ冷却お
よび冷却除去用装置によって実行される本発明の方法に
ついて、以下に説明する。
圧延機10の運転中に、アルミニウム・ストリップ16は
長手方向に連続的に、３台のロール・スタンド11a、11
b、11cを次々と進み、ストリップがその対置する主要表
面をそれぞれ上向きおよび下向きにした状態で前進する
ほぼ水平の経路に沿って、ストリップの厚みを徐々に減
らしていく。本発明の方法により、ストリップがスタン
ド間冷却位置26、28のそれぞれを通過するときに、（ロ
ール・スタンド11a、11bでそれぞれ被る温度の上昇に対
抗するために）ストリップは充分に冷却され、圧延機の
出口端部で所望の低い巻取ストリップ温度を達成する。
この目的のために、各スタンド間冷却位置で、ストリ
ップの下にそれと間隔を置いた関係で配置された多数の
上向きに開口したスロット32から、冷媒液を上向きに、
ストリップの下向き表面に対して放流することによっ
て、前進するストリップの下向き表面だけに接触するよ
うに水を（冷媒液として）放出する。スロットは経路に
沿って相互に間隔を置いて配置し、各スロットは、経路
を横切る方向に、ストリップの実質的に全幅にわたって
伸長する。少なくとも最も上流のカーテン44a（つま
り、すぐ前のロール・スタンドに最も近いカーテン）
は、隣接上流ロール・スタンドとの干渉を防止するため
に、ストリップの走行方向に対し約90度の角度に配向す
ることができ、スタンド間冷却位置のその他のカーテン
は、ストリップの走行方向に対抗して適度な斜角を取る
ように配向する。
水は、定水頭スタンドパイプ36から低圧で、好ましく
は一定流量のカーテンがストリップ表面と接触し続ける
のにちょうど充分なだけの圧力で、適用する水によるス
トリップの上向きの実質的なたわみを防止するように、
両方のスタンド間冷却位置のスロット32に供給する。こ
れらの条件を満たすために、スロット32に供給する水頭
は、約10m未満（スロットでの100kPaゲージの圧力に対
応する）、一般的には約3m未満（30kPaゲージに対応す
る）、好ましくは約1m（10kPaゲージに対応する）とす
べきである。水は通常、周囲室温で供給され、効果的な
冷却を行うために充分なストリップ／水温度差が得られ
るように、いかなる場合も約40℃を越えないようにする
（好ましくは30℃未満）。
冷却の程度の制御は、個々のスロット付きマニホルド
30に対応する弁38を用いて、片方または両方のスタンド
間冷却位置の１つ以上のスロットからの流動を選択的に
遮断することによって実行する。任意のスタンド間冷却
位置における冷却を低下する場合、最も上流のスロット
（32a）を最初に遮断し、その後、スロットの配列の上
流端から順番に（必要に応じて）追加スロットを遮断す
る。この遮断は手動手段によって行うか、または、より
好ましくは、コイル巻取温度センサ（図示せず）からの
誤り信号に応答する自動手段によって行う。これはま
た、入口コイルの条件および性質ならびに圧延条件に関
連して、またコイル巻取温度を予め設定した目標に維持
することを目的として、冷却装置の効率の予め計算され
た関数にも応答することができる。
本発明の冷却方法では、アルミニウムなどの金属にし
みを作る傾向があるにもかかわらず、適用の容易さのた
め、また所望の冷却を達成するために必要な比較的高い
熱伝達のために、水を冷媒として使用する。空気では必
要な熱伝達を得ることができず、油で達成可能な熱伝達
もまた、水の場合に比べてずっと低いので、油を冷媒と
して使用すると、ストリップの速度および圧延量に受入
不能な制限を課すことになる。
水をストリップの下向きの表面だけに適用することに
より、そこに適用された冷媒の除去を促進するように重
力が直接作用するので、またストリップの片面にだけ実
質的な冷媒除去処理を行えばよいので、冷媒の除去が促
進される。しかし、ストリップの片面だけを直接冷却す
るので、両面を冷却する場合より、（任意の温度低下に
対し）高い熱伝達が必要である。ストリップの進行方向
とは反対の方向に斜角でストリップに当てる高圧水噴射
は、高い冷媒／ストリップ相対速度を提供することがで
きるが、ストリップの片面だけに適用する場合、少なく
ともストリップに対し正圧または負圧を掛けるための高
価で複雑な装置によって対策を講じない限り、そうした
噴射はストリップにかなりの荷重を掛け、ストリップを
その経路から偏向させ、その結果ストリップの厚みや平
面度の制御を阻害する傾向がある。高圧水噴射は、制御
およびその他の容易さの観点からも追加的な問題点があ
る。例えば、ストリップを横切る方向の水の放流にむら
を生じたり、かなりの量の水がストリップの縁部から横
方向にはみ出し、結果的にストリップの上部表面が水に
さらされる傾向がある。
本発明の方法では、ストリップは、ストリップよりず
っと低速度で移動する水の連続カーテンを高速度で通過
する。本発明は、そうした低圧の水のカーテンをストリ
ップの全幅にわたって伸長する連続横方向スロットから
上向きに放出し、ストリップの下側表面だけに適用する
ことにより、マルチスタンド・アルミニウム冷間圧延機
で所望のスタンド間冷却を達成するのに充分に適した熱
伝達が得られるという発見を包含している。この方法で
使用する直線状のスロットは、ストリップを横切る方向
にストリップの表面を充分に均等にカバーすることがで
き、また長手方向については完全に均等ではないが、適
切にカバーすることができる（平面度制御の場合、長手
方向の特徴は、横方向に比べあまり顕著でない）。この
ように連続低圧カーテンによって（高圧噴射に比較し
て）表面を広くかつ均等にカバーできることは、ストリ
ップおよび冷媒の相対速度はそうしたカーテンの方が高
圧噴射のときより低いが、効果的な冷却に貢献する。
第11図に示すように、低圧横水カーテンによるストリ
ップの冷却時に、ストリップの速度が増加すると、熱伝
達係数は増加する。ストリップの速度は連続スタンド間
冷却位置で大きく異なることがあるので、これは、マル
チスタンド冷間圧延ラインにおけるストリップの冷却に
有利である。任意の目標温度を達成する場合、ストリッ
プの速度が増加すると、熱伝達の増加が必要となる。本
発明の方法における熱伝達係数とストリップの関係は、
ストリップの速度変化時に冷却をほぼ自己調整するの
で、動作の安定性の観点からも有利である。
本発明の方法では、カーテンの圧力が低いので、冷媒
がストリップに荷重を掛け、たわませる問題は最小限に
なる。カーテンの角度も、ストリップのたわみ防止にと
って重要でない。したがって、この角度は、冷媒水と隣
接上流ロスとの干渉の防止の容易さや、カーテン間の最
適排水などといった、その他の考慮点に従って選択する
ことができる。さらに具体的には、先に述べた通り、カ
ーテン（各スタンド間冷却位置で最も上流のカーテンを
除き）は、ストリップの走行方向の反対方向に対し斜め
に傾けると有利であり、そうした傾斜の角度はあまり重
大でではない。カーテンのこの配向は、冷媒／ストリッ
プの相対速度を高めるばかりでなく、それ以外に、カー
テンをストリップの走行方向に傾斜した場合、流れがか
集まり易く、最終的に下流カーテンを侵す傾向があるの
に対し、ストリップの移動と反対方向にカーテンを傾斜
すると、それぞれのカーテン自身の長手方向の空間がカ
バーされる傾向があり、カーテンからの流れの上流向き
成分Ｕ（第４図および第５図）は、隣接上流カーテンか
らの冷媒水の除去を促進する一方、ストリップ表面にお
ける（ストリップの移動によって生じる）下流成分Ｄ
は、次の下流カーテンまでの空間を妨げられずに流れ
る。
冷媒の制御および封じ込めもまた、高圧噴射の場合に
比べて、低圧カーテンの使用によって促進される。横方
向の流れ成分は相対的にあまり無いので、スロットの端
部を塞ぐシャッタ46の調整によって、ストリップの下の
冷媒を有利に閉込めることができる。シャッタは、側板
48と共に、カーテンの冷媒水がストリップの上向きの表
面と接触するのを効果的に防止する。低速カーテンの上
流への突出はよく定義され、また非常に制限されるの
で、特定のスタンド間冷却位置で冷却されるストリップ
の長さ（したがって冷却の程度）は、そのスタンド間冷
却位置のスロットの配列の上流端からスロット32（弁38
付き）の流れを順次遮断することによって、満足するよ
うに調整することができる。各カーテンは冷却位置の短
い長さ部分をカバーするだけなので、これによって比較
的細かい調整が達成される。
冷却水の温度上昇が管理可能な範囲内に維持され、し
かも取扱い上の問題が生じたり、システムが水浸しにな
るほど過剰な温度上昇が生じないように、冷媒水の流量
は充分でなければならない。温度上昇（これは流量に反
比例する）が大きすぎると、ストリップ／冷媒温度差が
ひどく低下し、それにより、所望の温度低下を達成する
ために必要な熱伝達係数が高くなる。
本発明の方法では、冷間圧延機のスタンド間冷却位置
に適用したその上述の実施例で、冷媒水は少量の潤滑油
（圧延油）を含むことができる。そうした油は含有率が
大きければ熱伝達に悪影響を及ぼすが、少なくとも約10
％まで（意図する冷間圧延作業で受ける可能性の高いレ
ベル）の量では影響が無いことが試験で明らかになっ
た。つまり、冷媒液に最高10％までの油が含まれても、
本発明で使用する低圧水カーテンの熱伝達係数は、所望
の冷却に充分適している。
各スタンド間冷却位置のスロットの配列によってスト
リップの下向き表面に放出される冷媒水の多くは、スト
リップから実質的な下流速度を得ることなく、表面から
落ちることによって、簡単に除去される。水カーテンの
定流量を維持するために必要な圧力水頭を最小にするた
めに、ストリップからこうして落ちる水がマニホルドを
溢れさせないように、また水のカーテンに影響を及ぼさ
ないように、マニホルド30は充分な間隔を置いて配置し
なければならない。また、マニホルドの面は、マニホル
ドに落下する水が、スロット32からの水の放出を妨げる
ことなく排水されるような形状にすることが望ましい。
移動するストリップによって生じる前進速度の実質的
な成分により、濡れたストリップ表面から落下する飛沫
水は、ほとんどが防壁50によって阻止される。水ナイフ
は、ストリップがホールドダウン・ロールによって支持
される衝突線に沿って、水の高圧噴射をストリップに当
て、送られてくる飛沫水を充分な運動量で遮断する水の
カーテンを作り、その流れを停止させる。水ナイフの必
要対抗運動量は、圧力および流量条件の選択によって達
成される。第12図は、冷間圧延ラインで水ナイフを用い
た冷媒除去動作をシミュレートした実験条件下で決定し
た圧力および流量条件の値を示し、様々なストリップ速
度、ノズル、およびスタンドオフの場合の飛沫水の下流
前進を阻止するために有効な対抗運動量を提供する。
水ナイフ52aもまた、水カーテン44の配列より先まで
ストリップの下向き表面に付いて運ばれてきた残留冷媒
水の幾らかを除去する。さらに、下流の作業への悪影響
や巻取コイルのストリップのしみを防止するために、本
発明の方法にしたがって、ストリップ上のこの残留水層
を充分な程度にまで除去または減少する。そうした除去
は、水ナイフ52aの衝突線の下流で（ストリップがまだ
ホールドダウン・ロールによって支持されている位置
で）ストリップに作用するエアナイフ（図示せず）によ
って実行することができる。例えば、スタンドオフが1.
5mm、圧力が100kPa（ｇ）のとき、幅0.7mmのノズル・ス
ロットを使用した場合、エア・ナイフは、ストリップ上
の残留水膜を0.25ミクロンという充分に低い平均厚さに
まで減少することができる。しかし、エア・ナイフに要
求されるスタンドオフは、冷間圧延機で通常許容される
よりずっと小さく、また雑音や水分を含むエアの取扱い
にかなりの問題がある。
したがって、本発明の方法の特定の特徴として、スト
リップの下向き表面に付いた状態で水カーテンから運び
出される残留水膜は、エア・ナイフより、油ナイフ54a
（第９図）または60a（第10図）の作用によって非常に
好適に減少する。ナイフの油の幾分かはストリップ表面
に維持されるが、油は金属にしみを付けないので、これ
は障害にはならない。また、油ナイフの下流における表
面の残留液膜は、上述のエア・ナイフ処理後の残留分よ
りかなり厚くなる。しかし、この膜は大部分が油であ
り、油ナイフ処理後の膜の残留水分の実効厚さは（膜が
均質な油層と水層に分離することを前提として）、0.4
ミクロンという微小な値にすることができる。
本発明のさらに詳しい説明の代わりに、以下の仮説的
な例を参考として提示する。
例１ 第１図に示す仮説的であるが例示的な圧延機の冷間圧
延運転における圧延条件および所望のスタンド間冷却
は、次の通りである。
繰出しコイル18からのアルミニウム・ストリップは、
2.4mmの初期ゲージおよび225m/minの初期ストリップ速
度で第１ロール・スタンド11aに入り、1.2mmの第１中間
ゲージおよび450m/minのストリップ速度でロール・スタ
ンド11aを出ていき、0.6mmの第２中間ゲージおよび900m
/minのストリップ速度で第２ロール・スタンド11bを出
ていき、0.3mmの最終冷間圧延ゲージおよび1800m/minの
出口ストリップ速度で第３ロール・スタンド11cを出て
いき、巻き取られる。この例の場合、各ロール・スタン
ドで、ストリップの厚みが50％減少し、ストリップ速度
がそれに対応して50％増加し、各ロール・スタンドに入
る質量流量（単位時間当たりの金属の質量）が同じロー
ル・スタンドを出ていく質量流量と同じになるようにす
る。
30℃の初期温度で第１ロール・スタンドに入るストリ
ップは、温度がそこで120℃上昇するので、150℃の温度
でロール・スタンド11aを出ていく。第１スタンド間冷
却位置26（ロール・スタンド11aと11bの間）で、ストリ
ップ温度を80℃低下させ、70℃にするのが望ましく、こ
の温度でストリップは第２ロール・スタンド11bに入
る。このストリップ温度はロール・スタンド11bで100℃
上昇する（170℃になる）。その後、第２スタンド間冷
却位置28（ロール・スタンド11bと11cの間）で、ストリ
ップ温度を100℃低下させ、最終ロール・スタンド11cに
入るストリップの温度を再び70℃にするのが望ましい。
ロール・スタンド11cでストリップ温度は80℃上昇し、
ストリップの最終（圧延機出口）温度は150℃となる。
これは適切な巻取温度である。
上述の本発明の方法では、ストリップの冷却は、次の
一般関係式： Φ＝HTC×（TS−T0） によって支配される。ここで、Φは熱流束、HTCは熱伝
達係数、TSはストリップの温度、T0は冷媒液の温度であ
る。スタンド間冷却位置（上述の圧延機の場合、26また
は28）で、ストリップ1m2当たり除去される熱Ｈ（KJ/m
2）は、 Ｈ＝（t/1000）×Ｄ×Ｓ×（T1−T2） によって計算される。ここで、ｔはストリップのゲージ
（mm）、Ｄはストリップの材料密度（kg/m3）、Ｓは比
熱（KJ/kg℃）、Ｔは冷却帯に入るストリップの温度
（℃）、T2は冷却帯から出ていくストリップの温度
（℃）である。ご理解いただけるとおり、（T1−T2）
は、冷却帯で達成すべき所望の温度低下を表わし、（T1
−T2）/2は、冷却帯におけるTSの平均値である。冷却帯
で冷却に利用できる時間Ｗ（sec）は、Ｗ＝L/Vによって
計算される。ここで、Ｌは冷却帯の長さ（ｍ）であり、
これは連続ロール・スタンド間で冷媒を利用できる空間
によって決定される要素である。Ｖはそのスタンド間冷
却位置を通過するストリップ速度（m/sec）である。し
たがって、特定の温度低下を達成するために定義された
条件に対する熱流束（KJ/m2sec）は、 Φ＝（Ｄ×S/1000）×（ｔ×V/L）×（T1−T2） であり、また平均温度差は［（T1＋T2）/2−T0］（単位
℃）であるので、所望の冷却のために必要な平均熱伝達
係数（KW/m2℃）は、HTC A＝［２（Ｄ×S/1000）×ｔ×
Ｖ×（T1−T2）］／［Ｌ×（T1＋T2−2T0）］となる。
以上の検討を、上述の解説のための仮説例の圧延機運
転に記載した特定の数値にあてはめ、各スタンド間冷却
位置におけるＬ（冷却に利用可能な長さ）を１メート
ル、使用する冷媒の温度T0を30℃、ストリップの材料密
度Ｄ＝2700kg/m3、比熱Ｓ＝0.96KJ/kg℃と仮定すると
（これらの値はアルミニウム・ストリップの例示であ
る）、ストリップの片方の主要表面だけに冷媒を適用す
ることによって所望の温度低下を達成するために必要な
平均熱伝達係数HTC Aは、スタンド間冷却位置26の場合
で23.4KW/m2℃、スタンド間冷却位置28の場合で26.0KW/
m2℃となる。ゲージとストリップ速度は定質量流動によ
って連結されているので、２つのスタンド間冷却位置の
HTC Aの変化は、関係する温度の差によってのみ計算さ
れる。
第11図は、本発明に従って、15kPaのゲージ、温度20
℃の水、および厚さ0.3mmのストリップで、ストリップ
の移動方向に対し垂直方向に22.5度傾斜した中心距離が
150mmの水カーテンを用いて、アルミニウム・ストリッ
プの冷却をシミュレートする実験で求めた、様々なスト
リップ速度に対する熱伝達係数の実験値を示す。このグ
ラフは、上述の圧延機の仮説的運転例に対して計算した
とき、スタンド間冷却位置26、28で所望の冷却に必要な
値を優に越える熱伝達係数が達成されたこと、および熱
伝達係数はストリップ速度の増加と共に増加することを
示す。
例２ 次に、第１スタンド間冷却位置26における最大ストリ
ップ・ゲージが1.2mm、最大ストリップ速度が610m/min
であり、ストリップを160℃から70℃に冷却し、第２ス
タンド間冷却位置28における最大ストリップ・ゲージが
0.6mm、最大ストリップ速度が1220m/minであり、ストリ
ップを170℃から70℃に冷却すると想定し、さらに各ス
タンド間冷却位置で冷却に利用できる空間（上流ロス11
aまたは11bとホールドダウン・ロール56の間）は長さが
1.4m、幅が2.1mであり、ストリップからの冷却システム
要素の最小間隙は、ストリップが支持されない場合には
50mm、ストリップがホールドダウン・ロール等のロール
と接触している場合は12mmであると想定したときに、Al
uminum Association登録番号5182（これに関する出口の
上限つまり巻取温度は135℃である）によって識別され
るアルミニウム合金を圧延する場合に、第１図の符号10
で示す３スタンド直列冷間圧延機に使用する冷却／冷媒
除去システムの仕様を示す。
冷媒：残留油が５体積％を越えない水；スタンド間空
間当たりの最大流量は4550L/min;最大入口温度は40℃ 冷媒の適用：幅1.0mmの左右対称なスロット32、先細
入口付き、ストリップ経路に沿って100ないし150mmの間
隔を置く、水のカーテンがストリップの運動に対し垂直
方向から20度ないし25度の角度で当たるように向ける；
冷媒の流量はスロットの長さ1cmにつき1.5〜2.5L/min;
最小排水面積はスロット長1cmにつき1cm2。
冷媒の除去；ストリップ幅1cm当たりの流量（L/min）
に供給圧力（kPaゲージ）の平方根を掛けた値が、スタ
ンド間冷却位置25の場合は97、スタンド間冷却位置28の
場合は300となるようなサイズと間隔を持つ、15度の
「フラットジェット」ノズルの配列から成る液体ナイフ
（Spraying Systems社から市販されている）；ノズルは
噴射が衝突前に相互干渉しないように配列する；ホール
ドダウン・ロールの全巻き角の端部に衝突線；ストリッ
プに対するナイフの衝突角度は、衝突線におけるストリ
ップの接線に対し30〜35度、ナイフの向きはストリップ
の移動方向に対向する；液体ナイフのノズルの間隙はス
トリップから2.5〜5cm。第12図は、ストリップの速度関
数として、ストリップの幅1cm当たりの流量（L/min）に
供給圧力の平方根を掛けた積を示す。
本発明は、以上に具体的に記載した特徴および実施例
に制限されるものではなく、その精神から逸脱すること
なく、他の方法でも実行することができることを理解さ
れたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サザーランド、ジェームズ・ゴードン カナダ、ケイ７エム・１ワイ６、オンタ リオ、キングストン、フローレンス・ス トリート48番 (72)発明者 レオーネ、ジーノ・ルイジ アメリカ合衆国 42276 ケンタッキー 州、ラッセルビル、デイルビュー・サー クル155番 (72)発明者 ソルバーン、ハーバート・ジェームズ カナダ、ケイ７エム・１ジェイ５、オン タリオ、キングストン、ウエスト・モー ランド・ロード24番 (72)発明者 クロサト、ブルーノ カナダ、ケイ７エム・５エス３、オンタ リオ、キングストン、オリンパス・ドラ イブ289番 (56)参考文献 特開 昭60−194022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−67829（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 45/02 320

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アルミ又はアルミ合金のストリップを、圧
    延機を通りおおよそ水平な経路に沿って、ストリップの
    対向する主要表面をそれぞれ上向きおよび下向きにした
    状態で、長手方向に連続的に前進させるとともに、スト
    リップを上限300℃の初期温度から冷却する冷間圧延処
    理からなる金属処理方法であって、 上記ストリップの下にありストリップの実質的に全幅に
    わたって伸長するスロットから、ストリップの下向き表
    面に向けて上向きに冷媒液を放出して、ストリップの下
    向き表面だけに冷媒液を接触させて、ストリップの上向
    き表面へ冷媒液が接触するのを防止する一方、 冷間圧延により上記ストリップの厚さを薄くするため、
    ストリップを少なくとも225m/分の速度で前進させて、
    少なくとも１個のロールスタンドを通過させ、 上記ストリップの下にそれと間隔をおいて、かつ上記経
    路に沿って間隔をおいて、マルチスタンド冷間圧延ライ
    ンの少なくとも１個のロールスタンドの下流に、あるい
    は冷間圧延ラインのロールスタンドと供給コイルとの間
    に配置された上向きに開口した多数のスロットから、ス
    トリップの下向き表面に対して上向きに、横断方向に延
    びる水カーテンの形で、ストリップが実質的に上向きに
    たわむことない圧力で冷媒液を放出し、 さらに多数のスロットの下流で、ストリップの下向き表
    面から冷媒液を除去することを特徴とする金属処理方
    法。
  2. 【請求項２】冷媒液が水であることを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】全てのスロットを、冷媒液が上記経路のス
    トリップの進行方向に対し少なくとも90度の角度でスト
    リップに当たるように配向したことを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  4. 【請求項４】上記スロットの大半を、冷媒液が上記経路
    のストリップの進行方向に対し90度を越える角度でスト
    リップに向かうように配向したことを特徴とする請求項
    ３記載の方法。
  5. 【請求項５】冷媒放出の上流範囲を制限するために、ス
    トリップの上記経路に関して最も上流に位置するスロッ
    トの１つ以上を、冷媒液がストリップの進行方向に対し
    約90度の角度でストリップに向かうように配向したこと
    を特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】上記ストリップが実質的に上向きにたわむ
    ことなく、ストリップの実質的に全幅にわたって連続的
    な水のカーテンとして冷媒液が各スロットからストリッ
    プに衝突するような圧力で、冷媒液をスロットに供給す
    ることを特徴とする請求項４記載の方法。
  7. 【請求項７】上記スロットがそれぞれ0.2から0.5mmの間
    の幅であることを特徴とする請求項４記載の方法。
  8. 【請求項８】上記ストリップの進行方向における隣接ス
    ロット間の間隔が約50から約500mmの間であることを特
    徴とする請求項４記載の方法。
  9. 【請求項９】上記ストリップの進行方向に対し90度を越
    える角度でストリップの下向き表面に液体ナイフを指向
    させることにより、ストリップの下向き表面から冷媒液
    を除去することを特徴とする請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記液体ナイフが、前記冷媒液とは異な
    り、かつそれと混和しない液体のナイフであることを特
    徴とする請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】冷媒液が水であり、ナイフ液体が油であ
    ることを特徴とする請求項９記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記の除去する工程がさらに、前記液体
    ナイフの下流で、ストリップの下向き表面に対し第２液
    体ナイフを向ける工程を含み、前記第２液体ナイフが前
    記冷媒液とは異なり、かつそれとは混和しない液体のナ
    イフであることを特徴とする請求項９記載の方法。
  13. 【請求項１３】冷媒液が水であり、第２ナイフ液体が油
    であることを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記の除去する工程がさらに、所定位置
    でストリップの上向き表面と接触するホールドダウン・
    ロールに沿ってストリップを走らせる工程を含み、上記
    所定位置は、液体ナイフがストリップの下向き表面に衝
    突する位置であり、該位置ではストリップの上向き表面
    が上記ホールドダウン・ロールと係合することを特徴と
    する請求項９記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記冷間圧延処理はマルチスタンド冷間
    圧延処理であり、そこでは金属ストリップを少なくとも
    ２つのロール・スタンドを通して長手方向に連続的に前
    進させて、次第に上記ストリップの厚みを減少させ、該
    ロール・スタンドはおおよそ水平な経路に沿って直列に
    間隔を置いて配置され、上記の冷却、防止および除去す
    る工程が上記経路における上記２つのロール・スタンド
    の間の冷却位置で実施されることを特徴とする請求項１
    記載の方法。
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