JP5504417B2 - 金属帯材を冷却するための装置 - Google Patents

Description

本発明は金属帯材を冷却するための装置であって、長手方向に連続的に搬送された金属帯材に関し、互いに向き合って位置する２つのノズルフィールドを有し、該ノズルフィールドが各帯材表面に向けられかつ、冷却ガスのためのブローボックスに接続された複数のノズルを有し、該ノズルの間に配置されかつ帯材表面にて変向されたノズルからの冷却ガス流を排出するための流動通路が設けられている形式のものに関する。

従来技術
金属帯材、特に鋼から成る帯材の熱処理後の不都合な組織構成又は折出を回避するためには前記金属帯材はきわめて迅速に冷却され、しかも帯材表面の領域での酸化反応を回避するために保護ガス、通常は水素−窒酸混合物を用いて冷却されなければならない。帯材厚さが１ｍｍである鋼製帯材のために、合金組成に応じて５０から１５０°／ｓである必要な冷却勾配を達成するためには、冷却ガスは高速で帯材表面に向かって吹付けられかつそこから再び排出されなければならない。このためには金属帯材の両側で、その長手方向に延びる、互いに側方間隔をおいて並べて配置された複数のブローボックスを設けることが公知である（ＥＰ１０２９９３３Ｂ１号明細書）。該ブローボックスは各帯材表面に向けられた、帯材長手方向に対して横方向に延びる扁平噴射ノズルを有している。個々のブローボックスの、帯材長手方向に間隔をおいて相前後して並べられた扁平噴射ノズルは、帯材長手方向に対し横方向に延びる一貫したノズル列を構成する。扁平噴射ノズルから流出する、帯材表面にて変向された冷却ガスはノズル列の間を排出されることができる。扁平噴射ノズルに比較して、円形噴射ノズルから成るノズルフィールドでは一般的に冷却ガスによる帯材表面のより均等な負荷が達成されることを度外視したとしても、この公知の装置においては、個々のノズル列の間に形成される流動通路はブローボックスにより貫かれ、不均等な冷却に基づき帯材のゆがみが生じ、このゆがみがあとからの金属帯材の矯正を必要とするという結果をもたらす。

発明の開示
本発明の課題は冒頭に述べた形式の金属帯材を冷却する装置を、帯材のゆがみを惧れることなしに高い冷却勾配で金属帯材を均等に冷却することが保証されるように構成することである。

本発明の課題は、ノズルがグループを成して側方間隔をおいて互いに平行に並べられたノズル条片に纏められており、該ノズル条片が、各帯材表面に向けられた、ノズル条片の長さに亙って分配されたノズル開口を有する、ブローボックスに結合されたガス通路から成り、冷却ガス流を排出する流動通路がブローボックスに対し横方向に延びるノズル条片が設けられていることによって解決された。

冷却ガスのためのガス通路を形成するノズル条片を使用することによって、簡単な形式で円形噴射ノズルを有するノズルフィールドを設けることができる。このノズルフィールドはノズル条片に配置された、ノズル条片の長さに亙って分配されたノズル開口によって形成される。並べて配置されたノズル条片の間の間隔に基づき、帯材表面にて変向された冷却ガス流を有利な形式で排出のためには、冷却ガス流は比較的にわずかな圧力損失でノズル条片の間の流動通路を通して排出されるようにすることができる。したがって円形噴射ノズルと帯材表面にて変向された冷却ガス流の排出とに基づき金属帯材のために有利な冷却条件が維持されるので、金属帯材の均等な冷却がゆがみの危険なしで保証されるようになる。

冷却ガスの排出に対するブローボックスの不都合な影響を排除するためにはノズル条片はその一方の端面にてブローボックスと結合されていることができる。この場合にはブローボックスはノズル条片の間を流出する冷却ガスの流動領域の外にある。しかしながらノズル条片をその中央でブローボックスに接続することもできる。これは並べられたノズル条片に亙ってノズル間隔を維持してノズル条片をその長手方向に並べることを容易にする。ノズル条片の内部に個々のノズル開口に向かって均等な冷却ガス流を維持できるためには、ノズル条片の流動横断面は各ブローボックスにおける接続部からノズル条片の端部に向かって先細にすることができる。

さらに、特に有利な構成条件を得るためには互いに間隔をおいてずらされた２つのノズル列をそれぞれ備えたノズル条片が２つの長手方向壁区分の間で互いに各ノズル通路を形成する弯曲部を形成し、一方の縁区分で互いに接触する長手方向壁区分における弯曲部の間に、両方のノズル列のノズルを交互に互いに結合する分離壁が生じ、該分離壁から長手方向壁区分がガス通路の長手方向壁へ向かって拡開させられることができる。この処置によって長手方向壁区分の長手方向の縁の端部だけが帯材表面に向けられ、この長手方向壁区分が個々のノズルの間で帯材表面に向けられ、かつこの長手方向壁区分が個々のノズルの間で縁区分にて互いに接触し、互いに接触する縁区分の領域で帯材表面に対し垂直に延びる分離壁が生じ、該分離壁が両方のノズル列のノズルを交互に結合する結果、円形噴射ノズルの場合に、帯材表面にてあらゆる側へ均等に変向された冷却ガス流がノズル条片の領域で分離壁によって流動技術的に有利な形式で２つの部分流に分割される。この部分流はノズル条片の間の流動通路を介して排出される。互いに接触する縁区分からガス通路の長手方向壁に向かって拡開する長手方向壁区分は冷却ガス流の戻りのために案内面を形成する。この案内面に沿って、変向された冷却ガス流がノズル条片の間の流動通路に流れ、しかも流出を助ける減少された過流の構成で流れる。

ノズル自体はノズル開口だけではなく、付加的にノズル通路によって形成される。このノズル通路は各ノズル条片の、それぞれ、両方の長手方向壁区分の対を成して互いに接触する弯曲部によって生じる。これにより、特にノズル軸線の方向で測った、ノズル条片の互いに接触する長手方向壁区分によって形成された分離壁の高さが少なくとも平均的なノズル直径に相応していると、ノズル通路の配向によって決定された冷却ガス流の配向がノズル条片の横断面経過とは無関係にノズル領域で保証される。何故ならばこの場合にはノズル通路はその平均直径に相当する最低長さを有しているからである。

各ノズル条片の両方のノズル列のノズルの分離壁は交互に互いに結合されているので、直接的に互いに結合されたノズルの軸線を通る分離壁の経過の場合には、長手方向壁区分の弯曲は、それぞれ他のノズル列とは反対側の外側では、他ノズル列に向いた内側よりも大きく生じ、弯曲部の加圧加工に際して外側と内側とで長手方向壁区分に異なる負荷が生じる。これに関連する欠点を回避するためには、ノズルを形成する長手方向壁区分の間の当接個所は個々のノズルの領域で、ノズルの、ノズル条片の長手方向を延びる直径平面に沿って延び、ノズル条片の両方の長手方向壁区分の互いに対を成して向き合った弯曲部に関して対称的な関係を有していることができる。

本発明を実施する形態
金属帯材１のための図示された冷却装置は図１から図３までによればケーシング２を有している。該ケーシング２を通して、冷却しようとする金属帯材１は送り方向で連続的に搬送される。金属帯材１の両側には冷却ガス、例えば９５Ｖｏｌ％の窒素と５Ｖｏｌ％の水素とからの混合物のためのブローボックス３が設けられている。このブローボックス３にはノズル条片４が接続されている。該ノズル条片４は平行に並んで延び、その間に流れ通路５を形成している。ノズル条片４自体は横断面が方形であるガス通路６を構成している。このガス通路６はブローボックス３から遠ざかる方向に先細であり、金属帯材１に向いた側に円形のノズル開口７を有している。ノズル開口７は端面側で各ブローボックス３に接続されたノズル条片４の長さに亙って分配されかつ列を成して配置されているので、図２に示されているように、金属帯材１の表面区分に亙って均等に分配された円形放射ノズルを有するノズルフィールドが生じる。隣り合うノズル条片４のノズル開口７は互いに間隔をおいてずらされている。

ノズル開口７から帯材表面に向かって流出する冷却ガス流は帯材表面で変向され、ノズル条片４の間の流れ通路５を通って金属帯材１から排出される（図３の流動矢印を参照）。ケーシング２は排出された冷却ガス流のために集合室を形成するので、冷却ガスはケーシング２から排出管片８を介して排出させることができる。図示の実施例のようにノズル条片４は金属帯材１の長手方向に、つまり送り方向Ｓに延在している。これはノズル条片の長さに亙って異なる流れ横断面を有するノズル７の構成を許す。この場合には不均等な帯材冷却を惧れる必要性はノズル条片４が互いに同じであることに基づき、帯材長手方向に対して横方向の冷却ガスの均等な流れ分配が保証されるために存在しない。さらに冷却装置は簡単な形式で異なる帯材幅に調節することが、縁部側のノズル条片４が所属するブローボックスから遮断され、このノズル条片４が金属帯材１の幅の外側では冷却ガスで負荷されなくなることで可能である。しかし、金属帯材１の長手方向にノズル条片４を配向することは必ずしも必要ではない。

図４と図５による実施例は図１から３までの実施例とは、長手方向中央でブローボックス３に接続されているノズル条片４の形でしか異なっていない。ノズル条片４のガス通路６は所属のブローボックス３の両側へ延びている。この場合には同様にノズル開口７への均等な負荷を達成するためにガス通路６の端部に向かってガス通路６は先細に構成されている。図５に示されているようにノズル条片４あたり２列のノズル開口７が設けられている。この場合、両方の列のノズル開口７は互いにずらされている。ノズル開口７のこのような配置によって同じノズル条片４を使用でき、製作が簡易化される。

第６図から第９図までの実施例によればノズルフィールドは金属帯材１の表面区分に亙って一様に分配されたノズル通路９によって形成されている。第９図によればノズル通路９から帯材表面に流出する冷却ガス流は再び帯材表面にて変向され、ノズル条片４の間の流れ通路５を通って金属帯材１から排出される（流動矢印を参照）。

各ノズル条片４の個々のノズル７はノズル条片４の２つの長手方向壁区分１０の間に形成されている。この長手方向壁区分１０は互いに対を成して向き合った、ノズル通路９を補完する弯曲部１１を備えている。弯曲部１１の間で長手方向壁区分１０は縁区分にて互いに接触し、隣り合うノズル列のノズル７を交互に互いに結合する分離壁１２を形成する（図８を参照）。この分離壁１２から長手方向壁区分１０は流れ通路５へ帰流する冷却ガス流の案内面１３を形成してノズル条片４のガス通路６の長手方向へ拡がる。したがって分離壁１２は帯材表面にて変向された冷却ガス流を各ノズル条片４の領域で２つの部分流に分け、それを図９に示されているようにノズル条片４の両側へ偏向する。これは偏向された冷却ガス流を戻し案内するために有利な流動条件を提供する。ガス通路６の長手方向壁１４に向かって拡がる長手方向壁区分１０のために個々のノズル通路９の流入領域においてはもちろん非対称が生じる。もちろんこの非対称はノズル７から流出する冷却ガス流に不都合に作用することもある。このような不都合な作用を排除するためにはノズル通路９はその平均直径に相応する最小長さを有していることができる。

図８からはノズル７の領域における長手方向壁区分１０の間の当接個所１５がノズル通路９の、ノズル条片４の長手方向に延びる直径平面に位置していることが判る。これは、互いに対を成して向き合った弯曲部１１の均等な形成、ひいては弯曲部１１をプレス加工する場合の両方の長手方向壁区分１０の均等な負荷の有利な前提条件を成す。

金属帯材を冷却するための本発明の装置の簡略化した長手方向断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。 本発明の装置の変化実施例の図１に相当する図。 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。 本発明による装置の別の実施例のノズル条片の概略的な側面図。 図６のノズル条片の一部を、ノズル列を形成する長手方向壁区分の領域にて拡大して示した側面図。 図７のノズル条片の平面図。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図。

符号の説明

１ 金属帯材
２ ケーシング
３ ブローボックス
４ ノズル条片
５ 流れ通路
６ ガス通路
７ ノズル開口
８ 排出管片
９ ノズル通路
１０ 長手方向壁区分
１１ 弯曲部
１２ 分離壁
１３ 案内面
１４ 長手方向壁
１５ 当接個所

Claims (2)

1. 金属帯材（１）を冷却するための装置であって、長手方向に連続的に搬送された金属帯材（１）に関し、互いに向き合って位置する少なくとも２つのノズルフィールドを有し、該ノズルフィールドが各帯材表面に向けられかつ冷却ガスのためのブローボックス（３）に接続された複数のノズルを有し、該ノズルの間に配置されかつ帯材表面にて変向されたノズルからの冷却ガス流を排出するための流れ通路（５）が設けられている形式のものにおいて、
   ノズルがグループ状に間隔をおいて平行に隣り合わせて並べられたノズル条片（４）に纏められており、該ノズル条片（４）がブローボックス（３）に接続されたガス通路（６）から成り、該ガス通路（６）が各帯材表面に向けられた、当該ノズル条片（４）の長さに亙って分配されたノズル開口（７）を有しており、前記流れ通路（５）が冷却ガス流を排出するために、ブローボックス（３）を横切る方向に延びるノズル条片（４）の間に設けられており、
   前記ノズル条片（４）は、対を成して互いに向き合った長手方向壁（１０）を有し、
   前記長手方向壁（１０）はそれぞれ弯曲部（１１）を有し、互いに結合したときに分離壁（１２）を形成すると共に前記弯曲部（１１）で前記ノズル開口（７）を形成することを特徴とする、金属帯材を冷却するための装置。
2. 個々のノズル開口（７）の領域においてノズル開口（７）を形成する長手方向壁区分（１０）の間の当接面（１５）が、ノズル開口（７）の、ノズル条片（４）の長手方向に延びる、ノズル開口（７）の中心を含む平面に位置している、請求項１記載の装置。

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