JP6177990B2 - 下側噴射バーを有する冷却セクション - Google Patents

Description

本発明は、平らな圧延材料のための冷却セクションに関するものであり、
‐冷却セクションは、フレーム構造を有しており、当該フレーム構造内には、平らな圧延材料の輸送方向に見て連続的に、複数の輸送ローラが配置されており、
‐輸送方向に見て、直接隣り合う輸送ローラは、互いに対してそれぞれ間隔を有しており、
‐フレーム構造内の輸送ローラは、それぞれのローラ軸の周りに回転可能に支承されており、
‐ローラ軸は、輸送方向に対して直角に、水平に延在し、それによって、輸送ローラは、平らな圧延材料のためのパスラインを形成しており、
‐パスラインの下側には、少なくとも１つの下側噴射バーが配置されている。

このような冷却セクションは、一般的に知られている。

先行技術では、しばしばいわゆる薄層冷却が行われる。薄層冷却の場合、冷却セクションは、少なくとも１つの噴射バーを有しており、当該噴射バーは輸送ローラの下側に配置されている。一般的に噴射バーには、細い管が、ローラ軸に平行に延在する列を形成して溶接されており、細い管は、圧延材料の方向において上に突出している。これらの細い管は、輸送方向に見ると輸送ローラから離隔し、ローラ軸の方向に見ると互いに離隔している。したがって、下から圧延材料にかけられる冷却剤は、問題無く排出され得る。

最近では、いわゆる集中冷却も知られている。集中冷却は、熱間圧延の際、又はその直後に圧延材料を冷却するための新しい冷却手法である。集中冷却は、最終製品の微細構造と、したがって機械的特性とを、集中的に調整するために用いられる。特に、いわゆるＡＨＳＳ（高性能高強度鋼）は、より大きな冷却の強度及び柔軟性を必要とする。これらの要求は、集中冷却によって満たされる。集中冷却の場合、下側噴射バーは、薄層冷却の場合とは異なる構成を有さなければならない。特に、下側噴射バーは、より大きい寸法を有するように設計されなければならない。さらに、下側噴射バーは、集中冷却の際に生じる比較的高い圧力に耐えなければならない。

先行技術において、集中冷却のための下側噴射バーが知られている。従来の噴射バーは、直接隣り合う輸送ローラの間の空間全体をふさいでいる。これは、下から平らな圧延材料に噴射された冷却剤の排出を妨げる。したがって、一定の冷却効果を得るためには、著しく過剰な量の冷却剤が必要となる。

特許文献１からは、平らな圧延材料のための冷却セクションが知られており、当該冷却セクションはフレーム構造を有しており、当該フレーム構造内には、平らな圧延材料の輸送方向に見て連続的に、複数の輸送ローラが配置されている。輸送方向に見て直接隣り合う輸送ローラは、互いに対してそれぞれ間隔を有している。当該輸送ローラは、フレーム構造内で、それぞれのローラ軸の周りに回転可能に支承されており、当該ローラ軸は、輸送方向に対して直角に、かつ、水平に延在し、それによって、当該輸送ローラが平らな圧延材料のためのパスラインを形成している。前記パスラインの下側には、少なくとも１つの下側噴射バーが配置されており、少なくとも１つの下側噴射バーは、輸送ローラの下側に配置されたベースブロックを有しており、当該ベースブロックには液体の冷却剤が供給される。下側噴射バーは基部を有しており、当該基部は、その上面に向かって先細になっている。基部はその上面に開口部を有しており、当該開口部には噴射管が嵌め込まれており、当該噴射管は、上に向かう方向において、ノズルによって閉鎖されている。噴射管は、一定の横断面を有している。

独国特許出願公開第１０２１５２２９号明細書

本発明の課題は、冒頭に述べた種類の冷却セクションを、下から平らな圧延材料に噴射された冷却剤を容易に排出できるように構成することにある。

本課題は、請求項１の特徴を有する冷却セクションによって解決される。冷却セクションの有利な構成は、従属請求項２から１３の対象である。

本発明によると、冒頭に述べた種類の冷却セクションは、
‐少なくとも１つの下側噴射バーが、輸送ローラの下側に配置されたベースブロックを有しており、当該ベースブロックには液体の冷却剤が供給されること、
‐ベースブロックから、複数の案内部分が上に向かって、輸送ローラの間の空間に突出していること、
‐案内部分が、上側閉鎖要素を有しており、当該上側閉鎖要素上に噴射ノズルが配置されており、当該噴射ノズルを用いて、ベースブロック内に供給された冷却剤は、下から平らな圧延材料に噴射されること、
‐案内部分が、平らな圧延材料の輸送方向において、それぞれの幅（Laenge）を有していること、及び、
‐当該幅が、少なくともそれぞれの上側閉鎖要素の近くで、それぞれの上側閉鎖要素の方向において減少すること、
によって、さらに形成される。

本発明において、第１の外形寸法を先細にすることによって、案内部分の幅が、輸送ローラの領域において、直接隣り合う輸送ローラ間の間隔の最大８０％であることが実現する。
幅

本発明に係る冷却セクションの好ましい一態様では、案内部分はそれぞれ、ベースブロックに接する下側部分と、それぞれ上側閉鎖要素を含んでいる上側部分とを有しており、案内部分の幅は、それぞれの下側部分の領域において一定であり、案内部分の幅は、それぞれの上側部分の領域において、それぞれの上側閉鎖要素に向けて減少しており、それぞれの下側部分とそれぞれの上側部分とは、互いにネジで固定されていることが規定されている。この構成によって、特に取付及びメンテナンスがより容易になり得る。

本発明に係る冷却セクションの特に好ましい一態様では、幅を先細にすることに加えて、案内部分は、ローラ軸の方向において、それぞれの横幅（Breite）を有しており、この横幅は、それぞれの下側部分の領域では一定であり、かつ、それぞれの上側部分の領域では、それぞれの上側閉鎖要素の方向において減少していることが規定されている。

横幅を減少させるという当該構成は、そのアプローチからして、案内部分が下側部分と上側部分とに分割されていない場合にも実現可能である。この場合、横幅は、少なくともそれぞれの上側閉鎖要素の近くで、それぞれの上側閉鎖要素の方向において減少する。

好ましくは、噴射ノズルは、それぞれの上側閉鎖要素に螺入している。

上側閉鎖要素上に配置されている噴射ノズルは、一般的に、噴射ノズルの複数の列、特に噴射ノズルの少なくとも２つの外側の列を含んでおり、当該列は、平らな圧延材料の輸送方向において、連続的に配置されている。外側の列の噴射ノズルは、それぞれ主要噴射方向を有しており、当該主要噴射方向は、下から上へ向けられた垂直成分を有している。本発明の好ましい一態様において、主要噴射方向は、それぞれの水平成分を付加的に有している。この場合、噴射ノズルの外側の列の主要噴射方向の水平成分は、互いから離れるように方向付けられている。

上側閉鎖要素上に配置された噴射ノズルが、（付加的に）噴射ノズルの少なくとも１つの中央の列を含むことも可能であり、当該列は、平らな圧延材料の輸送方向に見て、噴射ノズルの外側の列の間に配置されている。この場合、中央の列の噴射ノズルは、好ましくは、下から上へ完全に垂直に向けられた主要噴射方向を有している。

幅が、それぞれの上側閉鎖要素の方向において段階的に減少することもあり得る。しかしながら、好ましくは、幅は連続的に減少する。

好ましくは、少なくともベースブロック内に補強材が配置されている。それによって、ベースブロックは、圧力負荷に、また、下側噴射バーのオンオフによって変化する圧力負荷にも、より耐えることができるようになる。場合によっては、案内部分の内に、又は、案内部分に接して、補強材を配置することも可能である。

好ましくは、液体の冷却剤は、ローラ軸の方向に対して平行に、ベースブロック内に供給されることが規定されている。これによって、下側噴射バーの構成が簡略化される。

一般的に、下側噴射バーに加えて、パスラインの上側に、少なくとも１つの上側噴射バーが配置されており、当該上側噴射バーには、同様に液体の冷却剤が供給され、その下面には、さらなる噴射ノズルが配置されており、当該噴射ノズルを用いて、上側噴射バーに供給された冷却剤は、上から平らな圧延材料に噴射される。

上述した本発明の特性、特徴及び利点と、これらを実現する方法とは、以下に図面を用いて詳細に言及される実施例の説明との関連において、より明確に理解され得る。ここで示されているのは以下の概略図である。

冷却セクションを側面から見た図である。 図１の冷却セクションを上から見た図である。 図１の冷却セクションの一部を側面から見た図である。 圧延材料の輸送方向から見た案内部分の図である。 案内部分の上側部分を拡大して側面から見た図である。

図１から図３によると、平らな圧延材料１のための冷却セクションは、フレーム構造２を有している。フレーム構造２内には、複数の輸送ローラ３が配置されている。輸送ローラ３は、平らな圧延材料１の輸送方向ｘにおいて、連続して配置されている。輸送方向ｘにおいて直接隣り合っている輸送ローラ３は、互いに対してそれぞれ間隔ａを有している。輸送ローラ３は、フレーム構造２内で、それぞれのローラ軸４の周りに回転可能に支承されている。ローラ軸４は、輸送方向ｘに対して直角に延在している。さらに、ローラ軸４は、水平に延在している。それによって、輸送ローラ３は、平らな圧延材料１のための（水平な）パスライン５を形成している。

パスライン５の下側には、下側噴射バー６が配置されている。大抵の場合、複数の下側噴射バー６が存在する。したがって、下側噴射バー６及びその構成要素に関する以下の説明は、純粋に例示的なものであると理解されるべきである。

下側噴射バー６は、ベースブロック７を有している。ベースブロック７は、輸送ローラ３の下側に配置されている。ベースブロック７内には、液体の冷却剤８が供給される。原則的に、ベースブロック７への液体の冷却剤８の供給は、任意の方向から可能である。好ましくは、液体の冷却剤８は、図２において矢印で示したように、ローラ軸４の方向に対して平行に、ベースブロック７に供給される。少なくともベースブロック７内には、好ましくは補強材（図には示されていない）が配置されている。必要である限りは、案内部分９の内に、又は、案内部分９に接して、補強材を配置しても良い。これらの補強材も図には示されていない。

ベースブロック７からは、複数の案内部分９が、上に向かって、輸送ローラ３の間の空間に突出している。大抵の場合、複数の案内部分９が存在している。以下において、全ての案内部分９の代わりに、１つの案内部分９及びその構成要素のみを取り上げる。しかしながら、対応する構成は、全ての案内部分９に有効である。

図３によると、案内部分９は、上側閉鎖要素１０を有している。閉鎖要素１０上には、噴射ノズル１１が配置されている。噴射ノズル１１を用いて、ベースブロック７に供給されていた液体の冷却剤８は、下から平らな圧延材料に噴射される。噴射ノズル１１は、特に上側閉鎖要素１０に螺入され得る。

平らな圧延材料１の輸送方向ｘにおいて、案内部分９は、幅ｌを有している。幅ｌは、垂直方向に見ると変化している。特に、幅ｌは、少なくとも上側閉鎖要素１０の近くで、上側閉鎖要素１０の方向において減少する。好ましくは、幅ｌは連続的に減少する。幅ｌの傾斜（Verlauf）が垂直方向と形成する第１の傾斜角度αは、一般的に、３°から１０°の間、例えば４°から７°である。幅ｌの減少に基づいて、特に、案内部分９の幅ｌが、輸送ローラ３の領域において、直接隣り合う２つの輸送ローラ３間の間隔ａよりも明らかに小さくなることが実現し得る。特に、当該領域において、幅ｌは、好ましくは最大で間隔ａの８０％である。幅ｌは、より小さくても良く、例えば間隔ａのわずかに５０％までであっても良い。

幅ｌが、案内部分９の高さ全体を通じて減少することもあり得る。しかしながら、好ましくは、幅ｌは、ベースブロック７の近くでは一定である。幅ｌは、ベースブロック７の近くですでに、図３に示したように、直接隣り合う２つの輸送ローラ３間の間隔ａよりも小さくて良い。しかしながら、これは必ずしも必要なことではない。

図３によると、案内部分９は、ベースブロック７に接する下側部分１２を有している。案内部分９はさらに、上側部分１３を有している。上側部分１３は、上側閉鎖要素１０を含んでいる。下側部分１２と上側部分１３とは、ネジ継手１４によって、互いに固定されている。下側部分１２の領域では、幅ｌは、好ましくは一定である。これに対して、上側部分１３の領域では、幅ｌは、上側閉鎖要素１０に向けて減少している。

図４によると、案内部分９は、ローラ軸４の方向において、横幅ｂを有している。横幅ｂは、好ましくは、幅ｌと同様に、上側閉鎖要素１０の近くで、上側閉鎖要素１０の方向において減少している。案内部分９を下側部分１２と上側部分１３とに分割する場合、幅ｌは、好ましくは、下側部分１２の領域において一定である。これに対して、上側部分１３の領域では、横幅ｂは、上側閉鎖要素１０への方向において減少する。

幅ｌと同様に、好ましくは、横幅ｂも連続的に減少する。横幅ｂの傾斜が垂直方向と形成する第２の傾斜角度βは、一般的に、５°から１５°の間、例えば７°から１２°である。

図５によると、上側閉鎖要素１０上に配置された噴射ノズル１１は、それぞれ噴射ノズル１１の少なくとも２つの外側の列１１ａを含んでいる。外側の列１１ａは、輸送方向ｘにおいて連続的に配置されている。加えて、噴射ノズル１１の少なくとも１つの中央の列１１ｂが存在しても良い。噴射ノズル１１の中央の列１１ｂが存在する場合、当該列は、輸送方向ｘに見て、外側の噴射ノズル１１ａの間に配置されている。

図５によると、外側の列１１ａの噴射ノズル１１は、それぞれ主要噴射方向１５を有している。当該主要噴射方向１５は、自明のことながら下から上へ向けられた（共通の）垂直成分を有している。図５によると、噴射ノズル１１の外側の列１１ａの主要噴射方向１５はさらに、それぞれの水平成分を有している。噴射ノズル１１の外側の列１１ａの主要噴射方向１５の水平成分は、明らかに互いから離れるように方向付けられている。

中央の列１１ｂの噴射ノズル１１は、同様に、それぞれの主要噴射方向を有している。図５において、中央の列１１ｂの噴射ノズル１１の主要噴射方向には、参照符号は付されていない。噴射ノズル１１の中央の列１１ｂの主要噴射方向は、一般的には、完全に垂直に、下から上に向かっている。

以上、専ら下側噴射バー６とその構造とを詳細に説明してきた。一般的には、図１の描写によると、下側噴射バー６に加えて、パスライン５の上側に、（少なくとも）１つの上側噴射バー１６が配置されている。上側噴射バー１６にも同様に、液体の冷却剤８が供給される。上側噴射バー１６は、その下面に、さらなる噴射ノズルを有しており、当該噴射ノズルには、下側噴射バー６の噴射ノズル１１と区別するために、参照符号１７が付されている。上側噴射バー１６の噴射ノズル１７を用いて、上側噴射バー１６に供給された冷却剤８は、上から平らな圧延材料１に噴射される。

本発明は、多くの利点を有している。特に、下側噴射バー６の冷却剤の消費を明らかに減少させることができる。約４０％から約５０％の冷却剤８の節約が可能である。

本発明を好ましい実施例を用いて詳細に図示かつ説明したが、本発明は開示された実施例によって限定されることはなく、当業者は、本発明の保護範囲を離れることなく、その他の変型例を導き出すことができる。

１ 平らな圧延材料
２ フレーム構造
３ 輸送ローラ
４ ローラ軸
５ パスライン
６ 下側噴射バー
７ ベースブロック
８ 液体の冷却剤
９ 案内部分
１０ 上側閉鎖要素
１１、１７ 噴射ノズル
１１ａ、１１ｂ 噴射ノズルの列
１２ 下側部分
１３ 上側部分
１４ ネジ継手
１５ 主要噴射方向
１６ 上側噴射バー
ａ 間隔
ｂ 横幅
ｌ 幅
ｘ 輸送方向
α 第１の傾斜角度
β 第２の輸送角度

Claims (13)

1. 平らな圧延材料（１）のための冷却セクションであって、
   ‐前記冷却セクションはフレーム構造（２）を有しており、前記フレーム構造内には、前記平らな圧延材料（１）の輸送方向（ｘ）において連続的に、複数の輸送ローラ（３）が配置されており、
   ‐輸送方向（ｘ）において直接隣り合う輸送ローラ（３）は、互いに対してそれぞれ間隔（ａ）を有しており、
   ‐前記輸送ローラ（３）は、前記フレーム構造（２）内で、それぞれのローラ軸（４）の周りに回転可能に支承されており、
   ‐前記ローラ軸（４）は、輸送方向（ｘ）に対して直角に、かつ、水平に延在し、それによって、前記輸送ローラ（４）が前記平らな圧延材料（１）のためのパスライン（５）を形成しており、
   ‐前記パスライン（５）の下側には、少なくとも１つの下側噴射バー（６）が配置されており、
   ‐少なくとも１つの前記下側噴射バー（６）は、前記輸送ローラ（３）の下側に配置された、輸送方向（ｘ）に沿って延在するベースブロック（７）を有しており、前記ベースブロックには液体の冷却剤（８）が供給され、
   ‐前記ベースブロック（７）から、複数の案内部分（９）が上に向かって、前記輸送ローラ（３）の間の空間に突出しており、
   ‐前記案内部分（９）は、上側閉鎖要素（１０）を有しており、前記上側閉鎖要素上には噴射ノズル（１１）が配置されており、前記噴射ノズルを用いて、前記ベースブロック（７）内に供給された冷却剤（８）が下から前記平らな圧延材料（１）に噴射され、
   ‐前記案内部分（９）が、前記平らな圧延材料（１）の輸送方向（ｘ）において、それぞれの幅（ｌ）を有しており、
   ‐前記幅（ｌ）が、少なくともそれぞれの前記上側閉鎖要素（１０）の近くで、それぞれの前記上側閉鎖要素（１０）の方向において減少する、冷却セクション。
2. 前記案内部分（９）の幅（ｌ）が、前記輸送ローラ（３）の領域において、直接隣り合う前記輸送ローラ（３）間の間隔（ａ）の最大８０％であることを特徴とする請求項１に記載の冷却セクション。
3. 前記案内部分（９）がそれぞれ、前記ベースブロック（７）に接する下側部分（１２）と、それぞれ前記上側閉鎖要素（１０）を含んでいる上側部分（１３）とを有しており、前記案内部分（９）の幅（ｌ）は、それぞれの前記下側部分（１２）の領域において一定であり、前記案内部分（９）の幅（ｌ）は、それぞれの前記上側部分（１３）の領域において、それぞれの前記上側閉鎖要素（１０）に向かって減少しており、それぞれの前記下側部分（１２）とそれぞれの前記上側部分（１３）とは、互いにネジで固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却セクション。
4. 前記案内部分（９）が、前記ローラ軸（４）の方向において、それぞれの横幅（ｂ）を有しており、前記横幅（ｂ）は、それぞれの前記下側部分（１２）の領域では一定であり、前記横幅（ｂ）は、それぞれの前記上側部分（１３）の領域では、それぞれの前記上側閉鎖要素（１０）の方向において減少していることを特徴とする請求項３に記載の冷却セクション。
5. 前記案内部分（９）が、前記ローラ軸（４）の方向において、それぞれの横幅（ｂ）を有しており、前記横幅（ｂ）は、少なくともそれぞれの前記上側閉鎖要素（１０）の近くでは、それぞれの前記上側閉鎖要素（１０）の方向において減少していることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却セクション。
6. 前記噴射ノズル（１１）が、それぞれの前記上側閉鎖要素（１０）に螺入していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却セクション。
7. ‐前記上側閉鎖要素（１０）上に配置されている噴射ノズル（１１）が、それぞれ噴射ノズルの少なくとも２つの外側の列（１１ａ）を含んでおり、前記外側の列は、前記平らな圧延材料（１）の輸送方向（ｘ）において連続的に配置されていること、
   ‐前記外側の列（１１ａ）の噴射ノズル（１１）は、それぞれ主要噴射方向（１５）を有していること、
   ‐前記主要噴射方向（１５）は、下から上へ向けられた垂直成分と、それぞれの水平成分とを有しており、前記噴射ノズル（１１）の外側の列（１１ａ）の主要噴射方向（１５）の前記水平成分は、互いから離れるように方向付けられていること、
   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セクション。
8. ‐前記上側閉鎖要素（１０）上に配置された噴射ノズルが、噴射ノズル（１１）の少なくとも１つの中央の列（１１ｂ）を含んでおり、前記中央の列は、前記平らな圧延材料（１）の輸送方向（ｘ）において、噴射ノズル（１１）の前記外側の列（１１ａ）の間に配置されていること、及び、
   ‐前記中央の列（１１ｂ）の噴射ノズル（１１）は、下から上へ完全に垂直に向けられた主要噴射方向を有していること、
   を特徴とする請求項７に記載の冷却セクション。
9. 前記幅（ｌ）が、それぞれの前記上側閉鎖要素（１０）の方向において、連続的に減少していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の冷却セクション。
10. 少なくとも前記ベースブロック（７）内に、補強材が配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の冷却セクション。
11. 前記案内部分（９）の内、又は、前記案内部分（９）の上にも、補強材が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却セクション。
12. 液体の冷却剤（８）が、前記ローラ軸（４）の方向に対して平行に、前記ベースブロック（７）内に供給されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の冷却セクション。
13. 前記パスライン（５）の上側には、少なくとも１つの上側噴射バー（１６）が配置されており、前記上側噴射バーには同様に、液体の冷却剤（８）が供給され、前記上側噴射バーの下面には、さらなる噴射ノズル（１７）が配置されており、前記噴射ノズルを用いて、前記上側噴射バー（１６）に供給された冷却剤（８）は、上から前記平らな圧延材料（１）に噴射されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の冷却セクション。

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