JP6790303B2 - ロール加工において粘性材料を封じ込めるためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年６月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／６８４，４５２号の優先権および出願利益を主張し、その全体は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本開示は、概して、冶金に関し、より具体的には、金属製造に関する。

本明細書において特に断りのない限り、本セクションで説明する材料は、本出願の特許請求の範囲の先行技術ではなく、本セクションに含めることにより先行技術であるとは認められない。

既存のロール加工方法は、ワイパーを使用して、表面（例えば、ロールの表面（作業ロール、バックアップロール、または中間ロール）に適用される粘性材料（例えば、冷却剤、潤滑剤、前処理剤、洗浄剤など、またはそれらの任意の組み合わせ）ならびに／あるいは昇温で実行される加工工程（例えば、熱間圧延、冷間圧延、および／または温間圧延）の間および／または後にロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品またはポリマーフィルム））を封じ込め得る。場合によっては、ワイパーは、ロール表面と常に接触しており、ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料表面を損傷させ得る破片が収集される危険性がある。さらに、真空システムを利用して、例えば、ロールおよび／または冷却後のロール加工エンジニアリング材料から、粘性材料を除去することができる。粘性材料を封じ込めない真空化は、特に加工が停止および／または逆転された場合、ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料から粘性材料を除去するのに効果的ではない可能性がある。

実施形態という用語および同様の用語は、本開示の主題および以下の特許請求の範囲のすべてを広く指すように意図されている。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載される主題を限定するものでもなく、以下の「特許請求の範囲」の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。本明細書で網羅される本開示の実施形態は、本概要ではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される。本概要は、本開示のさまざまな態様の大まかな概要であり、以下の発明を実施するための形態の節でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この「発明の概要」は、特許請求された主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、任意のまたはすべての図面および各特許請求項を参照することによって理解されるべきである。

本明細書では、表面に粘性材料（例えば、冷却剤、洗浄剤、前処理剤、潤滑剤など、またはそれらの任意の組み合わせ）を封じ込めるためのシステムおよび方法について説明する。システムおよび方法は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なシールであって、シールの接触縁は、第１の位置で表面に接触し、第２の位置でギャップによって表面から離間している、シールと、シールが第２の位置にあり、ギャップによって表面から離間しているときに、シールの一方の側に粘性材料を封じ込めるように構成されたガス送達システムと、を含むことができる。重力、バネ、テンショナ、またはアクチュエータであり得るバイアス機構によって、シールを第１の位置に維持することができる。シールが第１の位置にあるとき、シールは、表面に実質的に平行である角度と表面に実質的に垂直な角度との間であり得る。ガス送達装置は、バイアス機構に打ち勝ち、シールを第２の位置に移動させ、シールが第２の位置にあるときに粘性材料がギャップを通過するのを防ぐのに十分な速度でガスを供給するように構成され得る。場合によっては、シールが第１の位置にあるとき、粘性材料は、シール上に流れ、チャネル、真空バー、またはシンクであり得る収集装置に流入することができる。いくつかの態様では、表面は、シールを通過する移動表面であり得るが、そうである必要はない。いくつかの態様では、移動表面は、複数のシールのうちの少なくとも１つのシールに向かって粘性材料を運搬する。いくつかの非限定的な実施例では、表面は、ロール（例えば、作業ロール、バックアップロール、または中間ロール）またはロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属ストリップなどの金属品またはポリマーフィルム）であり得る。シールは、可撓性シールであり得る。例えば、可撓性シールは、ポリマーシールであり得る。ポリマーシールに使用するポリマーには、例えば、合成ゴム（スチレンブタジエン）、天然ゴム、エラストマー、セルロースなど、またはこれらの任意の組み合わせが含まれる。いくつかの実施例では、シールは、ポリシリコンシール、布シール、あるいはロール加工エンジニアリング材料および／またはロールに接触したときにロール加工エンジニアリング材料および／またはロールを損傷しない任意の適切な材料で作られたシールであり得る。場合によっては、シールは、剛性シールであり得る。ガス送達装置は、強制ガス送達装置（例えば、エアナイフ）であり得る。

また、本明細書には、表面に粘性材料を封じ込め、表面から粘性材料を除去するためのシステムおよび方法が開示されており、このシステムは、可動シールと、可動シールを表面から所定の距離内で移動させて、粘性材料を封じ込めるように構成されたガス送達システムとを含む。粘性材料を表面に封じ込め、表面から粘性材料を除去するためのシステムはまた、シールが表面に接触する第１の位置にシールを維持することができるバイアス機構（例えば、重力、バネ、テンショナ、またはアクチュエータ）を含むことができる。ガス送達システムは、バイアス機構に打ち勝ち、シールがギャップによって表面から離間している第２の位置にシールを移動させるのに十分なガスをシールに向かって送達するように構成することができる。いくつかの非限定的な実施例では、シールは、可撓性シールであり得る。例えば、可撓性シールは、ポリマーシールであり得る。ポリマーシールに使用するポリマーには、例えば、合成ゴム（スチレンブタジエン）、天然ゴム、エラストマー、セルロースなど、またはこれらの任意の組み合わせが含まれる。いくつかの実施例では、シールは、ポリシリコンシール、布シール、または表面に接触したときに表面を損傷させない任意の適切な材料で作られたシールであり得る。場合によっては、シールは、剛性シールであり得る。ガス送達装置は、強制ガス送達装置（例えば、エアナイフ）であり得る。システムはまた、シールが第１の位置にあるときに粘性材料を収集するように構成された粘性材料収集装置（例えば、チャネル、真空バー、またはシンク）を含むことができる。粘性材料収集装置は、シールの下縁に隣接して配置することができる（すなわち、シールの下縁は、シールが第１の位置にあるときに表面に接触するシールの接触縁の反対側にある）。

本明細書は、以下の添付図面を参照し、そこで、異なる図面における同様の参照番号の使用は、同様または類似する構成要素を例示することを意図する。

本開示の特定の態様による第１の位置にある粘性材料封じ込めシステムの概略図である。 本開示の特定の態様による第２の位置にある粘性材料封じ込めシステムの概略図である。 本開示の特定の態様による粘性材料を封じ込める粘性材料封じ込めシステムの概略図である。 本開示の特定の態様による粘性材料封じ込めシステムの正面斜視図である。 本開示の特定の態様による粘性材料封じ込めシステムの正面斜視図である。 本開示の特定の態様による例示的な粘性材料封じ込めシステムの比較のロール冷却システムおよびサイズを示す概略図である。

本開示の特定の態様および特徴は、金属品などであるがこれに限定されないロール加工エンジニアリング材料製品を製造するためのロール加工ラインに関する。本開示のさらなる態様および特徴は、表面への粘性材料の適用、表面上の粘性材料の封じ込め、および／または表面からの粘性材料の除去に関する。本開示のさらなる態様および特徴は、熱間圧延モード、冷間圧延モード、温間圧延モード、またはこれらの任意の組み合わせで実行される圧延機においてロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）を圧延することに関する。本開示のさらなる態様および特徴は、熱間圧延、冷間圧延、もしくは温間圧延に関与するロール、および／または例えば、圧延された金属品もしくは他のロール加工エンジニアリング材料を冷却するシステムおよび方法に関する。本開示のなおさらなる態様は、ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料の表面を損傷することなく、ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）に適用される粘性材料（例えば、冷却剤、洗浄剤、前処理剤、潤滑剤など、またはそれらの任意の組み合わせ）を封じ込めるためのシステムおよび方法に関する。

本明細書で使用される「発明」、「その発明」、「この発明」および「本発明」という用語は、本特許出願および以下の特許請求の範囲の主題のすべてを広く参照することが意図されている。これらの用語を含む言明は、本明細書に記載された主題を限定するものではなく、または以下の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。

本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、単数および複数の言及を含む。

本明細書で使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃〜約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃の温度を含み得る。

いくつかの非限定的な実施例では、圧延機は少なくとも１つの作業スタンドを含むことができ、いくつかの実施例では、圧延機は複数のスタンドを含むことができる。例えば、圧延機は、２つのスタンド、３つのスタンド、４つのスタンド、５つのスタンド、６つのスタンド、または必要または所望に応じて他の任意の数のスタンドを含み得る。各スタンドは、垂直に整列された１対の作業ロールを含むことができる。場合によっては、各スタンドは、１対の作業ロールを支持する１対のバックアップロールを含む。いくつかの実施例では、各スタンドは、１対の中間ロールも含む。金属品の圧延中、金属品は、作業ロール間に画定されたロールギャップを通過する。金属品を圧延すると、金属品の厚さが所望の厚さまで減少し、金属品の組成に応じて金属品に特定の特性が付与される。最終金属製品の所望の特性または他の考慮事項に応じて、圧延機は、熱間圧延モード、冷間圧延モード、温間圧延モード、またはこれらの任意の組み合わせで稼働し得る。

熱間圧延は、一般に、金属の再結晶温度を超える温度で起こる。例えば、金属品がアルミニウムまたはアルミニウム合金であるいくつかの場合では、熱間圧延は、約２５０℃〜約５５０℃など、約２５０℃を超える温度で起こり得る。他の実施例では、熱間圧延のための他のさまざまな温度が使用され得る。

熱間圧延とは対照的に、冷間圧延は、一般に、金属の再結晶温度より低い温度で起こる。例えば、金属品がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合によっては、冷間圧延は、約２０℃〜約２００°Ｃなど、約２００℃未満の温度で行われてもよい。他の実施例では、冷間圧延のための他のさまざまな温度が使用され得る。

場合によっては、金属品は、金属の再結晶温度よりも低いが冷間圧延温度よりも高い温度で起こる温間圧延プロセスによって圧延され得る。例えば、金属品がアルミニウムまたはアルミニウム合金であるいくつかの場合では、温間圧延は、約２００℃〜約２５０℃の温度で起こり得る。他の実施例では、温間圧延のための他のさまざまな温度が使用され得る。

いくつかの実施例では、圧延機は、金属品の外側表面に冷却剤を適用して、金属品の温度を制御するように構成された金属品冷却システムを含む。いくつかの非限定的な実施例では、冷却剤は、水、油、ゲル、または任意の適切な熱伝達媒体である。場合によっては、冷却剤は、有機熱伝達媒体、シリコーン流体熱伝達媒体、またはグリコールベースの熱伝達媒体（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、他の任意のポリアルキレングリコール、またはこれらの任意の組み合わせ）などである。場合によっては、冷却システムは、ロール冷却ヘッダおよび冷却剤封じ込めシステムを含む。

本説明の一部は、液体冷却剤の使用を説明するが、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、冷却剤、洗浄剤、処理剤、前処理剤、美的コーティング剤、潤滑剤（例えば、ゲル、ゾルゲル、および特定のガラス）など、またはこれらの任意の組み合わせを含む、任意の粘性材料に使用することができる。

いくつかの実施例では、粘性材料封じ込めシステムは、粘性材料（例えば、冷却剤）を作業ロール上の所望の領域に封じ込め、粘性材料を除去するかまたは作業ロールを乾燥させるように構成されている。さまざまな実施例では、圧延機の構成に応じて、任意の数の粘性材料適用ヘッダおよび粘性材料封じ込めシステムを利用してもよい。例えば、作業ロール冷却システムおよび／または作業ロール潤滑システムは、上方作業ロール、下方作業ロール、上方バックアップロール、下方バックアップロール、これらの組み合わせ、または冷却が望ましい任意の適切な場所など、圧延機内のさまざまな場所に提供されてもよい。

場合によっては、圧延機は、さまざまな粘性材料を、例えば、作業ロールおよびロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）に同時に適用することができる１つ以上のシステムを含む。いくつかの非限定的な実施例では、ロール冷却システムおよびロール加工エンジニアリング材料潤滑システムは、同時に利用することができる。そのような事例では、ロール冷却システムによって適用される液体冷却剤と、ロール加工エンジニアリング材料潤滑システムによって適用される液体潤滑剤とは相互汚染してはならず、液体冷却剤を液体潤滑剤から隔離することがさらに必要である。いくつかの非限定的な実施例では、ロール冷却システムは、ロールへ液体冷却剤を封じ込めることができ、ロール加工エンジニアリング材料潤滑システムは、液体潤滑剤をロール加工エンジニアリング材料に封じ込めることができ、したがって、液体冷却剤を液体潤滑剤から隔離する。

場合によっては、ロールは、ステンレス鋼または鋼であり得、あるいは任意の適切な材料ででき得る。いくつかの非限定的な実施例において、ロール加工エンジニアリング材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム系材料、チタン、チタン系材料、銅、銅系材料、鋼、鋼系材料、青銅、青銅系材料、黄銅、黄銅系材料、複合物、複合物に使用されるシート、もしくは任意の他の適切な金属、または材料の組み合わせを含む金属品であり得る。金属品は、モノリシック材料のみならず、ロールボンド材料、クラッド材料、複合材料など（限定されないが、炭素繊維封じ込め材料など）の非モノリシック材料、または他のさまざまな材料などを含んでもよい。いくつかの実施例では、金属品は、金属コイル、金属ストリップ、金属プレート、金属シート、金属ビレット、金属インゴットなどである。場合によっては、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、非金属のロール加工エンジニアリング材料（例えば、ポリマーフィルム）と使用することができる。粘性材料封じ込めシステムは、従来のロール粘性材料封じ込めシステムと比較した場合、コンパクトな粘性材料封じ込めシステムとすることができるため、開示された粘性材料封じ込めシステムで既存の圧延機を改造することを含む、圧延機の任意の所望の点での実装を可能にする。

いくつかの実施例では、開示された粘性材料封じ込めシステムのシールは、可撓性シールまたは剛性シールであり得る。例えば、可撓性シールは、ポリマーシールであり得る。ポリマーシールに使用するポリマーには、例えば、合成ゴム（スチレンブタジエン）、天然ゴム、エラストマー、セルロースなど、またはこれらの任意の組み合わせが含まれる。いくつかの実施例では、シールは、ポリシリコンシール、布シール、あるいはロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料に接触したときに、ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料を損傷しない任意の適切な材料で作られたシールであり得る。場合によっては、シールは、作業ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料に接触したときに、ロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料を損傷させない任意の適切な材料で作られた剛性シールであり得る。

場合によっては、システムを利用して、可動シールを第１の位置から第２の位置に移動させ、オプションで可動シールを第２の位置に維持することができる。シールを第１の位置から第２の位置に移動させ、オプションでシールを第２の位置（例えば、ギャップを形成する表面から所定の距離）に維持するシステムは、アクチュエータ、モーター、カム、ガス送達システム、任意の適切な位置決め手段、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの非限定的な実施例では、ガス送達システムは、強制ガス送達システムである。場合によっては、強制ガス送達システムは、エアナイフである。

いくつかの実施例では、圧延機は、金属品の外側表面に冷却剤を適用して、金属品の温度を制御するように構成されたロール加工エンジニアリング材料冷却システム（例えば、金属品冷却システム）を含む。いくつかの非限定的な実施例では、冷却剤は、水、油、ゲル、または任意の適切な熱伝達媒体である。場合によっては、冷却剤は、有機熱伝達媒体、シリコーン流体熱伝達媒体、またはグリコールベースの熱伝達媒体（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、他の任意のポリアルキレングリコール、またはこれらの任意の組み合わせ）などである。いくつかの実施例では、金属品冷却システムは、加工中に金属品の温度を下げるように構成されている。さまざまな実施例では、金属品冷却システムは、金属品の温度を制御するために金属品の少なくとも１つの表面に冷却剤を適用するように構成された金属品冷却ヘッダを含む。いくつかの実施例では、金属品冷却システムはまた、金属品上の所望の領域から冷却剤または他の粘性材料（例えば、前処理剤、洗浄剤、潤滑剤など）を除去する（すなわち、金属品を乾燥する）ための、および／または金属品上の所望の領域に冷却剤または他の粘性材料を封じ込めるための粘性材料除去システムを含む。さまざまな実施例では、圧延機の構成に応じて、任意の数のロール冷却ヘッダおよび粘性材料除去システムを利用してもよい。金属品冷却システムは、垂直圧延機内の金属品の下、金属品の上、金属品の横、それらの組み合わせ、または冷却が望まれる任意の適切な場所など、圧延機内のさまざまな場所に提供されてもよく、金属品が後続の作業台または他の加工装置に入る前に、冷却剤または他の粘性材料が除去される。いくつかの非限定的な実施例では、金属品は、金属コイル、金属ストリップ、金属プレート、金属シート、金属ホイル、金属ビレット、金属インゴットなどであり得る。

いくつかのさらなる実施例では、圧延機は、ロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）の外側表面に洗浄剤を適用して、金属品上に集まり得る汚染物質を除去するように構成された洗浄システムを含む。いくつかの実施例では、洗浄システムは、加工中に金属品の少なくとも第１の表面上に、溶媒、洗剤、界面活性剤、酸、塩基、任意の他の適切な表面洗浄剤、またはそれらの任意の組み合わせを適用するように構成されている。さまざまな実施例では、金属品洗浄システムは、金属品の少なくとも１つの表面上に洗浄剤を適用して、金属品の表面から油および／または破片を除去するように構成された金属品洗浄ヘッダを含む。いくつかの実施例では、金属品洗浄システムはまた、金属品上の所望の領域から洗浄剤および／または汚染物質を除去する（すなわち、金属品を乾燥するおよび／または拭く）ための、ならびに／あるいは洗浄剤および／または汚染物質を金属品上の所望の領域に封じ込めるための洗浄剤および／または汚染物質除去システムを含む。さまざまな実施例では、圧延機の構成に応じて、任意の数のロール洗浄ヘッダおよび洗浄剤ならびに／または汚染物質除去システムを利用してもよい。金属品洗浄システムは、垂直圧延機内の金属品の下、金属品の上、金属品の横、それらの組み合わせ、または洗浄が望まれる任意の適切な場所など、圧延機内のさまざまな場所に提供されてもよく、金属品が後続の作業台または他の加工装置に入る前に、洗浄剤および／または汚染物質が除去される。

同様に、いくつかのさらなる実施例では、圧延機は、特定の下流加工用に金属品の外側表面を準備するために、ロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）の外側表面に前処理を適用するように構成された前処理システムを含む。いくつかの実施例では、前処理システムは、加工中に金属品の少なくとも第１の表面上に接着促進剤、腐食防止剤、美的フィルム、または任意の他の適切な表面前処理剤を適用するように構成されている。さまざまな実施例では、金属品前処理システムは、金属品の少なくとも１つの表面に前処理を適用するように構成された金属品前処理ヘッダを含む。いくつかの実施例では、金属品前処理システムはまた、金属品上の所望の領域から過剰な前処理剤を除去する（すなわち、金属品を乾燥させる）ための、および／または金属上の所望の領域に前処理剤を封じ込めるための除去システムを含む。さまざまな実施例では、圧延機の構成に応じて、任意の数のロール前処理ヘッダおよび過剰な前処理剤除去システムを利用してもよい。金属品前処理システムは、垂直圧延機内の金属品の下、金属品の上、金属品の横、それらの組み合わせ、または前処理が望まれる任意の適切な場所など、圧延機内のさまざまな場所に提供されてもよく、過剰な前処理剤は、金属品が後続の作業台または他の加工装置に入る前に除去される。

これらの例示的な例は、本明細書で説明される一般的な主題を読者に紹介するために与えられ、かつ開示された概念の範囲を限定することを意図するものではない。以下の部分は、図面を参照してさまざまな追加の特徴および実施例を説明するが、例示的な実施形態のように本開示を限定するために使用されるべきではなく、図面において、同じ番号は同じ要素を示し、方向の説明は例示的な実施形態を説明するために使用される。本明細書の実施例に含まれる要素は、縮尺通りに描かれていなくてもよい。

図１は、本明細書に説明されるような第１の位置にある粘性材料封じ込めシステム１００の概略図である。粘性材料封じ込めシステム１００は、１つ以上のロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）を冷却するために利用することができ、１つ以上のロールおよび／またはロール加工エンジニアリング材料に適用された任意の粘性材料を封じ込めるように構成され得る。例えば、粘性材料封じ込めシステム１００は、１つ以上のロールに適用された粘性材料がロールを通過するロール加工エンジニアリング材料（例えば、金属品）に接触することを防止するまたは最小限にするように構成することができる。図１に示されるように、粘性材料封じ込めシステム１００は、シール１１０とガス送達装置１２０とを含む。シール１１０は、可撓性または剛性であり得、任意の適切な材料で形成され得る。例えば、可撓性シールは、ポリマーシールであり得る。ポリマーシールに使用するポリマーには、例えば、合成ゴム（スチレンブタジエン）、天然ゴム、エラストマー、セルロースなど、またはこれらの任意の組み合わせが含まれる。いくつかの実施例では、シールは、ポリシリコンシール、布シール、あるいはロール加工エンジニアリング材料および／またはロールに接触したときにロール加工エンジニアリング材料および／またはロールを損傷しない任意の適切な材料で作られたシールであり得る。

第１の位置にあるとき、シール１１０は、角度αでロール１３０に接触する。ロール１３０は、作業ロール、バックアップロール、または中間ロールであり得る。いくつかの態様では、αは、シール１１０がロール１３０に実質的に接するような角度であり得る。いくつかの実施例では、αは、シール１１０がロール１３０に実質的に垂直であるような角度であり得る。いくつかの非限定的な実施例では、αは、シール１１０がロール１３０に実質的に接する場所とロール１３０に実質的に垂直な場所との間のどこかにあるような任意の角度であり得る。例えば、αは、ロール１３０とシール１１０の間の約１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°、９０°、またはこれらの間のどこかの角度であり得る。

いくつかの実施例では、第１の位置では、シール１１０は、（図４の実施例のように）シール１１０の接触長手方向縁１１５がロール１３０の長手方向軸Ｌに実質的に平行になるようにロール１３０に接触するが、そうである必要はない。シール１１０は、ばね負荷装置、アクチュエータ、テンショナ、または任意の適切な可動バイアス機構１１７により、ロール１３０と接触するようにバイアスされ得る。バイアス機構１１７は、シール１１０に圧力を印加して、シール１１０をロール１３０と接触させるように構成されている。バイアス機構１１７からの圧力の印加には、手動制御（例えば、つまみねじの使用）、コンピュータ制御（例えば、サーボ駆動アクチュエータの使用）、または非制御（例えば、圧力は印加され得るが調整はされない）が可能である。

図１に示すロール冷却システムの実施例のように、１つ以上のロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａが、粘性材料封じ込めシステム１００に隣接して配置されている。ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａは、粘性材料をロール１３０の表面に適用するように構成されている。ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａは、粘性材料封じ込めシステム１００と同じロール１３０の側に配置することができる。ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａによってロール１３０に適用された粘性材料が、粘性材料封じ込めシステム１００に向かって重力によりロール１３０を越えて下向きに引き寄せられ得るように、ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａは、粘性材料封じ込めシステム１００に対して相対的な位置に配置され得る。例えば、ロール１３０の大部分（すなわち、ロール１３０の断面積の約５０％よりも大きい）が、シール１１０の接触長手方向縁１１５の上方に配置されるように、シール１１０は、ロール１３０に隣接して配置され得る。ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａによってロール１３０に送達される粘性材料が、重力によって粘性材料封じ込めシステム１００に向かってロールの表面の下に引き寄せられる（すなわち、粘性材料が重力で引かれる）ように、ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａは、ロール１３０の頂点１３５に隣接して配置することができる。

場合によっては、ロール１３０は、ロール１３０の表面が重力で引き寄せられた粘性材料の方向に対応する方向に移動するような方向１３７に回転され得、粘性材料を粘性材料封じ込めシステム１００に向かってさらに移動させる（すなわち、ロール１３０の表面は、粘性材料が粘性材料封じ込めシステム１００およびシール１１０の方へ向けられるような方向に回転する）。ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ａから粘性材料を送達することは、手動で、またはコンピュータ駆動の送達装置により実行することができる。

場合によっては、追加のロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ｂを、粘性材料封じ込めシステム１００とは反対のロール１３０の側に配置することができる。ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ｂによってロール１３０に送達される粘性材料を、ロールの回転によりロール１３０の表面の上に（例えば、方向１３７に）、頂点１３５を横切って、およびロール１３０の回転および／または重力によって粘性材料封じ込めシステム１００に向かってロール１３０の表面の下に、引き寄せることができるように、ロール粘性材料適用ヘッダ１４０Ｂは、粘性材料封じ込めシステム１００とは反対側のロール１３０の頂点１３５に隣接して配置され得る。いくつかの実施例では、ロール１３０は方向１３７と反対に回転し、粘性材料封じ込めシステム１００は、図１に例示されるものとは反対のロール１３０の側に配置され得る（すなわち、ロールの回転方向が、粘性材料を粘性材料封じ込めシステム１００およびシール１１０に向かって運ぶように、粘性材料封じ込めシステム１００は、ロール１３０のいずれかの側に配置され得る）。

図２は、シール１１０がロール１３０に接触しない第２の位置における粘性材料封じ込めシステム１００の概略図である。具体的には、シール１１０の接触長手方向縁１１５は、ギャップ１５０によってロール１３０から離間している。粘性材料封じ込めシステム１００は、エアナイフまたは他の強制ガス送達装置であり得るガス送達装置１２０を含む。ガス送達装置１２０からのガス流１２５を利用して、シール１１０を第１の位置から第２の位置に移動させて、シール１１０とロール１３０との間にギャップ１５０を作成することができる。ギャップ１５０は、約０．１ミリメートル（ｍｍ）〜約３．０ｍｍの幅など、任意の適切な寸法を有し得る。例えば、ギャップは、約０．１ｍｍ、約０．１５ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．２５ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．３５ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．４５ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．５５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．６５ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．７５ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．８５ｍｍ、約０．９ｍｍ、約０．９５ｍｍ、約１．０ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．２、ｍｍ、約１．３ｍｍ、約１．４ｍｍ、約１．５ｍｍ、約１．６ｍｍ、約１．７ｍｍ、約１．８ｍｍ、約１．９ｍｍ、約２．０ｍｍ、約２．１ｍｍ、約２．２、ｍｍ、約２．３ｍｍ、約２．４ｍｍ、約２．５ｍｍ、約２．６ｍｍ、約２．７ｍｍ、約２．８ｍｍ、約２．９ｍｍ、もしくは約３．０ｍｍ、またはこれらの間のどこかであり得る。

ガス流１２５は、シール１１０が接触長手方向縁１１５でロール１３０と接触する場所にガスが集中するような方向に向けられる。ガス流１２５を送達することによって印加される力は、シール１１０を第２の位置に移動させ、それにより、シール１１０とロール１３０の間に、新しい角度βおよびギャップ１５０を作り出すことができる。ガス流１２５は、任意の適切な速度でギャップ１５０を通って伝播することができる。速度は、ガス流１２５の速度とギャップ１５０のサイズによって決定することができる。ギャップ１５０のサイズは、バイアス機構１１７によって印加される圧力によって決定することができる。バイアス機構１１７によって印加される圧力は、シール１１０が第１の位置にあるとき（図１を参照）、またはガス流１２５が停止され、シール１１０が第２の位置から第１の位置に移動したとき、シール１１０がロール１３０を損傷させないような任意の圧力であり得る。ガス流１２５の速度は、粘性材料がギャップ１５０に入ることができないように、および／またはギャップ１５０を通ってシールの接触長手方向縁１１５を越えて移動できない（すなわち、それゆえ、粘性材料が、ギャップ１５０を通って、ロール１３０を通過する金属品などのロール加工エンジニアリング材料上に移動できない）ように、粘性材料をロール１３０の表面に隣接する位置に維持するのに十分なものであり得る。

図３は、粘性材料封じ込めシステム１００を使用した粘性材料の封じ込めを示す概略図である。粘性材料１６０は、ギャップ１５０を形成し、所望の速度でギャップ１５０を通って移動するガス流１２５によって効果的に封じ込めることができる。ガス流を使用してシール１１０をロール１３０から離れた第２の位置に移動させると、粘性材料１６０を所望の位置／領域に封じ込めるのに十分な非接触シールが提供される。いくつかの態様では、粘性材料１６０を所望の位置／領域に封じ込めることは、粘性材料１６０を、ガス流１２５およびガス送達装置１２０とは反対のシール１１０の一方の側に封じ込めることを含む。いくつかの実施例では、ガス流１２５は、液体流で増強することができる。例えば、水ミストをガス流１２５と混合して、疎水性粘性材料の封じ込めを強化することができる。

図４は、粘性材料封じ込めシステム１００の正面斜視図である。シール１１０は、任意の適切な長手方向の長さＬを有し得る。場合によっては、図４に示すように、シール１１０は、ロール１３０の第１の端部４１０およびロール１３０の第２の端部４１２を超えて延在する（すなわち、シール１１０は、ロール１３０よりも長くすることができるが、そうである必要はない）。いくつかの実施例では、シール１１０は、ロール１３０の長手方向の長さと等しくすることができる長手方向の長さを有する。場合によっては、シール１１０は、図５の実施例のように、ロール１３０の長手方向の長さ未満の長手方向の長さを有することができる（すなわち、シール１１０は、ロール１３０よりも短くすることができる）。

いくつかの非限定的な実施例では、ガス送達装置１２０が停止すると、シール１１０は、第１の位置に戻ることができ、そこでシールは、接触長手方向縁１１５においてロール１３０に接触する。シール１１０をロール１３０に接触させることは、ロール１３０上の粘性材料１６０の除去を提供するのを助けることができる。例えば、場合によっては、粘性材料１６０は、接触長手方向縁１１５上を流れることができ、シール１１０は、粘性材料１６０をチャネル、コレクタトレイ、真空回収システム（例えば、真空バー）、シンク、または任意の適切な粘性材料収集装置に誘導することができる。次いで、粘性材料１６０は、所望であれば、リサイクルおよび／または再循環することができる。

図５に示すように、いくつかの実施例では、端部粘性材料封じ込めシステム５００のうちの１つ以上をロール１３０の第１の端部４１０、ロール１３０の第２の端部４１２、またはロール１３０の両方の端部４１０、４１２に配置することができる。いくつかの実施例では、ロール１３０の一方または両方の端部４１０、４１２に沿って配置された端部粘性材料封じ込めシステム５００は、ロール１３０の長手方向軸Ｌに沿って配置された粘性材料封じ込めシステム１００に実質的に垂直に向けられ得る。このように端部粘性材料封じ込めシステム５００を利用すると、粘性材料１６０のさらなる封じ込めを提供することができ、それにより、粘性材料１６０が、ロール１３０の第１の端部４１０、ロール１３０の第２の端部４１２、またはロール１３０の両方の端部４１０、４１２のいずれかに近づくのを防ぐことができる。

粘性材料封じ込めシステム１００は、既存の冷却および冷却剤封じ込めシステムと比較すると、コンパクトなシステムであり得る。図６は、作業ロールを冷却するために圧延機内で使用される冷却システム６００の概略図を示す。本明細書に説明されるような粘性材料封じ込めシステム１００は、大幅に削減された空間６１０を占めることができる。大幅に削減された空間６１０は、冷却システム６００の寸法よりも大幅に小さい寸法６２０および６３０を有することができる。いくつかの実施例では、大幅に削減された空間６１０を占める粘性材料封じ込めシステム１００は、加工ライン内の任意の所望の場所に配置することができる。いくつかの実施例では、粘性材料１６０は、一般的な粘性材料供給システムによって供給することができ、本明細書に説明されるようなコンパクトなシステムには、供給ラインを介して粘性材料１６０が供給され、貯蔵タンクを必要としないため、粘性材料封じ込めシステム１００のコンパクトさが維持される。いくつかの態様では、供給ラインを介して粘性材料１６０を供給することにより、粘性材料封じ込めシステム１００を、ロールの潤滑、ロールの洗浄、ロール加工エンジニアリング材料の冷却、ロール加工エンジニアリング材料の潤滑、ロール加工エンジニアリング材料の洗浄、ロール加工エンジニアリング材料の前処理、または粘性材料の適用、封じ込め、および除去を必要とする任意の適切なプロセスを含む用途に適合させることが可能となる。サイズが削減されるため、粘性材料封じ込めシステム１００は、従来の冷却および封じ込めシステムを収容するのに十分なスペースを有さない圧延機で改造することができる。

いくつかの非限定的な実施例では、ガス流１２５が、重力または回転方向１３７によってロール１３０の表面に引き寄せられる粘性材料１６０を封じ込めることができるように、粘性材料封じ込めシステム１００および／または端部粘性材料封じ込めシステム５００は、ロール１３０に隣接する任意の所望の位置に配置することができる。いくつかの実施例では、粘性材料封じ込めシステム１００および／または端部粘性材料封じ込めシステム５００は、圧延機内の任意のロールに隣接して配置され得る。いくつかの態様では、粘性材料封じ込めシステム１００および／または端部粘性材料封じ込めシステム５００は、粘性材料の適用、封じ込め、および除去を必要とする任意のロールに隣接して配置することができる。粘性材料封じ込めシステム１００および／または端部粘性材料封じ込めシステム５００は、上方作業ロール、下方作業ロール、上方バックアップロール、下方バックアップロール、垂直圧延機内の第１の作業ロール、垂直圧延機内の第２の作業ロール、垂直圧延機内の第１のバックアップロール、垂直圧延機内の第２のバックアップロール、または粘性材料の適用、封じ込め、および除去を必要とする任意のロールに隣接して配置され得る。

実施例１は、表面に適用された粘性材料を封じ込めるためのシステムであり、そのシステムは、第１の位置と第２の位置の間を移動可能なシールであって、シールの接触縁が、第１の位置で表面に接触し、第２の位置でギャップによって表面から離間している、シールと、シールが第２の位置にあり、ギャップによって表面から離間しているときに、シールの一方の側に粘性材料を封じ込めるように構成されたガス送達システムと、を備える。

実施例２は、表面が移動表面である、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例３は、移動表面が粘性材料をシールに向かって運ぶ、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例４は、粘性材料が、液体、ゲル、ゾルゲル、ガラス、またはこれらの任意の組み合わせを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例５は、移動表面が、ロールまたはロール加工エンジニアリング材料を含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例６は、粘性材料が、洗浄剤、潤滑剤、処理剤、前処理剤、美的コーティング剤、冷却剤、またはこれらの任意の組み合わせをさらに含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例７は、ロールが、作業ロール、バックアップロール、または中間ロールを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例８は、ロール加工エンジニアリング材料が、金属品、ポリマー、複合物、またはこれらの任意の組み合わせを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例９は、バイアス機構をさらに備える、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１０は、シールが表面に接触する第１の位置にバイアス機構がシールを維持する、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１１は、ガス送達システムが、バイアス機構に打ち勝ち、シールがギャップによって表面から離間している第２の位置にシールを移動させるのに十分なガスをシールに向かって送達するように構成されている、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１２は、バイアス機構が、重力、バネ、テンショナ、またはアクチュエータである、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１３は、シールが可撓性シールである、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１４は、可撓性シールが、ポリマーシール、ポリシリコンシール、または布シールを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１５は、シールが剛性である、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１６は、ガス送達システムが強制ガス送達システムである、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１７は、強制ガス送達システムがエアナイフである、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１８は、シールが第１の位置にあるときに粘性材料を収集するように構成された粘性材料収集装置をさらに備える、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例１９は、粘性材料収集装置がシールの下縁に隣接して配置されている、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例２０は、シールの下縁がシールの接触縁の反対側にあり、シールが第１の位置にあるときにシールの接触縁が表面に接触する、いずれかの先行または後続の実施例に記載のシステムである。

実施例２１は、表面上に粘性材料を封じ込める方法であって、シールの接触縁が表面に接触する第１の位置にシールを移動させることと、ガス送達システムからシールの接触縁に向かってガスを供給して、シールの接触縁がギャップによって表面から離間している第２の位置にシールを移動させることとを含み、ガスの速度は、表面上の粘性材料がギャップを通過するのを防ぐのに十分なものである、方法である。

実施例２２は、粘性材料を移動表面上に封じ込めることをさらに含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２３は、粘性材料を移動表面上に封じ込めることは、移動表面が粘性材料をシールに向かって運ぶことを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２４は、粘性材料をロール上またはロール加工エンジニアリング材料上に封じ込めることをさらに含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２５は、表面に接触する第１の位置にシールを移動させることが、表面に接触する第１の位置に可撓性シールを移動させることを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２６は、可撓性シールを移動させることが、ポリマーシール、ポリシリコンシール、または布シールを移動させることを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２７は、シールの接触縁が表面に接触する第１の位置にシールを移動させることが、表面に接触する第１の位置に剛性シールを移動させることを含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２８は、シールの接触縁が表面に接触する第１の位置にシールを移動させることが、シールが表面に実質的に平行な角度と表面に実質的に垂直な角度との間であるようにシールを配置することをさらに含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例２９は、シールの接触縁が表面に接触する第１の位置にシールを移動させることが、バイアス機構でシールをバイアスすることをさらに含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３０は、重力、ばね、テンショナ、またはアクチュエータを用いてシールをバイアスすることを実行する、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３１は、ガスの送達が強制ガス送達システムによって実行される、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３２は、ガスの送達がエアナイフによって実行される、いずれかの先行するまたは後続の実施例の方法である。

実施例３３は、ガスの送達がバイアス機構に打ち勝ち、シールが第２の位置に移動することを可能にする、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３４は、表面から粘性材料を除去することをさらに含む、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３５は、ガスを送達して粘性材料がギャップを通過するのを防ぐことは、粘性材料がシール上に流れて収集装置に流入することを可能にする、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３６は、ガス送達システムを停止してシールを第１の位置に移動させることをさらに含み、第１の位置では、粘性材料はシール上を流れて収集装置に流入することができる、いずれかの先行または後続の実施例に記載の方法である。

実施例３７は、収集装置がチャネル、真空バー、またはシンクである、いずれかの先行の実施例に記載の方法である。

図示した実施形態を含む実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的でのみ提示されており、網羅的であることまたは開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。その多数の修正、適合、および使用は、当業者には明らかである。

Claims (33)

1. 表面に適用された粘性材料を封じ込めるためのシステムであって、
   第１の位置と第２の位置との間で移動可能なシールであって、前記シールの接触縁は、前記第１の位置で前記表面に接触し、前記第２の位置でギャップによって前記表面から離間している、シールと、
   前記シールが前記第２の位置にあり、前記ギャップによって前記表面から離間しているときに、前記シールの一方の側に前記粘性材料を封じ込めるように構成されたガス送達システムと、を備え、
   前記表面は、ロールの表面またはロール加工エンジニアリング材料の表面である、システム。
2. 前記表面は、移動表面であって、前記移動表面が、前記粘性材料を前記シールに向かって運ぶ、請求項１に記載のシステム。
3. 前記粘性材料は、液体、ゲル、ゾルゲル、ガラス、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記粘性材料は、洗浄剤、潤滑剤、処理剤、前処理剤、美的コーティング剤、冷却剤、またはこれらの任意の組み合わせをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記ロールは、作業ロール、バックアップロール、または中間ロールを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記ロール加工エンジニアリング材料は、金属品、ポリマー、複合物、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
7. バイアス機構をさらに備え、前記バイアス機構は、前記シールが前記表面に接触する第１の位置に前記シールを維持する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記ガス送達システムは、前記バイアス機構に打ち勝ち、前記シールがギャップによって前記表面から離間している第２の位置に前記シールを移動させるのに十分なガスを前記シールに向かって送達するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記バイアス機構は、重力、バネ、テンショナ、またはアクチュエータである、請求項７または８に記載のシステム。
10. 前記シールは、可撓性シールである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記可撓性シールは、ポリマーシール、ポリシリコンシール、または布シールを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記シールは、剛性である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記ガス送達システムは、強制ガス送達システムである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記強制ガス送達システムは、エアナイフである、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記シールが前記第１の位置にあるときに、前記粘性材料を収集するように構成された粘性材料収集装置をさらに備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記粘性材料収集装置は、前記シールの下縁に隣接して配置されている、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記シールの前記下縁は、前記シールの接触縁の反対側にあり、前記シールが前記第１の位置にあるときに、前記シールの前記接触縁は、前記表面に接触する、請求項１６に記載のシステム。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のシステムを使用して表面上に粘性材料を封じ込める方法であって、
    シールの接触縁が第１の位置に前記シールを移動させて前記表面に接触させることと、
    ガス送達システムから前記シールの前記接触縁に向かってガスを送達して、前記シールの前記接触縁がギャップによって前記表面から離間している第２の位置に前記シールを移動させることと、を含み、
    前記ガスの速度は、前記表面上の前記粘性材料が前記ギャップを通過するのを防ぐのに十分なものであって、
    前記表面は、ロールの表面またはロール加工エンジニアリング材料の表面である、方法。
19. 移動表面上に前記粘性材料を封じ込めることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記移動表面上に前記粘性材料を封じ込めることは、前記移動表面が前記粘性材料を前記シールに向かって運ぶことを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１の位置に前記シールを移動させて前記表面に接触させることは、前記第１の位置に可撓性シールを移動させて前記表面に接触させることを含む、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記可撓性シールを移動させることは、ポリマーシール、ポリシリコンシール、または布シールを移動させることを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記シールの前記接触縁が前記第１の位置に前記シールを移動させて前記表面に接触させることは、前記第１の位置に剛性シールを移動させて前記表面に接触させることを含む、請求項１８に記載の方法。
24. 前記シールの前記接触縁が前記第１の位置に前記シールを移動させて前記表面に接触させることは、前記シールが前記表面に平行な角度と前記表面に垂直な角度との間になるように前記シールを配置することをさらに含む、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記シールの前記接触縁が前記第１の位置に前記シールを移動させて前記表面に接触させることは、バイアス機構で前記シールをバイアスすることをさらに含む、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記シールをバイアスすることは、重力、バネ、テンショナ、またはアクチュエータを用いて実行される、請求項２５に記載の方法。
27. 前記ガスを送達することは、強制ガス送達システムによって実行される、請求項１８に記載の方法。
28. 前記ガスを送達することは、エアナイフによって実行される、請求項１８〜２６のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記ガスを送達することは、バイアス機構に打ち勝ち、前記シールが前記第２の位置に移動することを可能にする、請求項１８〜２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記表面から前記粘性材料を除去することをさらに含む、請求項１８〜２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記ガスを送達して、前記粘性材料が前記ギャップを通過するのを防ぐことは、前記粘性材料が前記シール上に流れて収集装置に流入することを可能にする、請求項１８〜３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記ガス送達システムを停止して前記シールを前記第１の位置に移動させることをさらに含み、前記第１の位置では、前記粘性材料が前記シール上を流れて収集装置に流入することができる、請求項１８〜３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記収集装置は、チャネル、真空バー、またはシンクである、請求項３１または３２に記載の方法。

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