JP7018145B2 - 冷却されるべき物品を冷却する冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却されるべき物品を冷却する冷却装置であって、冷却媒体を冷却装置の第１の上側のチャンバへ導く、冷却媒体のための導入部を含み、冷却媒体を上側のチャンバから冷却装置の第２の下側のチャンバへ導く第１の導管手段が設けられており、上側のチャンバが壁部によって下側のチャンバから分離されており、冷却媒体を下側のチャンバから冷却媒体のための少なくとも１つの排出開口部へ導く第２の導管手段が設けられており、排出開口部を介して、冷却されるべき物品へ冷却媒体が散布される、冷却装置に関するものである。

このような冷却装置は、特許文献１に記載されている。冷却水は、ここでは上側のチャンバからパイプを介して下側のチャンバへ導かれ、パイプは、上述の壁部に設けられているとともに、当該壁部から上方へある程度の高さにわたって上側のチャンバへ延在している。そして、冷却水は、上側のチャンバにおけるある程度の水位から下側のチャンバへ流れ、下側のチャンバにおける底部には冷却水のための流出パイプが設けられており、下側のチャンバにおいて適当な水位に到達すると当該流出パイプを介して冷却水が流出する。他の類似の解決手段が特許文献２に示されている。

特許文献３には別の解決手段が開示されている。ここでも、冷却チャンバが２つの部分に分割されている。両部分チャンバ間の壁部（分離プレート）は孔を有しており、これを通して冷却水が流れる。冷却バーのオフ時には、全体積が冷却バー及び部分的にパイプ管路から排出される必要がある。これには多くの時間が必要である。排出を加速するために、ここでは排出弁を用いる必要がある。ただし、排出弁は自動化部によって作動され、これは、エラーが起こりやすいとともに手間がかかるものである。このような解決手段においては、排出機器のための可能な構造空間を考慮すると、大きな弁を任意に用いることができない。このような解決手段では、排出時間が一部は１分よりもはるかに長いことが分かった。冷却バーが自己冷却を受けるべき場合には、当該自己冷却は、別の配管を介して行われる必要がある。そうでなければ、冷却水がノズルから圧延材へ滴下しないことを保証することができない。

上述の解決手段は、圧延材を冷却媒体にさらし、したがって冷却するために圧延材の上方及び下方で用いられる、圧延材のための冷却装置である。このとき、通常、水が冷却媒体として用いられる。

ここで、例えば厚板のための冷却装置では圧延材が通過中に冷却され、圧延材は、ローラを用いて冷却部を通して搬送される。圧延材（薄板）の端部が冷却部を離れると、冷却バーがオフされる。冷却バーへの水の供給が終了した後、特にノズル装置を有する上側の冷却バーでは、冷却バーの比較的長い遅延流れ（流れ残り）あるいは遅延滴下（滴下残り）という事態となる。

薄板が迅速な連続において生産されるべきであり、各薄板が冷却されるべき場合には、冷却バーを空にする（排出する）時間は、決定的な役割を果たす。上側の冷却バーからもはや水が滴下しない場合には、まず、次の冷却されるべきでない薄板が冷却装置を通過することが可能である。そのため、上側の冷却バーの迅速な排出が必要である。冷却バーの公知の実施形態では、排出には１～３分かかる。これは、全ての水がノズル開口部の上方で冷却バーから流れる必要があるためである。

したがって、公知の解決手段においては、冷却媒体は、接続部を介して、内部に位置する分岐パイプに冷却バーの内部空間へ流れる。このとき、分岐装置の流出開口部は、常に最小の冷却媒体レベルの下方に位置している。冷却バーのオフ時には、まず、水位が最小のレベルに低減される必要がある。このようなシステムにおいては、時々、個別の冷却ノズルを冷却バーにわたって均等に配置することが困難であり、これは、不都合に不均一な冷却をもたらすものとなってしまう。

冷却装置が使用されないものの高温の物品が当該冷却装置の下方で通過する場合に必要となる冷却装置の自己冷却は、公知の解決手段ではまだ満足に解決されていない。

中国特許出願公開第１０３３１６９３４号明細書 中国特許出願公開第１０１８３８７２４号明細書 英国特許第２５２９０７２号明細書

本発明の基礎となる課題は、冷却プロセスの終了後の長い遅延滴下を回避できるように冒頭に挙げた種類の冷却装置を進歩させることにある。すなわち、冷却媒体の流出を迅速に止めることがなされるべきであり、そうだとすると、迅速な排出を可能とする冷却バーが利用されるべきである。このとき、さらに、できる限り均等な冷却がなされるとともに、局所的に集中した水の負荷も回避され得ることが保証されるべきである。ただし、このために手間のかかる、あるいは影響を受けやすい要素（弁など）が回避されるべきである。冷却休止中に冷却装置を効果的に自己冷却可能であることが別の重要な態様である。

当該課題の解決手段は、第１の導管手段が、その上側の端部で壁部に接するか、又は壁部を上方へ貫通し、及び下側のチャンバへ突出し、当該第１の導管手段の開放された端部で下側のチャンバへ開口していること、並びに第２の導管手段が、下側のチャンバの底部範囲から下側のチャンバへ上方に突出しているとともに、開放された端部で下側のチャンバへ開口しており、第１の導管手段の下側の端部が、第２の導管手段の上側の端部の下方に位置していることを特徴としている。

このとき、好ましくは、冷却媒体を冷却されるべき物品へ散布するために、第２の導管手段は、下側のチャンバの底部範囲を貫通している。

このとき、第１の導管手段の下側の端部から第２の導管手段の上側の端部までの垂直な延在部は、好ましくは０．０１～１．００ｍ、特に好ましくは０．１～０．５ｍである。

このとき、第１の導管手段は、少なくとも１つのパイプによって形成され、パイプは、壁部に、又は壁部内に、好ましくは壁部の下側に固定されているとともに、上側のチャンバと流体的に連通している。

第２の導管手段は特に任意の断面を有する少なくとも１つのパイプによって形成され、パイプは、下側のチャンバの底部範囲に固定されている。この場合、第２の導管手段が複数のパイプで形成され、パイプの端部には冷却媒体のための噴射ノズルが配置されているように構成されている。このとき、冷却媒体のための噴射ノズルは、好ましくは下側のチャンバの下側又は下側のチャンバに結合された部材に均等に分配して配置されている。

好ましくは、下側のチャンバ内に冷却媒体のための排出部が配置されており、排出部には、好ましくは制御可能な閉止器具（特に弁手段）が配置されている。このとき、排出部は、好ましくは第２の導管手段の上側の端部の下方に位置する、下側のチャンバの高さ位置に配置されている。

冷却媒体をチャンバから排出することができるように、下側のチャンバには少なくとも１つの排出器具（特に排出弁）が配置されている。

導入部及び／又は上側のチャンバ及び／又は下側のチャンバに少なくとも１つの抜気器具（抜気弁）が配置されている。

有利には、提案された解決手段では、冷却媒体が冷却装置から非常に迅速に至り、したがって、冷却プロセスの終了後、長い遅延滴下を効果的に回避することが可能であることが生じる。

さらに、それにもかかわらず、冷却休止中に冷却装置の効果的な自己冷却を維持することができることが非常に有利である。

最後に、幅方向（すなわち冷却されるべき物品の搬送方向に対して横方向）における非常に均等かつ均一な水の分配について配慮することが容易に可能である。

提案された冷却装置は、厚板圧延機、熱間ストリップ圧延機及びホットストリップ処理ライン、特に鋼材料に適している。ただし、同様に、非鉄金属についての応用も可能である。

冷却装置のインテリジェント制御を可能とする冷却モデルコンピュータを設けることが可能である。冷却モデルコンピュータは、実際の排出時間（アイドリング時間）に依存して冷却装置をオフするものとなっている。このとき、コンピュータは、存在するプロセスデータに基づいて独自に必要な目標時間を決定するか、又は他のプロセスモデルコンピュータの設定に基づいて必要な目標時間を引き継ぐものとなっている。

排出時間をさらに短縮するために、有利には排出器具が設けられている。始動過程において冷却バーをより良好に抜気することができるができるように、抜気器具は、チャンバあるいはパイプ管路に設けられることが可能である。当該抜気器具がメイン供給部の閉鎖時に開放されるときには、当該抜気器具は、排出特性を改善することも可能である。したがって、空気は、迅速に冷却バーへ流入することができる。

したがって、提案されたコンセプトにより、冷却過程後に冷却装置の迅速な排出が可能となる。排出特性（アイドリング特性）は、容易に実現され得る措置によって改善される。このとき、（弁などのようにエラーが起こりやすい）可動部材の数を削減することが可能である。冷却されるべき物品の搬送方向に対して横方向における均等かつ均一な水の分配が保証されている。

このとき、冷却媒体で圧延材を均等かつ大きな面で負荷することが可能である。上述の冷却装置についての必要空間が最小化される。さらに、冷却バーを保護するための効果的な自己冷却を実現可能である。

本発明の一実施例を示す図である。

唯一の図には、冷却されるべき物品を冷却する冷却装置の側面図が示されている。

図では冷却装置１が見て取れ、当該冷却装置により、冷却されるべき物品２、例えばストリップが、冷却媒体Ｍ（水）を用いて冷却される。冷却媒体Ｍは、導入部３を介して、垂直方向において上側の第１のチャンバ４内へ至る。上側のチャンバ４の下方には下側の第２のチャンバ６が配置されており、両チャンバ４，６は、壁部７によって互いに分離されている。

壁部７の下側には、任意の断面を有する、複数（実施例では２つ）のまっすぐなパイプ（第１の導管手段）５が配置されており、当該パイプは、機械的には壁部７に、又は壁部７内に固定されているが、上側のチャンバ４に流体的に連通している。これに応じて、水が、上側のチャンバ４から当該パイプ５を介して下側のチャンバ６へ流れることができる。

下側のチャンバ６から物品２へ水を散布するために、任意の断面を有する、任意の数のまっすぐなパイプ（第２の導管手段）８が設けられており、当該パイプは、下側のチャンバ６の底部範囲から上方へ延在しており、下側のチャンバの下端部には、水を物品２へ散布するノズルとして機能する排出開口部９が配置されている。図には、中央のノズルあるいは排出開口部９について、どのように水Ｍが冷却されるべき物品２へ至るかが破線で示唆されている。

第１の導管手段５は開放された端部１０を備えており、第２の導管手段８は開放された端部１１を有している。第１の導管手段５の下側の端部１０が第２の導管手段８の上側の端部１１の下方に位置していることが重要である。このように生じる垂直な延在部は、ｈで示されている。

したがって、下側のチャンバ６における最小の水位Ｗ_ｍｉｎについて、第２の導管手段８の上側の端部１１によって規定された値が生じる。当該水位を上回る限り水は排出開口部９から流出し、当該水位に達するか、又はこれを下回ると、水はもはや排出開口部９から流出しない。

上述の水位Ｗ_ｍｉｎより下では、下側のチャンバ８に排出部１２が配置されており、当該排出部は、例えば制御可能な閉止器具１３によって開閉されることが可能である。

したがって、本コンセプトは、冷却装置１の提案された構成に基づき、任意の断面を有する内側のパイプ（第１の導管手段５）によって互いに結合された上側のチャンバと下側のチャンバにフォーカスしたものである。当該パイプ（第１の導管手段）の流出開口部は、常に下側のチャンバ６の最小の水位Ｗ_ｍｉｎ（水面）の下方に位置している。これにより、上側のチャンバ４及び接続された配管（導入部）が空になるのが防止される。このとき、第１の導管手段５の数及び断面は任意である。

冷却が停止され、ひいては導入部３を介した冷却装置１への水供給部が閉鎖される場合には、下側のチャンバ６の壁部７から第２の導管手段８の開放された端部１１までの体積のみが空にされる（排出される）必要がある。

当該措置によって、空にする時間（排出時間）を１分未満に短縮できることが分かった。それにもかかわらず、冷却装置の利用可能な冷却面にわたって冷却媒体のための排出ノズルを均一かつ均等に分配することが可能である。

冷却装置１の上述の構造により、空にした（排出した）後及び閉止器具１３を開放した後、導入部３を介してわずかな量の冷却媒体を冷却バーへ供給することが可能である。当該量は、物品（薄板）が冷却装置によって冷却されることなく冷却装置１を通過する必要がある場合に、冷却装置が内部から冷却されることに配慮するものである。このとき、自己冷却のための冷却媒体は、ノズルから物品へ流れ当該物品を冷却することなく、冷却装置における排出部１２を介して流出することが可能である。このために、排出部１２は、第２の導管手段８の上側の端部１１の下方に配置されている。

１ 冷却装置
２ 冷却されるべき物品
３ 導入部
４ 第１の上側のチャンバ
５ 第１の導管手段
６ 第２の下側のチャンバ
７ 壁部
８ 第２の導管手段
９ 排出開口部
１０ 第１の導管手段の開放された端部
１１ 第２の導管手段の開放された端部
１２ 排出部
１３ 閉止器具
Ｍ 冷却媒体
Ｖ 垂直線
ｈ 延在部
Ｗ_ｍｉｎ 最小の水位

Claims (10)

1. 冷却されるべき物品（２）を冷却する冷却装置（１）であって、冷却媒体を冷却装置（１）の第１の上側のチャンバ（４）へ導く、冷却媒体（Ｍ）のための導入部（３）を含み、冷却媒体（Ｍ）を上側のチャンバ（４）から冷却装置（１）の第２の下側のチャンバ（６）へ導く第１の導管手段（５）が設けられており、上側のチャンバが壁部（７）によって下側のチャンバ（６）から分離されており、冷却媒体（Ｍ）を下側のチャンバ（６）から冷却媒体（Ｍ）のための少なくとも１つの排出開口部（９）へ導く第２の導管手段（８）が設けられており、排出開口部を介して、冷却されるべき物品（２）へ冷却媒体（Ｍ）が散布される、冷却装置において、
   第１の導管手段（５）が、その上側の端部で壁部（７）に接するか、又は壁部を上方へ貫通し、及び下側のチャンバ（６）へ突出し、当該第１の導管手段の開放された端部（１０）で下側のチャンバへ開口していること、並びに第２の導管手段（８）が、下側のチャンバ（６）の底部範囲から下側のチャンバ（６）へ上方に突出しているとともに、開放された端部（１１）で下側のチャンバへ開口しており、第１の導管手段（５）の下側の端部（１０）が、第２の導管手段（８）の上側の端部（１１）の下方に位置していることを特徴とする冷却装置。
2. 第１の導管手段（５）の下側の端部（１０）から第２の導管手段（８）の上側の端部（１１）までの垂直な延在部（ｈ）が、０．０１～１．００ｍであることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 第１の導管手段（５）が、少なくとも１つのパイプによって形成され、パイプは、壁部（７）に、又は壁部（７）内に固定されているとともに、上側のチャンバ（４）と流体的に連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 第２の導管手段（８）が少なくとも１つのパイプによって形成され、パイプは、下側のチャンバ（６）の底部範囲に固定されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 第２の導管手段（８）が複数のパイプによって形成され、パイプの端部には冷却媒体（Ｍ）のための噴射ノズルが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
6. 冷却媒体（Ｍ）のための噴射ノズルが、下側のチャンバ（６）の下側又は下側のチャンバに結合された部材に均等に分配して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
7. 下側のチャンバ（６）内に冷却媒体（Ｍ）のための排出部（１２）が配置されており、排出部（１２）には、閉止器具（１３）が配置されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 排出部（１２）が、第２の導管手段（８）の上側の端部（１１）の下方に位置する、下側のチャンバ（６）の高さ位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
9. 冷却媒体（Ｍ）を下側のチャンバ（６）から排出することができるように、下側のチャンバ（６）には少なくとも１つの排出器具が配置されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 導入部（３）及び／又は上側のチャンバ（４）及び／又は下側のチャンバ（６）に少なくとも１つの抜気器具が配置されていることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の冷却装置。

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