JPS58126933A - 金属シートの冷却を制御する方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属シートの完全な結晶構造を得る目的で金
属シートの制御冷却を達成する方法に関する。

該方法を実施するためのプラントにも関する。

ミルから生ずるシートの冷却法は知られており、特に、
消費電力を禁止される程に増大させることなく、厚シー
トを処理する目的で高い冷却速度に達することが可能で
ある。この方法とそれを実施するための機械はフランス
特許出願２２２３０９６号明細書に記載されている。こ
の方法では圧延終了時に加熱シートは、それがロールに
よる均一の並進運動で内部を駆動されるケースの入口で
水平方向になる。同時に、高温で駆動される一定高の水
のシートが金属シートの両側表面を循環して金属シート
の熱を放散させる。

従って、金属の各面はケース内では規則的に再生される
一団の流体と接触している。金属シートと水との間の対
応熱量交換値は水の流速の上昇と共に上昇する。本方法
では約３×１０６Ｗ／ｍ２の熱量の抽出が可能である。

この値は６０間厚シートの６０℃／秒という心冷却に対
応する。研究と実験により、前記特許文献記載の方法で
得ることのできる冷却速度は、例えばマンガン炭素−・
／−ト（約０．１７％の炭素とＩｓのマンガンとを含み
、他の合金元素は含まない）のマルテン急冷に極めて適
合していると思われる。これと同じ処理を、少量の添加
物、例えばモリブデン、ニッケル又はホウ素（これらの
存在は焼入性を高める）、を含む鋼に適用してもマルテ
ンサイト構造が生ずることは明白である。

しかし、前記特許文献記載の方法では、金属の所望最終
構造、例えば一定組成の鋼、の直接生産はできない。冷
却操作には普通、金属のマルテン急冷が含まれ、この冷
却操作後に、鋼に関しては７１０℃未満の温度で適当時
間維持することを特徴とする焼戻し操作を続けねばなら
ない。今や、冷却に際しての変態に関する研究により、
冷却速度が一定組成の鋼の構造を決定することが示され
た。靭性、延性に関して良好な物性を特徴とする特定相
、特にベーナイト或は混合相、非常に細かい粒子イーナ
イト又はパーライトを、適当なグレードの鋼の場合には
要求されることがある。

従って、シート板の冷却速度を精確に制御することが可
能になる程度迄、一定速度での加速冷却を急冷処理のた
めに十分に限定された金属組成の代用とし、余分な焼戻
し操作を実施することなく所望の金属構造の直接生産が
可能になる。

従って本発明は目的として、シート板の冷却速度を所望
構造の関数としての一定値により規制、制御することを
可能にする前記タイプの冷却するための方法と機械の提
供を有する。

それ故、本発明は、所定の結晶構造を与える目的でシー
トの冷却を制御する方法を提供する。本方法では冷却す
べきシートを、−団の規１１１１Ｊ的に当主される冷却
用流体を含むケースを通過させ、該流体の流れを、冷却
すべきシートの厚さと所望冷却速度とにより該流体の入
口温度の関数として制御する。

本発明の第２の目的は上記方法を実施するためのプラン
トの提供であり、このプラントは、シートにほぼ並行に
移動する冷却用流体の循環手段を有スるケース、冷却用
タンク、このタンクに含まれる該流体を該ケース内に注
入する手段、該ケース通過後に該流体を放出する手段を
有する機械からなり、更に、該流体の温度の関数として
該ケース内の冷却用流体の流れを制御する手段を有する
。

本発明の他の特徴によりプラントはケースに導入された
冷却用流体の温度の規制手段を有する。

本発明の更に別の特徴によりプラントはケース内の流体
の圧力の規制手段を有する。

本発明の他の特徴、利点は一例として示す添付参照図面
を参照しながらの記載から明白となる。

冷却機１はフランス特許出願２２２’３０９６号明細書
に開示されている一般タイブのものである。

この機械は一連の支持・案内ロール４ａ〜８ａ、４ｂ〜
８ｂを有する。一般にこの機械の必須要素は金属シート
面の各側に対称的に配置されており、同一の参照数字で
示し、上側要素に対してはａを、下側要素に対してはｂ
を付記しである。

該機械は１０ａ、１０１１の案内ロール間に広がり、１
１ａ、１１ｂでこれらロールを囲む金属製のハウジング
即ちケースを有する。平面壁１０ａ、１０ｂははぼ並行
であり、金属シートと共に厚さＣの２つの部屋即ち通路
１２ａ、１２ｂを形成する様に該シートの厚さを越える
間隙で隔たっている。水循環手段は、例えばロール５ａ
、　５ｂ、　７ａ、　７ｂの全長にわたり延伸している
少くとも１個の供給パイプ１３ａ、　１３ｂ、　１４’
ｔ　１４ｂ、同じくロール４ａ。

４’ｂ、　６ｆＬ、　６ｂ＋　８ａ、　８ｂの全長にわ
たり延伸している少くとも１個の放出パイプ１５ａ、１
５ｂ、１６ａ。

１６ｂ、１７ａ、１７ｂを有する。

冷却用タンク２は冷却水を含む。その側面に形成されて
いるのが機械１に向かう冷却水の出口のためのオリフィ
ス１８．１９と、該冷却用機械から戻る水を回収するた
めの水入口オリフィス２０゜２１である。その上部には
あふれオリフィス２２も有する。

タンクからの水の出口のためのオリフィス１８゜１９は
パイプ２０＆、２０１）％供給パイプ２４ａ、２４１）
を経て機械の供給、６イプ１３ａ、　１３ｂ、　１４ａ
、　１４ｂに接続している。タンク２の水入口オリフィ
ス２０．２１はパイプ２５ａ、２５ｂ、電動弁２６ａ。

２６ｂを経て放出パイプ１５ａ、　１５ｂ、　１６ａ、
　１６１）。

１７ａ、１７ｔ）に接続している。パイプ２８上に装着
された電動弁２７はタンクへの冷水の供給を制御する。

制御・規制装置６はデジタル、アナログ、／・イブリッ
ドのタイプの何れでもよい計算機から主として構成され
る。ノ・イブリットリイプはデジタル、アナログ両タイ
プの表示を達成する様になっている。

例示した制御・規制装置６はノ・イブリットリイプであ
り、ポンプ２４ａ、　２４ｂ、電動弁２６’ｔ　２６ｂ
ｒ２７を通る流れを制御・規制する。入力端子１１．１
２により設定値即ち、所望冷却速度に関するＲ１冷却機
に入るシートの厚さに関するｅｌを示す表示パネル２９
に接続する。設定値Ｒ１θは２元コードにより装置乙の
入力端子１１．１２に伝達される。

出力端子Ｉ４．１５はコマンド指示をポンプ２４ａ。

２４ｂに伝達する。入力端子工６は冷却液の温度値をタ
ンク２内に配置された温度プローブから受取る。この温
度値はアナログ信号の形と複数ビットからなる２元語の
形とで受取られる。出力端子エフ、〜工９はそれぞれ電
動弁２７．２６ｂ、２６ａを制御する。入力端子１１０
は機械のケース９０入口での水に関し、圧力センサー６
３で伝達される圧力Ｐの値を受取る。

制御・規制装置乙の詳細な構成は第２図に示しである。

この装置はシートＴと冷却水との間で交換される熱φの
値の計算手段、所望条件下でシートを冷却するに必要な
冷却用流体の速度の計算手段３５、ポンプ２４ａ、　２
４１）の中の流れの制御手段６６、タンク２内の水温の
規制手段６７、冷却　　　　　　　今月ケース９・内の
圧力の規制手段３８からなる。

手段６４は設定値Ｒ，ｅに対応する熱量φの値を示す表
Ａ１を含む、プログラム可能の読取り専用のメモリーか
らなる。この表Ａ１は、冷却すべき金属シートの上下を
循環する冷却水シートの厚さＣと端部での熱条件、特に
金属シート表面での熱量交換を考慮した理論的計算で決
定できる。これら計算には複雑な式での熱量と結果の平
衡が含まれ、数種の金属シート厚で、又、様々な冷却速
度で実施されたテストから直接に表Ａ１を作ることが好
ましい。

手段６５は、手段６４のメモリーに貯えられた様々な熱
量値と冷却水の様々な温度値θとに対応する冷却速度値
を示す表Ａ２を含む、プログラム可能の読取り専用のメ
モリーによっても形成される。この表Ａ２は交換される
熱量φと冷却水の流速との関係から決定され、次式で示
される。

〔（Ｙ（θ）は冷却水温度にのみ左右される係数〕この
式は熱交換と流れの特性数量の関係を確゛マＬするテス
トから得た。

手段３６は、手段３５のメモリー　　から読取られる冷
却水の速度値の関数としてポンプ内の流速イ直を示す表
Ａ３を貯えているプログラム可能の読取り専用メモリー
によっても形成される。

この表はポンプの技術的特徴から容易に作ることができ
る。手段６５にはデジタルをアナログに変換する装置（
図示されていな℃・）も含まれ、この装置は手段３５の
メモリーの出力に接続され、ポンプ２４ａ、２４ｂを制
御するアナログ信号の伝達に必要である。

手段６４のメモリーはその２つのアドレス入力端子によ
り装置３の入力端子１１．１２に、又をま、一方で手段
３５のメモリーのアドレス入力端子に、他方で規制手段
３Ｚ内に配置された乗法回路６９の入力端子に接続して
いる。手段６５のメモＩＪ　−はその第２のアドレス入
力端子で、温度ブロー７６２で構成される２元語を受取
る装置３０入力端子工６に接続される。

手段６５の出力端子は手段６６のメモリーのアドレス入
力端子に接続し、手段６６の出力端子は計算機６の出力
端子工４．　工５に接続している。

規制手段６７は定数ｑを掛けるための回路、タンク２に
含まれる温度を規制する定数ｐ１変域十△θ、−△θを
導入するのにそれぞれ用いられる電位差計４０．４１．
４２からなる。加法回路４３゜４４、減法回路４５．比
較計４６．４７．給水電動弁２７制御手段５０も有する
。定数ｐ、　ｑは次式によりプラントの特性から定義さ
れる。

（θ０は冷却用流体として用いる産業用水の最小温度を
表示し； θ。は蒸気圧ｐ＝ｐｏ−ｕ１に対応する冷却水の温度の
臨界値であり： ｐｏは大気圧であり； ｕｌは機械の上部放出パイプ１５ａ、　１６ａ、　１７
ａで形成されるサイフオンの高さである）冷却操作中、
冷却水温度は当然これら２つの値の間になければならな
い。

φＭとφ工は式（１）から各値θ。θ。及び、それに対
応する水シート流速の値Ｖに対して決定される。

但し、水シートの速度Ｖは冷却用流体がケースを満たす
様に臨界速度Ｖ。より大でなければならない。この臨界
速度はトンネルの厚さに等しい水の高さとして表示され
る動圧に対応する。

定数を掛けるための回路６９は既知通り、π配列の抵抗
セル（Ｒ，ＲＲ）網からなるデジタル→アナログ変換装
置からなる。該セルの供給電圧は定数ｑの値の関数とし
て変動する。

加法回路４６は一人カ端子により回路３９の出力端子へ
、個入力端子により電位差計４０のスライドへ接続する
。

加法回路４４は一人カ端子により回路４６の出力端子へ
、個入力端子により電位差計４１のスライドゝへ接続す
る。減法回路４５は一人カ端子により回路４６の出力端
子へ、個入力端子により電位差計４２のスライドに接続
する。

比較計４６は２つの入力端子を有し、そのうちの１つは
温度プローブ６２により伝達されるアナログ信号を受取
るために装置３の入力端子工６に接続し、個入力端子は
回路４４の出力端子に接続している。比較計４７も２つ
の入力端子を有し、そのうちの１つは温度プローブ６２
により伝達されるアナログ信号を受取るために装置３の
入力端子工６に接続し、個入力端子は回路４５の出力端
子に接続して（・る。比較計４６，４７の出力端子は手
段５００２つの入力端子にそれぞれ接続している。

規制手段６８は電位差計５１、加法回路５２、比較計５
３からなる。回路５２は２つの入力端子を有し、そのう
ちの１つは装置乙の端子Ｉ３に接続し、個入力端子は電
位差計５１のスライド９に接続している。

比較計５３も２つの入力端子を有し、そのうち１つは回
路５２の出力端子に接続し、他は装置３の入力端子１１
０に接続する。比較計５６の出力端子は装置乙の出力端
子Ｉ８．１９に接続する。

第２図には表示パネル２９の設定値Ｒ，ｅを導入するた
めの装置も示されている。これら装置はアナログ→デジ
タルコートゝ化機５４．５５からなり、それらの並行出
力はそれぞれ装置３の入力端子１１゜工２に接続してい
る。これらコード化機は簡単なスイッチ群からなり、そ
の状態は例えば２元コード化された設定値の１０進法の
値を表示する。第２図には装置３の端子工　に接続した
大気圧センサー３０と端子工　に接続した圧力センサー
６′５をも示されている。

冷却用プラントは次の如く操作する。

オにレータはシートの厚さｅと、金属の所望構造に対応
する冷却速度Ｒとで゛ある製造デ〜りを用意する。これ
ら２つのデータを表示パネル２９のスイッチ群５５．５
４にセットする。それらを手段３４のメモリーのアト９
レス入力の指示で制御・規制装置６０入力端子１１．１
２から導入する。これら入力の大きさｅ、Ｒが、関係式
φ＝ｉ：　Ａ”　（Ｒ，θ）による金属シート板と冷却
水との間の理論的熱量交換の対応値φが見出される、計
算手段３４のメモリーゾーンの内容をアドレスする。

計算手段６５が、手段３４により前もって計算された熱
量とタンク２内の温度との関数としての、金属シート板
表面を循環する水シートの速度Ｖ〈Ａ２（φ、θ）を決
定する。この計算は、それぞれ手段３４、温度プローブ
６２で伝達される２元値φ。

θにより手段３４のメモリーをアドレスすることにより
実施される。

パイプ１２ａ、１２１）内の水の流速■を手段６５で得
る時には抑制手段６６がポンプ２４＆、２４ｂ内の流れ
に作用してノミイブ１３ａ、　１３ｂ、　１４ａ。

１４ｂ内の冷却水の流れを調整する。その結果、制御・
規制装置６がポンプ内の流れを制御して、設定データ：
ｅ＝シートの厚さ、Ｒ＝冷却速度、θ−タンク２に含ま
れる水の温度、の関数として所望冷却速度を達成する。

規制装置６７はタンク２内の水の温度を規制する。冷却
水に関する操作温度は加法回路４３と、定数倍する回路
３９とにより決定される。回路６９が、金属シート板と
冷却水との間の熱量交換の大きさφに比例する出力の大
きさｑ・φを伝える。この大きさｑ・φを、電位差計４
０上の計算手段６７の内側に導入された前記定数ｐに加
える。

それ故加法回路４６の出力は振幅θｆ−ｑ・φ＋ｐの信
号を伝える。温度θｆの変動に関して可能な極限値は電
位差計４１，４２にセットする。電位差計４１は値＋ａ
を伝え、電位差計４２は値−△θを伝える。値＋Δθを
加法回路４４の操作温度θｆに加えると該回路の出力端
子で値θｆ＋△θが伝えられる。この理論値θｆ＋△θ
をタンク２内で測定した水温と比較計４６で比較する。

この比較計の出力が、測定水温θが計算値θｆ＋△θよ
り高い時に電動給水弁２７の制御手段５０を制御する。

同様に、減法回路４５で計算値θから、電位差計４２に
より伝達される値−Δθを減する。得られた結果θｆ−
△θを比較計４７によりタンク２内で測　　　　　　１
定した水温θと比較し、測定水温が計算値θｆ−△θよ
り低い時には電動弁２７を閉じる。ポンプによる冷却水
の注入流量の減少に起因する返送回路内で発生する降圧
に規制回路６８は対処できる。

加法回路５２により、圧力上ンセー６０で検出された大
気圧ｐ。の値を電位差計５１に導入された値εに加え、
加法の結果ｐ。＋εを比較計５６の入力端子に伝え、こ
の値を、冷却用ケース９の内側の圧力センサー３６で測
定された圧力値ｐと比較する。比較計５３に圧力ｐが圧
力ｐ。＋εより高いと表われる時には比較計が返送電導
弁２６ａ。

′　２６ｂの開口を制御する。一方、圧力ｐが圧力ｐ。

十εに等しいかそれより低いならば比較計からの指示で
返送電動弁２６ａ、２６ｂを閉じて冷却用ケース内の圧
力ｐを高める。

上記した温度・圧力規制装置は次利点を与える。

とりわけ、温度規制装置はタンク内の水を一定温度に維
持して、第１に、金属シートと冷却水との間の熱交換量
を一定値に維持し、第２に、放出パイプ１６ａ、１７ａ
で形成されたサイフオン内の蒸気圧を一定値に維持して
サイフオンと、機械の端部を通っての水の流れの不整化
を避ける。

第２に、放出回路の各々に電動弁２６ａ、２６１）（そ
の開口は供給ポンプ内の流れにより制御される）が存在
するので機械内の降圧による影響を僻けられる。ケース
内圧を大気圧より僅かに高く維持するという、返送回路
でのそれらの作用により機械中に、その良好な操作に悪
影響する空気が流入することが避けられる。

以上に述べた本発明の実施方法の一例は、制御・規制装
置６のノ・イブリッド式アナログ→デジタル変換におけ
るものである。同一結果をプログラムされたデジタル式
計算機でも得られることは明白である。この場合には設
定データｅｊＲ１表Ａ１゜Ａ２Ａ３を計算機のメモリー
に貯え、対応プログラムの実施により熱量φと流速■と
の理論値を計算すれば充分である。

以上に述べた操作の大部分は手動でも達成できることも
明らかである。この場合にはポンプ制５御は、前記衣Ａ
１．Ａ２．Ａ３に対応するチャートの読みにより達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属シートの制御冷却を達成するための、本
発明のプラントを示す。 第２図は、本発明の制御・規制手段の一例を示す。 １・・・・・・冷却機、　　２・・・・・・冷却用流体
ポンプ。 ６・・・・・・制御・規制装置、　　　４ａ〜８ａ、４
ｂ〜８ｂ・・・・・・金属シート支持・案内ロール。 ２９・・・・・・表示パネル、　６９・・・・・・乗法
回路。 ４０．４１．４２．５１・・・・・・電位差計。 ４３．４４．５２・・・・・・加法回路、　４５・・・
・・・減法回路。 ４６．４７．５３・・・・・・比較計。 特許出願人　　ユニオン・シデリュルジク・デュ・ノー
ル・工・ト９・レス・ト８・う・ フランスリぐル・アブルビニージョン・村ニジノル′。 （外４名う 手続補正書（方式） 昭和ゴ年シ、ｎ４日 特許庁長官若杉和夫殿 昭和５７年：ｊｉ詩　願書　２ｃ′ノケフ　　号γラン
１− ６、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 ユ、ノ１１ ４、代理５人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１項 金属シートに所定の結晶構造を与える目的で金属シート
   の冷却を制御する方法において、冷却すべき金属シート
   を、規則的に再生される一団の冷却用流体を含むケース
   を通過させ、冷却用流体の流れを、冷却すべき金属シー
   トと所望の冷却速度とにより該流体の入口温度の関数と
   して制御する、 方法。 第２項 冷却用流体の流れが金属シートと該流体との間の理論的
   熱量交換値の関数である、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 第３項 理論的冷却水温度を熱量計算値の関数として定め、冷却
   用流体の入口温度を計算された該理論的冷却温度の関数
   として規制する、特許請求の範囲第２項記載の方法。 第４項 ケースの端での圧力を大気圧より高い値に維持する、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 第５項 金属シートと冷却用流体との間の理論的な熱量交換を金
   属シートと所望冷却速度との関数として計算し； 金属シート表面での該冷却用流体の理論的流速を該冷却
   用流体の入口温度と熱量計算値との関数として計算し； 冷却用流体の流れを、得られた理論的な冷却用流体の速
   度の関数として制御し； 冷却用流体の理論的温度を、得られた熱量理論値の関数
   として計算し： 冷却用流体の温度を、得られた理論的冷却温度の関数と
   して規制する； 特許請求の範囲第１項記載の方法。 第６項 ケースの端での圧力を大気圧より高い値に維持される様
   に規制する、特許請求の範囲第５項記載の方法。 第７項 冷却すべき金属シートを規則的に再生される一団の冷却
   用流体を含むケースを通過させ；冷却用流体の流れを、
   冷却すべき金属シートと所望冷却速度とにより該流体の
   入口温度の関数として制御する；ことからなる、金属シ
   ートに所定の結晶構造を与える目的で金属シートの冷却
   を制御する方法を実施するためのプラントにおいて、金
   属シートとほぼ並行方向に移動する冷却用流体を循環さ
   せる手段を有するケース；タンク内に含まれる冷却用流
   体を該ケースの内側へ注入するための手段；冷却用流体
   を、冷却用ケース通過後に放出するための手段；を有す
   る機械からなり、ケース内での冷却用流体の流れを冷却
   用流体の温度の関数として制御するための手段を有する
   、プラント。 第８項 ケースへ導入される冷却用流体の温度を規制するための
   手段を有する、特許請求の範囲第７項記載のプラント。 第９項 冷却用流体の圧力をケースの端で規制する手段を有する
   、特許請求の範囲第７項記載のプラント。 第１０項 冷却用流体の流れを制御するための手段が、金属シート
   表面での冷却流体の流速を計算するための手段に接続し
   ている、特許請求の範囲第７項記載のプラント。 第１１項 流速計算手段が、熱量理論値を計算するための要素と協
   働できる理論速度計算用要素からなる、特許請求の範囲
   第１０項記載のプラント。 第１２項 流速計算手段が、熱量理論値計算手段と協働できる理論
   速度計算手段で形成されている、特許端　　　　　”求
   の範囲第１１項記載のプラント。 第１３項 冷却用流体温度規制手段が、 冷却用流体の所望温度を、計算手段で計算される熱量計
   算値の関数として計算する手段；該ケース内へ広がって
   いく冷却用流体の温度を測定するためのプローブ； 計算手段で計算される冷却用流体の温度を、測定用プロ
   ーブで測定される温度と比較するための比較計；及び 該冷却タンクの冷水供給回路内に挿入され、比較計に接
   続された少くとも１個の電動弁：からなる、特許請求の
   範囲第８項記載のプランｔ−。 第１４項 ケース内の流体圧力を規制するための手段が、該ケース
   の端での圧力を測定するための第１センサー； 大気圧を測定するための第２センサー；ケース内で測定
   された圧力を第２センサーで測定された大気圧と比較す
   るための、該両センサーに接続した比較計；及び、 該流体放出手段内に挿入され、該比較計で達成される比
   較の結果により、第１センサーにより測定される圧力が
   大気圧より低いかそれに等しい時には閉じる様に制御さ
   れる少くとも１個の電動弁；からなる、特許請求の範囲
   第９項記載のプラント。