TWI539998B - 將利用冷媒冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置作動態供應的方法與裝置 - Google Patents

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Description

將利用冷媒冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置作動態供應的方法與裝置
本發明係有關於一種將利用冷媒冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置作動態供應的方法與裝置。該冷卻裝置特定言之可包括一或多個噴射條。
先前技術中已公開多種用高架水箱中的冷卻水來在熱軋機中實施層流冷卻或壓力冷卻的系統。需要使用大量冷卻水來冷卻高溫滾壓物，以便根據成品的具體要求來定義帶材並使其迅速冷卻。用於達到特定冷卻速度之水量的流速通常為每小時數百乃至數千立方米。例如用可被相應閥關斷之傳輸系統來將如此大量的水從高架水箱傳輸至噴射條。
圖1為先前技術中的此種系統之示例圖。高架水箱4所儲存的水經由管道2輸往分配管6。再從該分配管6出發經由其他管道輸往各噴射條1。但此種習知裝置存在若干缺點。現代金屬合金或鋼材必須具備較大的冷卻速度以及儘可能精確的可調節性即可控性。但此點會因所用水量 極大而難以實現。特定言之，通常採用控制閥的現有方案無法以滿意的速度實施啟動及斷開操作，因此，通常需要10秒以上的冷卻啟動過程方能達到期望的冷卻速度。但滾壓物經常以每秒數米的速度經過設備，在此情況下會有很長一段帶長未用該期望冷卻速度進行過冷卻，遂使此帶材區段之品質有所降低。
另一缺點在於，實施冷卻切換操作時需要對傳輸系統及冷卻設備施加大作用力。特別是在對冷卻水供應裝置進行快速切換操作時，冷卻系統存在因強壓力衝擊而受損的危險。此類尖峰壓力甚至可能導致冷卻設備及整個軋機癱瘓。
有鑒於上述先前技術，本發明之技術目的在於提供一種改良型供應裝置，其特定言之可避免或者至少顯著降低實施啟動操作時的壓力衝擊。本發明之另一技術目的在於達到高於迄今為止的期望冷卻速度，以便最佳地為軋製帶供應冷媒。
本發明用以達成上述技術目的之解決方案為如申請專利範圍第1項之將利用冷媒冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置，特別是至少一噴射條作動態供應的方法。該方法至少包括提供一經預加速即流動之冷媒流量的步驟，其中，該冷媒流量繞過該冷卻裝置並輸入一回流管；另一步驟係對待冷卻金屬帶或其他滾壓物的存在狀況及/或溫度進行監測。本發明係根據該金屬帶或該其他滾壓物的存在狀況及/或溫度來將該經預加速之冷媒流量轉向即偏轉至該冷卻裝置，其中，該冷媒流量並非繞開該冷卻裝置並輸入一回流管，而是以經預加速的方式輸往該用於冷卻該金屬帶或 該其他滾壓物的冷卻裝置。
對冷媒進行預加速以及使該經預加速之冷媒流量轉向即偏轉，可避免或者顯著降低針對設備部件的壓力衝擊。此外還能大幅提高冷卻的反應速度。轉向操作的時間可遠少於將一遠處之靜止式水量加速的時間。此外還能更快且更精確地達到或調節至期望的冷卻速度。從而在整體上提高所用之體積流量的可調節性。
根據一種較佳實施方式，該經預加速之冷媒流量在繞開該冷卻裝置時的壓力損失與在該經預加速之冷媒流量輸往該冷卻裝置時的壓力損失之差別小於50%，較佳小於20%，或者甚至小於10%。該二值較佳大致相等。如此便能在使該冷媒流量轉向以將該冷媒流量輸往該冷卻裝置的過程中，透過使該冷媒流量轉向來避免壓力衝擊。換言之，繞開與輸往該冷卻裝置時的冷媒流量動之流動阻力大致相等，或者差別小於前述範圍。
轉向過程之持續時間較佳小於5s，或者甚至小於1.5s。採用該等相對較短的切換時間時，本發明之方法的優勢特別明顯。
根據一種較佳實施方式，在該冷卻裝置(1)上游方向小於5m，較佳小於1m的範圍內使該冷媒流量轉向(以便儘量縮短該冷媒流量在該轉向(5)之地點與該用於冷卻該帶材之冷卻裝置(1)之排出口(7)之間的距離)。
根據另一較佳實施方式，該冷媒之待轉向體積流量即該冷媒流量大於150m3/h，較佳大於400m3/h。針對如此之大的體積流量，本發明的優勢特別明顯。
本發明亦有關於一種用於冷卻金屬帶的裝置，較佳用於實 施前述申請專利範圍中任一項之方法。該裝置包括一用於冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置，該冷卻裝置包括至少一噴射條，該噴射條具有將該冷媒釋放至該金屬帶的冷媒排出口。該裝置還包括將冷媒流量自冷媒源輸往該噴射條的傳輸構件，以及將該冷媒流量自該等傳輸構件輸入一回流管的繞行構件。該裝置之可切換轉向構件構建為，可切換地將流過該等傳輸構件的冷媒流量輸往該噴射條或者使該冷媒流量自該等傳輸構件轉向至該等繞行構件。
該裝置之優點與該方法之優點基本相同。
根據一種較佳實施方式，該裝置可包括至少一用於對流過該等傳輸構件之冷媒流量之體積流量進行調節的閥，其中，該等轉向構件佈置於該控制閥的下游。
根據另一較佳實施方式，該等可切換轉向構件可各包括至少一將該冷媒流量輸往該等噴射條或者輸入該等繞行構件的可切換閥舌。
根據另一較佳實施方式，該等傳輸構件還包括一用於增大該冷媒源所提供之體積流量的泵。利用此種泵能提供經進一步加速的體積流量。
根據另一較佳實施方式，可藉由一旁路使得該冷媒流量繞過該等泵。利用此種佈置方案後，可用毋需任何泵便能提供的冷媒壓力來實施冷卻。例如可用一高架容器來提供水壓。
整體而言，本發明既能提供小體積流量(如層流工作模式)，又能提供大體積流量(透過泵而實現的壓力工作模式)。
根據另一較佳實施方式，多個噴射條，較佳最多十個噴射 條組合為第一冷卻組，其中，可經由第一傳輸構件為該第一冷卻組輸送冷媒，分別針對該第一冷卻組的最多三個噴射條設有將該冷媒流量自該等第一傳輸構件輸入一回流管的可切換轉向構件，使得該第一冷卻組的該等最多三個噴射條的冷媒流量能與該第一冷卻組的其餘噴射條分離的方式轉向至該等繞行構件即該回流管。
根據另一較佳實施方式，多個其他噴射條，較佳最多十個其他噴射條組合為第二冷卻組，其中，可經由第二傳輸構件為該第二冷卻組輸送冷媒，分別針對該第二冷卻組的最多三個噴射條設有將該冷媒流量自該等第二傳輸構件輸入一回流管的可切換轉向構件，使得該第二冷卻組的該等最多三個噴射條的冷媒流量能與該第二冷卻組的其餘噴射條分離的方式轉向至該等繞行構件即該回流管。
根據另一較佳實施方式，該第一與該第二冷卻組可以彼此分離的方式自該冷媒源輸入即供應冷媒。
根據另一較佳實施方式，可分別用一泵來增大輸往每個冷卻組的體積流量。
根據另一較佳實施方式，該裝置包括多個噴射條，其中，每個噴射條皆以與其他噴射條分離的方式配屬有一可切換轉向構件，使得該經預加速之冷媒流量可經由該等傳輸構件輸往每個噴射條，或者該冷媒流量可經由該配屬於該噴射條的轉向構件輸往該等繞行構件。
根據另一較佳實施方式，該等噴射條中的至少一個被一支撐裝置支撐，且該可切換轉向構件安裝於該支撐裝置上。作為替代或補充方案，該可切換轉向構件以小於5m，較佳小於3m的間距佈置於該噴射條 上游。
上述實施方式的特徵可彼此組合或者相互替換。
1‧‧‧噴射條
1'‧‧‧噴射條
2‧‧‧傳輸構件
3‧‧‧繞行構件/回流管
4‧‧‧冷媒源/高架水箱
5‧‧‧可切換轉向構件/開關銜鐵
6‧‧‧分配管
7‧‧‧噴射條排出口
8‧‧‧截止閥門
9‧‧‧控制銜鐵
10‧‧‧第一冷卻組
10'‧‧‧第二冷卻組
11‧‧‧泵/增壓泵
11'‧‧‧第二泵
13‧‧‧旁路
15‧‧‧測量感測器
20‧‧‧第一傳輸構件
20'‧‧‧第二傳輸構件
50‧‧‧第一可切換轉向構件
50'‧‧‧第二可切換轉向構件
圖1係(先前技術)為多個噴射條供應冷媒的裝置；圖2為本發明用於冷卻金屬帶或其他滾壓物之裝置的一實施例；及圖3為本發明用於冷卻金屬帶或其他滾壓物之裝置的另一實施例。
下面對該等實施例之附圖進行簡要描述。其他細節參閱對該等實施例的詳細說明。
為清楚起見，首先對圖1所示先前技術進行參考性說明。圖中示出一用作冷媒儲存器的高架水箱4。冷媒通常可經由相應管道輸往分配管6。該冷媒可從此共同的分配管6出發輸往多個噴射條1。為對金屬帶施加冷媒，該等噴射條1各包含多個排出口7。如圖所示，分配管6與任一噴射條1之間皆設有一測量感測器15(例如用於測量冷媒壓力或冷媒體積流量)、一控制閥9或一截止閥門8。利用該等元件可監測並調節輸往相應噴射條1的冷媒流量。
圖2為本發明之實施例的示意圖。由一儲存器4提供冷媒，方式與圖1所示之先前技術類似。與圖1所示裝置不同，圖2所示本發明之實施例較佳不包括分配管6。確切言之，冷媒從儲存器4各自經由一管道2輸往相應之噴射條1。所提供的冷媒流量可藉由泵11，11'即增壓泵11、11'有所增大。亦可例如藉由一旁路13繞過該用於冷媒流量的泵11、11'。該 旁路13可採用可切換方案，使得既可由泵11、11'輸送冷媒流量，又可繞過泵11、11'並僅藉由儲存器4之(靜態)壓力使冷媒流量流過傳輸系統2。此外，該體積流量可被一測量感測器15監測以及/或者被一控制閥9調節。體積流量的具體調節並非本發明之核心所在，例如可透過習知的控制技術措施來實現此點。實質之處在於，本發明之裝置具有可切換轉向構件5，其可導引經預加速之冷媒流量遠離噴射條1。如此便可例如先將流動即經預加速之體積流量先輸送至一排出或溢流管3。再例如可將該冷媒流量送回儲存器4。毋需對該冷媒流量進行進一步處理，因為冷媒在被構件5換向的過程中未受污染。轉向構件5一般而言可包含兩個可切換截止閥或截止閥門或者截止閥舌，以便將體積流量要麼輸往噴射條1要麼輸往回流管3。亦可僅設單獨一可切換閥。採用上述佈置方案後便能提供一經預加速之冷媒流量，該冷媒流量可視需要藉由轉向構件5輸往噴射條1。例如可利用一對帶材的存在狀況即對帶材的導入或導出狀況進行記錄的感測器來切換該等構件5。作為替代或補充方案，亦可用一溫度感測器監測帶材溫度。如此便能較佳根據該作為控制變量的溫度來切換或調節轉向構件5(調節元件)，以便調節該冷媒之經由噴射條1及其排出口7流向該帶材的流入量(調節參數)。
圖3為本發明之另一實施例所示冷卻裝置的示意圖。與圖1所示裝置不同，多個噴射條1組合為第一冷卻組10，其他噴射條1'組合為第二冷卻組10'。每個組10、10'內的每個噴射條1、1'(在其上游)皆配屬有一轉向裝置50、50'。亦即，每個噴射條1、1'皆可被輸入一被對應轉向構件50、50'所預加速之體積流量。該等轉向構件50、50'較佳儘可能接近待供 應之噴射條1、1'，以便縮短該體積流量自構件5實施轉向的地點流至噴射條所需的時間，此舉可顯著提高系統的反應速度即可控性。
一般而言，轉向構件5、50、50'例如可採用電性、氣動或液壓切換方案。
前述實施例主要用以更清楚地說明本發明，並不對本發明構成任何限制。本發明的保護範圍由申請專利範圍給出。
上述實施例的特徵可彼此組合或者相互替換。
相關領域通常知識者亦可根據事實情況或者具體要求對上述特徵加以調整。
1‧‧‧噴射條
2‧‧‧傳輸構件
3‧‧‧繞行構件/回流管
4‧‧‧冷媒源/高架水箱
5‧‧‧可切換轉向構件/開關銜鐵
7‧‧‧噴射條排出口
8‧‧‧截止閥門
9‧‧‧控制銜鐵
11‧‧‧泵/增壓泵
11'‧‧‧第二泵
13‧‧‧旁路
15‧‧‧測量感測器

Claims (15)

  1. 一種將利用冷媒冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置(1，1')，特別是至少一噴射條(1，1')作動態供應的方法，包括a)提供一經預加速之冷媒流量，其中，該冷媒流量繞過該冷卻裝置(1，1')並輸入一回流管(3)；b)對待冷卻金屬帶或其他滾壓物的存在狀況及/或溫度進行監測；c)根據該金屬帶或該其他滾壓物的存在狀況及/或一規定溫度將該經預加速之冷媒流量轉向至該冷卻裝置(1，1')，使得該冷媒流量並非繞開該冷卻裝置(1，1')並輸入一回流管，而是以經預加速的方式輸往該用於冷卻該金屬帶或該其他滾壓物的冷卻裝置(1，1')。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該冷媒流量在繞開該冷卻裝置(1，1')時的壓力損失與在該冷媒流量輸往該冷卻裝置(1，1')時的壓力損失之差別小於20%或者大致相等，從而在該經預加速之冷媒流量轉向至該冷卻裝置(1，1')的過程中避免壓力衝擊。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，在該冷卻裝置(1，1')之排出口的上游方向小於5m，較佳小於3m的範圍內使該冷媒流量轉向，以便儘量縮短該冷媒流量之轉向地點與該冷卻裝置(1，1')之排出口之間的距離。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該冷媒流量之待轉向之體積流量大於150m3/h，較佳大於400m3/h。
  5. 一種用於冷卻金屬帶的裝置，較佳用於實施如前述申請專利範圍中任一項之方法，該裝置包括： 一用於冷卻金屬帶或其他滾壓物的冷卻裝置，該冷卻裝置包括至少一噴射條(1，1')，該噴射條具有將該冷媒釋放至該金屬帶的冷媒排出口；將冷媒流量自冷媒源(4)輸往該噴射條(1，1')的傳輸構件(2，20，20')；將該冷媒流量自該等傳輸構件(2，20，20')輸入一回流管(3)的繞行構件；可切換轉向構件(5，50，50')，其構建為，可切換地將流過該等傳輸構件(2，20，20')的冷媒流量輸往該噴射條(1)或者使該冷媒流量自該等傳輸構件(2，20，20')轉向至該等繞行構件。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中，該裝置(10)包括至少一用於對流過該等傳輸構件(2，20，20')之冷媒流量之體積流量進行調節的閥(9)，其中，該等轉向構件(5，50，50')佈置於該控制閥(9)的下游。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之裝置，其中，該等可切換轉向構件(5，50，50')分別包括至少一用於將該冷媒流量輸往該等噴射條(1)或者輸入該等繞行構件的可切換閥舌以及/或者該等可切換轉向構件(5，50，50')以小於5s，較佳小於1.5s的時間實施該切換過程。
  8. 如申請專利範圍第5至6項中任一項之裝置，其中，該等傳輸構件(2，20，20')還包括一用於增大該冷媒源(4)所提供之冷媒體積流量的泵(11，11')。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中，可藉由一旁路(13)使得該冷媒流量繞過該等泵(11，11')。
  10. 如申請專利範圍第5至6項中任一項之裝置，其中，多個噴射條(1)， 較佳最多十個噴射條(1)組合為第一冷卻組(10)，可經由第一傳輸構件(20)為該第一冷卻組(10)輸送冷媒，分別針對該第一冷卻組(10)的最多三個噴射條(1)設有將該冷媒流量自該等第一傳輸構件(20)輸入一回流管的可切換轉向構件(50)，使得該第一冷卻組(10)的該等最多三個噴射條(1)的冷媒流量能與該第一冷卻組(10)的其餘噴射條無關的方式轉向至該等繞行構件。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，另有多個其他噴射條(1')，較佳最多十個其他噴射條(1')組合為第二冷卻組(10')，可經由第二傳輸構件(20')為該第二冷卻組(10')輸送冷媒，分別針對該第二冷卻組(10')的最多三個噴射條(1')設有將該冷媒流量自該等第二傳輸構件(20')輸入一回流管的可切換轉向構件(50')，使得該第二冷卻組(10')的該等最多三個噴射條(1')的冷媒流量能與該第二冷卻組(10')的其餘噴射條(1')無關的方式轉向至該等繞行構件。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中，該第一與該第二冷卻組(10，10')可以彼此分離的方式自該冷媒源(4)輸入冷媒。
  13. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中，可分別用一泵(11，11')來增大輸往每個冷卻組(10，10')的體積流量。
  14. 如申請專利範圍第5至6項中任一項之裝置，其中，該裝置包括多個噴射條(1)，及最多三個噴射條(1)以與其他噴射條(1)分離的方式配屬有一可切換轉向構件(5)，使得該經預加速之冷媒流量可經由該等傳輸構件(2)輸往該等最多三個噴射條(1)，或者該冷媒流量可經由配屬於該等最多 三個噴射條(1)的該轉向構件(5)輸往該等繞行構件；或者特定言之每個噴射條(1)皆以與其他噴射條(1)分離的方式配屬有一可切換轉向構件(5)，使得該經預加速之冷媒流量可經由該等傳輸構件(2)輸往每個噴射條(1)，或者該冷媒流量可經由該配屬於該噴射條(1)的轉向構件(5)輸往該等繞行構件。
  15. 如申請專利範圍第5至6項中任一項之裝置，其中，該等噴射條(1)中的至少一個被一支撐裝置支撐，且該可切換轉向構件(5)安裝於該支撐裝置上；以及/或者該可切換轉向構件(5)以小於5m的間距佈置於該噴射條(1)上游。
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