JP4440643B2 - 熱間圧延機から走出する幅広の金属ストリップ、特に鋼ストリップあるいは板材を制御の下で矯正しかつ冷却するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延機から走出する幅広の金属ストリップ、特に鋼ストリップまたは板材を制御の下で矯正しかつ冷却するための方法であって、その際、この金属ストリップまたは板材が噴射冷却装置内において、まず最初に、垂直に重なり合って設けられた二つの独立したローラを備える二重ローラを通過し、かつ引き続きストリップの走向方向において前記二重ロ−ラの後方に設けられた少なくとも一つの第一絞りローラ対を通され、かつこの金属ストリップが前記二重ローラと前記第一絞りローラ対の間において第一冷却ユニットを通り、かつこの金属ストリップ内において長手方向で作用する前記二重ローラと前記第一絞りローラ対間の引張応力が発生させられる方法、
および、熱間圧延機から走出する幅広の金属ストリップ、特に鋼ストリップあるいは板材を、制御の下で矯正しかつ冷却するための装置であって、この装置が二つの垂直に重なり合って設けられた独立したローラを持つ二重ローラを備えた噴射冷却装置、ストリップ走行方向においてこの二重ローラ後方に設けられた少なくとも一つの第一の絞りローラ対、および、前記二重ローラと前記絞りローラ対間に設けられた第一の冷却ユニット、を備えており、その際、前記噴射冷却装置を通って案内された前記金属ストリップあるいは板材内に、前記二重ローラと前記第一の絞りローラ対の間において長手方向に作用する引張応力を発生可能である上記装置に関する。

冒頭で説明した方法とその装置は、基本的に特許文献１から公知である。この場合、同時制御の下で矯正するという条件下で、通過する鋼板材、特に厚い板材と中厚の板材を急冷するための方法と装置に関するものであり、この板材は急冷の前に熱い状態で少なくとも二つの並んで設けられた垂直な二重ローラにより一つの平面内で矯正される。引き続いて、板材は制御された引張応力の下で少なくとも一つの二重ローラにより急冷装置内を引き通される。この方法は、貫通する鋼板材を予め決められた機械的特性に基づいて、鋼板材が反り返るかあるいは歪みが生じることなく正確に急冷するのでなければならず、この場合同時にすでにそれ以前に現存している非平坦状態が低減されるのでなければならない。この処置にもかかわらず、常にまた板材の非平坦状態が生じ、この板材の非平坦状態は、引張応力の不十分な形成と不利な冷却とその他の不利な制御方法に帰着する。実際に使用される、基本的にノズル部材から成るかあるいは後冷却のために層流の水カーテンからなる冷却装置は、ほとんど改良することはできない。層流の冷却ユニットに関しては、原理的にＵ字管を使用する。ノズルの使用により、対応するパラメータを選択する際、最大の獲得可能な冷却効率を得ることができる。一般的に、かつ個別的には流量が少ない場合に、制御挙動と調節挙動が不完全であることが不利に作用する。
ドイツ特許公開公報第３３１３０２４号明細書

本発明の根底をなす課題は、従来の板材冷却設備の使用領域を、冷却作用が増強される際に、板材が高い平担度に達するまで拡張することである。

上記の課題は、本発明に従い、金属ストリップまたは板材が前記二重ローラへの導入前に矯正ローラおよび回転駆動モータをもつ前矯正機を通り、この前矯正機と前記二重ローラ間において冷却ユニットを通らず、しかし前記前矯正機の矯正ローラのための回転駆動モータの制御により、一定の引張応力の下におかれること、前記噴射冷却装置内において、各々ストリップ走行方向に連続する二つの絞りローラ対間で、前記金属ストリップまたは板材内の引張応力が付加的に制御されること、または前記金属ストリップまたは板材が連続する絞りローラ対の間において付加的に冷却されることにより解決される。それにより、塑性変形が金属ストリップあるいは板材が冷却機構内に走入する前に直接生じる。この塑性変形により金属ストリップあるいは板材が非平坦状態に入ることは低減される。さらにその長所は、冷却前に矯正工程を直接配設することにより成立する。このように配設することにより、金属ストリップあるいは板材の表面を不均一に冷却することにより左右されはするが、固有の張力と変形が新たに構成されることは、回避される。

板材表面での冷却媒体（水）の不均一な冷却作用による条件つきであるが、冷却作用は実際引張応力の誘導作用により、またそれにより結合されている板材内の変形により制限されている。このような（不利な）効果は、比較的高い冷却効率を使用する場合、特に、薄くかつ同時に幅広の板材で現れる。設備の臨界の製品は、幅が最大でかつ冷却の強度が一様に高い場合、最小の厚さを有する板材により得られる。この冷却の強度は、冷却時間が短い場合、開始温度と冷却停止温度間の高い温度差により定義されている。実際の作業において、絞りローラはこの塑性変形の効果を阻止する。しかし、補償のこの形態の影響は限定されている。本発明に従い、冷却装置の前方に前矯正機を配設することにより、塑性変形が生じ、変形と引張応力の形成は冷却の直前に軽減される。

金属ストリップあるいは板材の走行進捗に伴い、各々直後および直前の担持する絞りローラに関して速度を切換えて、引張応力を制御することにより、冷却状態に入る際の変形に対抗できることは特に効果的である。

ある実施形態は、ある中心間距離をとって絞りローラを固定し、その際二つの絞りローラ間で、中心間距離に依存して冷却ユニットを形成することにある。

本発明の他の実施形態は、幅が最大でかつ冷却強度が高い場合には、中心間距離を最小の厚みのストリップあるいは板材に関して得られる特有な形状の半分の長さに調整することである。

熱間圧延機から走出する幅広の金属ストリップ、特に鋼ストリップあるいは板材を制御の下で矯正しかつ冷却するための装置は、二つの垂直に重なり合って設けられた独立したローラを持つ二重ローラを備えた噴射冷却装置、ストリップ走行方向においてこの二重ローラ後方に設けられた少なくとも一つの第一の絞りローラ対、および、前記二重ローラと前記絞りローラ対間に設けられた第一の冷却ユニット、を備えており、その際、前記噴射冷却装置を通って案内された前記金属ストリップあるいは板材内に、前記二重ローラと前記第一の絞りローラ対の間において長手方向に作用する引張応力を発生可能である。

上記の課題は、本発明によるこのような装置により、その前矯正機の矯正ローラ用の回転駆動モータの制御により、定められた引張応力のもと、冷却なく、前記金属ストリップを前記前矯正機と前記二重ローラの間に置く為に、前記噴射冷却装置の前方に配置され、金属ストリップが内部を通過する、矯正ローラおよび付属する回転駆動モータをもつ該前矯正機が設けられていることにより解決される。それにより、引張応力は冷却の前にすでに伝達することができ、これにより現存する変形の大きさはすでにこのように低減される。さらに引張応力のもっと厳密な確定は冷却ユニット内部で行われる。

その他の特徴によれば、冷却ユニットが各々高い冷却強度あるいは中間の冷却強度に達せられるように構成されている。

さらに、金属ストリップの出側内において、冷却ユニットが精密に調節可能な冷却部材を備えていることにより、冷却システムの影響が増す。

さらに、冷却ユニットが高い冷却効率および／または中程度の冷却能力に関して、所定の製品の多様性（Produktspektrum）が得られるように構成されていることで冷却システムは発展する。

本発明の改良は、金属ストリップあるいは板材の終端部における直前の担持する絞りローラかあるいは矯正ローラと、金属ストリップあるいは板材の始端部における絞りローラかあるいは矯正ローラとの間で、同様に引張応力が発生可能であることにある。

本発明の実施例を図を用いて以下に詳しく説明する。

長手方向（ストリップ走行方向２）において作用する引張応力６を介して、ストリップ走行方向２で垂直な二重ローラ３と４の後方に設けられた絞りローラ５を使用して、金属ストリップ、特に鋼ストリップ１あるいは金属板材を、制御の下で冷却しかつ矯正する。その際、金属ストリップ１を、前矯正機７と噴射冷却装置８との間で、（矯正ローラのための回転駆動モータを介して）引張応力を制御することにより一定の引張応力６の下におき、この噴射冷却機構８の内において、金属ストリップ１を相前後して続く絞りローラ対５ａ間で冷却し、付加的に引張応力６を制御する。噴射冷却機構８は各々二つの絞りローラ対５ａ間に設けられた冷却ユニット９（図１）から成る。金属ストリップ１がローラテーブル速度１０で到来する間、引張応力６は対応する回転モーメント１１を介して、フィードバック制御１２により制御されて、絞りローラ５（ｉ）から（ｉ＋ｎｃ）までの作用（Ａ）により表示される。ストリップ終端部１ａを通過して、絞りローラ５（ｉ）〜（ｉ＋ｎｃ＋１）の作用（Ｂ）により表示されると同時に、ストリップ終端部１ａ上で、対応する引張応力６が伝達され、ストリップ終端部１ａの外側では、わずかに比較速度だけが測定される。この場合、フィードバック制御１２は使用しない。ストリップ終端部１ａと同様にストリップ始端部１ｂに対しても、金属ストリップ１の走行進捗に伴い、直後および直前各々の担持している絞りローラ５に関して速度を切換えることにより引張応力６を制御する（図１参照）。

絞りローラ５は所定の中心間距離１３をおいて設けられている。この場合、二つの絞りローラ５間において、この中心間距離１３に依存して冷却ユニット９は形成される。従って、幅が最大でかつ冷却強度が高い場合に、例えば中心間距離１３は、厚さの薄い金属ストリップ１に関して、結果的に得られる波長１５の半分の長さ１４に当てはめることができる。鋼ストリップ１１においては、典型的な波長１５が現れる（図２Ａ）。

冷却ユニット９は各々高い冷却強度あるいは中間の冷却強度用に制御されている（図２Ｂ）。この場合、中心間距離１３は波長１５の半分に一致する（図２Ｂ参照）。波の変化１６は図２Ａと図２Ｂにおいて点線１７によりはっきり形作られている。

図３に冷却ユニット９の個別の様々な様態の冷却作用を示す。この温度−時間グラフで
、連続線はストリップ中心あるいは板材中心２０内の温度経過を表わし、破線は表面温度２１を表わしている。区間（１）において、噴射冷却ユニット８ａを使用する。鋼ストリップ１の出口１８において、Ｕ字管ユニット２２から成る冷却ユニット９が設けられている。

温度ΔＴ−中心（１）に基づいて、鋼ストリップ１内の中心の温度、すなわち温度ΔＴ−中心（２）が得られる。

さらに、温度ΔＴ−表面は噴射冷却ユニット８ａの領域内で得られる。Ｕ字管ユニット２２を使用する場合、短いステップでの必要な冷却停止温度は、Ｕ字管ユニット２２により得られる。表面の過冷却によるマルテンサイトの形成は、温度Ｔ−マルテンサイトよりも高い位置で阻止される。

金属ストリップ１あるいは板材の終端部１ａにおける直前の担持している絞りローラ５あるいは矯正ローラ２３と、金属ストリップ１の先端部１ｂにおける絞りローラ５あるいは矯正ローラ２４の間において、同じ方法で引張応力６を発生させることができる。

図４によれば、設備全体の外観図が示されており、ストリップ走行方向２で、前矯正機７に続いて、絞りローラ対５ａと冷却ユニット９を備えた噴射冷却機構８が続き、そしてその後ろに層流型冷却装置２５が続く。

発生する引張応力を伴う、絞りローラと駆動制御部を備えた冷却システム図。 中央の波の形の歪みを有する鋼ストリップあるいは板材の斜視図。 中心間距離をおいて設けられた二つの絞りローラ対の側面図。 各々の冷却強度に関する冷却装置の配設。 矯正と冷却のための設備全体の外観図。

１ 金属ストリップ、鋼ストリップあるいは板材
１ａ ストリップ終端部
１ｂ ストリップ始端部
２ ストリップ走行方向
３ 二重ローラ
４ 二重ローラ
５ 絞りローラ
５ 絞りローラ対
６ 引張応力
７ 前矯正機
８ 噴射冷却機構
８ａ 噴射冷却ユニット
９ 冷却ユニット
１０ ローラテーブル速度
１１ 回転モーメント
１２ フィードバック制御機構
１３ 中心間距離
１４ 半分の長さ
１５ 結果として生じる波長
１６ 波の変化
１７ 点線
１８ 出口
１９ 冷却部材
２０ ストリップ中心あるいは板材中心
２１ 表面温度
２２ Ｕ字管ユニット
２３ 矯正ローラ
２４ 矯正ローラ
２５ 層流型冷却装置

Claims (9)

1. 熱間圧延機から走出する幅広の金属ストリップ（１）、特に鋼ストリップまたは板材（１）を制御の下で矯正しかつ冷却するための方法であって、その際、この金属ストリップまたは板材（１）が噴射冷却装置内（８）において、まず最初に、垂直に重なり合って設けられた二つの独立したローラ（３，４）を備える二重ローラを通過し、かつ引き続きストリップの走向方向（２）において前記二重ロ−ラ（３，４）の後方に設けられた少なくとも一つの第一絞りローラ対（５ａ）を通され、かつこの金属ストリップが前記二重ローラ（３，４）と前記第一絞りローラ対（５ａ）の間において第一冷却ユニット（９）を通り、かつこの金属ストリップ内において長手方向で作用する前記二重ローラ（３，４）と前記第一絞りローラ対（５ａ）間の引張応力が発生させられる方法において、
   この金属ストリップ（１）または板材が前記二重ローラ（３，４）への導入前に矯正ローラおよび回転駆動モータをもつ前矯正機（７）を通り、この前矯正機（７）と前記二重ローラ（３，４）間において冷却ユニット（９）を通らず、しかし前記前矯正機（７）の矯正ローラのための回転駆動モータの制御により、一定の引張応力の下におかれること、前記噴射冷却装置（８）内において、各々ストリップ走行方向（２）に連続する二つの絞りローラ対（５ａ）間で、金属ストリップあるいは板材の走行進捗に伴い、各々直後および直前の担持する絞りローラに対して速度を切換えることにより引張応力を制御することを特徴とする方法。
2. 前記金属ストリップまたは板材が連続する絞りローラ対（５ａ）の間において付加的に冷却されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ある中心間距離をとって絞りローラを固定し、その際二つのローラ間で、中心間距離に依存して冷却ユニットを形成することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 幅が最大でかつ冷却強度が高い場合には、中心間距離を最小の厚みのストリップ（１）あるいは板材に関して得られる波長（１５）の半分の長さに調整することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 熱間圧延機から走出する幅広の金属ストリップ（１）、特に鋼ストリップあるいは板材（１）を、制御の下で矯正しかつ冷却するための装置であって、この装置が、二つの垂直に重なり合って設けられた独立したローラ（３，４）を持つ二重ローラを備えた噴射冷却装置（８）、
   ストリップ走行方向（２）においてこの二重ローラ後方に設けられた少なくとも一つの第一の絞りローラ対（５ａ）、
   および、前記二重ローラ（３，４）と前記絞りローラ対（５ａ）間に設けられた第一の冷却ユニット（９）、
   を備えており、その際、
   前記噴射冷却装置（８）を通って案内された前記金属ストリップあるいは板材内に、前記二重ローラ（３，４）と前記第一の絞りローラ対（５ａ）の間において長手方向に作用する引張応力を発生可能である上記装置において、
   その前矯正機（７）の矯正ローラ用の回転駆動モータの制御により、定められた引張応力のもと、冷却なく、前記金属ストリップを前記前矯正機（７）と前記二重ローラ（３，４）の間に置く為に、前記噴射冷却装置（８）の前方に配置され、金属ストリップが内部を通過する、矯正ローラおよび付属する回転駆動モータをもつ該前矯正機（７）が設けられていることと、
   前記噴射冷却装置（８）内において、各々ストリップ走行方向（２）に連続する二つの絞りローラ対（５ａ）間で、金属ストリップあるいは板材の走行進捗に伴い、各々直後および直前の担持する絞りローラに対して速度を切換えることにより引張応力が制御されるよう構成されていることを特徴とする装置。
6. 回転モーメントの制御により、二つの絞りローラ対（５ａ）間における引張応力を制御するフィードバック制御装置を備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 二つの絞りローラ対（５ａ）間に各々１つの冷却ユニット（９）を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 金属ストリップ（１）の出側（１８）内において、冷却ユニット（９）が精密に調節可能な冷却部材（１９）を備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 金属ストリップ（１）あるいは板材の終端部（１ａ）における最終の担持する絞りローラ（５）あるいは矯正ローラ（２３）と、金属ストリップ（１）の始端部（１ｂ）における絞りローラ（５）あるいは矯正ローラ（２４）との間の速度を切換えることにより、長手方向で作用する引張応力（６）が発生可能であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の装置。

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