JP2000511471A - 熱いロール状のスチールロッドを冷却する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 撚りヘッドが、熱いロール状ロッドを連続した一連のリングに加工する。リングはコンベヤの上に受け取られて、少なくとも一つの冷却ゾーンを通って、部分的に重ねられたパターンで運ばれる。部分的に重ねられたパターンにおけるリング密度は、コンベヤの中央領域のリング密度に比べて、コンベヤの端部領域に沿った方が大きい。気体状冷却剤が部分的に重ねられたパターンを通って上方に向けられて、スクリーン或いはその他の孔付き要素が、コンベヤの中央領域で気体状冷却剤の上向き流を阻害する。

Description

【発明の詳細な説明】 熱いロール状のスチールロッドを冷却する装置及び方法 優先権の情報 本願は、１９９７年４月８日に出願された米国特許出願第０８／８３８，５１ ２号から優先権を主張する。 発明の背景 この発明は圧延機に関し、特に、最適な冶金的特性を達成するために、熱いロ ール状スチールロッドに制御された冷却を施すために用いられる装置及び方法に おける改良に関する。 従来技術の説明 従来の圧延機設備では、図１に描かれるように、熱いロール状のスチールロッ ド１０が、圧延機の最後の圧延台１２から約７５０〜１１００℃の温度で出てく る。ロッドはその後に、回転するピンチロール１６によって撚りヘッド（レイイ ングヘッド；ｌａｙｉｎｇ ｈｅａｄ）１８に向けられる前に、一連のウオータ ボックス１４によって約５５０〜１０００℃まで急速に水冷される。撚りヘッド は、ロッドを連続する一連のリング２０に加工し、このリングが、一般的に２２ として示されている冷却コンベヤの上に置かれる。コンベヤはテーブルローラ２ ４を駆動して、リングを非同心状の部分的に重ねられたパターンで一つ以上の冷 却ゾーンを通過させる。コンベヤは、ローラ２４の下に置かれたデッキ２６を有 している。デッキは、スロット或いはノズル２８で分断されていて、これらを通 じて気体状の冷却媒体、典型的には周囲の空気が、ローラ２４の間から且つそれ らによって運ばれているリングを通って上方に向けて流される。冷却空気は、プ レナムチャンバ３２を介してノズル２８に接続されているファン３０によって移 動される。このようにして冷却されたリングは、コンベヤの搬送端からリフォー ムチャンバ３４に落ち込んで、そこで上向きのコイルの状態に巻き取られる。 図２に最も良く示されているように、非同心状の部分的に重ねられているリン グのパターンは、コンベヤの中央領域３８での密度に比べて、コンベヤの端部領 域３６に沿っての密度が大きい。従って、より大量の空気が、それらの領域での より高密度の金属に対処するために、コンベヤの端部領域３６に向けられる。典 型的には、これは、端部領域でのノズル或いはスロットの面積を増加することで 達成される。図２に描かれているように、短いスロット或いはノズル２８ａを、 端部領域３６で、コンベヤの幅全体に渡って延びているより長いスロット或いは ノズル２８ｂの間に配置することで、達成できる。或いは、幅全体のノズル或い はスロットのみを、プレナムチャンバにおける羽根（ベイン；ｖａｎｅ）やダン パなどの機械的手段（図示せず）と共に使用して、より大量の空気をコンベヤの 端部領域３６に向けても良い。 冶金学的な変態（metallurgical transformation）を通じた冷却推移（coolin g path）は、（他のファクタの中でも）ロッドに与えられる空気の速度及び空気 の量の関数である。これより、ロッドが、お互いに間隔をおいて設けられた連続 したスロット及びノズル２８の上をテーブルローラ２４によって運ばれると、結 果として得られる冷却剤の印加のインターバルが、図３に示されるようなステッ プ状の冷却推移を作り出す。 図４に示されるように、冷却剤は、中央領域３８に比べて端部領域３６でより 多数回与えられるので、連続した冷却剤の印加の不均一なインターバルは、端部 領域３６では冷却推移Ｐ３６をもたらし、中央領域３８では別の冷却推移Ｐ３８ をもたらす。これらの異なる冷却推移は、異なるロッドのセグメントを異なる温 度及び異なる速度で変態させることになり、ロッドの長さに沿って不均一な冶金 学的特性を生じさせる。 従来の空気分配システムの関連した短所は、コンベヤの端部領域３６での空気 の速い速度から中央領域３８でのより遅い空気速度への、「ハードな」移行であ る。図２に描かれるようにコンベヤの端部領域と中央領域とで異なる数のノズル が設けられる場合、端部ノズル２８ａは、冷却されているスチールリングの全体 の幅のうちで離散的な部分のみに、空気を供給する。端部領域と中央領域との間 の移行部で、密な空冷から空冷が無い状態への突然の変化が存在する。端部によ り多くの流れを向けるために羽根或いはダンパと共に使用されるような、コンベ ヤの幅全体に存在するノズルの場合でも、端部での多くの流れから中央でのより 少ない流れへの「ハードな」移行が存在する。これは、ノズルの上流のプレナム チャンバにおける分配器の存在のためである。分配器は、空気をファンからノズ ルへ導く。 本発明の目的は、冷却空気を、規則的に隔てられたインターバルで、コンベヤ の端部領域よりもリング密度が低いコンベヤの中央領域で空気の流速を減少させ た上で、全てのリングセグメントに供給することによって、上述した従来の空気 分配システムの欠点を避けることである。 本発明の付随的な目的は、コンベヤの端部領域での速い空気速度からコンベヤ 中央領域での遅い空気速度への、ハードな移行を無くすことである。 発明の要旨 本発明によれば、熱いロール状スチールロッドが撚りヘッドに向けて移動して 、そこで連続した一連のリングに加工される。リングは、コンベヤの上に部分的 に重ねられたパターンで置かれて、連続したリングはお互いにコンベヤセグメン トの移動方向からオフセットし、それによって、コンベヤの端部領域におけるロ ッドの密度がコンベヤの中央領域におけるロッド密度に比べて大きくなる。冷却 空気が、リングを通って上方に向けられる。貫通孔が設けられた要素が、コンベ ヤの中央領域に沿ってリング移動経路の下に配置されて、中央コンベヤ領域での 空気の上向き流を阻害して、空気をコンベヤの端部領域に優先的に向ける。コン ベヤの端部領域により密に重なったロッドは、これによる増加した空気流の恩恵 を受けて、それによって中央コンベヤ領域とほぼ同じ速度で、変態を通じて冷え る。 図面の簡単な説明 本発明の好適な実施形態が、添付の図面を参照して非常に詳細に説明される。 図１は、従来の圧延機設備の概念図である。 図２は、図１に示された冷却コンベヤの一部の平面図である。 図３は、従来の冷却推移を示すグラフである。 図４は、図２に示されるコンベヤで処理されるロッドセグメントが経験する冷 却推移を示す他のグラフである。 図５は、本発明に従った冷却コンベヤの一部の部分切欠平面図である。 図６は、図５の線６−６に沿った断面図である。 図７は、図５及び図６に示される貫通孔が設けられた空気分配要素の拡大部分 平面図である。 図８は、図７の線８−８に沿った断面図である。 図９は、ワイヤメッシュ空気分配要素の部分平面図である。 図１０は、図９の線１０−１０に沿った断面図である。 図１１は、図５及び図６に示されるコンベヤで処理されるロッドリングの冷却 推移を描くグラフである。 図１２は、本発明の他の実施形態に従った冷却コンベヤの部分平面図である。 図１３は、図１２の線１３−１３に沿った断面図である。 図１４は、図１２及び図１３に示されるコンベヤで処理されるロッドセグメン トの冷却カーブを描くグラフである。 図１５は、本発明に従った空気分配要素の他の実施形態の部分平面図である。 図１６は、図１５の線１６−１６に沿った断面図である。 図示された実施形態の詳細な説明 本発明に従って、図５及び図６に描かれるように、コンベヤデッキ２６は、端 部領域３６と中央領域３８との両方に渡って延びる、均等に間隔が空けられたス ロット或いはノズル４０によって、分断されている。貫通孔が設けられた平面の 要素４２は、コンベヤデッキ２６の下の中央領域３８に沿って延びている。 図７及び図８に示されるように、貫通孔が設けられた要素４２は、例えば、５ 〜９０％の開口面積を与える穿孔されたか或いは打ち抜かれた孔４４のアレイを 有する厚さ１〜２５ｍｍの金属プレートからなっている。或いは、図９及び図１ ０に示されるように、貫通孔が設けられた要素４２は、ワイヤメッシュ４６、或 いはコンベヤの中央領域３８でスロット４０を通る空気の上向き流を阻害するこ とができるその他のどのような孔付き構造を備えていても良い。 コンベヤの中央領域３８に、貫通孔が設けられたプレート４２やワイヤメッシ ュ４６などを用いることによって、規則的に間隔を空けられたスロット或いはノ ズル４０を通る空気流が再分配されて、端部領域及び中央領域の両方で、連続す る冷却剤の付与の間でロッドセグメントが確実に同じインターバルを経験するよ うにしながら、コンベヤ端部領域で必要とされる付加的な冷却効果をもたらす。 これにより、図１１に示されるように、端部領域及び中央領域３６，３８におけ る冷却推移Ｐ３６及びＰ３８は実質的に同一になり、順番にロッドの全長に沿っ てより均一な冶金学的な特性を生じる。 貫通孔が設けられた空気分配プレート或いはワイヤメッシュの使用は、（ａ） 冷却されるリングを通って空気を直接に導くノズルを有し、空気が主にコンベヤ に沿ったリングの移動方向に垂直な方向に移動するシステム、及び（ｂ）典型的 にはローラの間に延びて、ロッドリングにより近く、冷却される材料との接触時 間を増すために垂直からある角度で空気を向けるような「角度のついた」ノズル を有するシステムに対して、効果を有する。両方の場合において、貫通孔が設け られたプレートやワイヤメッシュは、上述のように、中央及び端部の両方が、規 則的に隔てられた冷却剤の付与を確実に同じ回数だけ経験することを助ける。よ り高い冷却速度をもたらす角度のついたノズルの場合には、端部及び中央コンベ ヤ領域のロッドが同じ冷却推移に従うことが、より重要になる。なぜなら、異な る回数及び異なる温度での変態によって生じる冶金学的特性の差異は、冷却速度 が増すにつれてより明確になるからである。 図１２及び図１３に示された本発明の他の実施形態では、貫通孔が設けられた プレート４８及び５０が、関連するコンベヤデッキのスロット或いはノズル無し に使用される。端部プレート４８は、中央プレート５０に比べて、より大きな割 合の開口面積を有している。図１４に示されるように、この配置は、全てのリン グセグメントに対して、（ステップ状のものではなく）本質的に同一の冷却推移 Ｐ３６、Ｐ３８を与える。 本発明の他の実施形態では、図１５及び図１６に示されるように、２つの重ね られた貫通孔付きプレート５２，５４が、コンベヤ端部領域３６及び／或いは中 央領域３８に沿って配置される。一方のプレート５４は、他方のプレート５２に 対して矢印５６で示されるように調節可能に往復運動して、上に重なっているリ ングセグメントへの付与のためにそこを通って流れる空気の量を制御する。 従来技術の従来のオープンスロット或いはノズルと本発明の孔付き要素との間 での部品形状の相違が、顕著な機能的改良をもたらす。より具体的には、空気は 、従来の開口したスロット或いはノズルを大きな「マクロ的な」量で通過し、非 常に乱れて、高い度合いで非指向性になり易い。孔付き空気分配要素、すなわち 孔付きプレートやメッシュワイヤなどの使用により、「ミクロ的な」効果がもた らされて、非常に小さいが各開口（孔、隙間、など）が比較的に均等な空気流量 を得るためには十分な局部的な圧力低下を生じさせる。マクロ的な乱流は分散し て多数の微細な乱流に置き換わり、これらは急速に衰えて、孔付き要素の面に垂 直な、よりスムーズでより微細な空気流を生成する。端部及び中央コンベヤ領域 の間での冷却剤の量及び速度の変化も、より緩やかになって、これにより、従来 の設備を特徴付けるハードな転移を避ける。 以上の点より、当業者には、添付の請求の範囲を逸脱することなく、開示され ている実施形態に対して様々な改変を行うことができる旨が、明らかであろう。 例えば、孔付き空気分配要素のタイプや開口割合は、支配的な動作条件や要件に 適合するように可変される。孔付き要素は、コンベヤデッキの上或いは下に位置 されることができて、どのような便利な構造或いはメカニズムによって支持及び ／或いは操作されることもできる。孔付き要素は、スチールや銅などの金属、及 びセラミックや高温プラスチックなどの非金属材料、或いはそれらの組合せを含 み、熱いロッドへ曝されても耐えることができる材料から、製造することができ る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月２９日（１９９９．３．２９） 【補正内容】 補正クレーム １．熱いロール状スチールロッド（１０）を冷却する装置であって、 前記ロッドを連続した一連のリング（２０）に加工する撚り手段（１８）と、 前記リングを前記撚り手段から受け取って、前記リングを少なくとも一つの冷 却ゾーンを通って進むパスに沿って運ぶコンベヤ手段（２２）であって、前記リ ングは前記コンベヤ手段の上に、連続したリングが前記パスの方向にお互いにオ フセットした部分的に重ねられたパターンで置かれて、前記コンベヤ手段の端部 領域（３６）に沿った前記パターンのリング密度が前記コンベヤ手段の中央領域 （３８）におけるリング密度に比べて大きいリングを運ぶ、コンベヤ手段と、 前記コンベヤ手段の下に置かれて、気体状冷却剤を前記リング（２０）を通っ て上方に向ける冷却手段（３０，３２）と、 を備えて、 前記冷却手段は、前記コンベヤ手段の前記中央及び端部領域に渡って一様に動 作し、 前記コンベヤ手段（２２）の前記中央領域（３８）に沿った前記リングを通る 前記気体状冷却剤の上向き流れを阻害する孔付き手段（４２；４６）が設けられ ていることを特徴とする、 装置。 ２．請求の範囲１に記載の装置であって、前記冷却手段は、前記コンベヤ手段 の一方の端部領域（３６）から前記中央領域（３８）を横切って他方の端部領域 まで、前記パスを横切って横断するように延びるノズル（４０）を含み、前記ノ ズルは前記孔付き手段（４２；４６）の上方に配置されている、装置。 ３．請求の範囲１に記載の装置であって、前記孔付き手段は貫通孔が設けられ たプレート（４２）である、装置。 ４．請求の範囲１に記載の装置であって、前記孔付き手段はメッシュ（４６） である、装置。 ５．請求の範囲１に記載の装置であって、前記孔付き手段は、前記コンベヤ手 段（２２）の前記端部領域（３６）に沿って付加的に延びていて、前記孔付き手 段を通る前記気体状冷却剤の流れに対して利用可能な開口面積の割合が、前記端 部領域（３６）に比べて前記中央領域（３８）で少なくなっている、装置。 ６．請求の範囲５に記載の装置であって、前記孔付き手段の開口面積の割合を 調整する調整手段を更に備えている、装置。 ７．請求の範囲６に記載の装置であって、前記調整手段が、少なくとも２つの 積み重ねられた貫通孔が設けられた要素（５２；５４）を備えており、一つの前 記要素が前記要素の他方に対してシフト可能である、装置。 ８．熱いロール状スチールロッド（１０）を冷却する方法であって、 前記ロッドを連続した一連のリング（２０）に加工するステップと、 一つの冷却ゾーンを通り進むパスに沿って前記リングを運ぶためにコンベヤ（ ２２）の上に配置するステップであって、前記リングは前記コンベヤの上に、連 続したリングが前記パスの方向にお互いにオフセットした部分的に重ねられたパ ターンで置かれて、前記コンベヤの端部領域（３６）に沿った前記パターンのリ ング密度が前記コンベヤの中央領域（３８）におけるリング密度に比べて大きく なるように配置する、ステップと、 前記コンベヤの下から前記リングを通って、その前記中央及び端部領域で気体 状冷却剤を上方に向けるステップと、 を含み、 前記気体状冷却剤を、前記コンベヤ手段の前記中央及び端部領域に渡って一様 に向けるステップと、 前記コンベヤの中央領域（３８）において、気体状冷却剤の前記リングを通る 上向き流れを、前記冷却剤を前記中央領域に沿って延びる孔付き手段（４２；４ ６）を通過させることによって、選択的に阻害するステップと、 を特徴とする、方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 キーザー ピーター エル アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ウ ースター タハント ロード 26

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱いロール状スチールロッドを冷却する装置であって、 前記ロッドを連続した一連のリングに加工する撚り手段と、 前記リングを前記撚り手段から受け取って、前記リングを少なくとも一つの冷 却ゾーンを通って進むパスに沿って運ぶコンベヤ手段であって、前記リングは前 記コンベヤの上に、連続したリングが前記パスの方向にお互いにオフセットした 部分的に重ねられたパターンで置かれて、前記コンベヤ手段の端部領域に沿った 前記パターンのリング密度が前記コンベヤ手段の中央領域におけるリング密度に 比べて大きいリングを運ぶ、コンベヤ手段と、 前記コンベヤ手段の下に置かれて、気体状冷却剤を前記リングを通って上方に 向ける冷却手段と、 気体状冷却剤の前記リングを通る上向き流れを阻害する孔付き手段であって、 前記孔付き手段が、前記コンベヤ手段の中央領域に沿って、その上を運搬される リングと前記冷却手段との間に延びている、孔付き手段と、 を備えている、装置。 ２．請求の範囲１に記載の装置であって、前記冷却手段は、前記コンベヤ手段 の一方の端部領域から前記中央領域を横切って他方の端部領域まで、前記パスを 横切って横断するように延びるノズルを含み、前記ノズルは前記孔付き手段の上 方に配置されている、装置。 ３．請求の範囲１に記載の装置であって、前記孔付き手段は貫通孔が設けられ たプレートである、装置。 ４．請求の範囲１に記載の装置であって、前記孔付き手段はメッシュである、 装置。 ５．請求の範囲１に記載の装置であって、前記孔付き手段は、前記コンベヤの 前記端部領域に沿って付加的に延びていて、前記孔付き手段を通る前記気体状冷 却剤の流れに対して利用可能な開口面積の割合が、前記端部領域に比べて前記中 央領域で少なくなっている、装置。 ６．請求の範囲５に記載の装置であって、前記孔付き手段の開口面積の割合を 調整する調整手段を更に備えている、装置。 ７．請求の範囲６に記載の装置であって、前記調整手段が、少なくとも２つの 積み重ねられた貫通孔が設けられた要素を備えており、前記要素の一方が前記要 素の他方に対してシフト可能である、装置。 ８．熱いロール状スチールロッドを冷却する方法であって、 前記ロッドを連続した一連のリングに加工するステップと、 一つの冷却ゾーンを通って進むパスに沿って前記リングを運ぶためにコンベヤ の上に配置するステップであって、前記リングは前記コンベヤの上に、連続した リングが前記パスの方向にお互いにオフセットした部分的に重ねられたパターン で置かれて、該コンベヤの端部領域に沿った該パターンのリング密度が該コンベ ヤの中央領域におけるリング密度に比べて大きくなるように配置するステップと 、 前記コンベヤの下から前記リングを通って上方に気体状冷却剤を向けるステッ プと、 前記コンベヤの中央領域において、気体状冷却剤の前記リングを通る上向き流 れを、前記冷却剤を前記中央領域に沿って延びる孔付き手段を通過させることに よって、選択的に阻害するステップと、 を含む、方法。