專利名稱：冷卻金屬帶的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻金屬帶的設(shè)備和方法，由此可減小裝備成本、運(yùn)行成本及裝 備空間。
背景技術(shù)：
用于諸如鋼帶等長金屬帶的冷卻設(shè)備，例如連續(xù)退火裝備，設(shè)置有用于冷卻金屬 帶的冷卻區(qū)域。諸如高抗拉強(qiáng)度鋼板等高強(qiáng)度鋼板的制造要求快速冷卻。有關(guān)快速冷卻的不同想 法已被探索，它們中的一些已付諸實(shí)踐。其中的典型示例為水淬火。盡管具有強(qiáng)冷卻能力， 但是水淬火需要酸洗設(shè)備，用于從金屬表面去除氧化膜。此外，由于在該冷卻過程中金屬帶 被冷卻至水溫，所以金屬帶必須被重新加熱至400 500°C以進(jìn)行后續(xù)過程，從節(jié)能和減少 C02的角度看，這不是所希望的。近年來受到關(guān)注的冷卻過程為使用氣體噴射(gasjet)的快速冷卻。這個冷卻過 程與水淬火不同，不需要重新加熱，因?yàn)榭稍O(shè)置任意的最終的冷卻溫度。此外，由于使用惰 性氣體或還原氣體，所以不必進(jìn)行酸洗。由于利用對流進(jìn)行熱傳遞，所以可提供高品質(zhì)的響 應(yīng)，并且可容易控制在金屬帶的寬度方向上的溫度分布。但是，為提高冷卻率，冷卻風(fēng)扇的 容量必須被增加，從而造成大電機(jī)容量。此外，冷卻容量的進(jìn)一步增加必然要求爐內(nèi)氫氣濃 度的增加，于是，必須要進(jìn)行包括防爆措施的安全防范。為克服上述缺點(diǎn)，軋輥冷卻是可用的，所述的軋輥冷卻具有介于水淬火與使用氣 體噴射的快速冷卻之間的冷卻容量。在軋輥冷卻中，在縱向上輸送的金屬帶與冷卻軋輥的 表面相接觸以快速冷卻金屬帶。不幸的是，由于軋輥使金屬帶彎曲，在金屬帶內(nèi)會發(fā)生翹 曲，以使得金屬帶的橫向相對的邊緣不能與軋輥相接觸，這樣造成溫度分布不均的問題。為解決這個問題，在參考文獻(xiàn)1中，在具有軋輥冷卻區(qū)域的鋼板連續(xù)退火設(shè)備中， 噴射冷卻設(shè)備剛好被置于軋輥冷卻區(qū)域之后，所述的噴射冷卻設(shè)備能夠控制在寬度方向上 的冷卻溫度分布。在參考文獻(xiàn)2中，張緊輥被分別置于冷卻軋輥的入口側(cè)和出口側(cè)上，氣體噴射噴 嘴被布置在冷卻軋輥與張緊輥之間，帶狀熱電偶被布置在張緊輥側(cè)，所述的帶狀熱電偶能 夠測量在帶寬度方向上的溫度輪廓，以使得測量值被輸入算法與控制單元。根據(jù)輸入的測 量值，算法與控制單元給氣體噴射噴嘴發(fā)送命令以控制在氣體噴射噴嘴的帶寬度方向上的 冷卻量，于是可獲得在帶寬度方向上的均勻的帶溫度分布。在參考文獻(xiàn)3中，張緊輥被分別置于冷卻軋輥的入口側(cè)和出口側(cè)上，氣體噴射噴 嘴被布置在入口側(cè)張緊輥與冷卻軋輥之間以及冷卻軋輥與輸送側(cè)張緊輥之間，并且?guī)顭?電偶被設(shè)置在張緊輥側(cè)中的每一個上，所述的帶狀熱電偶可測量在帶寬度方向上的溫度輪 廓，于是測量值被輸入算法與控制單元。根據(jù)輸入的測量值，算法與控制單元給每個氣體噴 射噴嘴發(fā)送命令以控制在氣體噴射噴嘴的帶寬度方向上的冷卻量，這樣可獲得在帶寬度方 向上的均勻的帶溫度分布。
相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)[參考文獻(xiàn)1]日本未審查專利公開號02-274822[參考文獻(xiàn)2]日本未審查專利公開號05-202428[參考文獻(xiàn)3]日本未審查專利公開號05-202430

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在任一上述參考文獻(xiàn)中，噴氣冷卻設(shè)備或氣體噴射噴嘴被設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢锰幰?防止溫度的不均勻分布。不幸的是，在這種類型或類似的氣體噴射噴嘴內(nèi)，由于供氣系統(tǒng) (冷卻風(fēng)扇、氣體制冷器、加熱器、循環(huán)導(dǎo)管等)的安裝，其自身的構(gòu)造非常復(fù)雜，且裝備成 本和運(yùn)行成本很高。此外，因?yàn)闅怏w噴射噴嘴等必須被設(shè)置在張緊輥與冷卻軋輥之間，所以 其需要長的裝備空間。本發(fā)明提供一種用于冷卻金屬帶的設(shè)備和方法，由此，與氣體噴射噴嘴等相比，可 減小裝備成本、運(yùn)行成本及裝備空間。解決向題的手段在金屬帶沿其長度方向傳送期間，用于連續(xù)冷卻長金屬帶的本發(fā)明的金屬帶冷卻 設(shè)備包括至少一個冷卻軋輥，所述的冷卻軋輥形成為圓柱形，多個冷卻軋輥沿金屬帶的長 度方向被布置，且冷卻軋輥的軸沿金屬帶的寬度方向布置，金屬帶與冷卻軋輥的軋輥表面 相接觸以冷卻金屬帶；以及至少一個壓力輥，所述的壓力輥形成為圓柱形，且被與冷卻軋輥 中的至少任一個平行地布置以朝著冷卻軋輥的軋輥表面強(qiáng)壓金屬帶的橫向相對側(cè)。多個壓力輥可以優(yōu)選布置在區(qū)段內(nèi)，在所述的區(qū)段內(nèi)金屬帶與軋輥表面相接觸。壓力輥可被布置在金屬帶與軋輥表面之間的接觸位置處，在所述接觸位置處，金 屬帶與軋輥表面開始接觸。壓力輥可設(shè)置有運(yùn)動裝置，用于調(diào)節(jié)壓力輥的位置。 壓力輥可設(shè)置有擠壓裝置，所述擠壓裝置能夠調(diào)節(jié)擠壓力，用于使壓力輥壓抵金 屬帶。壓力輥可設(shè)置有制冷劑供給裝置，用于向壓力輥供給制冷劑以冷卻金屬帶。在金屬帶沿長度方向傳送期間，用于連續(xù)冷卻長金屬帶的本發(fā)明的金屬帶冷卻方 法包括擠壓步驟當(dāng)金屬帶與冷卻軋輥的軋輥表面相接觸且被冷卻時，朝著冷卻軋輥的軋 輥表面強(qiáng)壓金屬帶的橫向相對側(cè)。本發(fā)明的效果在根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻金屬帶的設(shè)備和方法中，與氣體噴射噴嘴等相比，可減 小裝備成本和運(yùn)行成本，以及節(jié)省裝備空間。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于解釋冷卻金屬帶的設(shè)備和方法的一個優(yōu)選實(shí)施例的冷 卻區(qū)域的示意圖；圖2為圖1所示的冷卻區(qū)域的一個主要部分的放大的結(jié)構(gòu)圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的冷卻金屬帶的設(shè)備和方法的第一變體的示意圖4為根據(jù)本發(fā)明的冷卻金屬帶的設(shè)備和方法的第二變體的示意圖；圖5為用于解釋出現(xiàn)在金屬帶內(nèi)的翹曲狀態(tài)的透視示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的冷卻金屬帶的設(shè)備和方法的優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖被詳細(xì)的描述。 圖1和2示出了氣密冷卻區(qū)域1，所述冷卻區(qū)域1設(shè)置在連續(xù)退火設(shè)備內(nèi)，所述冷卻區(qū)域1 為冷卻金屬帶的設(shè)備的一個示例。用于金屬帶的連續(xù)退火設(shè)備被配置，以在沿金屬帶S的長度方向傳送時，對金屬 帶S，例如長鋼帶，進(jìn)行連續(xù)退火。用于金屬帶的連續(xù)退火設(shè)備設(shè)置有冷卻區(qū)域1，被加熱的 金屬帶S被輸送至所述冷卻區(qū)域內(nèi)，并且所述冷卻區(qū)域被用于依次連續(xù)地冷卻金屬帶S。公知地，冷卻區(qū)域1在沿金屬帶S的長度方向的輸送方向上，設(shè)置有例如水冷型的 多個冷卻軋輥2，且在其之間設(shè)置有間隙C。每個冷卻軋輥2形成為圓柱形，且軋輥表面2a 用作冷卻表面，所述軋輥表面2a為冷卻軋輥2的圓柱形表面。圓柱形冷卻軋輥2的軸Y沿垂直于金屬帶S的長度方向(輸送方向)的寬度方向 布置。冷卻軋輥2以可繞軸Y旋轉(zhuǎn)的方式被支撐，以被驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(未示出)。輸 送入冷卻區(qū)域1的金屬帶S通過冷卻軋輥2的旋轉(zhuǎn)動作被傳送，同時通過與冷卻軋輥2的 軋輥表面2a相接觸而被冷卻。相鄰地布置的冷卻軋輥2之間的相互關(guān)系被解釋。相鄰地布置的冷卻軋輥2沿彼 此相對的方向被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動以傳送金屬帶S，同時通過相鄰的冷卻軋輥2對金屬帶S的頂、 底表面交替地冷卻。冷卻軋輥2之間的間隙C被設(shè)置以便作為金屬帶S的傳送路徑。在圖1所示的示例中，示出金屬帶S由左向右被傳送的情況。最左邊的第一級冷 卻軋輥2被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動以便被順時針旋轉(zhuǎn)，并且由第一級冷卻軋輥2向右依次被布置的冷 卻軋輥2被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動以便交替地沿逆時針和順時針方向旋轉(zhuǎn)。金屬帶S在傳送方向前方 的冷卻軋輥2的出口側(cè)上被彎曲，并被傳送至傳送方向后方的冷卻軋輥2的入口側(cè)，以穿過 冷卻軋輥2之間的間隙C。由此，金屬帶S被冷卻，以使得例如，其底面由相鄰地布置的冷卻軋輥2中的一個 的軋輥表面2a進(jìn)行冷卻，以及其頂面由冷卻軋輥2中的另一個的軋輥表面2a進(jìn)行冷卻。在冷卻軋輥2上，金屬帶S在區(qū)段D內(nèi)受到冷卻，在所述區(qū)段D中，金屬帶S與軋 輥表面2a相接觸。當(dāng)相鄰冷卻軋輥2的軸Y的位置在垂直方向上彼此偏離很遠(yuǎn)時，接觸區(qū) 段D被延長。金屬帶S由切線方向向具有圓柱形表面的軋輥表面2a前行，并被輸送至切線方 向，以使得接觸開始位置和接觸結(jié)束位置為位于金屬帶S與軋輥表面2a之間的幾何接觸位 置E，在所述的接觸開始位置處，金屬帶S開始與軋輥表面2a相接觸，在所述的接觸結(jié)束位 置處，所述接觸結(jié)束。在冷卻軋輥2上，壓力輥3與冷卻軋輥2平行地布置，以在區(qū)段D內(nèi)面向軋輥表面 2a，在所述區(qū)段D內(nèi)，金屬帶S與軋輥表面2a相接觸。壓力輥3可成對地被設(shè)置在所有冷 卻軋輥2上，或可有選擇地設(shè)置在任意冷卻軋輥2上。壓力輥3形成為圓柱形，所述圓柱形 具有從金屬帶S的橫向相對的邊緣伸向外側(cè)的長度。 各個支撐軸4被設(shè)置在壓力輥3的相對端，所述支撐軸成對構(gòu)成，可旋轉(zhuǎn)地支撐壓力輥3。在壓力輥3的支撐軸4上，用于將壓力輥3推靠在軋輥表面2a的擠壓裝置5被設(shè) 置以將金屬帶S的橫向相對側(cè)強(qiáng)壓抵在軋輥表面2a上，所述金屬帶與冷卻軋輥2的軋輥表 面2a相接觸。由此，至少金屬帶S的橫向相對側(cè)被夾持在軋輥表面2a與壓力輥3之間。擠壓裝 置5包括氣壓或液壓缸、電機(jī)或類似物。擠壓裝置5優(yōu)選地具有能夠調(diào)節(jié)用于使壓力輥3 壓抵金屬帶S的擠壓力的結(jié)構(gòu)。壓力輥3設(shè)置有用于調(diào)節(jié)其位置的運(yùn)動裝置7。在本實(shí)施例中，運(yùn)動裝置7通過支 撐軸4和擠壓裝置5設(shè)置在壓力輥3上。例如，運(yùn)動裝置7包括第一齒條齒輪裝置8和第 二齒條齒輪裝置9，所述的第一齒條齒輪裝置8用于調(diào)節(jié)垂直方向上的位置，所述的第二齒 條齒輪裝置9被安裝在第一齒條齒輪裝置8上以調(diào)節(jié)前、后方向上的位置。在設(shè)置在第一齒條齒輪裝置8的第一齒條8a上的垂直移動的橋架8b上，設(shè)置第 二齒條齒輪裝置9，并且壓力輥3的支撐軸4通過擠壓裝置5被安裝在第二齒條齒輪裝置9 的縱向移動的第二齒條9a上。壓力輥3設(shè)置有制冷劑供給裝置10以將諸如冷卻水等制冷劑供給至壓力輥3，以 冷卻金屬帶S。制冷劑供給裝置10包括泵11，所述泵11用于抽吸和排放制冷劑；循環(huán)系 統(tǒng)12，所述循環(huán)系統(tǒng)12用于將制冷劑從泵11供給至支撐軸4中的一個，并將其從支撐軸4 中的另一個回送至泵11 ；以及冷卻器13，所述冷卻器13設(shè)置在循環(huán)系統(tǒng)12內(nèi)以冷卻制冷 劑。壓力輥13具有用于使制冷劑流動的流動通道。由此，金屬帶S也通過壓力輥3被冷卻。冷卻軋輥2的熱中高效應(yīng)(thermal crown)也能夠被防止。壓力輥3可在金屬帶S的寬度方向上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置，所述的 溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)壓力輥3的溫度。接下來，解釋根據(jù)本發(fā)明的冷卻金屬帶的方法。這個冷卻方法包括擠壓步驟當(dāng)金 屬帶S與冷卻軋輥2的軋輥表面2a相接觸以冷卻金屬帶時，利用被擠壓裝置5所擠壓的壓 力輥3將金屬帶S的橫向相對側(cè)強(qiáng)壓抵在軋輥表面2a上。在擠壓時，壓力輥3的位置被運(yùn)動裝置7調(diào)節(jié)。擠壓力被擠壓裝置5調(diào)節(jié)。由于 供給至壓力輥3的制冷劑，金屬帶S也被壓力輥3冷卻。由此，金屬帶S的橫向相對側(cè)可被 推靠于軋輥表面2a，并與軋輥表面2a緊密接觸，以及金屬帶S在寬度方向上的整個區(qū)域內(nèi) 被均勻冷卻。傳統(tǒng)地，認(rèn)為由于冷卻軋輥2與金屬帶S之間的低接觸壓力，冷卻溫度可能會出現(xiàn) 非均勻分布。即，如果金屬帶S被纏繞在冷卻軋輥2上，并形成彎曲，在金屬帶S的接觸面 側(cè)(頂面或底面?zhèn)?上沿軋輥軸向方向?qū)a(chǎn)生拉應(yīng)力，并在相反表面?zhèn)犬a(chǎn)生壓應(yīng)力。因此， 如圖5所示，未完全與冷卻軋輥2接觸的部分A形成在金屬帶S的相對側(cè)上。盡管由于產(chǎn)生翹曲，金屬帶S的橫向相對側(cè)很難與軋輥表面2a相接觸，造成金屬 帶S內(nèi)溫度的不均勻分布，但是，基于根據(jù)本發(fā)明的冷卻金屬帶的設(shè)備和方法，金屬帶S的 橫向相對側(cè)可通過壓力輥3與軋輥表面2a緊密接觸。由此，不僅可減小自身翹曲發(fā)生的幾 率，也可使在金屬帶S的寬度方向上的溫度分布均勻，而且，可改善金屬帶S的機(jī)械特性。此 外，由于不需要增加施加于金屬帶S的接觸表面壓力，所以爐內(nèi)的張緊裝置不是必要的，或 者可降低對張緊裝置的能力的要求。而且，與上述現(xiàn)有技術(shù)中所描述的要求供氣系統(tǒng)的氣體噴射噴嘴等相比，根據(jù)本發(fā)明的冷卻金屬帶的設(shè)備和方法僅對壓力輥3施加作用，所述的壓力輥基本上構(gòu)成機(jī)械結(jié) 構(gòu)。因此，因?yàn)槠浜唵蔚慕Y(jié)構(gòu)，裝備成本可被降低，且因?yàn)槠涞凸模\(yùn)行成本也能夠被降 低。此外，由于壓力輥3與冷卻軋輥2平行布置，冷卻區(qū)域1的縱向空間無需被增加，于是 裝備空間也能夠被減小。圖3示出了上述實(shí)施例的第一變體。在該變體中，多個壓力輥3設(shè)置在區(qū)段D內(nèi)， 在所述的區(qū)段D內(nèi)，金屬帶S與軋輥表面2a接觸。由此，在冷卻軋輥2上，金屬帶S可被連 續(xù)地壓靠在軋輥表面2a，這樣金屬帶S可被更均勻地冷卻。圖4示出了上述實(shí)施例的第二變體。在該變體中，即使在冷卻軋輥2向上和向下 運(yùn)動的情況下，出于通過調(diào)節(jié)與金屬帶S的接觸區(qū)段(接觸時間)的長度以調(diào)節(jié)冷卻度的 目的，通過使用運(yùn)動裝置7，壓力輥3的位置可根據(jù)冷卻軋輥2的位置被調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，壓力輥3可被布置在金屬帶S與軋輥表面2a之間的接觸位置E處，在所 示的位置處，金屬帶S開始與軋輥表面2a接觸。通過采用圖4所示的結(jié)構(gòu)，即使冷卻軋輥 2向上或向下運(yùn)動，壓力輥3也可以總是位于接觸位置E處。接觸位置E在幾何上可以事先被確定。壓力輥3可以通過運(yùn)動裝置7向由傳感器 檢測到的接觸位置E運(yùn)動，這是理所當(dāng)然的事。當(dāng)然，這些變體也能夠獲得與上述實(shí)施例相同的操作和效果。該結(jié)構(gòu)可以使得壓力輥3被電機(jī)等旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，如圖2所示。通過這種結(jié)構(gòu)，金屬 帶S可通過壓力輥3被平滑地輸送。而且，壓力輥3僅朝著軋輥表面2a強(qiáng)壓金屬帶S的橫向相對側(cè)。因此，壓力輥3 可以具有在金屬帶S的寬度方向上被分成兩部分(如圖2中被分開的軋輥3a所示)的結(jié) 構(gòu)。附圖標(biāo)記說明2 冷卻軋輥2a:軋輥表面3 壓力輥5 擠壓裝置7 運(yùn)動裝置10 制冷劑供給裝置D 區(qū)段，在所述的區(qū)段內(nèi)金屬帶與軋輥表面相接觸E:金屬帶與軋輥表面之間的接觸位置S 金屬帶Y 冷卻軋輥軸
權(quán)利要求
1.一種在金屬帶沿其長度方向傳送時連續(xù)冷卻長金屬帶的金屬帶冷卻設(shè)備，所述設(shè)備 包括至少一個冷卻軋輥，所述冷卻軋輥形成為圓柱形，多個冷卻軋輥沿金屬帶的長度方向 布置，且冷卻軋輥的軸沿金屬帶的寬度方向布置，金屬帶與冷卻軋輥的軋輥表面相接觸以 冷卻金屬帶；以及至少一個壓力輥，所述壓力輥形成為圓柱形且被與冷卻軋輥中至少任一個平行地布 置，以朝著冷卻軋輥的軋輥表面強(qiáng)壓金屬帶的橫向相對側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬帶冷卻設(shè)備，其中，多個壓力輥被布置在一區(qū)段內(nèi)，在所 述區(qū)段內(nèi)，金屬帶與軋輥表面相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬帶冷卻設(shè)備，其中，所述壓力輥被置于金屬帶與軋輥 表面之間的接觸位置處，在所述接觸位置處，金屬帶開始與軋輥表面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的金屬帶冷卻設(shè)備，其中，所述壓力輥設(shè)置有用于 調(diào)節(jié)壓力輥位置的運(yùn)動裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的金屬帶冷卻設(shè)備，其中，所述壓力輥設(shè)置有能夠 調(diào)節(jié)擠壓力的擠壓裝置，所述擠壓力用于將壓力輥壓靠于金屬帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的金屬帶冷卻設(shè)備，其中，所述壓力輥設(shè)置有制冷 劑供給裝置，所述制冷劑供給裝置用于將制冷劑供給至壓力輥以冷卻金屬帶。
7.—種在金屬帶沿其長度方向傳送時連續(xù)冷卻長金屬帶的金屬帶冷卻方法，所述方法 包括擠壓步驟當(dāng)金屬帶與冷卻軋輥的軋輥表面相接觸以冷卻所述金屬帶時，朝著冷卻軋 輥的軋輥表面強(qiáng)壓金屬帶的橫向相對側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于冷卻金屬帶的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法能夠減小裝備成本、運(yùn)行成本及設(shè)備空間。在用于在金屬帶沿長度方向傳送時連續(xù)冷卻長金屬帶S的金屬帶冷卻設(shè)備內(nèi)，所述設(shè)備包括至少一個冷卻軋輥2，所述冷卻軋輥2形成為圓柱形，多個冷卻軋輥沿金屬帶的長度方向布置，冷卻軋輥的軸Y沿金屬帶的寬度方向布置，金屬帶與軋輥表面2a相接觸以冷卻金屬帶；以及至少一個壓力輥3，所述壓力輥形成為圓柱形且與冷卻軋輥中至少任一個平行地布置以朝著冷卻軋輥的軋輥表面強(qiáng)壓金屬帶的橫向相對側(cè)。
文檔編號C21D9/573GK101993999SQ20101025448
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者阪田守 申請人:中外爐工業(yè)株式會社