專利名稱：金屬帶冷卻裝置及其冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理生產(chǎn)線上的金屬帶冷卻裝置及其冷卻方法。
在連續(xù)退火爐上的噴氣冷卻和輥筒冷卻裝置中，常常在金屬帶寬度方向上產(chǎn)生溫度分布不均勻的部分，以致發(fā)生材質(zhì)不一致和因為縱向彎曲而造成的形狀不良等質(zhì)量問題，或者在板材的全長上都有這樣的問題。為此，在日本專利公報特開昭60-169524號中公開了一種金屬帶的冷卻裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)如圖40所示，在使金屬帶在多根冷卻輥筒＃1～＃4之間來回圍繞，用冷卻輥筒的接觸面對金屬帶X進(jìn)行冷卻的裝置中，把對著冷卻輥筒＃1～＃4設(shè)置的噴氣裝置α1～α4，如圖41所示那樣地在金屬帶X的整個板寬度方向上分成許多段10a-10e，而且對每一段都設(shè)置氣體流量調(diào)節(jié)閥84a-84e，當(dāng)由圖40中所示的檢測金屬帶X寬度方向的溫度分布的板材溫度計90a-90d計算出板寬方向各個點上的溫度與板寬方向的平均溫度的差，而且該溫度差超過容許的限度時，檢測出該點在板寬方向的位置，由板材溫度控制裝置87a-87d調(diào)節(jié)與此位置相對應(yīng)的氣體流量調(diào)節(jié)閥84a-84e。
在板厚為0.5-2.3mm，板寬為850-1575mm，冷卻裝置進(jìn)口的板材溫度為550-680℃，冷卻裝置出口的板材溫度為350-480℃的條件下，在使用上述結(jié)構(gòu)的實際設(shè)備上進(jìn)行的只用冷卻輥筒冷卻金屬帶的試驗結(jié)果表明如圖42所示，在所有的情況下，都是板寬的兩側(cè)和中央的溫度比板寬方向的平均溫度高，板的溫度曲線呈W形。
即，不論金屬帶的尺寸和冷卻條件如何，在板的中央部分大致板寬的某個范圍內(nèi)，產(chǎn)生相對與板寬方向的平均溫度的正溫度偏差。而且，在板寬的兩側(cè)，如板厚、速度或者用冷卻裝置使板材的溫度下降量越大，則相對于板寬方向的平均溫度的溫度偏差就越大。
對產(chǎn)生這種情況的原因進(jìn)行了試驗與分析之后，得到如下的結(jié)論。當(dāng)金屬帶X繞在冷卻輥筒＃1上時，即在板厚方向產(chǎn)生了拉伸/壓縮的應(yīng)力分布，由上述應(yīng)力所造成的泊松比變形引起與它成直角方向(即板寬方向)上的相反的壓縮/拉伸應(yīng)力分布，導(dǎo)致如圖43所示那樣的與主彎曲變形成直角方向上相反的彎曲變形(以下稱為馬鞍形變形)。
一旦發(fā)生這種馬鞍形變形，金屬帶的兩側(cè)附近便發(fā)生接觸不良，造成冷卻不足的狀態(tài)，就產(chǎn)生相對于板寬度方向平均溫度的正溫度偏差。在只用冷卻輥筒冷卻時，當(dāng)金屬帶前進(jìn)到下一個冷卻輥筒時，由于產(chǎn)生正溫度偏差的金屬帶在長度方向的伸長有差別而造成的接觸不良，進(jìn)一步增大了因馬鞍形變形造成的接觸不良，使其向更大正的溫度偏差方向發(fā)展。
由上述冷卻輥筒上的卷繞造成的在金屬帶兩側(cè)金屬帶與冷卻輥筒不接觸的長度L和兩側(cè)向上浮起的量Z，可用下列[數(shù)式11]和[數(shù)式12]來表示。例如，在板厚為1.0mm，冷卻輥筒半徑800mm，板材溫度為600℃的條件下，不接觸長度L約為15mm，浮起量Z約為0.1mm。L={(Tb2E·v·R4+(R·t)23·Tb·R2E·v}0.5]]>[數(shù)式12]Z={(TbE)2·R+(v·t)23-Tb·RE}/2]]>其中，L金屬帶與冷卻輥筒不接觸的長度(mm)Z在金屬帶兩側(cè)的浮起量(mm)E金屬帶的楊氏彈性模量(Kgf/mm2)t金屬帶的厚度(mm)ν金屬帶的泊松比Tb線性張力(Kgf/mmR冷卻輥筒半徑(mm)但是，為了使日本專利公報特開昭60-169524中的金屬帶冷卻裝置適應(yīng)較大范圍的金屬帶寬度的冷卻，必需大大增加噴氣裝置在板寬方向上分開的數(shù)目，由此造成氣體流量調(diào)節(jié)閥和氣體管道也大幅度地增加，因而有使設(shè)備費(fèi)用增大的缺點。
此外，如圖41中所示的在上述的日本專利公報公開的實施例中那樣，若板寬方向上的分開的數(shù)是5時，分開的噴頭的寬度就很大，不僅要增加氣體流量，增大運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，而且會造成金屬帶兩側(cè)附近的過度冷卻，就有如下面表示試驗結(jié)果如圖56表明的不能達(dá)到板寬方向的溫度充分均勻化的問題。
本發(fā)明就是為了解決上述問題而作出的提供一種用便宜的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，能在很大的尺寸范圍內(nèi)使板寬方向的溫度均勻化，同時能使它快速冷卻的金屬帶冷卻裝置及其冷卻方法。
為此，本發(fā)明的金屬帶冷卻裝置是金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并對上述金屬帶與各個冷卻輥筒的接觸長度加以調(diào)整的輥筒冷卻裝置，其基本特征在于具有隔著金屬帶與上述冷卻輥筒對著地設(shè)置的、在輥筒長度方向上的比兩個以上金屬帶寬度窄的噴頭，和把這些噴頭做成能在冷卻輥筒的移動方向上自由移動的結(jié)構(gòu)，并且，把這些噴頭中至少一個噴頭做成能在輥筒長度方向自移動的結(jié)構(gòu)的噴氣冷卻裝置;并且具有調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置(這結(jié)構(gòu)與后面描述的對壓力調(diào)整閥的閥開度調(diào)整和供氣鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的板材溫度控制演算裝置等結(jié)構(gòu)相當(dāng))。
上述那種W形不均勻溫度分布中的熱點的寬度很狹窄，如果象以往的結(jié)構(gòu)那樣在金屬帶的寬度方向設(shè)備多個噴頭的話，在與它們的隔板的那一部分相當(dāng)?shù)牡胤蕉紩霈F(xiàn)熱點，要使那些部分冷卻就很困難，如果強(qiáng)行冷卻的話，熱點的周圍部分就會過份冷卻。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，使噴氣冷卻裝置的寬度很窄的噴頭在熱點的正上方移動，把由氣體調(diào)整裝置調(diào)整過壓力和流量的冷卻氣體吹向該熱點，用這種方式對這部分進(jìn)行集中的冷卻，從而有效地解決溫度不均勻的問題。
把上面所說的噴頭做成在冷卻輥筒的移動方向上能自由移動的結(jié)構(gòu)，是因為冷卻輥筒要改變它與金屬帶的接觸長度就要能在與金屬帶的生產(chǎn)線垂直的方向上移動，所以上述噴頭就必須始終要處在適于從輥筒背面的冷卻的距離上(即指與冷卻輥筒同步向同一方向移動);而且為了不使該噴頭與金屬帶相接觸(當(dāng)冷卻輥筒離開金屬帶生產(chǎn)線時，要使其正前方的噴頭向縮回位置方向作反方向的移動。冷卻輥筒開始接觸金屬帶生產(chǎn)線時，噴頭是從其縮回位置向接近冷卻輥筒的方向移動)。
此外，為適合寬度狹窄的熱點的集中冷卻，最好把上述噴頭的噴嘴口做成大致與金屬帶的生產(chǎn)線垂直的窄槽形，并且可采用使這些噴嘴口在生產(chǎn)線方向上設(shè)置成一列的噴頭。
為了提高熱傳導(dǎo)率和減少壓力損失，該噴嘴口11的斷面形狀如圖44(a)-(d)所示，其內(nèi)側(cè)邊緣的斷面做成圓角R或斜面，或者如(c)、(d)那樣，噴嘴口11做成向外部凸出的形狀。
當(dāng)在輥筒長度方向設(shè)置兩個噴頭時，分別布置在金屬帶寬度方向的端部上。如設(shè)置3個時，則把其中的一個設(shè)置在金屬帶寬度方向的中央部分上，(設(shè)置在中央)部分的噴頭也可以是不沿輥筒的長度方向移動，固定在中央部分上的結(jié)構(gòu)，同時把剩下的兩個配置在金屬帶寬度方向的端部上，這樣能有效地消除上述W形的板材溫度不均勻分布(上述的溫度分布不均勻，通常兩側(cè)部分比中央的溫度高，所以使兩側(cè)部的噴頭優(yōu)先移動)。
當(dāng)然，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅是只有一個冷卻輥筒，也可以采用兩個以上，當(dāng)結(jié)構(gòu)中有多個冷卻輥筒時，最好把其中的至少與最初的冷卻輥筒對應(yīng)的噴頭設(shè)置三個，作成上述的噴頭配置結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步，可以把這些冷卻輥筒分成前區(qū)和后區(qū)兩個區(qū)域地設(shè)置，對前區(qū)的冷卻輥筒設(shè)置3個噴頭，做成上述噴頭配置，面對后區(qū)的冷卻輥筒設(shè)置2個噴頭;做成上述的兩個噴頭的配置。之所以要象上面所說的那樣，對最初的冷卻輥筒或者對前區(qū)的冷卻輥筒設(shè)置3個噴頭，是因為在與冷卻輥筒開始接觸的時金屬帶的中央部分如果發(fā)生“中央鼓脹”[如圖45(a)所示，因板材的形狀不好，未與板材X接觸的＃1輥筒的輥體部分，由于冷卻輥筒內(nèi)部的冷卻劑的作用而比與板材接觸的部分更冷些，而即使板材形狀變好了，如圖(b)所示，板材X的中央部分沒受到冷卻，由于板材寬度上的溫度差，產(chǎn)生了如圖(c)那種板材中央部分比兩側(cè)伸長的情形。這稱為“中央鼓脹”。對于剛度特別差的薄的東西，嚴(yán)重時會發(fā)生斷面收縮]時，會發(fā)生溫度分布不均勻。而由于冷卻輥筒的特性，一旦發(fā)生不均勻溫度分布，以后這種不均勻的程序會增加，所以為了達(dá)到板材與冷卻輥筒開始接觸的期間不會產(chǎn)生形狀不良的目的，至少對于最初的冷卻輥筒或者前區(qū)的冷卻輥筒，在中央部分也設(shè)置噴頭，借助于對該部分的集中冷卻和從背面進(jìn)行風(fēng)冷來解決“中央鼓脹”的問題(即使材料很厚，在最初冷卻輥筒上設(shè)置中央噴頭也是有效的)。相反，如果在至少對最初冷卻輥筒或者前區(qū)的冷卻輥筒設(shè)置包括中央噴頭在內(nèi)的3個噴頭，那末在后續(xù)的冷卻輥筒上，只對金屬帶兩側(cè)分別設(shè)置噴頭就夠了。
另一方面，如上所述，在設(shè)置多個冷卻輥筒的情況下，可以把前區(qū)的噴頭向輥筒移動方向的移動的方式設(shè)計成與后區(qū)的噴頭的移動方式不同。即，要消除產(chǎn)生上述馬鞍形變形之類的原因的板材寬度方向的溫度不均勻分布，必需在產(chǎn)生該變形的發(fā)源地的上游就盡可能采用大的冷卻量，從早期消除在金屬帶與冷卻加輥之間開始接觸的附近的板材形狀不良這一目的出發(fā)(此外，也有使熱負(fù)荷非常低，連只用前區(qū)冷卻輥筒也不使它們在最大的壓入量狀態(tài)下進(jìn)行冷卻的)，即使就前區(qū)的輥筒背面冷卻而言，也必需盡可能使它的冷卻量加大，因此把前區(qū)的噴頭做成能跟隨著冷卻輥筒而移動，并且在隨冷卻輥筒轉(zhuǎn)動時與其保持一定的間隔距離的結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成前區(qū)的冷卻效率很高的冷卻裝置。更具體的說，在生產(chǎn)線上的金屬帶與該冷卻輥筒開始接觸的同時，使噴頭從正在等待的縮回位置向與金屬帶接近的方向移動，然后，當(dāng)冷卻輥筒的壓入量比剛接觸時大時，使噴頭與金屬帶保持一定間隔距離那樣地移動。此外，當(dāng)金屬帶與冷卻輥筒不接觸時，就使該噴頭一直移動到上述的縮回位置上。另一方面，對于后區(qū)的噴頭就不一定這樣要求了，固定起來也可以。此外，當(dāng)該噴頭設(shè)計成在冷卻輥筒達(dá)到最大壓入量時，與其相對著的噴頭的長度為最長的情況下，在某個冷卻輥筒不能使用之前或之后，將該冷卻輥筒的壓入量變淺時，由于隨著壓入量變淺的冷卻輥筒移動的噴頭或者在該冷卻輥筒背面固定著的噴頭將要和金屬帶碰上，因而就必需使噴頭能回到等待位置。因此，對于后區(qū)的噴頭，可以設(shè)計成在平常冷卻時設(shè)計成移動到規(guī)定的地方，只在非常的時候或者不進(jìn)行冷卻的時候移動到上述縮回位置上等待，而不是使其單純地跟著冷卻輥筒移動。即，在生產(chǎn)線上的金屬帶與該冷卻輥筒開始接觸的同時，使該噴頭從等待的縮回位置向與金屬帶接近的方向移動，之后，即使冷卻輥筒的壓入量加大，也不再移動，而且，在金屬帶與該冷卻輥筒脫離接觸之前，再使噴頭移動到上述縮回位置上等待。
如上所述，為了消除作為產(chǎn)生馬鞍形變形的原因的板材寬度方向的不均勻溫度分布，應(yīng)該在發(fā)生這種變形的根源的上游，盡可能采用大冷卻量，并且應(yīng)在這上游處重點地進(jìn)行能使板材的寬度方向均勻冷卻的背面冷卻。因此，不但要從前區(qū)開始，特別是以第一冷卻輥筒為中心的上游側(cè)的冷卻輥筒開始依次壓入地采用加大冷卻長度(即加大冷卻輥筒的壓入量)，而且最好從上游側(cè)的噴頭開始依次使它的噴氣能力成為最大加以冷卻，不足的部分可由下游側(cè)的加以補(bǔ)足。而且，因為采用了第一冷卻輥筒開始依次加長卷繞長度的使冷卻輥筒壓入的方法，所以當(dāng)要求冷卻速度低時，或者由于板材的厚度較薄等原因，要求冷卻量小時[即熱負(fù)荷(t/h低]，可以把下游側(cè)的冷卻輥筒背面冷卻用的噴頭與金屬帶的距離加大(即使在冷卻輥筒不接觸時，也仍能用該噴頭進(jìn)行背面冷卻)。為了減少此時的能量損失，可使噴頭與冷卻輥筒之間的距離超過一定距離，并關(guān)閉設(shè)置在噴頭上的供氣管路的截止閥。
另一方面，在輥筒長度方向上有多個噴頭的情況下，也可以使這些噴頭在冷卻輥筒移動方向上的移動量各不相同，從而能使各個噴頭與冷卻輥筒之間的間隔在輥筒的長度方向上各不相同。這種結(jié)構(gòu)可以在輥筒長度方向上的冷卻能力有差別的情況下用來矯正這種差別。另外，當(dāng)冷卻能力有富余時，可以減少所使用的氣體噴嘴等設(shè)備，對于節(jié)省電力也是有效的。
此外，在上述使冷卻裝置的寬度窄的噴頭在熱點的正上方移動，使冷卻氣體向該熱點噴射的結(jié)構(gòu)中，在生產(chǎn)線上大的板材寬度變化多的情況下，如果改變板材寬度時金屬帶兩側(cè)的噴頭在輥筒長度方向的移動跟不上這一變化，結(jié)果就會產(chǎn)生不能對熱點部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋趁胬鋮s的新問題。因此，在本結(jié)構(gòu)中，至少位于金屬帶兩側(cè)部分的噴頭將其本體做成是由沿輥筒長度方向上多個連結(jié)的，當(dāng)板材寬度改變時，就可以用提高靠近板材側(cè)部的噴頭本體的冷卻氣體壓力和氣體流量的方法來彌補(bǔ)噴頭移動的遲緩(反應(yīng)慢)。
更具體的說，如圖46(a)所示，在板材寬度不同的金屬帶的連接處附近，從寬板材向窄板材變的情況下，使用兩側(cè)噴頭的內(nèi)側(cè)噴頭本體αc、αd或βc、βe和中央噴頭本體αb、αf或βb、βf;當(dāng)如圖46(b)所示那樣，從狹板材變?yōu)閷挵宀牡那闆r下，則使用兩側(cè)噴頭的外側(cè)噴頭本體αa、αg或βa、βg和中央噴頭本體αb、αf或βb、βf，借此就能使金屬帶長度方向的板材溫度不一致的長度減到最小，而且還能借此防止金屬帶在該冷卻裝置后面的熱處理爐中的金屬帶蠕動之類的情形。
此外，如果象上面所說的那樣，在輥筒的長度方向把幾個噴頭本體連接在一起的結(jié)構(gòu)中，在連結(jié)部分的相當(dāng)于隔板部分位置上有上面所說的熱點時，這些部分冷卻是難的。本發(fā)明中的噴頭1的結(jié)構(gòu)如圖47(a)所示，把連接起來的噴頭本體10進(jìn)一步又在金屬帶的運(yùn)行方向上分成幾段，同時，在上游側(cè)和下游側(cè)的各段中，把噴頭本體10的各個噴嘴口11的位置在輥筒的長度方向上是錯開的，這樣一來，在一段中隔板所占據(jù)的位置，在其上一段或下一段中就變成了設(shè)置噴嘴口11的位置了，所以就解決了上述問題。
另一方面，由于在各噴頭本體上的噴嘴口的位置是隔開適當(dāng)位置設(shè)置的，氣體噴出時是不會發(fā)生問題的，但是在這種把噴頭本體在輥筒長度方向上幾個連接在一起的本發(fā)明這中結(jié)構(gòu)中，如果兩相鄰的噴嘴口的位置都在同樣的位置上(即在輥筒長度方向同樣的位置上)的話，從這兩個噴嘴口噴出的冷卻氣體很容易造成紊流，就不可能進(jìn)行有效的冷卻。本發(fā)明的噴頭1的結(jié)構(gòu)可以如圖47(b)所示，把分別設(shè)置在連接起來的噴頭本體10上的噴嘴口11的位置，設(shè)置在相鄰的噴頭本體10之間，而且在金屬帶運(yùn)行的方向上相互錯開的，這樣，兩個相鄰嘴口11的位置就不一樣，解決了上述問題(此外，如果在一個噴頭內(nèi)，在輥筒長度方向有多個噴嘴口，而且相鄰的噴嘴口設(shè)計成在金屬帶運(yùn)行的方向上錯開的，這種結(jié)構(gòu)也具有同樣的效果)。
此外，最好在上述冷卻輥筒與金屬帶接觸之前，提高金屬帶的張力，以便在接觸時金屬帶的形狀穩(wěn)定。
彌補(bǔ)上述噴頭移動滯后的另一種結(jié)構(gòu)如圖48和圖49所示，在進(jìn)行冷卻輥筒的背面冷卻的氣體冷卻裝置和/或下面所說的在該冷卻輥筒出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置中所具備的，至少有位于金屬帶兩側(cè)部分的噴頭αa、αc、βa、βc，而噴頭本體在金屬帶運(yùn)行方向上分成2個以上(αa1、αa2、αc1、αc2、βa1、βa2、βc1、βc2)，并且這些噴頭都是獨(dú)立的，能各自沿輥筒的長度方向(或金屬帶寬度方向)移動。又如圖50(a)、(b)、(c)及圖51(a)、(b)、(c)中所示，在板材寬度剛改變之前，把上游兩側(cè)的噴頭(αa1、αc1、βa1、βc1)移動到寬度改變后的金屬帶的兩側(cè)上，而下游兩側(cè)的噴頭(αa2、αc2、βa2、βc2)也在板材寬度改變的部分剛一進(jìn)入之前移動到寬度改變后的金屬帶的兩側(cè)(圖50表示從工的板材改變?yōu)檎陌宀臅r，兩側(cè)噴頭的移動，而圖51則表示與此相反的情況下兩側(cè)噴頭的移動)。以上的結(jié)構(gòu)不僅可用于上述氣體冷卻裝置和輔助冷卻裝置，也可以用于在輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)設(shè)置的輔助冷卻裝置中。
此外，在具備上述結(jié)構(gòu)的情況下，在冷卻輥筒的入口側(cè)配設(shè)著寬度改變連接信息器(從生產(chǎn)線入口側(cè)到抵達(dá)冷卻輥筒部分，對由金屬帶的裝入順序、寬度、測定的金屬帶長度確定的用焊接等方法加以連接的信息，進(jìn)行跟蹤和測定，并把與寬度變化量相適應(yīng)地噴頭在輥筒長度方向的移動信息加以傳送的器件);金屬帶兩側(cè)位置檢測器[由光電管和光敏器件、激光器和光敏器件，能由金屬帶上的高溫部分與金屬帶以外的周圍的低溫部分之間的溫度差進(jìn)行判斷的后面將要說到的金屬帶寬度方向板材溫度計(輪廓曲線分布溫度計)構(gòu)成的檢測器，或者聯(lián)合使用上述各器件];以及金屬帶寬度方向板材溫度計等這三種器件中一種以上器件，根據(jù)這些器件的信息得出的寬部改變部分以至寬度改變量的情報，就能夠把在金屬帶寬度方向的兩端用的噴頭設(shè)定在金屬帶寬度方向兩端上。即，在板材寬度不同的連接部分的特殊點進(jìn)入生產(chǎn)線時，就從生產(chǎn)線的入口側(cè)開始跟蹤該特殊點，在由窄板材變?yōu)閷挵宀臅r，在該特殊點剛要進(jìn)入之前就完成了噴頭向預(yù)定位置的移動(噴頭朝互相離遠(yuǎn)的方法移動);相反，在由寬板材向窄板材改變時，則在該特殊點通過出口側(cè)之后，才使上述噴頭開始向預(yù)定位置移動(噴頭朝互相接近的方向移動)。這是因為，當(dāng)板材變窄時，在冷卻輥筒上與金屬帶沒接觸處，幾乎是不會產(chǎn)生熱鼓脹部分，而輥筒部分在后面的寬板材過來時容易產(chǎn)生接觸不良，而且變?yōu)閷挵宀臅r金屬帶的張力相對較低，更增加了接觸不良。因此，在這樣的情況下，在變?yōu)閷挵宓臅r刻，預(yù)先使噴頭移動到規(guī)定的地方，就可以進(jìn)一步借助于背面冷卻使金屬帶與冷卻輥筒的接觸成良好的狀態(tài)。但是，在金屬帶發(fā)生蠕動之類的情況下，這些噴頭就一起向蠕動方向移動。如上所述，當(dāng)設(shè)置在兩側(cè)的噴頭是沿輥筒長度方向(金屬帶寬度方向)上多個噴頭本體連接起來構(gòu)成的情況下，以及當(dāng)設(shè)置在兩側(cè)的噴頭用在金屬帶運(yùn)行方向上分成兩個以上，并且能獨(dú)立移動的噴頭本體組成的情況下，都能進(jìn)一步減小板材寬度改變部分的冷卻不正常的部分，同時還能使噴頭的寬度減小，所以就能減輕周邊部分的過冷卻程度。
此外，在板厚、速度或者用冷卻裝置使板材溫度下降量等等都很大的條件下，用上述對著冷卻輥筒設(shè)置的氣體冷卻裝置，還很難消除板材寬度方向的溫度差時，這種氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)之外，還可以進(jìn)一步同時使用輔助氣體冷卻裝置和氣體調(diào)整裝置，來解決這問題，上述輔助氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)是具有設(shè)置在上述冷卻輥筒或冷卻輥筒組的出口側(cè)的與金屬帶對著的，在該金屬帶的寬度方向上有兩個以上的噴射氣體用的噴頭，并且在這些噴頭中至少有一個(最好是兩個，特別是兩側(cè)各一個)噴頭能在金屬帶的寬度方向自由移動的。氣體調(diào)整裝置是調(diào)整這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力和氣體流量的。
另外，在配備這種輔助氣體冷卻裝置的場合下，作為彌補(bǔ)上述的板材寬度改變時噴頭移動滯后的結(jié)構(gòu)，可以是輔助氣體冷卻裝置的噴頭中，至少位于金屬帶兩側(cè)的噴頭是金屬帶寬度方向上連接起來的多個噴頭本體，同時在這些噴頭中至少一個噴頭能在金屬帶寬度方向上自由移動的;或者，如上述圖49所示，至少位于金屬帶兩側(cè)的噴頭在金屬帶運(yùn)行方向上分離成兩個以上的，并且這些噴頭各自能獨(dú)立地在金屬帶寬度方向上移動的。
即使在上述的場合下，如果在冷卻輥筒的入口側(cè)設(shè)置上面所說的寬度改變連接信息器、金屬帶兩側(cè)位置檢測器和金屬帶寬度方向板材溫度計等3種器件中一種以上，并根據(jù)這些器件的信息得到寬度改變部分以至寬度改變量的信息，分別把氣體冷卻裝置在寬度方向兩端用的噴頭，和輔助氣體冷卻裝置在金屬帶寬度方向兩端的兩個噴頭分別設(shè)定在金屬帶寬度方向的兩端，就能與板寬不同的連接部分的特別點的進(jìn)入相對應(yīng)地使各噴頭預(yù)先移動到或者在進(jìn)入后移動到預(yù)定的位置上。
除了以上的前饋控制之外，也可以進(jìn)行反饋控制，即，把金屬帶寬度方向板材溫度計配置在冷卻輥筒的出口側(cè)或者輔助氣體冷卻裝置的出口側(cè)，根據(jù)它的信息把氣體冷卻裝置的各個噴頭和/或輔助氣體冷卻裝置的各個噴頭分別設(shè)定在金屬帶寬度方向的端部。
而且上述反饋控制，也可以在控制該噴頭移動的同時，或者不與該噴頭的移動同時進(jìn)行地，根據(jù)上述出口側(cè)的板材溫度的信息，分別對氣體冷卻裝置的各個噴頭和/或輔助氣體冷卻裝置的各個噴頭的冷卻氣體壓力或氣體流量進(jìn)行調(diào)整來實施。也可以加上兩個噴頭向金屬帶寬度方向兩側(cè)的調(diào)定，和這些噴頭的冷卻氣體的壓力或者氣體流量的調(diào)整一起進(jìn)行。
另一方面，作為氣體冷卻裝置的具體結(jié)構(gòu)，可以采用具有設(shè)置著向金屬帶噴射氣體的噴嘴的、比金屬帶寬度窄的兩個以上的噴頭;和使該噴頭在與金屬帶表面垂直的方向和/或在該金屬帶寬度方向移動的移動臺的裝置。
借助于上述的結(jié)構(gòu)，通過移動臺使噴頭移動到金屬帶上溫度分布不均勻的范圍內(nèi)，并且在保持適當(dāng)?shù)拈g隔距離的條件下，噴射冷卻氣體(如果用2個不夠，也可以在金屬帶寬度方向增加到3個、4個、……)，就能夠控制該金屬帶寬度方向的溫度分布。用上述的方法就能使金屬帶寬度方向的溫度分布均勻，因為能進(jìn)一步達(dá)到寬度方向溫度分布的均勻化，所以可使冷卻速度均勻，使寬度方向溫度分布均勻后的板材溫度接近于目標(biāo)溫度，從而解決了材質(zhì)、形狀不良等問題。
上述的結(jié)構(gòu)當(dāng)然可以用于把金屬卷繞在一個以上的內(nèi)部進(jìn)行冷卻的輥筒上，使該金屬帶進(jìn)行冷卻的輥筒式冷卻裝置中的輥筒背面冷卻(此時噴頭的形狀可以做成與輥筒的曲率相適應(yīng)的彎曲狀)，也可以用于設(shè)置在該輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)(因為在輥筒式冷卻裝置中，金屬帶兩側(cè)的冷卻不足而造成上述的金屬帶的馬鞍形變形，可以在輥筒式冷卻裝置之前，由這樣的氣體冷卻都預(yù)先使金屬帶兩側(cè)冷卻，使馬鞍形變形減小，從而能夠改善在輥筒式冷卻裝置上板材溫度不均勻。不過，此時的噴頭是平面形的)或設(shè)置在出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置上(此時噴頭主要采用平面形)。例如，在圖52中所示的深拉伸用軟鋼之類的薄板連續(xù)退火的熱循環(huán)中，就能把上述的結(jié)構(gòu)設(shè)置在從重結(jié)晶溫度到達(dá)時效處理溫度的冷卻過程中的輥筒式冷卻裝置前后的冷卻結(jié)構(gòu)中(圖中以A、B來表示的點)。
而且，不管在這些設(shè)備中金屬帶的生產(chǎn)線是水平的還是垂直的，都能適用。當(dāng)將本結(jié)構(gòu)用作輥筒式冷卻裝置入口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置或其出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置場合下，除了只在金屬帶的一面設(shè)置噴頭和移動臺的情況之外，也可以在它的正反兩面都設(shè)置。在金屬帶的正反兩面都設(shè)置的情況下，由于能從兩面對熱點(包括肯定成為熱點的部分)進(jìn)行冷卻，所以冷卻效率高，而且還能抑制金屬帶沾油。
當(dāng)在金屬帶寬度方向上有兩個上述的噴頭的場合下，用移動臺把噴頭移到溫度高的金屬帶寬度方向的兩側(cè);當(dāng)有3個時，把剩下的一個移動到溫度第二高的金屬帶中央附近，而且，可根據(jù)情況，使噴頭移動到與金屬帶表面垂直的方向上的適當(dāng)位置上，由該噴頭對熱點進(jìn)行冷卻。此外，當(dāng)在金屬帶寬度方向上有3個噴頭時，可以把正中央的噴頭固定，不使它在金屬帶的寬度方向移動(但可以使它在與金屬帶表面垂直的方向上移動)。
當(dāng)為了調(diào)整冷卻量而使上述輥筒式冷卻裝置的冷卻輥筒能在與金屬帶生產(chǎn)線成直角方向上移動的情況下，也可以在該生產(chǎn)線上不與該金屬帶接觸的范圍內(nèi)[特別是對于后區(qū)的冷卻輥筒，當(dāng)確定在它的壓入量最大時，又是后區(qū)噴頭的(彎曲)尺寸時，把冷卻負(fù)荷下降，或者在緊急情況時，必需使冷卻輥筒處于待避回置。由于冷卻輥筒的位置不同，如果使噴頭仍停留在冷卻輥筒最大壓入量時的位置不動，就會碰上]，用移動臺使該噴頭與冷卻輥筒的移動配合起來移動(當(dāng)使輥筒與噴頭成為一體而任何時候都一起運(yùn)動時，即使上述的冷卻輥筒在待避的時間以外，也有問題。即，當(dāng)生產(chǎn)線垂直上升時，冷卻筒輥離開生產(chǎn)線處在待避狀態(tài)，相反地噴頭處于接觸狀態(tài)的情況也很多。因此，即使是與冷卻輥筒的移動配合起來移動，也要規(guī)定在不與金屬帶接觸的范圍內(nèi))，或者，使噴頭與冷卻輥筒的移動無關(guān)而獨(dú)立地移動(獨(dú)立移動的情況下，除了避開上述那樣的接觸之外，還能保持冷卻效率最高的適當(dāng)?shù)拈g隔距離，能用最少的氣體量進(jìn)行高效率冷卻那樣地作細(xì)微的調(diào)整)。
如上所述，在把本結(jié)構(gòu)用作輥筒式冷卻裝置入口側(cè)設(shè)置的輔助冷卻結(jié)構(gòu)時，在該冷卻輥筒冷卻之前就要消除金屬帶在寬度方向的溫度分布不均勻，或者說用冷卻輥筒冷卻成為熱點的部分，在用冷卻輥筒冷卻的過程中，最好盡可能接近均勻的溫度分布(因為在用冷卻輥筒冷卻的過程中，金屬帶的馬鞍形變形和冷卻輥筒的熱鼓脹的關(guān)系，容易發(fā)生溫度的不均勻分布，或者容易助長這種傾向)。此外，在將本結(jié)構(gòu)作為設(shè)置在輥筒式冷卻裝置出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)時，能有效地用這種冷卻裝置來消除冷卻輥筒冷卻時所產(chǎn)生和助長的不均勻溫度分布，和用背面冷卻所不能消除的不均勻溫度分布，再者，在將上述結(jié)構(gòu)用作輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)的輔助冷卻結(jié)構(gòu)和上述輔助氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)時，不是把噴頭1在金屬帶的寬度方向并排地排成一列，而是象圖53所示那樣地，在金屬X的運(yùn)行方向稍微錯開一些排列，即使在板材溫度不均勻的寬度比噴頭1的寬度還寬的情況下，也能依靠把各個噴頭1的位置相互錯開地排列地噴射出氣體，使這種不均勻部分全面進(jìn)行冷卻。
除上述結(jié)構(gòu)之外，該輔助氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)還可以使用下述的把與金屬帶表面平行，而且能在與該生產(chǎn)線的運(yùn)行線垂直的方向上移動的移動裝置設(shè)置在金屬帶生產(chǎn)線上、并且把安裝在該移動裝置上，而且配備有向金屬帶噴出氣體的噴嘴的、把比金屬帶的寬度還窄的噴頭配置在生產(chǎn)線的方向上，具有使上述移動裝置運(yùn)動的行駛機(jī)構(gòu)，和設(shè)置在上述氣體供應(yīng)管路的一部分上的撓性部件或者伸縮接頭的結(jié)構(gòu)。
借助于上述結(jié)構(gòu)，如果使噴頭在金屬帶溫度分布不均勻的范圍內(nèi)由移動裝置使其移動，并向金屬帶噴射冷卻氣體(如一個不夠，可以在金屬帶寬度方向增加到2個、3個、……)，就有可能消除金屬帶寬度方向的溫度分布不均勻。由此，能使金屬帶寬度方向的溫度分布均勻，而且從達(dá)到寬度方向溫度分布均勻化出發(fā)，就能夠謀求冷卻速度的均勻化，以及使寬度方向上已經(jīng)均勻的板材溫度接近目標(biāo)溫度，從而能解決材質(zhì)、形狀不良等問題。
在上述結(jié)構(gòu)中，至少在金屬帶的正反兩面分別配備移動裝置和安裝在該移動裝置上的噴頭，以及設(shè)置在該噴頭上具有撓性部件或者伸縮接頭的氣體供應(yīng)管路，可以從正反兩面進(jìn)行氣體冷卻。
此外，上述的結(jié)構(gòu)也可以用作在輥筒式冷卻裝置入口側(cè)的該輥筒冷卻的輔助冷卻結(jié)構(gòu)(在輥筒式冷卻裝置之前，用這種氣體冷卻預(yù)先冷卻金屬帶兩側(cè)，能使馬鞍形變形減小，能改善輥筒式冷卻裝置中板材溫度不均勻的程度)。例如上述圖52中所示的利用其柔軟性(深拉伸用)的薄板連續(xù)退火的熱循環(huán)中，就能把上述結(jié)構(gòu)設(shè)置在從重結(jié)晶溫度到過時效處理溫度的冷卻過程中的輥筒式冷卻裝置前后的噴氣冷卻裝置中。
再者，不論在這些設(shè)備中，金屬帶生產(chǎn)線是水平的還是垂直的，都能適用。
當(dāng)在金屬帶寬度方向上有兩個上述的噴頭時，用移動裝置把噴頭移到溫度高的金屬帶寬度方向的兩端上，有3個噴頭時，另一個移動到溫度第二高的金屬帶中央附近，由這些噴頭就能進(jìn)行熱點的冷卻。此外，也能在金屬帶寬度方向的大致中央部位，設(shè)置上述能移動的噴頭或另外的固定噴頭。
在本發(fā)明中還提供了這樣的金屬帶冷卻裝置，它是把金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并對上述金屬帶與各個冷卻輥筒的接觸長度分別進(jìn)行調(diào)整的輥筒式冷卻裝置，它具有對著上述冷卻輥筒配置的，在輥筒長度方向有3個以上的噴頭，同時這些噴頭可在冷卻輥筒移動方向上自由移動，而且至少其中有一個噴頭能在輥筒長度方向自由移動的氣體冷卻裝置;和檢驗上述金屬帶板材側(cè)邊的金屬帶兩側(cè)位置檢測器;和調(diào)整上述噴頭中能沿輥筒長度方向自由移動的噴頭在輥筒長度方向上的移動的移動調(diào)整裝置;和根據(jù)上述金屬帶兩側(cè)的位置檢測器的檢測信號來控制該移動調(diào)整裝置的噴頭位置控制演算裝置;用冷卻輥筒的位置信號調(diào)整上述噴頭在冷卻輥筒移動方向上的位置的進(jìn)退調(diào)整裝置;和設(shè)置在冷卻輥筒的出口側(cè)并檢測上述金屬帶板材寬度方向的溫度分布的金屬帶寬度方向板材溫度計;和用該板材溫度計的溫度信號，演算相對于目標(biāo)板材溫度分布的溫度偏差，然后相應(yīng)于該溫度偏差調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力和流量的板材溫度控制演算裝置。
在上述結(jié)構(gòu)中，噴頭在輥筒長度方向上的移動，是根據(jù)金屬帶兩側(cè)位置檢測器所檢測的數(shù)據(jù)，由上述噴頭位置控制演算裝置來進(jìn)行的，這是因為金屬帶的板材溫度分布高的位置大致決定了它在寬度方向的位置。但是，如上所述，如果在該金屬帶兩側(cè)位置檢測器上使用板材溫度輪廓溫度計的話，也可以把板材溫度分布特別高的地方作為金屬帶的側(cè)邊，作為噴頭的移動位置。而且在本結(jié)構(gòu)中，把設(shè)置在冷卻輥筒出口側(cè)或者后面所說的輔助氣體冷卻裝置的出口側(cè)的金屬帶寬度方向板材溫度計所檢測到的數(shù)據(jù)輸入到板材溫度控制演算裝置中，并由該裝置確定的反饋控制來消除板材溫度分布不均勻，消除的方法是根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布相對應(yīng)的溫度偏差，調(diào)整各噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量。
上述目標(biāo)板材溫度分布可以用預(yù)先設(shè)定的溫度分布，例如把金屬帶板材寬度方向的兩個四分之一部分的平均板材溫度(根據(jù)情況不同，也有取此該溫度再高+α的)作為板材寬度中央部分的目標(biāo)溫度，或者把實測所得的中央部分的板材溫度(根據(jù)情況不同，也有取比該溫度低0℃-20℃的)作為板材寬度兩側(cè)部分的目標(biāo)溫度的。
再有，在上述結(jié)構(gòu)中，也可以合并使用上面說過的輔助氣體冷卻裝置(包括在這些噴頭中至少2個噴頭，特別是兩側(cè)各1個噴頭可在金屬帶寬度方向自由移動的結(jié)構(gòu))，和配置在該輔助氣體冷卻裝置出口側(cè)的金屬帶寬度方向板材溫度計。
另一方面，金屬帶兩側(cè)所產(chǎn)生的相對于板材寬度方向平均板材溫度的板材溫度偏差部分的長度，用上述數(shù)式11所得的結(jié)果是比較窄的。此外，用下述數(shù)式13所定義的金屬帶兩側(cè)的平均板材溫度偏差△T，如圖54所示，由于冷卻寬度和板厚的不同，有較大變化。因此，用金屬帶兩側(cè)位置檢測器檢測金屬帶的兩側(cè)部分，以它的位置信號為基礎(chǔ)，用移動調(diào)整裝置把兩側(cè)的噴頭，在輥筒長度方向上(或在金屬帶板材寬度方向上)移動調(diào)整到適當(dāng)?shù)睦鋮s寬度，由此就能使板材溫度偏差達(dá)到最小。ΔT=1150∫0150|T(x)-Ta|·dx]]>式中△T金屬帶兩側(cè)150mm上的平均板材溫度偏差(℃)T(X)離側(cè)邊Xmm位置上的板材溫度(℃)Ta金屬帶寬度方向平均板材溫度(℃)X離金屬帶側(cè)邊的距離。
根據(jù)圖54適當(dāng)?shù)睦鋮s寬度Xe可由數(shù)式14和15來表示[數(shù)式14]6≤Xe≤45式中 t＜1.3mm[數(shù)式15]12t-9.6≤Xe≤22t+16.4t≥1.3mm
式中 Xe適當(dāng)?shù)睦鋮s寬度(mm)t板材厚度(mm)可是，當(dāng)如圖55所示，在板材寬度不同的金屬帶X的連接點附近，為了盡量縮短板材兩側(cè)沿金屬帶長度方向的呈不穩(wěn)定冷卻黨
，并為了使金屬帶X在該冷卻裝置之后的熱處理爐中穩(wěn)定地通過，根據(jù)實驗知道，必須使不穩(wěn)定冷卻部分的長度限定在上述熱處理爐的傳送輥之間的通路長Lo的0.9Lo之內(nèi)。此時與板材兩側(cè)的噴頭的噴嘴寬度之間的關(guān)系由下列數(shù)式16表示。Xe≤Be-( (△ω)/2 -0.9Lo (V)/(S) )式中 Be噴頭的噴嘴寬度(mm)△ω先通過的金屬帶與后通過的金屬帶之間的寬度差(mm)Lo該冷卻裝置后面的熱處理爐的傳送輥之間的通路長度(m)V兩側(cè)噴頭的移動速度(mm/min)S生產(chǎn)線速度(mpm)因此，兩側(cè)的噴頭的噴嘴寬度Be，通過下列數(shù)式1或數(shù)式2的尺寸選定，就能把在金屬帶兩側(cè)產(chǎn)生的板材溫度偏差限制在最小范圍內(nèi)(如金屬帶的板材厚度不是固定的，其差別在1.0mm-2.0mm的范圍內(nèi)時，則根據(jù)最大板材厚度決定該噴嘴的寬度Be)。6≤Be-( (△ω)/2 -0.9Lo (V)/(S) )≤45t＜1.3mm[數(shù)式2]12t-9.6≤Be-( (△ω)/2 -0.9Lo (V)/(S) )≤22t+16.4式中 t≥1.3mmBe噴嘴寬度(mm)t金屬帶的板材厚度(mm)△ω金屬帶寬度的變化量(mm)Lo冷卻裝置后面的熱處理爐中傳送輥之間的通路長度(m)V冷卻輥筒長度方向(或金屬帶寬度方向)的噴頭移動速度(mm/min)S生產(chǎn)線速度(mpm)圖56表示現(xiàn)有技術(shù)中采用與冷卻輥筒對著的、在金屬帶寬度方向上設(shè)有分開成好幾個的氣體噴射裝置進(jìn)行冷卻的結(jié)果，與本發(fā)明結(jié)果的比較(本發(fā)明的用No.1表示)。該圖雖然是描述金屬帶側(cè)邊附近的板材溫度分布的，但可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到了減小過冷卻的范圍，并使溫度分布均勻化的目的。此時的實驗條件如下述表1所示。
在金屬帶中央部分產(chǎn)生的相對于板材寬度方向平均溫度的板材溫度偏差部分的長度，在圖57所示的范圍內(nèi)，與冷卻輥筒對著的氣體冷卻裝置和冷卻輥筒組出口設(shè)置的輔助氣體冷卻裝置的各自中央噴頭的噴嘴寬度Bc，根據(jù)下列數(shù)式3算得的數(shù)字來選定，能使板材寬度方向中央部分產(chǎn)生的板材溫度偏差限制在最小范圍內(nèi)，得到溫度分布的均勻化。0.09W≤Bc≤0.27W式中 Bc噴嘴寬度(mm)W金屬帶寬度(mm)此外，由于在絕大多數(shù)情況下，產(chǎn)生板材溫度偏差的范圍都對稱于金屬帶寬度方向的中心線，所以最好使用移動調(diào)整裝置來調(diào)整噴嘴在輥筒長度方向(或金屬帶寬度方向)上的位置，使中心部分噴嘴的中心與金屬帶寬度方向的中心一致。
現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的設(shè)備費(fèi)用/運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的比較示于圖58。由于削減了冷卻氣體的風(fēng)量和閥的數(shù)量，就能做到如該圖所示的設(shè)備費(fèi)用/動轉(zhuǎn)費(fèi)用的削減。
在上述結(jié)構(gòu)中，氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)可以是在輥筒長度方向上有3個以上噴頭的，其中至少把金屬帶兩側(cè)的噴頭做成是由多個噴頭本體在輥筒長度方向連接起來的，而且這些噴頭能沿輥筒長度方向由移動的。
在上述結(jié)構(gòu)中，如前所述，為了大致確定金屬帶寬度方向上板材溫度高的分布位置，上述噴嘴位置控制演算裝置根據(jù)金屬帶兩側(cè)位置檢測器所檢測的數(shù)據(jù)，使噴頭沿輥筒長度方向移動?？墒牵?dāng)板材寬度變化時，兩側(cè)的噴頭來不及向金屬帶的側(cè)邊移動的情況下，在具有連接結(jié)構(gòu)的噴頭中，用提高板材兩側(cè)邊附近的噴頭本體內(nèi)的冷卻氣體壓力或氣體流量的辦法，就能彌補(bǔ)該噴頭移動的滯后。而且，在本結(jié)構(gòu)的情況下，也能用輸入了在冷卻輥筒出口側(cè)配置的金屬帶寬度方向板材溫度計的檢測數(shù)據(jù)的板材溫度控制演算裝置確定的反饋控制來消除板材溫度的不均勻分布，其消除不均勻的方法是按照與目標(biāo)板材溫度分布相對的溫度偏差，調(diào)整各個噴頭內(nèi)部冷卻氣體的壓力或氣體流量。
在板材厚，速度快或者冷卻裝置中的板材溫度下降量大等等條件下，用上述的與冷卻輥筒對著地配置的氣體冷卻裝置來消除板材寬度方向的溫度偏差很困難的情況下，可以聯(lián)合使用輔助氣體冷卻裝置和調(diào)整各個噴頭內(nèi)部冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置來解決這個問題。上述輔助氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)是在金屬帶寬度方向有3個以上的噴射氣體用的噴頭，并且在這些噴頭當(dāng)中，至少金屬帶兩側(cè)邊的噴頭是由多個在金屬帶寬度方向連接起來的噴頭本體形成的，并且能在金屬帶寬度方向上自由移動的。
上述的輔助氣體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)之所以要把噴頭中至少在金屬帶兩側(cè)的噴頭做成由多個噴頭本體在金屬帶寬度方向連結(jié)起來，并且能在金屬帶寬度方向自由移動，其理由與氣體冷卻裝置中的噴頭結(jié)構(gòu)也設(shè)計成這樣的結(jié)構(gòu)相同。
其次，在金屬帶中央部分產(chǎn)生的、相對于板材寬度方向平均溫度的溫度偏差的范圍，在上述圖57所示的范圍內(nèi)。如果與冷卻輥筒對著地設(shè)置的氣體冷卻裝置和設(shè)置在冷卻輥筒出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置的中央部分的各個噴頭的噴頭本體的寬度Bc選用由上述數(shù)式3算得的寬度，而且對各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量都根據(jù)板材溫度偏差進(jìn)行調(diào)整，就能如上面所說的那樣，把板材寬度方向中央部分所產(chǎn)生的板材溫度偏差限制在最小的程度。
此外，在這些裝置的金屬帶兩側(cè)的噴頭由3個以上的噴頭本體組成時，其噴頭本體的寬度Be的總和尺寸取下述算式17中所表示的尺寸，其中，位于外側(cè)的噴頭本體的寬度Be。選用下述數(shù)式4的尺寸，位于中央的噴頭本體的寬度Bec選用下述數(shù)式5和數(shù)式6的尺寸(如果金屬帶的板材厚度不是一定的，在1.0mm-2.0mm那樣的范圍內(nèi)時，根據(jù)最大板材厚度決定該噴嘴的寬度Bec)，而位于內(nèi)側(cè)的噴頭本體的寬度Bei選用下述數(shù)式7的尺寸，這樣就能把金屬帶兩側(cè)所產(chǎn)生的板材溫度偏差限制在最小的程序。Beo≥△Wu/z△Wu金屬帶連接部分寬度由窄變寬時板材寬度的變化量(mm)[數(shù)式5]6≤Bec≤45式中 t＜1.3mm[數(shù)式6]12t-9.6≤Bec≤22t+16.4式中 t≥1.3mmt金屬帶的板材厚度(mm)[數(shù)式7]Bei≥△Wd/2△Wd金屬帶連接部分寬度由寬變窄時板材寬度的變化量(mm)[數(shù)式17]Be＝Beo+Bec+Bei
金屬帶兩側(cè)產(chǎn)生的相對于板材寬度方向平均板材溫度的板材溫度偏差部分的范圍比較狹窄。而由上述數(shù)式13所定義的金屬帶側(cè)邊平均板材溫度偏差△T，隨著冷卻寬度與板材厚度的不同，有很大的變化，如上面圖54所示。因此，金屬帶兩側(cè)的噴頭中的中央部分的噴頭本體的合適的冷卻寬度Bei，按照上述數(shù)式5和6來設(shè)定要比根據(jù)圖54為好。
此外，金屬帶兩側(cè)的噴頭中，位于外側(cè)的噴頭本體的寬度Beo，以及位于內(nèi)側(cè)的噴頭本體的寬度Beo，如前所述，為了彌補(bǔ)金屬帶寬度改變時金屬帶兩側(cè)的噴頭移動的滯后，它們的冷卻寬度是確定的，都設(shè)計成它的板材寬度變化量的1/2(因為分在兩側(cè)，當(dāng)然是一半)。
另一方面，用在連續(xù)退火爐的輥筒淬火用的冷卻輥筒，使用著圖59所示的冷卻輥筒＃1那樣的構(gòu)造。該冷卻輥筒＃1，在它的表面附近的輥筒內(nèi)部設(shè)有一條螺旋狀的冷卻劑通路γ，冷卻水之類的冷卻劑從冷卻劑通路γ的一端流入，使輥筒的表面冷卻，從與冷卻輥筒表面接觸的金屬帶奪走熱量之后，該冷卻劑從另一端排出。因此，如果把該冷卻劑的流速等參數(shù)設(shè)定好，就能獲得很高的熱交換率，而且這種冷卻輥筒還具有通過改變與金屬帶的接觸長度就能方便地調(diào)整冷卻量等等優(yōu)點。
一般，輥筒式冷卻裝置如圖60所示，使用＃1-＃7多個冷卻輥筒，使金屬帶的正反兩面交替地與這些輥筒相接觸，進(jìn)行快速冷卻。從該設(shè)備的一側(cè)向冷卻輥筒＃1-＃7的各個冷卻輥筒中的冷卻劑通路γ供入冷卻劑，溫度提高后的冷卻劑從另一側(cè)回收，送到冷卻劑熱交換器內(nèi)，在那里被冷卻后再利用。
在冷卻輥筒＃1-＃7上被冷卻后的金屬帶X上，通常都在其寬度方向上產(chǎn)生如圖43所示的W形溫度分布不均勻。一般都認(rèn)為這是冷卻輥筒向在生產(chǎn)線方向受到張力的金屬帶X壓入時，由于該金屬帶X的兩側(cè)向上翹起，產(chǎn)生了上述的馬鞍形變形而發(fā)生的現(xiàn)象，為了消除該現(xiàn)象所用的解決方法，在此之前已經(jīng)敘述過了。借助于本發(fā)明的上述這些結(jié)構(gòu)，確實能促使上述溫度分布不均勻的消除，但并不能完全消除，而是如圖61所示，使兩側(cè)邊的溫度偏差△t1和兩個四分之一區(qū)域處的溫度偏差△t2增大了，溫度分布不均勻的狀態(tài)在金屬帶X的寬度方向反而變得不對稱了，這種情況很顯著時，會由于輥筒式冷卻裝置內(nèi)的張力而造成的過冷卻使得金屬帶X產(chǎn)生不均勻的延伸形狀，這使得在后續(xù)的熱處理爐內(nèi)引起金屬帶X的蠕動，并使該金屬帶X的材質(zhì)不均勻。
鑒于上述的問題，提出了在由上述金屬帶冷卻裝置進(jìn)行金屬帶的冷卻時，更不會發(fā)生金屬的材質(zhì)不均勻的冷卻輥筒和使用該冷卻輥筒的輥筒式冷卻裝置。
即，作為在內(nèi)部有冷卻劑通路，并且以表面與金屬帶相接觸而使該金屬帶冷卻的冷卻輥筒的結(jié)構(gòu)最好是用在同一個平面上設(shè)置許多條冷卻輥筒的冷卻劑通路。
此外，在金屬帶生產(chǎn)線方向上設(shè)有多個冷卻輥筒，而且以其表面與金屬帶接觸而使該金屬帶冷卻的輥筒式冷卻裝置結(jié)構(gòu)中，使各個冷卻輥筒的冷卻劑通路中的冷卻劑的流動方向在每一個上依次互相相反地供給冷卻劑。
如上所述，普通的冷卻輥筒在輥筒的圓周表面內(nèi)部只設(shè)置1條冷卻劑通路，所以在該通路的入口側(cè)溫度很低的冷卻劑在輥筒內(nèi)部自由流動的過程中與金屬帶連續(xù)地進(jìn)行熱交換，而在出口側(cè)，交換熱量已處于大致飽和的狀態(tài)，如果是水的話，則達(dá)到了馬上要沸騰的狀態(tài)。針對上述情況，在上述結(jié)構(gòu)中，由于在同一平面上設(shè)置了多條冷卻劑通路，與必要的冷卻量相對應(yīng)的冷卻劑通路的長度就能夠縮短，并且在每條冷卻劑通路中流過的冷卻劑的熱交換量也能減少。其結(jié)果是即使在各條冷卻劑通路出口側(cè)附近的側(cè)邊的輥筒表面上金屬帶條也能得到充分的冷卻，在冷卻后的金屬帶中寬度方向的溫度分布也成對稱的狀態(tài)。
在金屬帶生產(chǎn)線方向上排列著多個冷卻輥筒的情況下，無論在那一個冷卻輥筒上冷卻劑都是從同一側(cè)供給而從另一側(cè)排出的以往那種結(jié)構(gòu)的輥筒式冷卻裝置，在靠近冷卻劑通路入口側(cè)的冷卻輥筒端部表面和靠近其出口側(cè)的冷卻輥筒端部表面之間的溫度梯度，在各個冷卻輥筒上都向著同一個方向產(chǎn)生。與此相對，在第二種上述結(jié)構(gòu)中，由于把各個冷卻輥筒的冷卻通路中冷卻劑的流動方向在每個輥筒上依次相反地供給，所以上述溫度梯度在每個冷卻輥筒里是相反的，并且逐漸減小，因此在后區(qū)的冷卻輥筒中，這種溫度梯度便自行消失。
另一方面，本發(fā)明還提出了尺寸范圍更大的，用很便宜的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用就使金屬帶寬度方向板材溫度分布接近于目標(biāo)板材溫度分布，而且能夠快速冷卻的冷卻方法。
即，此處所提出的冷卻方法是這樣的，在把金屬帶卷繞在一個以上的冷卻輥筒上，然后調(diào)整上述金屬帶與各個冷卻輥筒的接觸長度的金屬帶冷卻方法中，使用通過金屬帶與上述冷卻輥筒相對著地配設(shè)的，能沿著冷卻輥筒的移動方向和輥筒長度方向移動的、設(shè)有比金屬帶的寬度窄的噴頭的氣體冷卻裝置，從該噴頭噴射出冷卻氣體對金屬帶進(jìn)行背面冷卻的同時，在冷卻中根據(jù)與金屬帶的目標(biāo)板材溫度之間的偏差，由調(diào)整金屬帶與冷卻輥筒的接觸長度來調(diào)整中央部分的板材溫度，一邊從調(diào)整冷卻輥筒的位置與噴頭的位置來調(diào)整金屬帶與該噴頭之間的間距，一邊在該冷卻輥筒的入口側(cè)和出口側(cè)中至少一側(cè)不斷地監(jiān)控著金屬帶寬度方向的溫度分布，把該噴頭移動到使該處與上述目標(biāo)板材溫度分布沒有溫度偏差的位置上，由此根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差控制板材的溫度分布。
上述W形不均勻溫度分布在中央及兩側(cè)造成的熱點的寬度很狹窄，日本專利公報特開昭60-169524號公開的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)很難對該部分進(jìn)行有效的冷卻，而在上述結(jié)構(gòu)中，由于使氣體冷卻裝置的寬度狹窄的噴頭在熱點的正上方移動，使冷卻氣體吹向熱點，由此對這一部分進(jìn)行集中地冷卻，因而能有效地消除溫度分布不均勻。這時，為了對金屬帶進(jìn)行規(guī)定的熱處理，把設(shè)定的目標(biāo)板材溫度與金屬帶中央部分的板材溫度加以比較，用調(diào)整金屬帶與冷卻輥筒的接觸長度的方法，根據(jù)該板材溫度偏差調(diào)整中央部分的板材溫度。
從噴頭對著與冷卻輥筒接觸的金屬帶噴射冷卻氣體來對金屬帶的背面進(jìn)行冷卻時，一邊由調(diào)整冷卻輥筒的位置與噴頭的位置來調(diào)整金屬帶與該噴頭之間的間距，一邊在該冷卻輥筒的入口側(cè)和出口側(cè)中至少一側(cè)，不斷地監(jiān)控著金屬帶寬度方向的溫度分布，把該噴頭移動到使該處與目標(biāo)板材溫度分布(這個目標(biāo)板材溫度分布，既可以用預(yù)先設(shè)定的，也可以在板材寬度中央部分的目標(biāo)溫度之外，把實測得的中央部分的板材溫度，或者比該溫度低0℃-20℃的溫度作為板材寬度兩側(cè)的目標(biāo)溫度，據(jù)此來確定目標(biāo)板材溫度分布)之間沒有溫度偏差的位置上，由此對板材溫度分布加以控制(即，使溫度分布均勻化)。
關(guān)于這種板材溫度分布的控制，除了上述的在輥筒長度方向(金屬帶寬度方向)上移動噴頭之外，也可以根據(jù)溫度偏差調(diào)整噴頭內(nèi)部的冷卻氣體的壓力或氣體流量，合并使用向金屬帶噴射冷卻氣體的方法來實行控制。
另一方面，把上述噴頭在冷卻輥筒的移動方向上自由移動的結(jié)構(gòu)作為前提條件，是因為冷卻輥筒為了改變接觸長度，要能夠在與金屬生產(chǎn)線垂直的方向上移動，所以必須使上述噴頭經(jīng)常處于適合輥筒背面冷卻的距離上，并且還要使該噴頭不與金屬帶接觸。
此外，當(dāng)噴頭在輥筒長度方向的設(shè)置數(shù)是2個時，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差的與板材溫度分布控制相關(guān)地移動兩個噴頭是以與金屬帶兩側(cè)部分上的目標(biāo)板材溫度分布的溫度偏差為對象，把噴頭移動到使偏差消失的位置上。上述的W形的板材溫度分布不均勻，其兩側(cè)的溫度通常要比中央部分高，所以噴頭向兩側(cè)的移動優(yōu)先進(jìn)行。
與此相反，中央部分的熱點的通常溫度除了比兩側(cè)的低之外，在金屬帶的板材寬度有變化時，熱點的位置幾乎是不變的。因此，除了象上面所說的那樣設(shè)置兩側(cè)的噴頭之外，為了消除溫度分布的不均勻，還可以在板材寬度的中央部分另外設(shè)置噴頭。此時，噴頭只在冷卻輥筒移動方向上移動，在輥筒長度方向不移動。關(guān)于根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差的板材溫度分布控制，也只在該中央部分的噴頭中，根據(jù)溫度偏差調(diào)整噴頭內(nèi)部冷卻氣體的壓力或氣體流量，對金屬帶噴射冷卻氣體。
不用說，本發(fā)明并不是只有一個冷卻輥筒的結(jié)構(gòu)，也能適用于有2個以上冷卻輥筒的結(jié)構(gòu)。當(dāng)有多個冷卻輥筒時，如上所述，至少對其中的最初的冷卻輥筒，最好設(shè)置有3個噴頭的上述的噴頭配設(shè)結(jié)構(gòu)，還可以把這些冷卻輥筒分成前區(qū)和后區(qū)兩個區(qū)段，對前區(qū)的冷卻輥筒設(shè)置3個噴頭，其噴頭的配置如上所述，而對后區(qū)的冷卻輥筒則設(shè)置2個噴頭，其噴頭的配置與上述兩個噴頭的配置方式相同。如上所述，至少最初的冷卻輥筒或者對前區(qū)的冷卻輥筒采用有3個噴頭的結(jié)構(gòu)的理由，和上面說過的理由相同。在冷卻輥筒開始接觸時，如果金屬帶的中央部分成了“中央隆起”，就會產(chǎn)生溫度分布不均勻，由于冷卻輥筒的特性，一旦發(fā)生了不均勻的溫度分布，此后溫度分布的不均勻?qū)⒃龃螅詾榱耸拱宀呐c冷卻輥筒開始接觸的初期不產(chǎn)生形狀不良，至少對最初的冷卻輥筒或者對前區(qū)的冷卻輥筒在中央部分也設(shè)置噴頭，通過對該部分的集中冷卻和從背面噴射冷卻氣體，來解決“中央隆起”的問題。相反，如果至少對于最初的冷卻輥筒或者前區(qū)的冷卻輥筒要設(shè)置包括中央噴頭在內(nèi)的3個噴頭，那么在以后的后續(xù)冷卻輥筒上，對金屬帶的兩側(cè)各設(shè)一個噴頭就夠了。
在上述設(shè)置多個冷卻輥筒的情況下，可和上面說過的噴頭的移動方式一樣，把前區(qū)的噴頭向冷卻輥筒移動方向的移動、和后區(qū)的噴頭的移動方式可以設(shè)計得不同。即，對于前區(qū)的噴頭來說，它可以隨冷卻輥筒的移動而移動，并與其保持一定的距離地追隨移動，而對于后區(qū)的噴頭來說，在平常冷卻時使它移動到規(guī)定的地點，只在非常時期或者根本不進(jìn)行冷卻時，使它在上述縮回位置上待避，可以不追隨著冷卻輥筒移動。
為了消除作為產(chǎn)生上述馬鞍形變形原因的板材寬度方向的溫度不均勻分布，和上面說過的一樣，不僅要以前區(qū)中的冷卻輥筒，特別是要以第1冷卻輥筒為中心，從上游側(cè)的冷卻輥筒開始依次通過壓入，取大的冷卻長度，而且要從上游側(cè)的噴頭開始依次使其以最大的氣體噴射能力進(jìn)行冷卻，不足的部分則可以由下游側(cè)的彌補(bǔ)。
在采用能在冷卻輥筒的移動方向和輥筒長度方向移動的3個以上的噴頭，對冷卻輥筒背面進(jìn)行冷卻時，也可以把上述3個熱點作為對象進(jìn)行平均板材溫度的控制。此時是以調(diào)整金屬帶與冷卻輥筒的接觸長度來實行這種控制的，如把對著各個冷卻輥筒地設(shè)置的氣體冷卻裝置的噴頭對應(yīng)于卷繞在冷卻輥筒上的金屬帶的軌跡，一邊與其保持適當(dāng)?shù)拈g距，一邊調(diào)整噴頭的位置，這在傳熱方面是有效的。如使噴頭與金屬帶之間的間距為5-50mm，這對于冷卻輥筒與噴頭的各個移動調(diào)整的精度、對于防止已經(jīng)發(fā)生形狀不良(例如邊緣波浪形)的金屬帶與噴頭的接觸也是有效的。
此外，在進(jìn)行上述的平均板材溫度控制的同時，還根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差，進(jìn)行板材溫度控制。此時，用噴頭移動來調(diào)整冷卻寬度就很重要。金屬帶采用鋼帶，用冷卻輥筒進(jìn)行的冷卻實驗和分析的結(jié)構(gòu)表明，用上述數(shù)式13定義的鋼帶兩側(cè)所產(chǎn)生的平均板材溫度偏差如上述圖54所示，隨冷卻寬度與板厚而有很大的變化。這和前述的一樣。因此，通過冷卻輥筒的位置和噴頭的位置調(diào)整金屬帶與該噴頭之間的間距的同時，在該冷卻輥筒的入口側(cè)和出口側(cè)的至少一側(cè)上經(jīng)常監(jiān)視金屬帶兩側(cè)的位置，并借助于移動調(diào)整各個氣體冷卻裝置的兩側(cè)的噴頭相對于金屬帶兩側(cè)的位置，使其具有如下列算式8和9所示的冷卻寬度，就能使板材溫度偏差最小。6≤WE≤45式中 t＜1.3mm[數(shù)式9]12t-9.6≤WE≤22t+16.4
式中 t≥1.3mmWE兩側(cè)噴頭的冷卻寬度(mm)t金屬帶的板材厚度(mm)在大多數(shù)情況下，金屬帶中央部分產(chǎn)生板材溫度偏差的范圍對稱于金屬帶寬度方向的中心線，所以最好使中央部分的噴頭的中心移動到與金屬帶寬度方向的中心一致。另外，板材溫度偏差的范圍如圖57所示，是相對于金屬帶寬度的數(shù)式10所示的范圍，最好使這一部分冷卻。0.09B≤WC≤0.27BWC中央部分噴頭的冷卻寬度(mm)B金屬帶的寬度(mm)按照上述的，由噴頭的移動來調(diào)整冷卻寬度的同時，在冷卻輥筒出口側(cè)經(jīng)常監(jiān)視著金屬帶寬度方向的板材溫度分布，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差，對這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力和氣體流量進(jìn)行調(diào)整后，向金屬帶噴射冷卻氣體，就能消除板材溫度分布不均勻。此外，上述的結(jié)構(gòu)還能適用于當(dāng)使用對輥筒背面進(jìn)行冷卻的氣體冷卻裝置不能消除板材溫度分布不均勻時，在冷卻輥筒的出口側(cè)設(shè)置輔助氣體冷裝置(分別在金屬帶的正反面上有3個以上能在金屬帶寬度方向上移動的噴頭)的場合。
此外，為了與作為金屬帶形狀不良之類原因的，由于和各個冷卻輥筒接觸不均勻而伴隨發(fā)生的，在金屬帶寬度方向的板材溫度分布的變化相對應(yīng)地，在冷卻輥筒的出口側(cè)，經(jīng)常監(jiān)視著金屬帶寬度方向的板材溫度分布，分別求出在側(cè)邊和中央部分產(chǎn)生相對于目標(biāo)板材溫度的溫度偏差范圍中溫度偏差的重心位置，移動氣體冷卻裝置、或者該氣體冷卻裝置與輔助氣體冷卻裝置兩側(cè)的噴頭，使兩側(cè)的冷卻寬度達(dá)到從金屬帶側(cè)邊到該重心位置的距離的2倍，并且移動中央部分的噴頭，使它的中心位置與在金屬帶中央部分的上述重心位置一致，然后從這些噴頭向金屬帶噴射冷卻氣體，由此也可以解決上述的問題。
這樣，相對于目標(biāo)板材溫度，分別求出金屬帶側(cè)邊和中央部分的產(chǎn)生板材溫度偏差的范圍中板材溫度偏差的重心位置，移動調(diào)整氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的各個噴頭的位置的場合下，例如以側(cè)邊的噴頭為例來說明，就能在上述表1的條件下，做成如圖56中No.2曲線那樣的溫度分布均勻化。


圖1是表示具有設(shè)置著本發(fā)明的金屬帶冷卻裝置的一個實施例結(jié)構(gòu)的輥筒式冷卻裝置的金屬帶X的連續(xù)退火爐生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是權(quán)利要求48所記載的實施例的金屬帶冷卻裝置的說明圖。圖3是對著冷卻輥筒設(shè)置的氣體冷卻裝置的立體圖。圖4是設(shè)置在冷卻輥筒組的出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置的立體圖。圖5是表示對著冷卻輥筒設(shè)置的權(quán)利要求51中所記載的氣體冷卻裝置的立體圖。圖6是設(shè)置在冷卻輥筒組的出口側(cè)的上述實施例的輔助氣體冷卻裝置的立體圖。圖7是把本申請的權(quán)利要求32中的氣體冷卻裝置設(shè)置在金屬帶連續(xù)退火爐的輥筒式冷卻裝置上的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)中用的第3實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實施例的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)的局部放大圖。圖9是表示本實施例的移動臺的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖10是表示把中央部分的噴頭不能向左右方向移動的、權(quán)利要求33中記載的氣體冷卻裝置用在輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)中的另一個實施例的頂視圖。圖11是表示在金屬帶邊緣上的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)的斷面圖。圖12是表示在金屬帶中央部分的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)的斷面圖。圖13是表示把權(quán)利要求34中記載的氣體冷卻裝置作為輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)，用于水平的金屬帶生產(chǎn)線上的輥筒式冷卻裝置中的實施例結(jié)構(gòu)的示意圖。圖14是上圖＃1冷卻輥筒的部分橫斷面圖。圖15是表示使本實施例中的移動臺左右方向移動的結(jié)構(gòu)的局部放大圖。圖16是表示使上述實施例中的移動臺左右方向移動的結(jié)構(gòu)的斷面圖。圖17是權(quán)利要求41中記載的輔助氣體冷卻裝置的實施例4的平面圖。圖18是本實施例的輔助氣體冷卻裝置的側(cè)視圖。圖19是表示裝有噴頭的行走臺車與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的說明圖。圖20是表示上部行走臺車的車輪與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的放大圖。圖21是表示下部行走臺車的車輪與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的放大圖。圖22是表示行走機(jī)構(gòu)的同步驅(qū)動結(jié)構(gòu)的說明圖。圖23同樣是表示上部行走臺車與下部行走臺車的同步驅(qū)動結(jié)構(gòu)的說明圖。圖24是表示本實施例中追隨著噴頭移動的管路結(jié)構(gòu)的說明圖。圖25是表示套筒式伸縮接頭的結(jié)構(gòu)的斷面圖。圖26是表示適用于金屬帶生產(chǎn)線處在水平的狀態(tài)下的輥筒式冷卻裝置上的上述結(jié)構(gòu)斷面的頂視圖。圖27是該實施例結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖28是表示該實施例的入口側(cè)上部的行走臺車的車輪與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的說明圖。圖29是表示該實施例的出口側(cè)上部的行走臺車的車輪與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的說明圖。圖30是表示該實施例的入口側(cè)下部行走臺車的車輪與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的說明圖。圖31是表示該實施例出口側(cè)下部行走臺車的車輪與導(dǎo)軌配合狀態(tài)的說明圖。圖32是表示用在輥筒式冷卻裝置中的冷卻輥筒的斷面結(jié)構(gòu)的斷面圖。圖33是表示該冷卻輥筒展開狀態(tài)的展開圖。圖34是表示該輥筒式冷卻裝置中間冷卻輥筒通冷卻水的通水系統(tǒng)說明圖。圖35是表示金屬帶-冷卻輥筒表面之間的熱傳導(dǎo)率與冷卻水流速之間關(guān)系的曲線圖。圖36是表示冷卻水的流速與泵的壓力損失之間關(guān)系的曲線圖。圖37是表示各冷卻輥筒上的傳熱計算、接著的各個冷卻輥筒的冷卻速度CR(J)、平均冷卻速度ACR、平均綜合熱吸收率AV。的計算程序的流程圖。圖38是表示卷繞在兩個冷卻輥筒上的金屬帶與氣體冷卻裝置的噴頭之間關(guān)系的說明圖。圖39是表示氣體冷卻裝置出口側(cè)的板材溫度分布曲線圖。圖40是表示現(xiàn)有技術(shù)的一個實施例的金屬帶的冷卻裝置側(cè)視圖。圖41是表示在本結(jié)構(gòu)中所用的氣體噴射噴頭的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖42是表示只用冷卻輥筒冷卻時板材寬度方向板材溫度分布的曲線圖。圖43是表示金屬帶卷繞在冷卻輥筒上時，金屬帶的變形狀態(tài)的立體圖。圖44是表示設(shè)置在噴頭上的噴嘴口形狀的一個例子的斷面圖。圖45是表示在金屬帶中央部分發(fā)生“中央隆起”狀況的說明圖。圖46是表示不同寬度的金屬帶連接部分附近的側(cè)邊噴頭的設(shè)置的說明圖。圖47是表示位于金屬帶側(cè)邊上的噴頭的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖48是表示進(jìn)行輥筒背面冷卻的氣體冷卻裝置兩側(cè)的噴頭在金屬帶運(yùn)行方向上分離后的狀態(tài)的立體圖。圖49是表示配設(shè)在輥筒式冷卻裝置的出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置兩側(cè)的噴頭在金屬帶運(yùn)行方向上分離后的狀態(tài)的立體圖。圖50是表示板材的寬度由窄變寬時，分離噴頭的移動狀態(tài)的說明圖。圖51是表示板材的寬度由寬變窄時分離噴頭的移動狀態(tài)的說明圖。圖52是表示軟質(zhì)用的薄鋼板連續(xù)退火熱循環(huán)曲線圖。圖53是將本結(jié)構(gòu)用作輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)或出口側(cè)的輔助冷卻結(jié)構(gòu)的情況下，噴頭在金屬帶運(yùn)行方向上各個噴頭稍許錯開地排列的例子的說明圖。圖54是表示板材兩側(cè)的冷卻寬度與板材側(cè)邊附近的溫度偏差的關(guān)系曲線圖。圖55是表示不同寬度的金屬帶與金屬帶連接時的氣體冷卻裝置的噴頭的噴嘴位置與板材兩側(cè)冷卻寬度的關(guān)系的模式圖。圖56是表示用對著冷卻輥筒地設(shè)置的氣體冷卻裝置對金屬帶的側(cè)邊部分進(jìn)行冷卻時的板材溫度分布曲線圖。圖57是表示板材中央部分的板材溫度偏差與它的范圍的曲線圖。圖58是表示本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的相對比較的曲線圖。圖59是表示用在連續(xù)退火爐的輥筒式淬火的冷卻輥筒的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。圖60是表示總共使用7個上述冷卻輥筒，使它們與金屬帶的正反兩面交替接觸，進(jìn)行快速冷卻的輥筒式冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖61是表示在金屬帶的寬度方向上溫度分布不均勻狀態(tài)變成不對稱的狀態(tài)的曲線圖。參照著圖1至圖4來說明本發(fā)明的金屬帶冷卻裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)。
圖1是表示具有輥筒式冷卻裝置的金屬帶X的連續(xù)退火爐生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)的示意圖，這輥筒式冷卻裝置設(shè)有金屬帶冷卻裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)。
在本實施例的結(jié)構(gòu)中，由放線盤2000把金屬帶松卷，并用入口側(cè)的剪斷機(jī)2001剪齊之后，由電焊機(jī)2002把前面的帶卷與后面的帶卷連接起來。接著，在入口側(cè)的清理設(shè)備2003上電解脫脂之后，經(jīng)過作為板材形狀矯正機(jī)用的張力矯平機(jī)2004到達(dá)入口側(cè)的活套2005。然后供到預(yù)熱爐2006和直接火焰式還原加熱爐中，升溫至600℃-750℃，再由輻射管式加熱爐2008和輻射管式均熱爐2009加熱到規(guī)定溫度之后，在此溫度下均熱，在噴氣冷卻區(qū)2010中冷卻到600℃左右后，再進(jìn)一步在輥筒式冷卻裝置1000中冷卻到350℃。接著，經(jīng)過具有加熱-冷卻功能的作為調(diào)整冷卻設(shè)備而設(shè)置的過時效處理區(qū)2011和快速冷卻爐2012，用水冷設(shè)備2013和干燥設(shè)備2014進(jìn)行水冷和干燥，再經(jīng)過出口側(cè)活套2015之后，在調(diào)質(zhì)軋機(jī)2016上對板材表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，由表面缺陷(檢查器)2017和涂油機(jī)2018進(jìn)行檢查和涂油，在出口側(cè)剪斷機(jī)2019上剪斷成規(guī)定的長度之后，用張力卷取機(jī)2020卷取。
在上述結(jié)構(gòu)中，張力矯平機(jī)2004是設(shè)置在直接火焰式還原加熱爐2007的前面的，下面，把這設(shè)置的理由加以說明。首先，在直接火焰式還原加熱爐2007中金屬帶X發(fā)生氧化的問題，對于這種氧化的機(jī)理還沒有了解清楚，本發(fā)明人是這樣認(rèn)為的。即，在直接火焰式還原加熱爐2007中形成的燃燒火焰中，適于對金屬帶X還原加熱的范圍是有限的，如果不是在這個范圍里使火焰與金屬帶X相接觸，那末不但不能還原，反而發(fā)生氧化。另一方面，為了在直接火焰式還原加熱爐2007中經(jīng)過一道或者兩道就達(dá)到還原的目的，設(shè)置在爐內(nèi)的上下輥筒的間隔至少必須在20m以上，這樣，爐身就長，在金屬帶X通過這樣長的爐身時，會在輥筒間產(chǎn)生叭噠叭噠的撞擊。此外，金屬帶X的形狀經(jīng)常產(chǎn)生中央部分凹凸或者中間伸長，以及側(cè)邊上起折皺等不良形狀，當(dāng)表示金屬帶X斷面中央部分浮起來的程度的金屬帶變形量a與金屬帶寬度W的比例(此比例表示變形劇烈的程度)a/W變大時，這種形狀不良就變得顯著。此時，如果裝在爐內(nèi)的上下輥筒之間的間隔至少有20m以上的話，除了上述叭噠叭噠的撞擊之外，由于受到燃燒時火焰的壓力，金屬帶X就會發(fā)生很大的彎曲。當(dāng)金屬帶X有很大的彎曲時，就使得金屬帶X不可能在燃燒火焰的上述適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)與燃燒火焰接觸了，于是就發(fā)生了局部氧化的問題。
另一方面，在噴氣冷卻區(qū)2010中會產(chǎn)生斷面收縮的問題，而在輥筒式冷卻裝置1000中又會發(fā)生冷卻不均勻的問題，可以認(rèn)為，這些問題同樣也是金屬帶X的形狀不良的原因。針對這些關(guān)于金屬帶X形狀不良的原因，大家都知道，如果在施加一定張力的狀態(tài)下用直接火焰快速加熱爐，在不發(fā)生撞擊的均勻地加熱金屬帶條件下，就能夠糾正這種形狀不良，或者消除因為加熱不均勻而產(chǎn)生的新的形狀不良。可是，對于在金屬帶X寬度方向的某些地方發(fā)生的伸長，卻無論如何糾正不了，如果就這樣使板材通過噴氣冷卻區(qū)2010的話，就會在冷卻區(qū)發(fā)生斷面收縮，此外，當(dāng)運(yùn)送到輥筒式冷卻裝置1000中時，這種伸長的部分不能與冷卻輥筒表面充分接觸，甚至呈不接觸狀態(tài)，這樣就很難使最后冷卻之后的板材寬度方向的溫度分布均勻，可以預(yù)料，沿板材寬度方向?qū)l(fā)生質(zhì)量不勻和斷面收縮、蠕動等問題。
再者，在輻射管式加熱爐、均熱爐2008和2009中，會發(fā)生輻射管與金屬帶X接觸的問題，在快速冷卻爐2012中，同樣地會發(fā)生噴氣嘴與金屬帶X接觸的問題。這些問題也是金屬帶X形狀不良的原因，特別是后一個問題，會成為助長在噴氣冷卻區(qū)2010和輥筒式冷卻裝置1000中發(fā)生斷面收縮等形狀不良的導(dǎo)火線。
本發(fā)明人認(rèn)為，由于有以上這些原因而發(fā)生上述問題時，那末在這些熱處理設(shè)備的前面設(shè)置對該金屬帶X的形狀進(jìn)行矯正的張力矯平機(jī)2004，再把由它矯正過形狀后的金屬帶X進(jìn)行各種熱處理，這些問題就能解決。因此，這點可更加明確，即，如果采用直接火焰快速加熱對金屬帶進(jìn)行沒有碰撞的均勻加熱，鑒于它具有改善形狀不良的效果的上述這一事實，在以此作為參考，對金屬帶X進(jìn)行形狀矯正的同時，在直接火焰式還原加熱爐2007的前面進(jìn)行一次金屬帶形狀的矯正的話，在后續(xù)設(shè)備上不會再發(fā)生上面所說的各種問題。以上就是在本實施例中，在直接火焰式還原加熱爐2007的前面設(shè)置張力矯平機(jī)2004的理由。
但是，如果只在輥筒式冷卻裝置1000中進(jìn)行一次這樣的形狀矯正，是很難達(dá)到金屬帶X寬度方向的溫度分布均勻化的，所以如圖2所示，在本實施例的結(jié)構(gòu)中合并地使用從與冷卻輥＃1-＃4接觸著的金屬帶X的背面噴射冷卻劑的噴頭α1-α4來使冷卻輥的背面冷卻。圖2是權(quán)利要求48所述的一個實施例的金屬帶冷卻裝置的從側(cè)面看的示意圖。經(jīng)加熱和均熱后逐漸冷卻的金屬帶X由設(shè)置在金屬帶冷卻裝置前后的張緊輥ε1～ε3與ε4～ε6，對處于該冷卻裝置中的金屬帶X施加張力。
在開動的準(zhǔn)備階段，在金屬帶X與冷卻輥筒接觸之前，要由上述張緊輥ε1～ε6改變該金屬帶X的張力，一直達(dá)到冷卻輥筒的使用張力(3Kgf/mm2以上)以使接觸過程中形狀穩(wěn)定。然后在水平方向上移動各個冷卻輥筒＃1～＃4，使其與金屬帶X接觸，再一邊調(diào)整其壓入量(接觸長度)，一邊調(diào)整冷卻量。由于在這種輥筒式冷卻裝置中容易在金屬帶寬度方向上產(chǎn)生不均勻的溫度分布，而且為了不使在它前面的噴氣冷卻區(qū)2010中產(chǎn)生的這樣的不均勻溫度分布的情況，在輥筒式冷卻裝置中得到助長，所以在本實施例中用下面所說的金屬帶冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，對冷卻輥筒的背面進(jìn)行冷卻。
在本實施例的結(jié)構(gòu)中具有下述各種裝置有3個組成1組的噴頭α1-α4的氣體冷卻裝置;設(shè)置在金屬帶冷卻裝置入口側(cè)附近的金屬帶兩側(cè)位置檢測器89;分別在輥筒長度方向上移動調(diào)整上述這些噴頭的移動調(diào)整裝置82a-82d;根據(jù)金屬帶兩側(cè)位置檢測器89的檢測信號控制上述的移動調(diào)整裝置82a-82d的噴頭位置控制演算裝置88;根據(jù)從各個冷卻輥筒＃1-＃4的位置和冷卻輥筒接觸長度調(diào)整裝置80a-80d發(fā)出的信號，調(diào)整上述噴頭組α1-α4在冷卻輥筒動方向上的位置的進(jìn)退調(diào)整裝置81a-81d;布置在冷卻輥筒組的出口側(cè)，檢測金屬帶寬度方向的溫度分布的板材溫度計90a;根據(jù)從這板材溫度計90a發(fā)出的溫度信號，對上述氣體冷卻裝置的壓力調(diào)節(jié)閥84a-84d的開度或者供應(yīng)氣體的鼓風(fēng)機(jī)85a的轉(zhuǎn)速中的至少一種參數(shù)進(jìn)行控制的板材溫度控制演算裝置87。
在上述結(jié)構(gòu)中，噴頭位置控制演算裝置88根據(jù)從上述金屬帶兩側(cè)位置檢測器88發(fā)出的信號，把對上述噴頭組α1-α4的各個噴頭在輥筒長度方向的位置控制指令送到移動調(diào)整裝置82a-82d中。從而把兩側(cè)部的噴頭移動調(diào)整到與金屬帶側(cè)部相應(yīng)的位置上去，而把中央的噴頭移動調(diào)整到與金屬帶中央部分相應(yīng)的位置上去。
另一方面，關(guān)于冷卻輥筒＃1-＃4與金屬帶接觸長度的調(diào)整，是根據(jù)設(shè)置在輥筒式冷卻裝置出口側(cè)的，能檢測板材寬度方向的溫度分布的板材溫度計90a發(fā)出的溫度信號，由板材溫度控制演算裝置87求出板材寬度方向中央部分的溫度，再由板材溫度控制演算裝置87把上述中央部分的板材溫度與為了對金屬帶X實施預(yù)定的熱處理設(shè)定的目標(biāo)板材溫度進(jìn)行比較，然后從這板材溫度控制演算裝置87，對應(yīng)于比較出來的偏差，向冷卻輥筒接觸長度調(diào)整裝置80a-80d發(fā)送信號，調(diào)整接觸長度(除此之外，也可做成根據(jù)從板材溫度計90a發(fā)出的溫度信號，由板材溫度控制演算裝置87求出板材寬度方向的平均溫度，再由板材溫度控制演算裝置87把上述平均溫度與為了對金屬帶X實施預(yù)定的熱處理而設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，然后對應(yīng)于該偏差，從板材溫度控制演算裝置87向冷卻輥筒接觸長度調(diào)整裝置80a-80d發(fā)送信號)。
再者，在本實施例的結(jié)構(gòu)中，借助于輸入了從板材溫度計90a輸出的溫度信號的板材溫度控制演算裝置87，從兩個四分之一部分的平均板材溫度求出寬度方向中央部分的目標(biāo)溫度，再從中央部分的測定溫度求出板材兩側(cè)的目標(biāo)溫度，并且求出板材兩側(cè)和中央部分的實測溫度，然后把它們與上述板材寬度方向的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較。然后，對應(yīng)偏差，板材溫度控制演算裝置87，使用供應(yīng)氣體的鼓風(fēng)機(jī)85a的轉(zhuǎn)數(shù)控制，或者壓力調(diào)節(jié)閥84a-84d的開度調(diào)整這兩種方法中至少一種，來調(diào)整各個噴頭內(nèi)部冷卻氣體的壓力(省略了壓力計)。用以上的調(diào)整方法，由對著冷卻輥筒設(shè)置的噴頭組α1-α4噴射出來的氣體冷卻金屬帶X的兩側(cè)部和中央部分。
噴頭組α1-α4，根據(jù)冷卻輥筒＃1-＃4的位置和從冷卻輥筒的接觸長度調(diào)整裝置80a-80d發(fā)出的信號，由上述進(jìn)退調(diào)整裝置81a-81d調(diào)整其在冷卻輥筒移動方向上的位置。但當(dāng)冷卻輥筒＃1-＃4處在與金屬帶接觸最大長度的位置上時，也可以把上述噴頭組α3和α4固定在能確保金屬帶與噴頭組之間距離適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 除了這些結(jié)構(gòu)之外，本實施例中在冷卻輥筒組出口側(cè)還配備了輔助氣體冷卻裝置，以消除即使有了上述冷卻裝置結(jié)構(gòu)也難以完全克服的，金屬帶X寬度方向的溫度偏差。即，借助于設(shè)置在這輔助氣體冷卻裝置出口附近的，能檢測出板材寬度方向的溫度分布的板材溫度計90b以及從它發(fā)出來的溫度信號，在由板材溫度控制演算裝置87求出板材兩側(cè)的溫度和中央的溫度的同時，將其與板材寬度方向的上述目標(biāo)溫度相比較，然后對應(yīng)于該偏差，利用控制供應(yīng)氣體的鼓風(fēng)機(jī)85b的轉(zhuǎn)速或者調(diào)整壓力調(diào)節(jié)閥84e的開度這兩種方法中至少一種，對各個噴頭內(nèi)部冷卻氣體的壓力進(jìn)行調(diào)整。然后從上述與金屬帶X對著設(shè)置的輔助氣體冷卻裝置的噴頭組β1與β2中噴射出冷卻氣體，對通過輥筒式冷卻裝置的金屬帶X的兩側(cè)部和中央部分進(jìn)行冷卻。
然后，由接受上述金屬帶兩側(cè)位置檢測器89發(fā)出的信號的噴頭位置控制演算裝置88，向移動調(diào)整裝置83a和83b發(fā)送位置控制指令后，由這些移動調(diào)整裝置83a與83b把上述噴頭組β1與β2中的兩側(cè)部的噴頭移動調(diào)整到相當(dāng)于金屬帶側(cè)部上的位置上，而把中央的噴頭移動調(diào)整到相當(dāng)于金屬帶中央的位置上去。
圖3是對著冷卻輥筒配置的噴頭組α1-α4的立體圖(圖中省略了上述的進(jìn)退調(diào)整裝置)。其中，在兩側(cè)的噴頭αa與αc用來冷卻板材的兩側(cè)部，而在中央的噴頭αb是用來冷卻板材的中央部分的。這些噴頭αa-αc，根據(jù)從上述噴頭位置控制演算裝置88發(fā)來的輥筒長度方向位置控制指令，分別由移動調(diào)整裝置820-822控制，向金屬帶側(cè)部及中央部分位置作移動調(diào)整。
此外，上述噴頭αa-αc各自內(nèi)部的冷卻氣體壓力調(diào)整，是根據(jù)板材溫度控制演算裝置87發(fā)出的指令，對設(shè)置在通向上述噴頭αa-αc的管路中間的壓力調(diào)節(jié)閥840a-840c的開度進(jìn)行調(diào)整來實現(xiàn)的。
圖4是布置在輥筒式冷卻裝置出口側(cè)，而且對著金屬帶配設(shè)的輔助氣體冷卻裝置的噴頭組的一側(cè)部分的立體圖。在兩側(cè)部的噴頭βa與βc是用來冷卻板材的兩側(cè)部，中央的噴頭βb是用來冷卻板材的中央部分。這些噴頭βa-βc，根據(jù)從噴頭位置控制演算裝置88發(fā)出的控制輥筒長度方向位置的指令，分別對移動調(diào)整裝置830-832進(jìn)行控制，使它們向金屬帶側(cè)部和中央部分移動到相應(yīng)的位置上地調(diào)整。
此外，上述噴頭βa-βc各自內(nèi)部的冷卻氣體壓力調(diào)整，是根據(jù)板材溫度控制演算裝置87發(fā)出的指令，對設(shè)置在通向上述噴頭βa-βc的管路中間的壓力調(diào)節(jié)閥843a-843c的開度進(jìn)行調(diào)整來實現(xiàn)的。圖5是表示對著冷卻輥筒設(shè)置的權(quán)利要求51所記載的金屬帶冷卻裝置中的汽體冷卻裝置的噴頭組α1、α2的結(jié)構(gòu)的立體圖(圖中省略了上述的進(jìn)退調(diào)整裝置)。其中，圖(a)、(b)所表示的中央部分噴頭αd(噴頭本體)用于冷卻金屬帶中央部分，而圖(a)、(c)所表示的兩側(cè)噴頭αa-αc以及αe-αg(噴頭本體)是用于冷卻金屬帶的側(cè)邊部分的。上述冷卻側(cè)邊的噴頭中，αa與αg是位于外側(cè)的噴頭本體10，αb與αf是位于中央部分的噴頭本體10，αc與αe是位于內(nèi)側(cè)的噴頭本體10。上述的兩側(cè)的噴頭αa-αc及αe-αg，是根據(jù)從噴頭位置控制演算裝置88發(fā)來的在輥筒長度方向上的位置控制指令，用移動調(diào)整裝置820與822，使其向金屬帶的兩側(cè)移動，此時由位于中央部分的上述噴頭αb和αf設(shè)定在能確保適宜的冷卻寬度的位置上。
在將寬度不同的金屬帶的連接部分附近除外的區(qū)域上，位于中央部分的噴頭αd和位于兩側(cè)的噴頭的中間的噴頭本體αb和αf的各自內(nèi)部的冷卻氣體的壓力的調(diào)整是根據(jù)從板材溫度控制演算裝置87a發(fā)來的控制指令進(jìn)行的。而在寬度不同的金屬帶的連接部分附近的區(qū)域中，在調(diào)整噴頭本體內(nèi)部的壓力時，在從寬度窄的板材轉(zhuǎn)變?yōu)閷挼陌宀牡那闆r下，對側(cè)邊噴頭中位于外側(cè)的噴頭本體αa、αg的各個內(nèi)部冷卻氣體的壓力進(jìn)行的調(diào)整，相反，在從寬的板材轉(zhuǎn)變?yōu)檎陌宀牡那闆r下，則對位于內(nèi)側(cè)的噴頭本體αc、αe的各個內(nèi)部冷卻氣體的壓力進(jìn)行調(diào)整，并且上述調(diào)整過程都是根據(jù)掌握了下一段金屬帶的尺寸信息的計算機(jī)C發(fā)來的信號，按照板材溫度控制演算裝置87b發(fā)來的控制指令分別進(jìn)行的。圖6是輔助氣體冷卻裝置中的噴頭組β1、β2的立體圖，這種輔助氣體冷卻裝置是設(shè)置在冷卻輥筒組的出口側(cè)，并且對著金屬帶設(shè)置的，權(quán)利要求52所記載的金屬帶冷卻裝置中的。其中，圖(a)、(b)中所示的中央部分噴頭βd(噴頭本體)用來冷卻金屬帶的中央部分，而圖(a)、(c)中所示的兩側(cè)噴頭的噴頭本體βa-βc以及βe-βg則是用來冷卻金屬帶兩側(cè)部分的。上述冷卻兩側(cè)部分用的噴頭中的βa與βg是位于外側(cè)的噴頭本體，βb與βf是位于中央部位的噴頭本體，βc與βe是位于內(nèi)側(cè)的噴頭本體。上述噴頭本體βa-βc以及βe-βg，是根據(jù)從噴頭位置控制演算裝置88發(fā)來的控制金屬帶寬度方向的位置控制指令，用移動調(diào)整裝置830和832使它們向金屬帶的兩側(cè)移動，此時，由位于中央部分的上述噴頭本體βb與βf設(shè)定在構(gòu)成適當(dāng)冷卻寬度的位置上。
在將寬度不同的金屬帶的連接部分附近除外的區(qū)域上，位于中央部分的噴頭βd和位于兩側(cè)的噴頭中間的噴頭本體βb和βf的各自內(nèi)部的冷卻氣體壓力的調(diào)整是根據(jù)從板材溫度控制演算裝置87a發(fā)來的控制指令進(jìn)行的。而在寬度不同的金屬帶的連接部分附近的區(qū)域中，在調(diào)整噴頭主體內(nèi)部的壓力時，在從寬度窄的板材轉(zhuǎn)變?yōu)閷挼陌宀牡那闆r下，對側(cè)邊噴頭中位于外側(cè)的噴頭本體βa、βg的各個內(nèi)部冷卻氣體的壓力進(jìn)行調(diào)整，相反，在從寬的板材轉(zhuǎn)變?yōu)檎陌宀牡那闆r下，則對位于內(nèi)側(cè)的噴頭本體βc、βe的各個內(nèi)部冷卻氣體的壓力進(jìn)行調(diào)整，并且上述的調(diào)整過程都是根據(jù)掌握了下一段金屬帶的尺寸信息的計算機(jī)C發(fā)來的信號，按照板材溫度控制演算裝置87b發(fā)來的控制指令分別進(jìn)行的。
實施例3下面，說明權(quán)利要求32記載的作為這種金屬帶冷卻裝置的氣體冷卻裝置另一種結(jié)構(gòu)的實施例。
圖7至圖9表示裝設(shè)在金屬帶X的連續(xù)退火爐的輥筒式冷卻裝置中的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)里使用這個氣體冷卻裝置的實施例的結(jié)構(gòu)。
在本實施例中的由爐殼包圍著的豎型輥筒式冷卻裝置結(jié)構(gòu)是做成這樣的，即在對金屬帶X施加規(guī)定的張力的入口側(cè)拉緊器輥筒ε1和出口側(cè)拉緊器輥筒ε2之間連續(xù)地沿垂直方向裝設(shè)從1＃至7＃的冷卻輥筒，由這些冷卻輥筒的各個水平方向的移動來調(diào)整與金屬帶X的接觸長度。圖中，91表示入口側(cè)輪廓曲線溫度計，90是輥筒式冷卻裝置出口側(cè)板材溫度計，92是出口側(cè)輪廓曲線溫度計，而β1和β2分別表示輔助氣體冷卻裝置。
在與各個冷卻輥筒接觸的金屬帶X的接觸部背面上裝設(shè)著彎曲的由α1至α7的噴頭，在各個噴頭1上連接著如圖8和圖9所示的，使其沿金屬帶X寬度方向(以后稱為左右方向)和垂直于金屬帶表面的方向(以后稱為前后方向)移動的設(shè)置在爐殼外部的移動臺3。
上述的噴頭1沿各個冷卻輥筒的寬度方向的中央、左、右三處設(shè)置三個，它的彎曲尺寸是根據(jù)在后段區(qū)的冷卻輥筒在其壓入量為最大時而確定的;而且各個寬度比金屬帶X寬度窄得多，并按照產(chǎn)生寬度方向溫度分布不均勻時的熱點幅度設(shè)計的。在它的噴射氣體一側(cè)表面上沿水平方向設(shè)置著多段長狹縫狀噴嘴。而且在其后方從外部將冷卻氣體供給噴頭1，且設(shè)置著支持噴頭1的噴頭支持部100。由于該噴頭支持部100突出在爐殼的外部，在其周圍和爐殼的貫通部之間使用耐熱性非金屬折皺保護(hù)罩101，從而能保持氣密性和確保噴嘴有足夠的移動范圍。
另外，上述移動臺3由沿前后方向架設(shè)在固定臺30上的引導(dǎo)軌31a、31b，和沿導(dǎo)軌可以移動的基臺32，和沿前后方向驅(qū)動該基臺的驅(qū)動裝置33，和在上述基臺32上沿左右方向架設(shè)的供中央和左右各自獨(dú)立使用的引導(dǎo)導(dǎo)軌34a至34c，和可沿著這些導(dǎo)軌而移動的各個橫向移動臺35a至35c，和使各個橫向移動臺35a至35c獨(dú)立地能沿左右方向移動的驅(qū)動裝置36a至36c構(gòu)成。在橫向移動臺35a至35c上分別固定支持著上述噴頭支持部100。因而，通過驅(qū)動裝置33作用就使三個噴頭1在前后方向能同時移動相同量，但中央和左右的各個噴頭1通過驅(qū)動裝置36a至36c可獨(dú)立地沿左右方向移動。上述驅(qū)動裝置33和36a至36b可采用例如油壓油缸、電動油缸、螺桿和電機(jī)的組合等結(jié)構(gòu)的可供給直線運(yùn)動的裝置，同樣，若引導(dǎo)導(dǎo)軌31a、31b、34a至34c使用直線運(yùn)動軸承，則可進(jìn)行高精度的移動。左右方向移動的移動速度由下列數(shù)式18決定，而前后方向移動的移動速度可由下列數(shù)式19決定。(△W/2)/VN1＜L/VS式中△W-金屬帶的寬度變化量的最大值(mm)VN1-噴頭的移動速度(mm/min)L-溫度分布的控制長度的最大允許值(m)VS-金屬帶移動速度(m/min)[數(shù)式19]VN2＞VR式中VN2-噴頭的移動速度(mm/min)VR-輥筒的移動速度(mm/min)下面說明上述輥筒式冷卻裝置的冷卻輥筒的移動和本實施例結(jié)構(gòu)中的氣體冷卻裝置的動作狀態(tài)。首先，在這個輥筒式冷卻裝置中，如上述那樣，通過拉緊器輥筒ε1和ε2使金屬帶X的張力變化直至輥筒使用張力(3Kgf/mm2以上)。然后，沿水平方向地移動各個冷卻輥筒＃1至＃7，使其與金屬帶X接觸，而且邊調(diào)整其壓入量(接觸長度)邊調(diào)整冷卻量，但這個輥筒式冷卻裝置容易在金屬帶寬度方向產(chǎn)生不均勻的溫度分布，而且在它們前區(qū)的氣體噴射帶(圖中未表示)產(chǎn)生那樣不均勻溫度分布時，由于在這個輥筒式冷卻裝置會促進(jìn)這種不均勻溫度分布，所以用上述的氣體冷卻裝置進(jìn)行輥筒背面冷卻。當(dāng)輥筒背面冷卻時，要調(diào)整上述噴頭1的前后方向運(yùn)動和左右方向運(yùn)動，下面對這些動作分別加以說明。
首先，說明的是前后方向運(yùn)動的調(diào)整，與1＃和2＃的前區(qū)冷卻輥筒對著的噴頭α1和α2組以及與3＃至7＃的后區(qū)冷卻輥筒對著的噴頭α3和α7組。兩者運(yùn)動方法不同。即，噴頭α1和α2這一組從等待躲避的縮回位置開始到生產(chǎn)線上的金屬帶X和冷卻輥筒1＃和2＃開始接觸都是隨著冷卻輥筒一起取最大壓入量向前方移動，此后，當(dāng)冷卻輥筒1＃和2＃的壓入量變大時則相反要向后方移動，使其與金屬帶X的間隔距離保持一定(當(dāng)冷卻輥筒1＃和2＃的壓入量變小時則進(jìn)行相反的移動)。另外，生產(chǎn)線上的金屬帶X和冷卻輥筒3＃至7＃開始接觸的同時，噴頭α3至α7那一組從等待躲避的縮回位置(由于在輥筒最大壓入量時，噴頭長度取成最大地設(shè)計，所以在某個輥筒因故障等原因不能使用時，由防止接觸這一觀點出發(fā)而決定的等待躲避位置)向前方移動一次，以后即使冷卻輥筒3＃至7＃的壓入量變大時也不移動。這個移動方式是因為如果在與冷卻輥筒接觸初期過程中不能消除因冷卻輥筒壓入而引起金屬帶X的馬鞍型變形和因冷卻輥筒的熱鼓脹的發(fā)生而引起的金屬帶X寬度方向的不均勻的溫度分布，則更會助長這溫度分布不均勻，(另外是因為在特別低的熱負(fù)荷場合下，甚至連1＃和2＃冷卻輥筒也在不能達(dá)到最大壓入量的狀態(tài)下進(jìn)行冷卻)。
接著要說明的是噴頭左右方向的移動的調(diào)整，用曲線輪廓溫度計91測定在氣體噴射帶出口側(cè)金屬帶X寬度方向的溫度分布，如果該溫度分布不均勻，則根據(jù)它的測定數(shù)據(jù)和由曲線輪廓溫度計91和92測得的板材側(cè)邊檢測數(shù)據(jù)，決定進(jìn)行輥筒背面冷卻的中央、左右3個噴頭1的冷卻位置，使這些噴頭分別地移動到金屬帶X的寬度方向板材中央和左右側(cè)邊的熱點位置上。而且，這樣的噴頭1的冷卻位置設(shè)定也是根據(jù)輥筒式冷卻裝置出口側(cè)的輪廓曲線溫度計92的板材溫度分布的測定結(jié)果來進(jìn)行的，但，前者的控制通常比這反饋控制優(yōu)先進(jìn)行。當(dāng)然可以只進(jìn)行前者的前饋控制，或者只進(jìn)行后者的反饋控制。但，由于金屬帶X寬度方向溫度分布不均勻狀態(tài)是，即使板材寬度度化而通常中央部分的熱點位置是不變的，而且比板材側(cè)邊部分的溫度低，如后述的圖10至圖12那樣，中央部分的噴頭1在左右方向上不移動，而僅在前后方向上移動，而且也可以使中央部分的噴頭的容量比左右噴頭1小。在本實施例的結(jié)構(gòu)中，由各個噴頭噴射氣體確定的冷卻效率的控制是根據(jù)出口側(cè)曲線輪廓溫度計92的測定值控制噴射的氣體量或氣壓來實現(xiàn)的。
另外，噴頭1的左右移動的調(diào)整在板材寬度不同的連接部分(特異點)進(jìn)入時也是必要的。即，從生產(chǎn)線入口側(cè)開始就對這特異點進(jìn)行跟蹤并傳遞信息，在板材寬度從窄變寬時，該特異點通過入口側(cè)輪廓曲線溫度計91之前，就作完使左右的噴頭移動到規(guī)定位置上，相反，在板材寬度由寬變窄時，在該特異點通過出口側(cè)的輪廓曲線溫度計92之后，使這些左右噴頭開始向規(guī)定位置移動。
上述的輔助氣體冷卻裝置β1和β2是用來消除用本實施例的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)制取連續(xù)的金屬帶X的寬度方向溫度分布不均勻的輔助結(jié)構(gòu)，有在其后方使各個噴頭左右移動，并向熱點噴射出冷卻氣體的結(jié)構(gòu)。
下面，對本實施例的作用效果進(jìn)行說明。用不進(jìn)行輥筒背面冷卻的現(xiàn)有輥筒式冷卻裝置，在金屬帶X寬度方向會產(chǎn)生如圖42所示的板材溫度分布不均勻，但用上述的本實施例的結(jié)構(gòu)就能消除那樣的板材溫度分布不均勻。相對于用本實施例結(jié)構(gòu)時的板材寬度方向的平均板材溫度的板材溫度偏差比用上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)時的小，并且本實施例結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，過冷卻的區(qū)域也少，能達(dá)到板材溫度分布均勻。
如上所述，圖10至圖12是表示權(quán)利要求33所述結(jié)構(gòu)的中央噴頭1在左右方向不動的實施例。即，在上述實施例的移動臺3的基臺32上直接固定著中央噴頭1的頭部支持部100(沒有引導(dǎo)導(dǎo)軌34b、橫向移動裝置35b和驅(qū)動裝置36b等。參照圖12)，左右兩側(cè)的噴頭1如圖11所示，和上述實施例相同，具有能在左右方向移動的結(jié)構(gòu)。而且，金屬帶X寬度方向的溫度分布不均勻狀態(tài)是板材中央部分的溫度比板材兩側(cè)部分的溫度低，所以在本實施例中如圖11至圖12所示，中央部分的噴頭1的冷卻能力比左右的噴頭1小。
上述結(jié)構(gòu)也適用于生產(chǎn)線是水平的場合。圖13至圖16是表示權(quán)利要求34的適用于金屬帶X的生產(chǎn)線是水平場合的輥筒式冷卻裝置的結(jié)構(gòu)。圖13中1＃至3＃是冷卻輥筒，其背面設(shè)置著彎曲的噴頭1。這些噴頭的噴頭支持部100貫通爐殼并突出在外部，在其貫通部附設(shè)著折皺保護(hù)罩101。
圖14是表示圖13中的1＃冷卻輥筒部分的橫斷面。其中，在金屬帶X的正上方，沿寬度方向并列地設(shè)置著3個噴頭1，這些噴頭的噴頭支持部100通過折皺保護(hù)罩101貫通到殼體外部。在外部由移動臺3在能夠沿前后方向和左右方向移動的狀態(tài)下支持著這些噴頭支持部100。即，如圖15和圖16所示，貫通該移動臺3的升降臺37的上述噴頭支持部100，被懸掛在能沿左右方向設(shè)置在升降臺37上的引導(dǎo)導(dǎo)軌34a至34c移動的橫向移動臺35a至35c上，而且噴頭支持部100與驅(qū)動裝置36a至36c的桿連接著，由于通過驅(qū)動裝置36a-36c的作用可在左右方向上移動，所以3個噴頭1各自能左右移動。另外，上述升降臺37連接著在爐殼固定部設(shè)置的升降裝置38a至38b的桿，通過該升降裝置38a至38b的驅(qū)動，能沿前后方向移動。
實施例4下面，對作為金屬帶冷卻裝置的輔助氣體冷卻裝置的另一種結(jié)構(gòu)用的權(quán)利要求41記載的一個實施例進(jìn)行說明。
圖17至圖18表示將本結(jié)構(gòu)用于在金屬帶X的連續(xù)退火爐的輥筒式冷卻裝置出口側(cè)設(shè)置的輔助氣體冷卻裝置結(jié)構(gòu)的實施例。
本實施例的被爐殼包圍的豎型輥筒式冷卻裝置的結(jié)構(gòu)是在垂直方向上連續(xù)地設(shè)置著與金屬帶X接觸的1＃-7＃的冷卻輥筒，而且在它的出口側(cè)還設(shè)置本結(jié)構(gòu)的輔助氣體冷卻裝置，這點是和上述實施例3相同的。
在本實施例中，金屬帶X的生產(chǎn)線上平行地橫架著引導(dǎo)導(dǎo)軌4，沿該引導(dǎo)導(dǎo)軌4設(shè)置著可行走的行走臺車5，上述移動裝置的結(jié)構(gòu)可由2臺臺車構(gòu)成。在行走臺車5上，與生產(chǎn)線方向平行地裝設(shè)著有噴射氣體用的噴嘴的比金屬帶寬度窄的噴頭β，一側(cè)面設(shè)置2個，正反面共4個(β1至β4)。上述行走臺車5由行走機(jī)構(gòu)6作用而沿著引導(dǎo)導(dǎo)軌4移動，因此噴頭β能在金屬帶X寬度方向上移動。此外，在各個噴頭β上設(shè)置著組成氣體供給通路的管路7，管路7在中央分支成2路，與各個噴頭β的上下連結(jié)著。如圖17所示，本實施例在金屬帶X寬度方向大致中央部分上沿生產(chǎn)線固定著中央噴頭β5和β6(正反兩面上)。能冷卻在金屬帶X寬度方向中央部發(fā)生的熱點。但，即使在金屬帶X寬度變化時這部分的熱點還位于大致相同的位置上，并由于金屬帶寬度方向兩側(cè)的溫度通常比中央部高，所以中央部的噴頭位置不變，它的長度比其它噴頭β1至β4短。
在上述結(jié)構(gòu)中，引導(dǎo)導(dǎo)軌4在金屬帶X的一個側(cè)面的上下設(shè)2個，正反面共設(shè)4個，它是與該金屬帶X表面平行，且在金屬帶的寬度方向上橫架著，其中上方的引導(dǎo)導(dǎo)軌40和41，如圖19和圖20所示，做成斷面為楔形的結(jié)構(gòu)，以便在載放后述的有圓錐槽溝的車輪500行走臺車50至53時不會產(chǎn)生間隙，由于采用這樣的結(jié)構(gòu)，所以能正確地產(chǎn)生噴頭β和金屬帶X的間隔。而，下方的引導(dǎo)導(dǎo)軌42和43，如圖19和圖20所示，考慮噴頭β的熱膨脹和導(dǎo)軌的彎曲等影響，相反地要與下行走臺車54至57的線輪狀的車輪501之間，在上方和左右會產(chǎn)生間隙Y1和Y2的結(jié)構(gòu)(Y1是考慮噴頭β的安裝精度和熱膨脹而決定，Y2是考慮導(dǎo)軌的安裝精度而決定)。如圖19所示，上、下的引導(dǎo)軌4都在面對著金屬帶X一側(cè)設(shè)置著屏蔽板502，這樣就不會因金屬帶X的熱輻射而被局部加熱和彎曲。
又，行走臺車5有將其車輪500載放在上引導(dǎo)導(dǎo)軌40和41上的上行走臺車50至53和將其車輪501能轉(zhuǎn)動地嵌合在下引導(dǎo)導(dǎo)軌42和43上的下行走臺車54至57，其中，上行走臺車50至53實際上形成將噴頭β懸掛的狀態(tài)，而下行走臺車54至57起到使縱長的噴頭β與金屬帶X保持平行的作用。
上述噴頭β使用沿生產(chǎn)線方向長形的結(jié)構(gòu)。在其表面上，在金屬帶x的寬度方向上，長的噴嘴沿長度方向設(shè)置多段，該噴嘴的寬度預(yù)先由溫度分布決定。而且，該噴嘴和金屬帶X的間隔必需隔開能得到必要的熱傳遞率并能避免與金屬帶X接觸。而且，如上所述，該噴頭β實際上處在懸掛在上行走臺車50至53上的狀態(tài)，下行走臺車54至57是輔助地支持著。
行走機(jī)構(gòu)6是將在爐殼外部沿上述引導(dǎo)導(dǎo)軌4方向設(shè)置的、在金屬帶X寬度方向的單側(cè)上下配設(shè)2個、正反面配設(shè)4個，進(jìn)而在兩側(cè)一共配設(shè)8個的螺旋起重器600的結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，是由連接在這些螺旋起重器上的周圍設(shè)置著膨脹管601的驅(qū)動軸602，和分別給這些螺旋起重器600施加驅(qū)動力的、在上述金屬帶X寬度方向的單側(cè)各配備一個的驅(qū)動馬達(dá)603a和603b，和傳遞該驅(qū)動力用的齒輪箱604，和在該螺旋起重器600的輸入軸分別配備的傳遞驅(qū)動力用的同步旋轉(zhuǎn)齒輪605和懸掛在上下同步旋轉(zhuǎn)齒輪605之間的旋轉(zhuǎn)滾子鏈606組成。即如圖22和圖23所示，驅(qū)動馬達(dá)603a或603b在每個爐殼的單側(cè)各配設(shè)1個，它的旋轉(zhuǎn)軸連接在上述齒輪箱604后分支成2個軸，這2個軸分別與設(shè)置在下側(cè)的螺旋起重600的輸入軸連接，從而使與各個螺旋起重器600連接的驅(qū)動軸602進(jìn)退。由于各個驅(qū)動軸602與上述下行走臺車54和56或55和57連接著，所以由驅(qū)動軸602的進(jìn)退可使下行走臺車沿上述的下引導(dǎo)導(dǎo)軌42和43行走。另一方面，安裝在螺旋起重器600的輸入軸上的傳遞驅(qū)動力用的同步旋轉(zhuǎn)齒輪605，通過滾子鏈606將其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞給上方的螺旋起重器600一側(cè)的同步旋轉(zhuǎn)齒輪605上，使與該螺旋起重器600連接的驅(qū)動軸602同樣地進(jìn)退。因而，用1個驅(qū)動馬達(dá)603a或603b的旋轉(zhuǎn)能使在金屬帶x寬度方向的單側(cè)上下正反兩面上共計4臺上下行走臺車5同步地并分別沿上下引導(dǎo)導(dǎo)軌40至43行走。由于該上下行走臺車在金屬帶X兩面的兩側(cè)在相同方向上只行走相同量，所以安裝在這些上下行走臺車上的噴頭β1、β2或β3、β4能不傾斜地保持垂直狀態(tài)那樣地移動到金屬帶X寬度方向的規(guī)定位置上。圖22的607是檢測噴頭位置的傳感器，在此讀取螺旋起重器600的轉(zhuǎn)數(shù)并傳遞給馬達(dá)控制裝置608，由該馬達(dá)控制裝置608控制上述驅(qū)動馬達(dá)603a或603b的旋轉(zhuǎn)。這時的行走臺車的移動量是考慮被插入的金屬帶X的寬度而決定的。
上述管路7，如圖17和圖18所示，從爐殼外部貫通到內(nèi)部，在那兒分支成上下兩路，并在一個噴頭β的上部和下部連通著，將冷卻氣體從外部供給該噴頭β內(nèi)部。但，如上所述，噴頭β1至β4由行走臺車50至57的行走而在金屬帶X寬度方向上移動，所以該管路7也是上下分支在途中使膨脹器70夾在中間，如圖24所示，從而能追隨各個噴頭β1至β4的移動。如上述那樣，各個噴頭β1至β4的冷卻量調(diào)整是通過該管路7供給的冷卻氣體的氣體壓力的調(diào)整或流量的調(diào)整來進(jìn)行的。也可以將圖25所示的可伸縮件71作為伸縮接頭而夾在中間地設(shè)置在它的途中，也可用其它能在氣密狀態(tài)下使用的而且能自由變形的可撓曲的結(jié)構(gòu)。
下面說明上述的輥筒式冷卻裝置中的本結(jié)構(gòu)的輔助氣體冷卻裝置的動作狀態(tài)。如上所述，在用上述的拉緊器輥筒ε1至ε2改變金屬帶X的張力直至輥筒使用張力(3Kg/mm2以上)時，使各個冷卻輥筒1＃至7＃在水平方向移動，與金屬帶X接觸，進(jìn)而邊調(diào)整它的壓入量(接觸長度)，邊調(diào)整冷卻量，即使在本輥筒式冷卻裝置上也能用上述的氣體冷卻裝置進(jìn)行輥筒背面冷卻。在輥筒背面冷卻時，通過調(diào)整上述滾筒背面冷卻噴頭α1至α7的與金屬帶X表面垂直方向的移動和沿寬度方向的移動，分別使這些噴頭α1至α7移動到熱點上，并保持適當(dāng)?shù)拈g隔距離，進(jìn)行這部分的背面冷卻。
這時，作為該輥筒式冷卻裝置的輔助氣體冷卻結(jié)構(gòu)而設(shè)置在它的后區(qū)的本實施例的輔助氣體冷卻裝置，是把在上述輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)上沒切斷的金屬帶X寬度方向的溫度分布不均勻加以消除的裝置，在其后方使各個噴頭β1至β4左右移動，從金屬帶X的兩面向熱點噴射冷卻氣體。
下面說明的是這時的噴頭移動的調(diào)整，在本輥筒式冷卻裝置出口側(cè)，用輪廓曲線溫度計92測定金屬帶X寬度方向的溫度分布，若溫度分布不均勻，則根據(jù)該測定數(shù)據(jù)和由輪廓曲線溫度計91和92測出的板材兩側(cè)檢測數(shù)據(jù)來決定4個噴頭β1至β4的冷卻位置，并使各個驅(qū)動馬達(dá)603a至603b驅(qū)動分別使一組行走臺車50、52、54、56和一組行走勸車51、53、55、57移動，使在金屬帶X兩面成一體地移動的噴頭β1和β3、β2和β4組移動到金屬帶X寬度方向板材左右兩側(cè)部的熱點位置上。但通常金屬帶X寬度方向的溫度分布不均勻的狀態(tài)是即使板材寬度改變，中央部的熱點位置也不改變而且比板材兩側(cè)部的溫度低，所以如上所述，中央部的噴頭β5至β6固定在該中央部上，而且不移動，噴頭的冷卻能力也比左右的噴頭β1至β4小。
同樣，噴頭β1至β4向金屬帶X寬度方向的移動的調(diào)整在板材寬度不同的連接部分(特異點)進(jìn)入時尤為必要。即，從生產(chǎn)線入口側(cè)就開始跟蹤這個特異點并取得信息，當(dāng)板材寬度從窄變寬時，該特異點通過入口側(cè)輪廓曲線溫度計91之前，使這些噴頭β1至β4向規(guī)定位置移動完，相反，當(dāng)板材寬度從寬變窄時，待該特異點通過出口側(cè)的輪廓曲線溫度計92以后，使這些噴頭β1至β4向規(guī)定位置開始移動。
下面，對本實施例的作用效果進(jìn)行說明。在設(shè)有進(jìn)行輥筒背面冷卻的以前的輥筒式冷卻裝置上，在金屬帶X寬度方向會產(chǎn)生如圖42所示的板材溫度分布不均勻，而使用輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)就能緩和上述那樣的板材溫度分布不均勻。而且，本實施例結(jié)構(gòu)由于在后區(qū)使用了上述那樣的輔助氣體冷卻裝置結(jié)構(gòu)，所以能完全消除板材溫度分布不均勻的現(xiàn)象，能得到大致接近圖56所示的結(jié)果。
本結(jié)構(gòu)也適用于生產(chǎn)線是水平的場合。圖26至圖31表示金屬帶X的生產(chǎn)線是水平場合的輥筒式冷卻裝置中所適用的權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)。圖26是金屬帶X在水平生產(chǎn)線上的一個側(cè)邊平面圖，引導(dǎo)導(dǎo)軌4與金屬帶X的生產(chǎn)線平行地橫架著，沿該引導(dǎo)導(dǎo)軌4可行走地設(shè)置著行走臺車5，如圖27所示那樣，在該行走臺車5上與生產(chǎn)線方向平行地安裝著其上配設(shè)有氣體噴射用的噴嘴而且比該金屬帶寬度窄的噴頭β。上述行走臺車5通過行走機(jī)構(gòu)6(由在爐殼外部沿上述引導(dǎo)導(dǎo)軌4方向設(shè)置的共計8個螺旋起重器600，和周圍設(shè)置著膨脹管601并與這些螺旋起重器連接的驅(qū)動軸602，和分別對這些螺旋起重器600的輸入軸施加驅(qū)動力的驅(qū)動馬達(dá)603a和603b，和在該螺旋起重器600的各個旋轉(zhuǎn)軸上分別配備著的傳遞驅(qū)動力用的同步旋轉(zhuǎn)齒輪605和懸掛在這些同步旋轉(zhuǎn)齒輪605之間的旋轉(zhuǎn)滾子鏈606組成)沿引導(dǎo)導(dǎo)軌4行走，因此噴頭β能在金屬帶X寬度方向移動。但，在本實施例中，由于金屬帶X也會產(chǎn)生懸垂的情況，所以在對下面?zhèn)葒婎^β3和β4的行走車導(dǎo)向的引導(dǎo)導(dǎo)軌41和43和支持部上設(shè)置油壓或氣壓油缸44，從而能調(diào)整該噴頭β3和β4的高度。
圖28表示在上述的圖中的入口側(cè)上方的行走臺車51的車輪503和引導(dǎo)導(dǎo)軌40的結(jié)合狀態(tài)，圖29表示在出口側(cè)上方的行走臺車55的車輪504和引導(dǎo)導(dǎo)軌42的結(jié)合狀態(tài)，圖30表示入口側(cè)下方的行走臺車53的車輪503和引導(dǎo)導(dǎo)軌41的結(jié)合狀態(tài)，圖31表示出口側(cè)下方的行走臺車57的車輪504和引導(dǎo)導(dǎo)軌43的結(jié)合狀態(tài)。在這些圖中，上下的入口側(cè)的引導(dǎo)導(dǎo)軌40和41和上述實施例所示的相同，都形成斷面是楔形的結(jié)構(gòu)，以便在載放行走臺車51和53的帶有圓錐槽溝的車輪503時不產(chǎn)生間隙，同樣，上下的出口側(cè)的引導(dǎo)導(dǎo)軌42和43都形成至少有△寬度的平面狀結(jié)構(gòu)，在考慮到噴頭的熱膨脹量為△的情況下，載放通常的圓盤形車輪504時，能在導(dǎo)軌表面上滑動。
實施例5下面，對權(quán)利要求54記載的適于作為設(shè)置在金屬帶冷卻裝置中的輥筒式冷卻裝置的實施例進(jìn)行說明。
本結(jié)構(gòu)是將輥筒式冷卻裝置1000用的冷卻輥筒1＃-7＃的結(jié)構(gòu)做成如表示輥筒斷面結(jié)構(gòu)的圖32和表示該輥筒展開狀態(tài)的圖33所示的結(jié)構(gòu)，同時把向這些冷卻輥筒1＃-7＃供冷卻水的通水系統(tǒng)做成如圖34所示的系統(tǒng)。
首先，各個冷卻輥筒1＃-7＃都由形成冷卻劑通路的通水管路的內(nèi)筒1001和通過熱壓配合固定在該內(nèi)筒周圍的外筒1002構(gòu)成輥筒本體。其中，在內(nèi)筒1001側(cè)上形成的通水管路r，如圖33所示，有6條管路r1-r6在同一平面上各自互相平行而且沿軸向呈螺旋狀地圍繞設(shè)置著。
向有以上結(jié)構(gòu)的冷卻輥筒1＃-7＃供水的通水系統(tǒng)，如圖34所示，都設(shè)置冷卻水供水管1010和冷卻水排水管1011的2個系統(tǒng)，在冷卻輥筒1＃-7＃這一組的一側(cè)供水管1010a和排水管1011b，每隔一個地設(shè)置，而在另一側(cè)設(shè)置與此對應(yīng)的排水管1011a和供水管1010b，這些供水排水管路，就在前后冷卻輥筒上各自相反連接著，因此，能使各個冷卻輥筒1＃-7＃的通水管路r中的冷卻水流動方向在每根上都反轉(zhuǎn)地供給。上述通水管路在本實施例中有r1-r6那樣6條，下面表示這條數(shù)的通常決定方法。首先在通水管路內(nèi)流過的冷卻水的流速在高溫通水管路出口側(cè)附近的壁部分必須設(shè)定為1.3-4.0m/sec。這是因為(1)用熱負(fù)荷高的(卷繞角大)輥筒式冷卻裝置的冷卻輥筒，在通水管路內(nèi)必須不使冷卻水沸騰，這時的流速需在1.3m/sec以上，(2)由每個輥筒式冷卻裝置必需交換的熱量決定;由圖35等得到在需要交換熱量那個數(shù)值以上的通水管路內(nèi)的冷卻水的流速(例如0.6m/sec以上)，(3)在通水管路內(nèi)不發(fā)生水銹的流速，最低必須在0.6m/sec以上，上述(1)的條件作為準(zhǔn)則速度，其決定通水管路內(nèi)的流速下限，另外(4)如果該流速超過4.0m/sec，如圖36所示，輸送冷卻水的泵的壓力損失會達(dá)到4.4kg/cm2以上，動力損失和水銹附著時的壓損就明顯地增加，由此將它定成流速的上限。
如在上述流速范圍內(nèi)通水管路內(nèi)的水溫超過70℃，又由于容易發(fā)生水銹，所以各個冷卻輥筒的出口水溫必須設(shè)定在70℃以下。
另一方面，根據(jù)圖37的流程圖表示的順序，直到金屬帶和冷卻水的交換熱量QH和金屬帶的冷卻熱量QS相等的條件下，進(jìn)行各輥筒的傳熱計算，由此計算各個輥筒的冷卻速度CR(J)，平均冷卻速度ACR，平均綜合熱吸收率AVo。
因而，從以上的冷卻水流速、;輥筒出口水溫、各個輥筒的冷卻速度CR(J)、平均冷卻速度ACR、平均綜合熱吸收率AVo等參數(shù)可選定滿足這些參數(shù)的通水管路的條數(shù)。
上述圖37的流程所示的計算可如下那樣進(jìn)行。首先進(jìn)行金屬帶x最大卷繞時的輥筒位置[X(I)，Y(I)]的讀入，將該位置作為初始值。然后計算金屬帶X的輥筒卷繞長度LS(I)，卷繞角AR(I)，總的卷繞長度TLL，總的生產(chǎn)線長LO。然后進(jìn)行條件設(shè)定，設(shè)入口側(cè)金屬帶溫度TSE為TS(I)，設(shè)入口水溫TVVE為TW(I)，設(shè)卷繞長度LS為LS(I)，設(shè)卷繞角AR(I)，設(shè)輥筒殼體厚度RST為RT(S)，輥筒直徑D為D(I)。根據(jù)這些，遵照以下順序求輥筒出口板材溫度TSD、輥筒出口水溫TWD、金屬帶X和冷卻水的交換熱量QH、綜合熱吸收率UO。即①假定輥筒出口板材溫度TSD，從下列數(shù)式20求出金屬帶X的冷卻量QS。②設(shè)該冷卻熱量QS是被冷卻水帶走的熱量QW，從下一數(shù)式21求殼體內(nèi)表面溫度TRSI。③設(shè)該冷卻熱量QS是輥筒殼體的熱傳導(dǎo)的熱量QR，從下列數(shù)式22求殼體外表面溫度TRSO。④從該TRSO求低溫側(cè)材料的熱傳導(dǎo)率λL，而且，設(shè)金屬帶X溫度為TRSA＝(TSE+TSO)/2，求高溫側(cè)材料的熱傳導(dǎo)率λH。⑤從該TRSA求威氏硬度HV，而且，從輥筒直徑D、金屬帶厚度ST、生產(chǎn)線上張力LTENS求出面壓P。⑥根據(jù)下列數(shù)式23從這些值λL、λH、P、HV求出接觸熱傳導(dǎo)率HC。⑦用下列數(shù)式24和數(shù)式25從HC求出縮合熱吸收率VO、金屬帶和水的交換熱量QH。⑧直至上述金屬帶的冷卻熱量QS等于該金屬帶與水的熱交換量QH，再設(shè)定輥筒出口板材溫度TSD，重復(fù)上述①-⑦的順序。若對1個冷卻輥筒作完以上的①-⑧傳熱計算，則設(shè)該輥筒出口的板材溫度TSD為下一個冷卻輥筒入口的板材溫度TSI，其它的TWD、VO、QH值作為相同值加以存儲，反復(fù)進(jìn)行各個輥筒的傳熱計算(I＝1～輥筒的個數(shù)NR)。若最終冷卻輥筒出口的板材溫度TS(NR+1)等于目標(biāo)板材溫度TS-DA，計算各個輥筒的冷卻速度CR(J)，平均冷卻速度ACR，平均綜合熱吸收率AV。然后輸出該結(jié)果。若兩值不相等，計算進(jìn)行移動控制的冷卻輥筒的移動量DY，僅對該輥筒[CRT(I)＝1]的輥筒位置進(jìn)行再設(shè)定，再返回重新計算金屬帶X的輥筒卷繞長度LS(I)，卷繞角AR(I)，總卷繞長度TLL，總生產(chǎn)路長度LO。QS＝(HSE-HSD)×ST×W×V×60×7.85×10-3式中 HSE金屬帶入口所含熱量(kcal/kg)HSD金屬帶出口所含熱量(kcal/kg)ST金屬帶厚度(mm)W金屬帶寬度(mm)V生產(chǎn)線速度(mpm)[數(shù)式21]QW＝ALPHI×AI×(TRSI-TWA)式中 ALPHI管內(nèi)熱傳遞率(kcal/m2h℃)AI通水管路傳熱面積(m2)[數(shù)式22]QR＝THCRSA×RST×10-3×AM×(TRSO-TRSI)式中 THCRSA殼體的熱傳導(dǎo)率(kcal/m2h℃)AM平均傳熱面積(m2)[數(shù)式23]HC＝3×104×( (P)/(Hc) · (λL·λH)/(λL+λH) )+2×103
式中 Hc接觸熱傳導(dǎo)率(kcal/m2h℃)[數(shù)式24]VO＝20.1×H0.8C×RST-0.22×AR-0.23式中 V綜合熱吸收率(kcal/m2h℃)[數(shù)式25]QH＝Vo×W×LS×10-6×TM式中 LS卷繞長度(mm)TM對數(shù)平均溫度差(℃)由上述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本實施例的連續(xù)退火生產(chǎn)線上，通過在直接火焰式還原加熱爐2007的上游側(cè)配置張力校平器2004，改善該加熱爐2007內(nèi)的金屬帶X的板材穿爐性能，同時能穩(wěn)定該直接火焰式還原加熱爐2007的還原加熱特性。
用該張力校平器2004可以進(jìn)行金屬帶X的發(fā)生延伸部分的形狀矯正，使上述氣體噴射冷卻帶2010中不會發(fā)生斷面收縮，同時能大幅度改善輥筒式冷卻裝置1000中的斷面收縮發(fā)生和不均勻冷卻，其結(jié)果是該生產(chǎn)線上的金屬帶X不會發(fā)生蠕動，且能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。與輻射管式加熱爐2008和輻射管式均熱爐2009中的管子接觸的問題、與上述氣體噴射冷卻帶2010中的噴射氣體的噴咀接觸問題、與輥筒冷卻裝置1000中的輥筒背面冷卻用的噴射氣體的噴頭α1-α7接觸，以及和與快速加熱爐2012中的噴射氣體的噴咀接觸等問題都不存在。
下面，說明本實施例輥筒式冷卻裝置1000中的冷卻輥筒1＃-7＃的通水方法及其移動和輥筒背面冷卻用噴頭α1-α7的動作狀態(tài)。首先在本輥筒冷卻裝置1000的移動準(zhǔn)備階段，將冷卻水流入上述圖34所示的通水系統(tǒng)，使各個冷卻輥筒的全部6條通水管路γ1-γ6的冷卻水流動方向在每個輥筒中反轉(zhuǎn)地供給。而且通過拉緊器滾筒ε1-ε2使該金屬帶X的張力變更到輥筒使用張力(3kgf/mm2以上)后，使各個冷卻輥筒1＃至7＃沿水平方向移動，使其與金屬帶X接觸，接著邊調(diào)整其壓入量(接觸長度)邊調(diào)整冷卻量。
在本實施例的冷卻輥1＃-7＃中由于成螺旋狀地設(shè)置了6條通水管路γ1-γ6，總體來說各個通水管路γ1-γ6的長度能縮短，并能減少流過該通水管路的各個冷卻水的熱交換量。其結(jié)果是即使在各個通水管路出口側(cè)附近的兩側(cè)輥筒表面，金屬帶X的冷卻效果也是十分理想的，在冷卻后該金屬帶X的溫度分布在寬度方向大致成對稱狀態(tài)。由于使各個冷卻輥筒1＃-7＃的通水管路中的冷卻水流動方向在每個輥筒中反轉(zhuǎn)地供給，所以通水管路r入口側(cè)附近的兩側(cè)輥筒表面和出口側(cè)附近的兩側(cè)輥筒表面間的溫度梯度在每個輥筒中相反，最后在后區(qū)的冷卻輥筒上它的溫度梯度也就自然消失。
(實施例6)最后，對權(quán)利要求64的用上述實施例1金屬帶冷卻裝置結(jié)構(gòu)的金屬帶冷卻方法的一個實施例加以說明。
本實施例是在圖2所示的輥筒式冷卻裝置中，用下面表示的金屬帶冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行輥筒體背面冷卻。
即，根據(jù)板材溫度偏差的平均板材溫度控制用設(shè)置在冷卻輥筒組1＃-至4＃出口側(cè)的板材溫度計90a檢測金屬帶X寬度方向板材溫度分布，板材溫度控制演算裝置87根據(jù)該溫度信號，將金屬帶中央部板材溫度和目標(biāo)板材溫度進(jìn)行比較，用接觸長度調(diào)整裝置80進(jìn)行冷卻輥筒組1＃至4＃的各個輥筒和金屬帶X的接觸長度的調(diào)整。
根據(jù)目標(biāo)板材溫度分布的板材溫度分布控制是，首先使對著冷卻輥筒1＃至4＃設(shè)置的氣體冷卻裝置的噴頭α1-α4和金屬帶X不接觸那樣地，從冷卻輥筒組1＃至4＃的各個輥筒位置求出卷繞在這些冷卻輥筒上的金屬帶X的軌跡，用進(jìn)退調(diào)整裝置81使氣體冷卻裝置的各個噴頭在冷卻輥筒移動的方向上移動，調(diào)整其位置以保持適當(dāng)?shù)拈g隔距離。
接著，由在冷卻輥筒組1＃至4＃的入口側(cè)和出口側(cè)上設(shè)置的金屬帶兩側(cè)位置檢測器89檢測的金屬帶兩側(cè)的位置信號，用位置控制演算裝置88推定在上述氣體冷卻裝置和冷卻輥筒組1＃至4＃的出口側(cè)上設(shè)置的輔助氣體冷卻裝置的各個位置上的金屬帶X兩側(cè)和寬度方向的中心，用各自連接在上述氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的各個噴頭上的移動調(diào)整裝置82和83，使兩側(cè)的噴頭和中央部的噴頭在金屬帶寬度方向上移動，對兩側(cè)的噴頭取成如上述數(shù)式8或數(shù)式9的所示的冷卻寬度(噴頭和金屬帶重疊部分的冷卻寬度)那樣，對中央部的噴頭分別進(jìn)行位置調(diào)整，以便使金屬帶寬度方向的中心和噴頭的中心一致。如用圖3和圖4進(jìn)行具體的說明，即，用移動調(diào)整裝置82中與兩側(cè)噴頭連接的移動調(diào)整裝置820和822對與冷卻輥筒對著地設(shè)置的各個氣體冷卻裝置中的兩側(cè)的噴頭αa和αe進(jìn)行位置調(diào)整;用移動調(diào)整裝置82中與中央部噴頭連接的移動調(diào)整裝置821對中央部的噴頭部αb進(jìn)行位置調(diào)整。同樣，用移動調(diào)整裝置83中與兩側(cè)噴頭連接的移動調(diào)整裝置830和832對與冷卻輥筒組1＃至4＃出口側(cè)設(shè)置的輔助氣體冷卻裝置中兩側(cè)的噴頭βa和βe進(jìn)行位置調(diào)整，又用移動調(diào)整裝置83中與中央部噴部連接的移動調(diào)整裝置831對中央部的噴頭βb進(jìn)行位置調(diào)整。
然后，根據(jù)在冷卻輥筒組1＃至4＃出口側(cè)設(shè)置的板材溫度計90a和在輔助氣體冷卻裝置的出口側(cè)設(shè)置的板材溫度計90b檢測的金屬帶X寬度方向的溫度信號，用板材溫度控制演算裝置87比較它的測定板材溫度的溫度分布和目標(biāo)板材溫度分布，對應(yīng)于它的板材溫度偏差，用冷卻氣體供給風(fēng)扇85a和85b的轉(zhuǎn)數(shù)或壓力調(diào)整閥84a-84e的開度中至少一個對各個氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的噴頭α-β內(nèi)部的冷卻氣體壓力(省略壓力計)進(jìn)行調(diào)整，將調(diào)整過的冷卻氣體噴射在金屬帶X上。冷卻氣體從爐內(nèi)(圖2中省略)通過熱交換裝置86、冷卻氣體供給風(fēng)扇85供給各個氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置。
圖2是將板材溫度計分別設(shè)置在冷卻輥筒組1＃至4＃出口側(cè)和輔助氣體冷卻裝置出口側(cè)，但也可以是只在輔助氣體冷卻裝置的出口側(cè)設(shè)置的結(jié)構(gòu)。
下面，用圖38說明上述的與冷卻輥筒對著的氣體冷卻裝置的噴頭最佳位置(即最佳間隔距離)的演算方法。
在2個冷卻輥筒1＃、2＃中，設(shè)輥筒半徑為F1和F2，設(shè)輥筒的中心間的距離為LO，輥筒從輥筒與金屬帶不接觸時的基準(zhǔn)線開始，在噴頭α1和α2一側(cè)露出的長度為L1和L2，輥筒和金屬帶X的卷繞角度為θ，噴頭α1和α2的角度為η1和η2。研究處在這樣狀況的下側(cè)噴頭α2。
首先，金屬帶X和下側(cè)冷卻輥筒2＃的接觸點A的座標(biāo)由下列數(shù)式26表示。(-L2+F2-F2·CoSθ，F(xiàn)2·Sinθ)金屬帶X和上側(cè)冷卻輥筒1＃的接觸點B的座標(biāo)由下列數(shù)式27表示。(L1-F1+F1·Cosθ，LO-F1·Sinθ)而且，金屬帶X的直線部分傾斜由下列數(shù)式28表示。1/tanθ接著如求卷繞角度θ的值，則由下列數(shù)式29表示。(LO-F1·Sinθ-F2·Sinθ)/(L1-F1+F1·Cosθ+L2-F2+F2·Cosθ) ＝ 1/(tanθ)由這個數(shù)式29的公式變成下列數(shù)式30。θ=tan-1{x2/1-x2}-tan-1x]]>
式中x1＝(F1+F2-L1-L2)/LOx2=(F1+F2)/LO2+(F1+F2-L1-L22]]>另外，金屬帶X的直線部分由下列數(shù)式31求出。Y-F2·Sinθ＝(x+L2-F2+F2·Cosθ)/tanθ當(dāng)噴頭α2和金屬帶X的最小距離間隔為G時，則該噴頭α2的最佳位置應(yīng)是下面那樣。
1)卷繞長度比噴頭α2長的場合即，θ≥η1)/2時，噴頭α2的中心的位置E和金屬帶X的距離為G那樣的噴頭α2的位置是最佳位置。
2)卷繞長度比噴頭α2短的場合即，θ＜(η1)/2時，D點的座標(biāo)、C點的座標(biāo)、E點的座標(biāo)如下列數(shù)式32、數(shù)式33和數(shù)式34所示的那樣。(X3，Y3)＝[X3，(F2+G)Sin(η2/2)-G·Sinθ式中X3是將Y代入上述數(shù)式29所得到的X值[數(shù)式33](X4，Y4)＝(X3-G·Cosθ，Y3+G·Sinθ(X5，Y5)＝｛X4-(F2+G)[1-Cos(η2/2)]，O}因而，噴頭α2的中心位置E和金屬帶X的距離為｜X5｜那樣的噴頭α2的位置是最佳位置。
作為相對于目標(biāo)板材溫度分布的板材溫度分布控制的例子，用圖39來說明特別是與金屬帶X寬度方向板材溫度分布形狀變化相對應(yīng)的各個氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的金屬帶寬度方向上的噴頭最佳位置的演算方法。
1)板材溫度分布的定量化首先，其中一點是板材溫度分布的定量化。即，金屬帶寬度方向的板材溫度分布能用下列數(shù)式35表示的4次冪級數(shù)表示。T(X)＝a1X4+a2X3+a3X2+a4X+a5式中X在寬度方向歸一化，-1≤X≤1。
數(shù)式35的函數(shù)用最小二乘法由上述板材溫度計(圖2的90)的測定結(jié)果求出。
2)算出噴頭在金屬帶寬度方向的最佳位置然后，進(jìn)行噴頭在金屬帶寬度方向位置的計算。由上述定量化求出的冷卻輥筒組出口側(cè)板材寬度方向的板材溫度分布如圖39所示的那樣時，比目標(biāo)板材溫度分布T′(X)高的高溫側(cè)的溫度不良區(qū)域有①-1≤X≤X1
②X2≤X≤X3③X4≤X≤1式中，X1、X2、X3、X4分割出高溫側(cè)板材溫度不良的區(qū)域(參照圖39斜線區(qū)域)。
產(chǎn)生兩側(cè)的板材溫度偏差的區(qū)域的重心位置Xe1、Xe2和產(chǎn)生中央部板材溫度偏差的區(qū)域的重心位置XC可由下列數(shù)式36、數(shù)式37和數(shù)式38的重心演算求出。Xe1=∫-1x1|T(x)-T′(x)|·x·dx∫-1x1|T(x)-T′(x)|dx]]>[數(shù)式37]Xe2=∫x41|T(x)-T′(x)|·x·dx∫x41|T(x)-T′(x)|dx]]>[數(shù)式38]Xc=∫x2x3|T(x)-T′(x)|·xdx∫x2x3|T(x)-T′(x)|dx]]>因此，分別調(diào)整兩側(cè)的噴頭α1、α2使兩側(cè)冷卻寬度Ie1、Ie2成為下列數(shù)式39和數(shù)式40那樣，調(diào)整中央部的噴頭α2使其中心向XC的位置移動，與各個區(qū)域的板材溫度偏差相對應(yīng)地調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力，通過向金屬帶噴射壓力調(diào)整過的冷卻氣體，也能與板材溫度分布形狀的變化相對應(yīng)。Ie1＝(Xe1+1)·B[數(shù)式40]I2＝(1-Xe2)·B式中B金屬帶的寬度(mm)Ie1、Ie2兩側(cè)的冷卻寬度(mm)如上所述，采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，相對于較大范圍的尺寸，一邊把金屬帶寬度方向板材溫度分布與目標(biāo)板材溫度分布比較，一邊就能用廉價的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)進(jìn)行加速冷卻。
而且如根據(jù)權(quán)利要求14至17、29至30、51至53和56、57記載的結(jié)構(gòu)，特別在反復(fù)、大幅度地變化金屬帶板材寬度的生產(chǎn)線上，既能彌補(bǔ)上述噴頭的移動滯后，同時又能進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，可進(jìn)行板材寬度方向溫度分布均勻且快速的冷卻。
如果根據(jù)權(quán)利要求31至41和58至63記載的結(jié)構(gòu)，用移動臺和移動裝置使噴頭移動到金屬帶溫度分布不均勻的區(qū)域，并保持適當(dāng)間隔距離地噴射冷卻氣體，由此就能均勻地控制該金屬帶寬度方向的溫度分布。
如根據(jù)權(quán)利要求54記載的冷卻輥筒，由于在冷卻輥筒上設(shè)置多條冷卻劑通路，所以能整體地縮短冷卻劑通路的長度，能減少流過該冷卻劑通路的各個冷卻劑的熱交換量。其結(jié)果是即使在各個冷卻劑通路出口側(cè)附近的兩側(cè)輥筒表面對金屬冷卻也有充分效果，能使冷卻中的金屬帶寬度方向溫度分布均勻，冷卻后在該金屬帶的溫度分布在寬度方向上大致成對稱狀態(tài)。若根據(jù)權(quán)利要求55記載的輥筒冷卻結(jié)構(gòu)，由于使各個冷卻輥筒的冷卻劑通路中的冷卻劑流動方向在每1個輥筒里反轉(zhuǎn)地供給，所以冷卻劑通路入口側(cè)附近的兩側(cè)輥筒表面和出口側(cè)附近的兩側(cè)輥筒表面之間的溫度梯度在每個輥筒中是相反的，也能使金屬帶寬度方向的冷卻速度平均化，在后區(qū)的冷卻輥筒溫度梯度就自然消失。因此，得到的金屬帶的材質(zhì)在其寬度方向是均勻的。
本發(fā)明能適用于金屬帶熱處理生產(chǎn)路中的輥筒冷卻裝置的輥筒背面冷卻結(jié)構(gòu)和該輥筒冷卻裝置入口側(cè)和出口側(cè)的輔助冷卻結(jié)構(gòu)中。
權(quán)利要求
1.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒接觸長度的滾筒式冷卻裝置，其特征在于具有氣體冷卻裝置和氣體調(diào)整裝置，上述的氣體冷卻裝置有隔著金屬帶、與上述冷卻輥筒對著地設(shè)置的、輥筒長度比兩個以上金屬帶的寬度窄的噴頭，同時這些噴頭是做成能在冷卻輥筒的移動方向上自由移動的，并且這些噴頭中至少一個噴頭能在輥筒長度方向自由移動的結(jié)構(gòu)，上述的氣體調(diào)整裝置是能調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述噴頭的噴嘴是用那種做成大致與金屬帶生產(chǎn)線垂直方向上形成的窄縫形的并且使它們在生產(chǎn)線方向上排成一列地設(shè)置的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述噴嘴的內(nèi)側(cè)邊緣的斷面是成R狀或斜面狀的。
4.如權(quán)利要求2或3所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述的噴嘴是向外部突出狀的。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于設(shè)置2個噴頭，并分別配置在金屬帶寬度方向的兩側(cè)。
6.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于設(shè)置3個噴頭，其中一個配置在金屬帶寬度方向的大致中央部位上，剩下的2個配置在金屬帶寬度方向的兩側(cè)。
7.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于設(shè)置多個冷卻輥筒，并設(shè)置3個至少與上述輥筒中的最初的冷卻輥筒對著的噴頭，其中1個噴頭配置在金屬帶寬度方向的大致中央部位，剩下的2個配置在金屬帶寬度方向的兩側(cè)。
8.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于設(shè)置多個冷卻輥筒，其中，至少對前區(qū)的冷卻輥筒設(shè)置3個噴頭，1個配置在金屬帶寬度方向的大致中央部位上，剩下的2個配置在金屬帶寬度方向的兩側(cè)，同時對后區(qū)的冷卻輥筒配置2個噴頭，并分別配置在金屬帶寬度方向的兩側(cè)。
9.如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于至少與最初的冷卻輥筒時著的噴頭在生產(chǎn)線上的金屬帶和冷卻輥筒開始接觸時，就從等待避開的縮回位置向著和金屬帶接近的方向移動，而且從接觸時開始，當(dāng)冷卻輥筒的壓入量增加時，移動噴頭，使其與金屬帶的間隔距離保持一定，在金屬帶與冷卻輥筒不接觸時，使噴頭移動，直到上述的縮回位置。
10.如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在配設(shè)多個冷卻輥筒時，除了一些至少與最初的冷卻輥筒對著的噴頭以外，其它噴頭被設(shè)計成在輥筒最大壓入量時噴頭長度為最大，并在生產(chǎn)線上的金屬帶和該冷卻輥筒開始接觸時，從等待避開的縮回位置向著與金屬帶接近的方向移動，然后即使這個冷卻輥筒的壓入量增大時也不移動，而且在金屬帶和該冷卻輥筒不接觸之前就使噴頭處在上述的縮回位置上等待避開。
11.如權(quán)利要求1至10中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在配置多個冷卻輥筒時越是前區(qū)的冷卻輥筒其輥筒壓入量越大。
12.如權(quán)利要求1至10任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在配置多個冷卻輥筒的場合下，越是前區(qū)的冷卻輥筒其輥筒壓入量越大，同時，對于與這些冷卻輥筒對著的噴頭，越是前區(qū)的噴頭，把它的氣體噴射的冷卻量取成越大。
13.如權(quán)利要求1至12中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在輥筒筒體長度方向有多個噴頭時，使這些噴頭在冷卻輥筒移動方向上的移動量各不相同，從而使各個噴頭與冷卻輥筒之間的間隔在輥筒筒體長度方向上也不一樣。
14.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并調(diào)整上述的金屬帶和各個冷卻輥筒的接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置具有氣體冷卻裝置和能調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;上述的氣體冷卻裝置具有隔著金屬帶、與上述冷卻輥筒對著地配置的并在輥筒長度方向上設(shè)置2個以上的噴頭、至少位于金屬帶兩側(cè)的噴頭是由在輥筒長度方向連接著的多個噴頭本體構(gòu)成的，比金屬帶寬度窄的噴頭，同時這些噴頭是做成能在冷卻輥筒的移動方向自由移動的而且這些噴頭中至少1個噴頭能在輥筒長度方向自由移動的結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求14所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于由位于金屬帶兩側(cè)的而且在輥筒長度方向連接著的多個噴頭本體構(gòu)成的上述噴頭，具有把上述連接著的噴頭本體在金屬帶移動方向上細(xì)分的多個段，同時使噴頭的各個噴嘴口位置在上游和下游段設(shè)計成在輥筒長度方向上錯開的。
16.如權(quán)利要求14所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于由位于金屬帶兩側(cè)的而且在輥筒長度方向連接著的多個噴頭本體構(gòu)成的上述噴頭是，把分別設(shè)置在上述連接著的各個噴頭本體上的噴嘴口位置處在相鄰噴頭本體之間地在金屬帶移動方向上錯開地設(shè)置。
17.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并能調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒接觸長度的冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置具有氣體冷卻裝置和調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置，上述的氣體冷卻裝置是由隔著金屬帶、與上述冷卻輥筒對著地配置的、而且在輥筒長度方向上設(shè)置2個以上，其中至少位于金屬帶兩側(cè)的在金屬帶行走方向分離成2個以上的比金屬帶的寬度窄的噴頭構(gòu)成，而且這些噴頭是做成在輥筒長度方向上能獨(dú)立地移動的結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求1至17中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在冷卻輥筒和金屬帶接觸之前，使該金屬帶的張力提高，從而使接觸時的形狀穩(wěn)定的。
19.一種如權(quán)利要求5至18中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將寬度變化連接信息器、金屬帶兩側(cè)位置檢測器、1個以上的金屬帶寬度方向板材溫度計配置在冷卻輥筒入口側(cè)，并根據(jù)它們測得的信息得到寬度變化部分和寬度變化量的信息，由此將寬度方向端部用的噴頭設(shè)置到金屬帶寬度方向的端部上。
20.如權(quán)利要求19所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在板材寬度不同的連接部分的特異進(jìn)入時，從生產(chǎn)線入口側(cè)開始就對前期信息加以跟蹤，當(dāng)板材寬度從窄變寬時，在該特異進(jìn)入冷卻輥筒入口側(cè)之前，就將寬度方向端部用的噴頭設(shè)置到寬度大的金屬帶的寬度方向端部上，另一方面，當(dāng)板材寬度從寬變窄時，在該特異進(jìn)入冷卻輥筒入口側(cè)之后，才將寬度方向端部用的噴頭設(shè)置到寬度窄的屬帶的寬度方向端部上。
21.一種如權(quán)利要求5至13中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶寬度方向的板材溫度計配置在冷卻輥筒出口側(cè)，根據(jù)它測得的信息分別將設(shè)置在體冷卻裝置中的寬度方向端部用的噴頭設(shè)置到金屬帶寬度方向端部上。
22.一種如權(quán)利要求5至13中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶寬度方向的板材溫度計配置在冷卻輥筒出口側(cè)，根據(jù)它的信息，調(diào)整氣體冷卻裝置的寬度方向端部的噴頭的冷卻氣體壓力或氣體流量的。
23.一種如權(quán)利要求5至13中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶寬度方向的板材溫度計配設(shè)在冷卻輥筒的出口側(cè)，根據(jù)它的信息，把氣體冷卻裝置的寬度方向端部用的噴頭設(shè)置到金屬帶寬度方向端部上，并調(diào)整這些噴頭的冷卻氣體壓力或流量的。
24.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并調(diào)整上述金屬帶和冷卻輥筒的接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置有氣體冷卻裝置和能調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;上述的氣體冷卻裝置是把隔著金屬帶、與上述冷卻輥筒對著地設(shè)置的、在輥筒長度方向上設(shè)置的兩個以上比金屬帶寬度窄的噴頭中的2個分別配置在金屬帶寬度方向端部上的，同時使這些噴頭能在冷卻輥筒的移動方向自由移動的，而且使這些噴頭中至少一個噴頭能沿輥筒長度方向自由移動的;該金屬帶冷卻裝置還有輔助氣體冷卻裝置和調(diào)整這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或流量的氣體調(diào)整裝置，上述的輔助氣體冷卻裝置具有與金屬帶對著地配置在上述冷卻輥筒出口側(cè)的、在該金屬帶板材寬度方向有2個以上的氣體噴射用的噴頭，并且這些噴頭中的至少兩側(cè)的噴頭能在金屬帶寬度方向上自由移動的。
25.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置有氣體冷卻裝置和調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;上述的氣體冷卻裝置是將隔著金屬帶與上述冷卻輥筒對著地配置的、在輥筒長度方向設(shè)置3個的，比金屬帶寬度窄的噴頭分別配置在金屬帶寬度方向中央部和端部上，同時使這些噴頭能在冷卻輥筒移動方向自由移動的，而且這些噴頭中的至少寬度方向的兩端部的噴頭是在輥筒長度方向能自由移動的結(jié)構(gòu)，此外，該金屬帶冷卻裝置還有輔助氣體冷卻裝置和調(diào)整這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或流量的氣體調(diào)整裝置，上述的輔助氣體冷卻裝置有與金屬帶對著地配置在上述冷卻輥筒出口側(cè)、在該金屬帶寬度方向上有2個以上的氣體噴射用的噴頭，而且這些噴頭中至少兩端部的噴頭能在金屬帶寬度方向上自由移動的。
26.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在多個冷卻輥筒上，并調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒的接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置具有氣體冷卻裝置和調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;上述的氣體冷卻裝置是將隔著金屬帶、與上述冷卻輥筒中至少最初的冷卻輥筒對著地配置的、在輥筒長度方向設(shè)置3個的比金屬帶寬度窄的噴頭分別配置在金屬帶寬度方向的中央部分和端部，同時這些噴頭能在冷卻輥筒移動方向自由移動的，而且這些噴頭中至少兩端部的噴頭能在長度方向上自由移動的結(jié)構(gòu);另外，該金屬帶冷卻裝置還有輔助氣體冷卻裝置和調(diào)整這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;該輔助氣體冷卻裝置是具有與上述冷卻輥筒組的出口側(cè)上的金屬帶對著地配置的、在該金屬帶板材寬度方向上設(shè)置2個以上的氣體噴射用的噴頭，而且這些噴頭中至少兩端部的噴頭能在金屬帶寬度方向自由移動的結(jié)構(gòu)。
27.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在多個冷卻輥筒上，并調(diào)整上述的金屬帶和各個冷卻輥筒接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置具有氣體冷卻裝置和調(diào)整各個噴頭部內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;上述的氣體冷卻裝置是將隔著金屬帶、與上述冷卻輥筒中至少前區(qū)的冷卻輥筒對著地配置的、在輥筒長度方向設(shè)置3個的比金屬帶寬度窄的噴頭分別配置在金屬帶寬度方向的中央部和端部，同時這些噴頭能在輥筒移動方向自由移動的，而且這些噴頭中至少兩端部的噴頭能在輥筒長度方向移動的結(jié)構(gòu);另外該金屬帶冷卻裝置還具有輔助氣體冷卻裝置和調(diào)整這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置;該輔助氣體冷卻裝置具有與上述冷卻輥筒出口側(cè)上的金屬帶對著地配置的、在該金屬帶板材寬度方向上設(shè)置2個以上的氣體噴射用的噴頭，而且這些噴頭中至少兩端部的噴頭能在金屬帶寬度方向自由移動的結(jié)構(gòu)。
28.如權(quán)利要求24至27中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于輔助氣體冷卻裝置中的噴頭中至少金屬帶寬度方向端部用的2個噴頭是能在金屬帶寬度方向自由移動的。
29.如權(quán)利要求24所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于配置在冷卻輥筒出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置的噴頭中至少位于金屬帶兩側(cè)部的噴頭是用在金屬帶寬度方向連接著的多個噴頭本體構(gòu)成的，同時這些噴頭中至少1個噴頭能在金屬帶寬度方向自由移動的。
30.如權(quán)利要求24所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于配置在冷卻輥筒出口側(cè)的輔助氣體冷卻裝置的噴頭中至少位于金屬帶兩側(cè)部的噴頭是在金屬帶移動方向分離2個以上的結(jié)構(gòu)，而且這些噴頭能在金屬帶寬度方向上各自獨(dú)立地移動的。
31.如權(quán)利要求1至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該冷卻裝置裝設(shè)著向金屬帶噴射氣體的噴咀的、比該金屬帶的寬度窄的2個以上的噴頭和使該噴頭在與金屬帶表面垂直的方向和/或在該金屬帶寬度方向上移動的移動臺。
32.如權(quán)利要求31所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在金屬帶寬度方向有2個或3個上述噴頭時，它的移動臺是能在與金屬表面垂直的方向和在金屬帶寬度方向上移動的。
33.如權(quán)利要求31所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在金屬帶寬度方向有3個上述噴頭時，使中央噴頭移動的移動臺只能在與金屬帶表面垂直的方向上移動，使左右噴頭移動的移動臺是能在與金屬帶表面垂直的方向和金屬帶寬度方向上移動的。
34.如權(quán)利要求33所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述輥筒式冷卻裝置的金屬帶生產(chǎn)線是水平的或垂直的。
35.如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該輔助氣體冷卻裝置是具有裝設(shè)著向金屬帶噴射氣體的噴嘴的，比該金屬帶寬度窄的2個以上噴頭和使該噴頭能在與金屬帶表面垂直的方向和/或在該金屬帶寬度方向上移動的移動臺的。
36.如權(quán)利要求35所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該輔助氣體冷卻裝置是在有上述噴頭和移動臺時，這些噴頭和移動臺是設(shè)置在金屬帶正反兩側(cè)面的。
37.如權(quán)利要求35或36所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述金屬帶生產(chǎn)線是水平的或垂直的。
38.如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該輔助氣體冷卻裝置是具有設(shè)置著與金屬帶生產(chǎn)線的該金屬帶表面平行的而且能在與該生產(chǎn)線的流動方向垂直的方向上移動的移動裝置、在該生產(chǎn)線方向配設(shè)著裝在上述的移動裝置上的、設(shè)有向金屬帶噴射氣體的噴咀的、比金屬帶寬度窄的噴頭、使上述移動裝置移動的移動機(jī)構(gòu)，同時在上述氣體供給管部的一部分上設(shè)置著可撓曲部件或可伸縮接頭。
39.如權(quán)利要求38所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在金屬帶正反兩側(cè)面至少分別裝設(shè)著上述結(jié)構(gòu)中的移動裝置、安裝在該移動裝置上的噴頭和設(shè)置在該噴頭上的可撓曲部件或可伸縮的接頭的氣體供給管路。
40.一種如權(quán)利要求38或39所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于還具有固定在金屬帶寬度方向大致中央部位上的氣體噴出用噴頭。
41.如權(quán)利要求38至40中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于金屬帶生產(chǎn)線是水平的或垂直的。
42.一種如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在冷卻輥筒入口側(cè)配置著寬度變化連接信息器、金屬帶兩側(cè)部分位置檢測器和1個以上的金屬帶寬度方向板材溫度計，根據(jù)它的信息得到寬度變化部分和寬度變化量的信息，從而把氣體冷卻裝置的寬度方向端部用的噴頭和輔助氣體冷卻裝置的金屬帶寬度方向端部用的噴頭分別設(shè)置到金屬帶寬度方向的端部上。
43.如權(quán)利要求4所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在板材寬度不同的連接部分這個特異點進(jìn)入時，從生產(chǎn)線入口側(cè)開始就跟蹤前期信息，當(dāng)板材寬度從窄變寬時，在該特異點進(jìn)入冷卻輥筒入口側(cè)之前，就把氣體冷卻裝置的寬度方向端部用的噴頭和輔助氣體冷卻裝置的金屬帶寬度方向端部用的2個噴頭設(shè)置到寬度大的金屬帶寬度方向的端部上，另外，在帶材寬度從寬變窄時，在該特異點進(jìn)入冷卻輥筒入口側(cè)之后，才把前區(qū)的噴頭設(shè)置到帶材寬度較窄的金屬帶寬度方向端部上。
44.一種如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在輔助氣體冷卻裝置的出口側(cè)配設(shè)金屬帶寬度方向板材溫度計，根據(jù)它的信息，把氣體冷卻裝置寬度方向端部用的噴頭和輔助氣體冷卻裝置的金屬帶寬度方向端部用的2個噴頭設(shè)置到金屬帶寬度方向的端部上。
45.一種如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在輔助氣體冷卻裝置出口側(cè)配設(shè)金屬帶寬度方向板材溫度計，根據(jù)它的信息，調(diào)整氣體冷卻裝置的各個噴頭及輔助氣體冷卻裝置的各個噴頭的冷卻氣體壓力和氣體流量。
46.一種如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在輔助氣體冷卻裝置出口側(cè)配設(shè)金屬帶寬度方向板材溫度計，根據(jù)它的信息，把氣體冷卻裝置的寬度方向端部用的噴頭和輔助氣體冷卻裝置的金屬帶寬度方向端部用的2個噴頭分別設(shè)置到金屬帶寬度方向端部上，并且調(diào)整各個噴頭的冷卻氣體壓力或氣體流量。
47.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并分別地調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置具有與上述冷卻輥筒對著地配置的、在輥筒長度方向上設(shè)置3個以上的噴頭;同時還有使這些噴頭能在冷卻輥筒移動方向自由移動的，而且使這些噴頭中至少1個能在輥筒長度方向自由移動的氣體冷卻裝置;和檢測上述金屬帶的板材兩側(cè)部分的金屬帶兩側(cè)部分位置檢測器;和調(diào)整上述噴頭中的能在輥筒長度方向自由移動的噴頭在輥筒長度方向移動的移動調(diào)整裝置;和根據(jù)上述的金屬帶兩側(cè)部分位置檢測器的檢測信號控制該移動調(diào)整裝置的噴頭位置控制演算裝置;和根據(jù)冷卻輥筒的位置信號在冷卻輥筒移動方向上調(diào)整上述噴頭位置的進(jìn)退調(diào)整裝置;和配置在冷卻輥筒的出口側(cè)、并檢測上述金屬帶的板材寬度方向溫度分布的金屬帶寬度方向板材溫度計;和根據(jù)該板材溫度計的溫度信號演算相對于目標(biāo)板材溫度分布的溫度偏差，并根據(jù)該溫度偏差調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的板材溫度控制演算裝置。
48.一種如權(quán)利要求47所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于具有與金屬帶對著地配置在上述冷卻輥筒的出口側(cè)的、在上述金屬帶的板材寬度方向設(shè)置3個以上的噴頭，而且這些噴頭部中至少1個噴頭能在金屬帶寬度方向自由移動的輔助氣體冷卻裝置和配置在該輔助氣體冷卻裝置出口側(cè)的金屬帶寬度方向板材溫度計。
49.如權(quán)利要求48所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述輔助氣體冷卻裝置的噴頭中至少兩側(cè)部用的2個噴頭分別能在金屬帶寬度方向自由移動的。
50.如權(quán)利要求47至49中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該氣體冷卻裝置和/或輔助氣體體冷卻裝置的，兩側(cè)部的噴頭的噴嘴寬度Be滿足下列數(shù)式1和數(shù)式2的關(guān)系，而中央部的噴頭部的噴嘴寬度Bc滿足下列數(shù)式3的關(guān)系。[數(shù)式1]6≤Be-( (△ω)/2 -0.9Lo (V)/(S) )≤4.5式中t＜1.3mm[數(shù)式2]12t-9.6≤Be-( (△ω)/2 -0.9Lo (V)/(S) )≤22t+16.4式中t≥1.3mmBe噴嘴寬度(mm)t金屬帶的板材厚度(mm)△ω金屬帶寬度變化量(mm)Lo冷卻裝置以后的熱處理爐的輥筒間生產(chǎn)線長度(m)V冷卻輥筒長度(或金屬帶寬度方向)方向的噴頭移動速度(mm/min)S生產(chǎn)線速度(mpm)[數(shù)式3]0.09W≤Bc≤0.27W式中 Be噴嘴寬度(mm)W金屬帶寬度(mm)
51.一種金屬帶冷卻裝置，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并分別地調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒的接觸長度的輥筒式冷卻裝置，其特征在于該金屬帶冷卻裝置具有與上述冷卻輥筒對著地配置的在輥筒長度方向上設(shè)置3個以上的噴頭;同時還有使這些噴頭能在冷卻輥筒移動方向自由移動的，而且這些噴頭中至少金屬帶兩側(cè)的噴頭是用在輥筒長度方向上連接著的多個噴頭本體形成的，并能在輥筒長度方向自由移動的氣體冷卻裝置;和檢測上述金屬帶板材兩側(cè)部分的金屬帶兩側(cè)部分位置檢測器;和調(diào)整上述噴頭中能在輥筒長度方向上自由移動噴頭在輥筒長度方向的移動的移動調(diào)整裝置;和根據(jù)上述金屬帶兩側(cè)部分位置檢測器的檢測信號控制這個移動調(diào)整裝置的噴頭位置控制演算裝置;和用冷卻輥筒的位置信號在冷卻輥筒移動方向上調(diào)整上述噴頭位置的進(jìn)退調(diào)整裝置;和配置在冷卻輥筒的出口側(cè)、并檢測上述金屬帶板材寬度方向溫度分布的金屬帶寬度方向板材溫度計;和用該板材溫度計的溫度信號演算相對于目標(biāo)板材溫度分布的溫度偏差，并根據(jù)該溫度偏差調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的板材溫度控制演算裝置。
52.一種如權(quán)利要求51所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于有與金屬帶對著地配置在上述冷卻輥筒出口側(cè)、在上述金屬帶板材寬度方向設(shè)置3個以上噴頭，而且這些噴頭中至少金屬帶兩側(cè)的噴頭是用在金屬帶寬度方向上連接著的多個噴頭本體形成，并能在金屬帶寬度方向自由移動的輔助氣體冷卻裝置，和調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或流量的氣體調(diào)整裝置。
53.如權(quán)利要求51或52所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在該氣體冷卻裝置和/或輔助氣體冷卻裝置的位于金屬帶兩側(cè)部的噴頭分別用3個以上噴頭本體形成時，其中最外側(cè)噴頭部本體寬度Beo滿足下列數(shù)式4的關(guān)系，而其中，中央的噴頭本體寬度Bec滿足下列數(shù)式5和數(shù)式6的關(guān)系，而且其中內(nèi)側(cè)的噴頭本體寬度Bei滿足下列數(shù)式7的關(guān)系，另一方面位于金屬帶大致中央部位的噴頭本體寬度Bc滿足下列數(shù)式3的關(guān)系。[數(shù)式4]Beo≥△Wu/2式中 Wu金屬帶連接部分的板材寬度從窄變寬時的板材寬度變化量(mm)[數(shù)式5]6≤Bec≤45式中 t＜1.3mm[數(shù)式6]12t-9.6≤Bec≤22t+16.4式中 t≥1.3mmt金屬帶的板材厚度(mm)[數(shù)式7]Bei≥△Wd/z式中 △Wd金屬帶連接部分的板材寬度從寬變窄時的板材寬度變化量(mm)[數(shù)式3]0.09W≤Bc≤0.27WBc噴咀寬度(mm)W金屬帶的板材寬度(mm)
54.如權(quán)利要求1至53中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該裝置中使用的冷卻輥筒是在其內(nèi)部設(shè)置多條在同一平面上形成的冷卻劑通路的。
55.如權(quán)利要求1至54中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于該裝置中使用的冷卻輥筒是在金屬帶生產(chǎn)線方向上設(shè)置多個冷卻輥筒，而且在使這些輥筒表面與金屬帶接觸來冷卻該金屬帶時，是使各個冷卻輥筒的冷卻劑通路中的冷卻劑流動方向在每1個輥筒中反轉(zhuǎn)地供給該冷卻劑的。
56.一種金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶卷繞在內(nèi)部冷卻的1個以上的輥筒上，并在冷卻該金屬帶的輥筒式冷卻裝置入口側(cè)有與金屬帶對著地配置的、而且在金屬帶寬度方向上設(shè)置2個以上的、至少位于金屬帶兩側(cè)部的噴頭是用在金屬帶寬度方向連接著的多個噴頭本體構(gòu)成的噴頭，同時這些噴頭中至少1個噴頭能在金屬帶寬度方向自由移動的。
57.一種金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶卷繞在內(nèi)部被冷卻的1個以上輥筒上，并在冷卻該金屬帶的輥筒式冷卻裝置入口側(cè)，有與金屬帶對著地配置的、而且在金屬帶寬度方向上設(shè)置2個以上的、至少位于金屬帶兩側(cè)部的噴頭是由在金屬帶移動方向上分離成2個以上的噴頭本體構(gòu)成的噴頭，同時這些噴頭能在金屬帶寬度方向上各自獨(dú)立地移動的。
58.一種金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶卷繞在內(nèi)部被冷卻的1個以上輥筒上，并在冷卻該金屬帶的輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)具有裝設(shè)著向金屬帶噴射氣體的噴咀的、比該金屬帶的寬度窄的1個以上的噴頭;和使該噴頭在與金屬帶表面垂直的方向和/或在該金屬帶寬度方向移動的移動臺的。
59.一種金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶卷繞在內(nèi)部被冷卻的1個以上的輥筒上，并在冷卻該金屬帶的輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)有設(shè)置著向金屬帶噴射氣體的、比該金屬帶的寬度窄的2個至3個噴頭;和使該噴頭在與金屬帶表面垂直的方向和該金屬帶的寬度方向移動的移動臺的。
60.一種金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶卷繞在內(nèi)部被冷卻的1個以上的輥筒上，并在冷卻該金屬帶的輥筒式冷卻裝置入口側(cè)具有設(shè)置著向金屬帶噴射氣體的、比該金屬帶的寬度窄的3個噴頭，和支持中央部的噴頭的只能在與金屬帶表面垂直的方向上移動，而支持兩側(cè)的噴頭能在與金屬帶表面垂直的方向和該帶寬度方向移動的移動臺的。
61.如權(quán)利要求58至60中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于在金屬帶一個側(cè)面或在其正反兩面上有上述噴頭和移動臺的。
62.如權(quán)利要求58至61中任意一項所述的金屬帶冷卻裝置，其特征在于上述金屬帶生產(chǎn)線是水平的或垂直的。
63.一種金屬帶冷卻裝置，其特征在于它是將金屬帶卷繞在內(nèi)部被冷卻的1個以上的輥筒上，并在冷卻該金屬帶的輥筒式冷卻裝置的入口側(cè)，有與金屬帶生產(chǎn)線上的該金屬帶表面平行的而且能在與該生產(chǎn)線的流動方向垂直的方向移動的移動裝置，在沿該生產(chǎn)線方向配置的、安裝在該移動裝置上而且設(shè)置著向金屬帶噴射氣體的噴咀的比該金屬帶寬度窄的噴頭的、使上述移動裝置移動的移動機(jī)構(gòu)，同時在上述氣體供給管路的一部中設(shè)置著可撓曲的繞性部件或可伸縮的接頭的。
64.一種金屬帶冷卻方法，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒的接觸長度的金屬帶冷卻方法，其特征在于使用設(shè)有1個以上噴頭的氣體冷卻裝置，從該噴頭噴射冷卻氣體，背面冷卻金屬帶，上述的噴頭是隔著金屬帶與上述冷卻輥筒對著地配置的、能在冷卻輥筒的移動方向或輥筒長度方向移動的、比金屬帶寬度窄的，，當(dāng)冷卻時，通過調(diào)整金屬帶和冷卻輥筒的接觸長度，根據(jù)和金屬帶的目標(biāo)板材溫度的偏差，調(diào)整中央部分板材溫度，邊調(diào)整金屬帶和該噴頭的離冷卻輥筒的位置和噴頭的位置間隔距離，邊經(jīng)常監(jiān)視該冷卻輥筒入口側(cè)、出口側(cè)的至少一方的金屬帶寬度方向的溫度分布，通過把該噴頭移動到使得與上述目標(biāo)板材溫度分布沒有溫度偏差的位置上，進(jìn)行根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差的板材溫度分布控制。
65.一種金屬帶冷卻方法，它是將金屬帶卷繞在1個以上的冷卻輥筒上，并調(diào)整上述金屬帶和各個冷卻輥筒接觸長度的金屬帶冷卻方法，其特征在于使用設(shè)有1個以上嘴頭的氣體冷卻裝置，通過從該噴頭噴射冷卻氣體使金屬帶背面冷卻，這些噴頭是隔著金屬帶對著上述冷卻輥筒配置的、能在冷卻輥筒的移動方向和輥筒長度方向移動的、比金屬帶寬度窄的，同時，當(dāng)冷卻時，通過調(diào)整金屬帶和冷卻輥筒的接觸長度，根據(jù)與金屬帶的目標(biāo)板材溫度的偏差，進(jìn)行中央部分板材溫度的調(diào)整，邊調(diào)整金屬帶和該噴頭的離冷卻輥筒的位置和噴頭的位置間隔距離，邊經(jīng)常監(jiān)視該冷卻輥筒入口側(cè)、出口側(cè)的至少一側(cè)的金屬帶寬度方向的溫度分布，使噴頭移動到使得與上述的目標(biāo)板材溫度分布沒有溫度偏差的位置上，同時根據(jù)該溫度偏差，進(jìn)行噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的調(diào)整，通過向金屬帶噴射冷卻氣體，進(jìn)行根據(jù)和目標(biāo)板材溫度分布的偏差的板材溫度分布控制。
66.如權(quán)利要求64或65所述的金屬帶冷卻方法，其特征在于設(shè)置在上述的氣體冷卻裝置里的噴頭為2個，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差而進(jìn)行有關(guān)板材溫度分布控制的這些噴頭的移動是以與金屬帶兩側(cè)部的目標(biāo)板材溫度分布的溫度偏差為對象，使噴頭移動到使得沒有偏差的位置上。
67.一種如權(quán)利要求66所述金屬帶冷卻方法，其特征在于除了在上述氣體冷卻裝置里設(shè)置的2個噴頭以外，在相當(dāng)于金屬帶寬度方向中央部分的位置還設(shè)置只在冷卻輥筒移動方向移動，而在輥筒長度方向不動的中央部噴頭，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差而進(jìn)行的板材溫度分布控制，只在中央部噴頭溫度偏差，調(diào)整噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量，對金屬帶進(jìn)行冷卻氣體的噴射。
68.一種金屬帶冷卻的方法，其特征在于它是使用設(shè)置著3個以上的，通過移動能調(diào)整接觸長度的、與一個以上的冷卻輥筒接觸的金屬帶對著地設(shè)置的、能在上述冷卻輥筒移動方向和滾筒長度方向移動的噴頭的氣體冷卻裝置，當(dāng)分別從這些噴頭噴射冷卻氣體冷卻金屬帶時，根據(jù)與金屬帶的目標(biāo)板材溫度的偏差的平均板材溫度控制是用金屬帶和冷卻輥筒的接觸長度的調(diào)整來進(jìn)行的，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差的板材溫度分布控制是邊調(diào)整金屬帶和該噴頭的離冷卻輥筒的位置和噴頭的位置的間隔距離，邊經(jīng)常監(jiān)視該冷卻輥筒入口側(cè)、出口側(cè)的至少一側(cè)的金屬帶兩側(cè)部位置，把這些噴頭中的兩側(cè)部的噴頭位置如下列數(shù)式8和數(shù)式9所示的冷卻寬度那樣地移動到金屬帶兩側(cè)部，同時使中央部噴頭的中心位置和金屬帶寬度方向中心位置一致地移動，形成如下列數(shù)式10所示的冷卻寬度，在冷卻輥筒出口側(cè)經(jīng)常監(jiān)視金屬帶寬度方向的板材溫度分布，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差，進(jìn)行這些噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的調(diào)整，向金屬帶噴射冷卻氣體。[數(shù)式8]6≤WE≤45式中 t＜1.3mm[數(shù)式9]12t-9.6≤WE≤22t+16.4式中 t≥1.3mmWE兩側(cè)部噴頭的冷卻寬度(mm)B金屬帶的寬度(mm)[數(shù)式10]0.09B≤Wc≤0.27B式中Wc中央部噴頭的冷卻寬度(mm)B金屬帶的寬度(mm)
69.一種金屬帶冷卻方法，其特征在于它是使用設(shè)置著3個以上的，與一個以上的通過移動能調(diào)整接觸長度的、冷卻輥筒接觸的金屬帶對著地設(shè)置的、能在上述冷卻輥筒的移動方向和輥筒長度方向移動的噴頭的氣體冷卻裝置，和在冷卻輥筒出口側(cè)設(shè)置的、在該金屬帶正反面分別設(shè)置的、能在金屬帶寬度方向移動的3個以上的噴頭的輔助氣體冷卻裝置;當(dāng)分別從這些噴頭噴射冷卻氣體冷卻金屬帶時，根據(jù)與金屬帶目標(biāo)板材溫度的偏差的平均板材溫度控制，用金屬帶和冷卻輥筒的接觸長度的調(diào)整來進(jìn)行，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差的板材溫度分布控制是邊調(diào)整金屬帶和這些噴頭的離冷卻輥筒的位置和氣體冷卻裝置的噴頭的位置間隔距離，邊經(jīng)常監(jiān)視該冷卻輥筒入口側(cè)、出口側(cè)的至少一側(cè)的金屬帶兩側(cè)部位置，使氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的噴頭中的兩側(cè)的噴頭位置，形成如下列數(shù)式8和數(shù)式9所示的冷卻寬度那樣地移動到金屬帶兩側(cè)部，同時使中央部噴頭的中心位置和金屬帶寬度方向中心位置一致地移動，形成如下列數(shù)式10所示的冷卻寬度，經(jīng)常監(jiān)視在冷卻輥筒出口側(cè)金屬帶寬度方向的板材溫度分布，根據(jù)與目標(biāo)板材溫度分布的偏差，進(jìn)行氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的各個噴頭內(nèi)部冷卻氣體壓力或氣體流量的調(diào)整，向金屬帶噴射冷卻氣體。[數(shù)式8]6≤WE≤45式中 t＜1.3mm[數(shù)式9]12t-9.6≤Wg≤22t+16.4式中 t≥1.3mmWE兩側(cè)部噴頭的冷卻寬度(mm)t金屬帶的板材厚度(mm)[數(shù)式10]0.09B≤Wc≤0.27BWc中央部噴頭的冷卻寬度(mm)B金屬帶的寬度(mm)
70.如權(quán)利要求68或69所述的金屬帶冷卻方法，其特征在于經(jīng)常在冷卻輥筒出口側(cè)監(jiān)視金屬帶寬度方向的板材溫度分布，相對目標(biāo)板材溫度分別求出在兩側(cè)部和中央部產(chǎn)生溫度偏差區(qū)域的板材溫度偏差的重心位置，使氣體冷卻裝置或該氣體冷卻裝置和輔助氣體冷卻裝置的兩側(cè)部的噴頭移動，以形成從金屬帶側(cè)部到該重心位置的距離的2倍長度的側(cè)部冷卻寬度，使中央部的噴頭移動，使其中心位置和位于金屬帶中央部的上述重心位置一致，然后分別從這些噴頭對金屬帶噴射冷卻氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱處理生產(chǎn)線滾筒冷卻裝置的金屬帶冷卻裝置及其冷卻方法，它的基本特征在于它是把金屬帶卷繞在1個以上的冷卻滾筒上，并調(diào)整金屬帶與各個冷卻滾筒的接觸長度的滾筒式冷卻裝置，由氣體冷卻裝置和調(diào)整各個噴頭內(nèi)部的冷卻氣體壓力或氣體流量的氣體調(diào)整裝置構(gòu)成。上述氣體冷卻裝置有隔著金屬帶與上述冷卻滾筒對著地配置的、在滾筒長度方向設(shè)置2個以上的、比金屬帶寬度窄的噴頭。
文檔編號C21D9/573GK1088621SQ9310904
公開日1994年6月29日 申請日期1993年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月23日
發(fā)明者北川直人, 大森清生, 清家孝哉, 大森宏次, 山崎雅之, 佐藤博明, 大石均, 鈴木正史, 吉岡修, 荒木泰博, 澤田弘, 橋本和, 小林秀峰, 內(nèi)野周三, 佐藤秀樹 申請人:日本鋼管株式會社