(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板金を圧延するための薄板金圧延装置であって、
前記薄板金が移送される際に沿う移送方向に直列に位置付けられる第１の圧延スタンドおよび第２の圧延スタンドであって、前記第１および第２の圧延スタンドの各々が、前記薄板金が各一対のロールの入口側から出口側への前記移送方向に圧延される際に通る一対のロールを含む、第１の圧延スタンドおよび第２の圧延スタンドと、
前記第１および第２の圧延スタンドの１つの、前記一対のロールの入口表面に冷却流体を放出するための第１の組の冷却ノズルであって、１つ以上の冷却ノズルを備える、第１の組の冷却ノズルと、
前記移送方向に沿って前記第１の組の冷却ノズルの下流にある、前記第１および第２の圧延スタンドの１つの、前記一対のロールの出口表面に前記冷却流体を放出するための第２の組の冷却ノズルであって、１つ以上の冷却ノズルを備える、第２の組の冷却ノズルと、
前記第１および第２の組の冷却ノズルからの放出後に前記一対のロールの少なくとも１つにより加熱された前記冷却流体を、前記第１および第２の組の冷却ノズルを通る次の放出のために十分に冷却する熱交換器系統であって、
前記加熱された冷却流体から熱を伝達して、前記冷却流体を第１の温度に冷却するための第１の熱交換器と、
前記加熱された冷却流体から熱を伝達して、前記冷却流体を前記第１の温度より低い第２の温度に冷却するための第２の熱交換器と、
を備える、熱交換器系統と、
前記第１および第２の組の冷却ノズルから放出後に収集された前記冷却流体が、前記熱交換器系統と前記第１および第２の組の冷却ノズルとに搬送される際に通る配管系統であって、前記第１の熱交換器を出る冷却流体が前記第１の組の冷却ノズルにより放出され、前記第２の熱交換器を出る冷却流体が前記第２の組の冷却ノズルにより放出されるように配設された前記配管系統と、
を備える、薄板金圧延装置。
【請求項２】
前記第１および第２の熱交換器は、前記第２の組の冷却ノズルから放出される前記冷却流体の前記第２の温度が前記第１の温度より約５〜１５℃低くなるように構成される、請求項１に記載の薄板金圧延装置。
【請求項３】
前記第１および第２の熱交換器は、前記配管系統を通る前記冷却流体の流路に沿って並列に位置付けられる、請求項１または２に記載の薄板金圧延装置。
【請求項４】
前記配管系統は、前記第２の熱交換器を通過するよりも多くの量の前記放出された冷却流体が前記第１の熱交換器を通過するように構成される、請求項１〜３のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項５】
前記配管系統は、前記放出された冷却流体の約５〜２０％が前記第２の熱交換器を通過するように構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項６】
前記第１および第２の熱交換器の各々は、１つ以上の熱交換器を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項７】
前記配管系統は、収集された前記放出された冷却流体の第１の部分が前記第１の熱交換器を通るように方向づけられ、収集された前記放出された冷却流体の第２の部分が前記第２の熱交換器を通るように方向づけられるように構成される、請求項４に記載の薄板金圧延装置。
【請求項８】
前記配管系統は、
前記第１の熱交換器が１つ以上の弁を介して前記第２の組の冷却ノズルと流体連結され、かつ／または
前記第２の熱交換器が１つ以上の弁を介して前記第２の組の冷却ノズルと流体連結されるように構成される、請求項７に記載の薄板金圧延装置。
【請求項９】
前記１つ以上の弁は、前記第２の熱交換器を出る冷却流体が、選択された組の冷却ノズルに流れるのを許容するように構成され、前記選択された組の冷却ノズルは、上部の組の冷却ノズルを含む、請求項８に記載の薄板金圧延装置。
【請求項１０】
冷却ノズルの組数は、１と前記装置の圧延スタンドの総数マイナス１の間である、請求項１〜９のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項１１】
３組の第１の冷却ノズルが、各圧延スタンドの上部ロール表面の前記入口側に方向づけられる、請求項１〜１０のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項１２】
各圧延スタンドの上部または底部ロールの前記入口側に冷却剤を放出する標準の組の冷却および潤滑ノズルに加えて、前記第１および第２の組の冷却ノズルが使用される、請求項１〜１１のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項１３】
前記第２の組の冷却ノズルが、前記第１の圧延スタンドと前記第２の圧延スタンドとの間の前記薄板金上に前記冷却流体が溜まるように、前記第１の圧延スタンドまたは前記第２の圧延スタンドに前記冷却流体を放出するように構成される、請求項１〜１２のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項１４】
第３の圧延スタンドをさらに含み、
前記第２の組の冷却ノズルが、前記第２の圧延スタンドと前記第３の圧延スタンドとの間の前記薄板金上に前記冷却流体が溜まるように、前記第２の圧延スタンドまたは前記第３の圧延スタンドに前記冷却流体を放出するように構成される、請求項１〜１３のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
【請求項１５】
薄板金を圧延する方法であって、
圧延機の第１の圧延スタンドおよび第２の圧延スタンドの各々の一対のロールの間で薄板金を圧延することであって、前記第１および第２の圧延スタンドが前記薄板金の移送路に沿って直列に位置付けられる、圧延することと、
圧延時に、第１の組の冷却ノズルから、前記第１および第２の圧延スタンドの１つの前記一対のロールの入口表面に、第１の温度で冷却流体を放出することと、
圧延時に、第２の組の冷却ノズルから、前記第１および第２の圧延スタンドの１つの前記一対のロールの出口表面に、第２の温度の冷却流体を放出することであって、前記第２の温度が前記第１の温度より低く、前記第２の組の冷却ノズルが、前記移送路に沿って、前記第１の組の冷却ノズルの下流にある、冷却することと、
前記第１および第２の組の冷却ノズルから放出された前記冷却流体を収集することであって、前記冷却流体が圧延時に前記薄板金により加熱されている、収集することと、
前記収集された冷却流体の第１の部分を第１の熱交換器内で、前記冷却流体をそれを通して圧送することにより、前記第１の温度に冷却することと、
前記収集された冷却流体の第２の部分を第２の熱交換器内で、前記冷却流体をそれを通して圧送することにより、前記第２の温度に冷却することと、
前記第１の熱交換器内で冷却された前記冷却流体を前記第１の組の冷却ノズルに前記圧送するのと同時に、前記第２の熱交換器内で冷却された前記冷却流体を前記第２の組の冷却ノズルに圧送することと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記圧延機が１つ以上の追加の圧延スタンドを備え、前記圧延スタンドのうちのいずれか２つの間または全前記スタンドの間に前記冷却流体が溜まるように、前記第２の温度の前記冷却流体を放出して前記薄板金を冷却することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の温度は、前記第１の温度より約５〜１５℃低い、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記収集された冷却流体の前記第２の部分を前記第２の熱交換器内で冷却することが、前記第２の熱交換器内で、前記放出された収集された冷却流体の約５〜２０％を冷却することを含む、請求項１５〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記薄板金の通過時に、前記冷却流体は前記第１の温度で前記第１の組の冷却ノズルから放出され、同時に前記第２の温度の前記冷却流体が前記第２の温度の前記第２の組の冷却ノズルから放出される、請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
冷却ノズルの組数は、１と前記圧延機の圧延スタンドの総数マイナス１の間である、請求項１５〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
各圧延スタンドの上部または底部ロールの入口側に冷却剤を放出する標準の組の冷却および潤滑ノズルに加えて、前記第１および第２の組の冷却ノズルが使用される、請求項１５〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の温度の前記冷却流体を放出することが、前記第１の圧延スタンドまたは前記第２の圧延スタンドに噴霧して、前記第１の圧延スタンドと前記第２の圧延スタンドとの間の前記薄板金上に、前記冷却流体が溜まるようにすることを含む、請求項１５〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
第３の圧延スタンドをさらに含み、
前記第２の温度の前記冷却流体を放出することが、前記第２の圧延スタンドまたは前記第３の圧延スタンドに噴霧して、前記第２の圧延スタンドと前記第３の圧延スタンドとの間の前記薄板金上に、前記冷却流体が溜まるようにすることを含む、請求項１５〜２２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板金を熱間圧延するための製造方法および装置に関する。具体的には、本発明は、アルミニウム等の薄板金を圧延する際に圧延時間を低減し、処理能力および効率を高めるために、増強された冷却を有する製造方法および装置を提供する。
【発明の概要】
【０００２】
本発明の実施形態は、薄板金を圧延するための改良された製造方法および装置に関する。具体的には、本発明の態様は、圧延および／または巻き取り速度ならびに全処理能力を最大化するように増強された標的化冷却を有する圧延機装置を提供する。本発明は、複数の圧延スタンドを有する圧延および巻き取り機における薄板アルミニウム熱間圧延における冷却および潤滑に特に有用である。
【０００３】
特定の態様では、本発明は冷却剤系統を含み、これにより圧延時に、圧延された薄板金を５０℃以上の第１の温度の冷却剤流体で冷却し、同時に異なる位置で、圧延された薄板金を５０℃未満の第２の温度の冷却剤流体で冷却し、所望の圧延温度での圧延を容易にする。第１の温度の冷却剤流体は、ロールへの潤滑を提供するために圧延スタンドの板金入口側にも使用され得る。特定の実施形態では、第２の温度は第１の温度より約５〜１５℃低い。この特徴は、冷却系統が、圧延処理時に５０℃以上の温度の冷却剤放出に関する利点を保持することを可能にする一方で、５０℃未満の冷却剤流が選択位置（複数可）での追加の冷却を提供して、圧延または巻き取り速度を増大して効率を向上する。別個の冷却剤流が、放出された冷却剤から収集された単一の冷却剤供給源から、第１および第２の熱交換機を有する熱交換機等の数個の熱交換機から構成される熱交換器系統を用いて生み出され得、第１の熱交換器は放出され加熱された冷却剤流体の第１の部分を、概ね第１の温度に冷却し、第２の熱交換器は放出され加熱された冷却剤流体の第２の部分を、第１の温度より低い第２の温度の低温側冷却剤流体内での使用に適した低温側の温度に冷却する。第１および第２の熱交換機は、冷却効率、プラント空間、および運転信頼性が要求される第１および第２グループの熱交換機として、系統設計内に出現し得る。
【０００４】
特定の実施形態では、現存の予備の熱交換機を第２の熱交換器として利用し得る。この場合、設計上の冷却系統には、第１の熱交換器が使用されている場合、バルク冷却剤流を第２の熱交換器を通るように方向づける配管系統および１つ以上の弁を含み得る。配管系統は、冷却剤の第２の部分の流れを、選択圧延スタンドまたは帯鋼表面に対する標的化冷却のための所望の組のノズルに制御するための配管と１つ以上の弁を更に含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】在来型の圧延機および冷却剤系統の概要を示す。
【図２】本発明の態様に従う圧延機および冷却系統の概要を示す。
【図３】本発明の態様に従う圧延機および冷却系統の概要を示す。
【図４Ａ】圧延機を通る製造物の厚板温度をグラフで示す。
【図４Ｂ】圧延機を通る製造物の厚板温度をグラフで示す。
【図５】複数のスタンドの圧延機の最終スタンドの圧延速度対熱間圧延時の冷却剤温度をグラフで示す。
【図６】実施例の圧延における圧延速度対冷却剤温度をグラフで比較する。
【図７Ａ】本発明の特定の態様に従う圧延機を通る製造物の圧延速度対冷却剤温度をグラフで示す。
【図７Ｂ】本発明の特定の態様に従う圧延機を通る製造物の圧延速度対冷却剤温度をグラフで示す。
【図７Ｃ】本発明の特定の態様に従う圧延機を通る製造物の圧延速度対冷却剤温度をグラフで示す。
【図７Ｄ】本発明の特定の態様に従う圧延機を通る製造物の圧延速度対冷却剤温度をグラフで示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、板金の熱間圧延、具体的には、本明細書に記載される複数のスタンドと圧延された板金の選択位置での標的化冷却とを有する圧延機を用いたアルミニウムの熱間圧延に関する。
【０００７】
熱間帯鋼圧延機でのアルミニウム等の板金の圧延は、周知の板金形成処理の一種である。圧延による板金形成処理では、板金材が１つ以上のロール積層体の１対のローラーまたはロールを通って移送される。通常、板金は、複数のロール積層体を通って圧延され、薄板金は、積層体を通過する際に厚を減少し、滑らかな仕上げ面を形成し、その後、コイルに巻き上げられる。圧延処理の種類は、板金が圧延される温度に従って分類される。板金の温度が圧延時にその再結晶温度を超える場合、その処理は熱間圧延と名付けられ、温度が再結晶温度未満に留まる場合、処理は冷間圧延と呼ばれる。いずれの処理でも、圧延時の板金の摩擦および変形は、圧延された薄板金および各積層体のロールの両方に著しい熱を生成する。余熱に関する問題に対処するために、圧延機は冷却系統を含み、水または水を主成分とするエマルジョン等の、冷却流体を、種々の組の冷却ノズルからロールおよび圧延された薄板金上に放出する。通常は、図１に示すように、１組の冷却および潤滑ノズル５が位置付けられて、冷却流体を圧延機の入口側の作動ロール表面上に放出する。圧延機の出口側のロール冷却ノズル６も利用され得る。在来型の圧延機の冷却系統は、冷却流体の温度が全放出ノズルで同一になるように、全冷却ノズル６ならびに冷却および潤滑ノズル５に圧送される共有の冷却剤供給源を用いている。
【０００８】
図１は、熱間圧延板金形成処理において、厚板金１が圧延されて厚さを減少する際に通る３つのロール積層体Ａ、ＢおよびＣを有する在来型の圧延機を示す。圧延時の板金の摩擦および変形は、圧延される板金および各積層体のロールの両方に著しい熱を生じるので、圧延機は冷却系統を含み、これにより水または水中油エマルジョンの潤滑剤等の、冷却流体をロールおよび圧延される板金上に放出して、板金形成処理時に熱を伝達してロールまたは板金の過熱を防止する。通常、冷却系統は冷却ポンプ（図示せず）を含み、これにより各ロール積層体での冷却系統の種々のノズルを通る冷却流体を圧送する。冷却系統は、ロール積層体の入口側に、ロール冷却および潤滑ノズル５を含み、冷却流体を上流側のロール表面上に放出し得、下流側には、帯鋼冷却ノズルを含み、冷却流体を対のロール６に放出し得る。同様に配置されるロール冷却および潤滑ノズルも、下流の追加のロール積層に用いられ得る。在来型の熱間アルミニウム圧延タンデム圧延機は、圧延機の全スタンドのロールに、同一温度で供給される、多くの場合冷却剤エマルジョンである、冷却剤流体により冷却される。ロール積層体に向けた冷却剤の放出後、高温ＨＴに加熱された冷却剤は、集油槽内に収集されて、次いで、フィルタリング／保持系統、および冷却剤の温度をより低い温度ＬＴまで低減する熱交換器ＨＸを介して、ロール冷却および潤滑ノズル５および帯鋼冷却ノズル６へ圧送される。このように、板金圧延処理時には、冷却剤は、連続的に使用され、再使用され得る。図１を参照して分かるように、熱交換器ＨＸからの流出温度ＬＴの冷却剤は、全冷却放出ノズルに対して共通である。通常は、使用される冷却剤の温度は、以下のような、種々の要因に基づいて５５＋／−５℃に限定される。一部の合金は、作動ロール上への油放出を生じるために、圧延には幾分高目の冷却剤温度を要する。加えて、バルク冷却剤系統の温度変更および圧延中の製造物の要件に対する応答には、より暖かい冷却剤でより良好に圧延される合金に必要な温度にエマルジョンを再加熱するときは、エネルギー入力が必要である。５０℃未満のバルク冷却剤温度は、作業者に対する露出についてのリスクを高めるので一般的には望ましくなく、一部の圧延機では、圧延機の冷却剤の温度低下は、冷却水の流量および温度により制限される。
【０００９】
冷却剤をこのような温度範囲内で使用することの１つの障害は、圧延された薄板金温度は冶金技術上の理由から必要な温度を超過するかもしれず、あるいはこのような温度超過を回避するためには、圧延速度を低下させなければならないであろうことである。これらの態様状況は、圧延された薄板金が圧延処理後に巻き取られ得る速度を制限する可能性がある。圧延された薄板金を、バルク冷却剤温度を残りの冷却および潤滑位置で圧延処理時に維持しながら、１箇所以上の位置で更に冷却する冷却系統を提供するのが望ましいであろう。そのような冷却系統が、標的化冷却温度に亘る制御を許容し、かつそうした改善が、放出された冷却剤を共通ストリーム内に収集する冷却系統を有する在来型の圧延機で用いられ得る場合、それはより望ましいであろう。
【００１０】
特定の態様では、本発明は冷却系統を提供し、これにより、圧延時に、１つの位置で、圧延された薄板金を、５０℃以上の第１の温度の冷却剤流体で冷却し、別の位置で、圧延された薄板金を、５０℃未満の第２の温度の冷却剤流体で冷却して、圧延速度の増大を可能にする。このことは、選択位置での５０℃未満の冷却剤流が圧延または巻き取り速度を高めて効率向上を可能にする一方、冷却系統が、圧延処理時の大部分で約５０℃の冷却剤放出の利点を保持することを可能にする。異なる温度の冷却剤流は、二重温度熱交換器系統、例えば、加熱され放出された冷却剤流体の第１の部分を概ね第１の温度に冷却する第１の熱交換器と、加熱され放出された冷却剤流体の第２の部分をより低温の冷却剤ストリームでの使用に適したより低い第２の温度に冷却する第２の熱交換器と、の少なくとも２つの熱交換機を備える熱交換器系統を用いて、放出され加熱された冷却剤から収集された単一冷却剤供給源から生み出され得る。
【００１１】
特定の態様では、冷却系統は１つ以上の弁を有する配管系統を含み、通常存在する予備の熱交換機の第２の熱交換器の使用への転用を可能にして、より低温の冷却剤ストリームを提供する。多くの適用、特にアルミニウムの熱間圧延および巻き取りでは、第１の温度が約５５℃で、第２の温度が第１の温度より約５〜１５℃低い、例えば約４０℃、であれば、有利である。これにより、冷却系統は、圧延時に高温冷却剤ストリームに関する利点を保持することが可能になる一方、圧延または巻き取り速度を向上するため等の、種々の目的で望まれるように、追加の冷却が選択位置に提供される。この特徴は、特定の処理または適用に必要なとき、第２の低温側温度冷却剤の温度が第１の冷却剤ストリームのバルク温度から独立に制御され得るため、在来型の冷却系統より有利である。
【００１２】
在来型の圧延機内の冷却系統と比較して、本発明による標的化冷却は、選択位置で直接帯鋼から効率的な熱抽出を可能とすることにより、圧延速度を著しく増大し得る。この特徴はまた、（圧延機入口の）潤滑噴霧温度と干渉しない動作を可能にし、そのことにより最適な潤滑と圧延機冷却率の調節とを、圧延される製造物に対して、冷却剤を再加熱するための追加エネルギーの入力を要さずに提供する。加えて、標的化冷却は、作業者の被爆を回避するのに十分に高いバルク冷却剤温度による運転を、冷却水の追加需要を要することなく、可能にする。
【００１３】
一態様では、標的化冷却は、選択された圧延スタンドの冷却剤噴霧管寄せ７に供給される、低下した温度の圧延機冷却剤の標的化供給源を利用する。冷却剤散布管寄せ７は、所定の低温冷却剤噴霧器であればよく、または１つ以上の弁８の使用により選択される系統の任意の噴霧ノズルを用いてもよい。標的化冷却剤ストリームは、バルク冷却剤温度より少なくとも５〜１５℃は低い。「バルク冷却剤」は、本明細書では、槽内に存在し、その圧延機の噴霧管寄せの大部分を通って適用される冷却剤として定義づけられる。標的化「低温」冷却剤噴霧管寄せは、所望の１つ以上の選択位置に狙いを定める。特定の実施形態では、標的化「低温」冷却剤噴霧管寄せ（複数可）は、大きい効果を有し得るような顕著な冷却を生じるように、マルチスタンドタンデム圧延機の単一の圧延機スタンドまたは区域を所望通りに狙いを定める。別の態様では、標的化「低温」冷却剤噴霧管寄せは、圧延機のスタンド間領域内の厚板上に「低温」冷却剤プールを形成し得るが、このことは圧延された厚板からの熱エネルギー除去を更に高めるので特に有利であるため、所要の圧延または巻き取り温度を維持しながらより速い圧延速度を可能にする。
【００１４】
本発明の特定の態様は、複数の圧延スタンドと、上流の圧延スタンド近傍の第１の組の冷却ノズルに流入する第１の冷却剤ストリームと、下流の圧延スタンド近傍の第２の組の冷却ノズルに流入する第２の冷却剤ストリームとを有する圧延機を提供し、第１の冷却剤ストリームはバルク冷却剤温度（第１の温度）であり第２の冷却剤ストリームはバルク冷却剤温度より低い「低温」冷却剤温度（第２の温度）であり、第２の温度は、通常、バルク冷却剤温度より約５〜１５℃低い。冷却ノズルの各々の組は、上および下側のロール表面にそれぞれ冷却剤を向ける上側の組の冷却ノズルおよび下側の組の冷却ノズル等の、１組または部分組のノズルを含み得る。特定の実施形態では、第１および第２の冷却剤ストリームが第１および第２の冷却剤ストリームにより放出され、放出された冷却剤は、共通の流体ストリーム内に収集され、それから第１および第２の冷却剤ストリームが配管系統により形成される。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に従う冷却系統を有する圧延機を概略的に示す。熱交換器系統ＨＸは、第１の熱交換器ＨＸ１および第２の熱交換器ＨＸ２を含み、第２の熱交換器は第１の熱交換器より大きい温度低下を提供するように適合される。熱交換器系統を出る際に、冷却された冷却水は、バルク冷却剤温度ＬＴ１より僅かに低い第１の冷却剤ストリームと、ＨＸ２からのより低温の冷却剤流体を用いたより低温ＬＴ２の第２の冷却剤ストリームとを形成する。算定およびモデル化によれば、約５〜２０％等の、容積測定による全冷却剤流の比較的小さい部分の冷却が、第１の「バルク」冷却剤ストリームのバルク温度ＬＴ１と比較して、第２の冷却剤ストリームの約５〜１５℃の温度低下を可能にする。本明細書で説明する標的化冷却技術の予想外の利点は、熱力学モデルに基づけば、圧延機冷却剤供給源の、約５〜２０％等の、ほんの小さな部分の冷却は、適切な場所に適用された場合、１００％の冷却剤ストリームが冷却された場合に結果的に生じるであろう圧延機速度上昇の約７５％の圧延機速度上昇を可能にする冷却効果を生じ得る。このように、冷却される冷却剤量を制限しその適用を標的化することにより、全冷却剤ストリーム中により低温の冷却剤を用いたときに得られる効果の約７５％を、著しく少ない冷却努力で、得ることができる。
【００１６】
一態様では、熱交換器に近接する１つ以上の弁８は、第２の熱交換器ＨＸ２を通過する冷却剤流を制御するために使用され、それにより「低温」冷却剤流の温度を制御し、また「低温」冷却剤流をバルク冷却剤流内に制御することにより、バルク流の温度を調節するように更に使用され得る。別の態様では、冷却ノズルにより近接する１つ以上の弁は、必要に応じて「低温」冷却剤流を１つ以上の組のノズルへ選択的に制御するように使用され得、本明細書に説明する標的化冷却態様のいずれかを提供し得る。これらの態様の例示的実施形態を図２および３に示すが、他の種々の構成も、本発明のこれらの態様に従って使用され得る。
【００１７】
別の態様では、標的化「低温」圧延機冷却剤（第２の低温度冷却剤ストリーム）は、２つの最終圧延機スタンド間の厚板上に冷却剤の「低温」プールを生じるように供給される。このことは、「低温」冷却剤の、標的を、第１の圧延スタンドの第１の圧延スタンド出口側管寄せ下流の第２の圧延スタンドの全噴霧管寄せ、および／または第２のスタンドの第３の圧延スタンドおよび出口側管寄せに、定めることにより、または好ましくは、最低限、スタンドＢまたはＣの上側出口冷却管寄せのみを標的に定めることにより、達成され得る。図３に示すように、標的化低温側圧延機冷却剤（Ｔ＝４０℃）は、選択されたロール積層体（複数可）の選択された上側出口圧延機管寄せに供給され、公称温度（Ｔ＝５５℃）の冷却剤は、入口冷却ノズルと下側出口ノズルに流入する残りの管寄せに供給される。冷却ノズルにより一旦放出されると、冷却剤は圧延された板金を冷却するが、反対に放出された冷却剤を加熱し、次いで集油槽内に収集される。加熱され収集された冷却剤は、次いで、フィルタ処理される前に１つ以上のスキム槽内へ圧送され、次いで、熱交換器系統ＨＸ内に圧送される前に１つ以上の貯蔵槽（例えば、フィルタ処理される水を貯蔵している清潔な槽）内に圧送される。高温の圧延機冷却剤は、冷却剤槽から圧送されて、専用熱交換器を介して標的化冷却噴霧管寄せに送出される。図示した実施形態では、放出された冷却剤流は収集されて、熱交換器内に圧送され第１および第２の熱交換機内の第１および第２の部分内にそれぞれ分けられる前に共通流路内に圧送される。専用熱交換器の大きさおよび運転条件は、冷却剤の退出低温ストリームの温度を、本圧延機の他の管寄せを通るように圧送されるバルク冷却剤の温度より少なくとも５〜１５℃低くし得るように、選択される。ノズルの位置および種類ならびに標的にされたスタンド間冷却管寄せを通る冷却剤の流量は、噴霧されるロールと下流の次の組のロールとの間に冷却剤プールを生成することにより、スタンド間領域の薄板からの熱の抽出を最大化するように、選択される。
【００１８】
特定の実施形態では、圧延機内の多数組の冷却ノズルは、１と圧延機内のロールの総数マイナス１との間である。通常、当該組の冷却ノズルが、各スタンドの上部作動ロールに方向づけられる。上側および下側の作動ロールの入口側と各圧延スタンドの下側作動ロールの出口側とに冷却剤を放出する標準の組の冷却／潤滑ノズルに加えて、これらの組の冷却ノズルが使用され得る。
【００１９】
一態様では、標的冷却に対して選択される管寄せは、冷却剤プールを生成するのに最大の可能性を有する管寄せである。これらの管寄せは、例えば、タンデム圧延機の中間ロールのうちの１つの上部ロールの出口側に、または最終スタンドへの入口側に位置し得る。在来型の圧延機管寄せまたは追加の専用管寄せのいずれかを、この目的に使用し得る。専用管寄せは、在来型の出口側管寄せを有さない圧延機上で有利であるかもしれない。
【００２０】
図４Ａ〜４Ｂは、２つの製造物の圧延モデル予測を示し、圧延機の長さに沿う温度対各製造物の圧延時の温度を示す。図４Ａは、ＣＥＳ（缶端材）アルミニウム、製造物１（５１８２、０．０９５インチ×６６．７インチ）およびＣＢＳ（缶本体材）アルミニウム、製造物４（３１０４−０１、０．１１０インチ×６１．０インチ）の圧延を示す。図４Ａおよび４Ｂの各々で、破線Ｆ１、Ｆ２およびＦ３は、積層体１、積層体２および積層体３を、それぞれ、表す。スタンド間の厚板上の冷却剤プールの存在は、上述したように、スタンド間領域の厚板の冷却への効果を想定すると、特に有利である。図４Ａ〜４Ｂに示す圧延モデル予測に示すように、より大きい厚板温度減少は、作動ロールと直接接触する領域内より、潤滑剤プールに覆われる領域、特に、（図４Ａおよび４Ｂの各々内の破線Ｆ２とＦ３との間の）積層体２と積層体３との間のスタンド間領域２−３に示される。本特徴の追加の利点は、圧延機および冷却剤系統のほとんどならびに、特に、冷却に用いられる出口噴霧管寄せを有するバイト入口での条件、が現行の手法から大きく変えられないままにされることである。これらの予測モデルは、ロールに対する第１〜最終スタンドの、ＧＰＭ／インチ幅の以下のロール当たり流量、図４Ａ中、入口側で［６．０、４．０、４．０］／出口側で［４．０、４．０、６．０］、および、図４Ｂ中、入口側で［９．０、９．０、９．０］／出口側で［９．０、９．０、６．０］を用い、圧延温度を在来型のプラントに観られる圧延温度に一致させることに成功している。流量計は、各ノズルに配送される冷却剤の流量を測定するために用いられ得、言い換えると、冷却剤流量は、特定製造物を圧延するために用いられる噴霧パターンと、冷却剤圧力と、ノズル容量情報とに基づいて算定され得る。算定による冷却剤流量と、製造物１を圧延するモデルに使用される冷却剤流量とを、それぞれ、以下の表１Ａ〜１Ｂに示す。本モデルに使用される流量または算定された流量に基づけば、総圧延機流量の７〜１０％による冷却が、圧延速度に望ましい効果を与えるであろう。「低温」冷却剤の標的を、圧延機の他の異なる領域に定めれば、追加の利用可能な冷却剤流量に応じて、追加の利点を提供し得ることが理解される。
【００２１】
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【００２２】
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【００２３】
一態様では、冷却剤温度と圧延速との関係は、経験的に確立され得る。例えば、ＣＢＳの圧延から得た運転データは、約５℃の冷却剤温度の低下での約１０％の圧延速度の増大を示す。このデータを図５に示すが、これは圧延時のフィート毎分対（ＦＰＭ）での圧延速度対冷却剤温度を示す。加えて、ＣＢＳ圧延速度の５％増大を示す記録データは、約１０℃の冷却剤温度の低下と関係する。上側グラフに示す圧延速度対下側グラフに示す冷却剤温度、を示す図６中のこのデータは、一部の圧延処理での、１０℃の低下が１０％を超える圧延機速度上昇を提供し得ることを示唆する。
【００２４】
これらの図に示す圧延モデル予測は、類似する傾向を示す。さらに、このことは、望ましい効果をもたらすために、全圧延機冷却剤流ストリームの小部分のみを冷却させるだけでよいことを示唆する。図７Ａ〜７Ｄは、圧延速度の上昇を、２つの異なる製造物の圧延時の、３スタンドタンデム圧延機上の冷却剤温度の関数として示す。図７Ａおよび７Ｂは、製造物１（５１８２、０．０９５インチ×６６．７インチ）および製造物２（５１８２、０．１１０インチ×６６．７インチ）の、２つのＣＢＳ試料の圧延をそれぞれ示し、図７Ｃおよび７Ｄは、製造物３（３１０４−０３、０．０８５インチ×７６．７インチ）および製造物４（３１０４−０１、０．１１０インチ×６１．０インチ）の、２つのＣＥＳ試料の圧延をそれぞれ示す。図７Ａ−７Ｂの各々は、圧延されたコイル板金の先端から後端の製造物の圧延時の予測圧延速度対冷却剤温度を示す。モデル化シナリオは、スタンド１、スタンド２、およびスタンド３（ｃ）の３つの積層体と、スタンド１および２間、ＩＳ１−２、のスタンド間プールと、スタンド２および３間、ＩＳ２−３（ｂ）、のスタンド間プールとを有する圧延機である。基準条件は、「全スタンド」（ａ）である。この条件下で、３つの全スタンドが、グラフ上に示す温度の冷却剤を噴霧され、同温度のプールがスタンド間領域に形成される。ＩＳ１−２およびＩＳ２−３として示された標的化冷却条件は、出口側噴霧器の温度低下により生成されるスタンド間プールの位置に応じて決まる。ＩＳ１−２に対応する曲線は、ＩＳ１−２およびＩＳ２−３の曲線が、一方が他方を覆い隠すほど近似していたので、図示はしなかった。残りの全入口および出口側噴霧器に適用される冷却剤の温度は、５５℃である。より低温の冷却剤の下流側の第２のスタンドの出口のみへの適用は、圧延製造物１および２の圧延の間は、低温冷却剤が全スタンドに適用されたかより、冷却効果の約７５％を有するように決定される。「低温」冷却剤ストリームのスタンド２またはスタンド３に対する別個の適用では、スタンド間プール内の冷却剤の５５℃の公称温度が維持される。
【００２５】
モデルによれば、製造物１および２の両方の圧延に対して、スタンド＃２の出口側噴霧器の冷却剤温度が４０℃に低減されると、圧延速度は１０．４％および４．４％上昇する。意外なことに、ＣＢＳ等の、特定の製造物の圧延では、スタンド２またはスタンド３（Ｆ２またはＦ３）の作動ロールのロール冷却は、スタンド間プールの冷却よりより多く圧延速度を増大させることを可能にする。これらのロールのいずれかへの冷却剤の適用は、３％〜６％の圧延速度の上昇が予測されることになる。２つの製造物間の差異は、最終圧延スタンド上での前方スリップが無いことと、ＣＢＳに対する予測速度増加を制限する処理速度の差異とに関連する。
【００２６】
一態様では、標的化冷却剤ストリームのバルク冷却剤温度への影響は、これらの温度差が１５℃であっても、比較的小さいかもしれない。一実施例では、圧延機冷却剤流の２０％が４０℃の標的化冷却ストリームに向けて方向づけられていると、圧延機集油槽内の全バルク冷却剤の温度は５７℃である。熱交換機を通るように残りの流れを方向づけることによる追加の適度な冷却を用いて、以下の表２および３に示すように、バルク冷却剤温度を所望の５５℃にすることができる。バルク冷却剤温度標的は不変（５５℃）であり、熱抽出箇所のみ変化するため、冷却剤から抽出される熱の正味量は、冷却剤系統の正常運転下の熱の正味量とほぼ同一であろう。
【００２７】
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【００２８】
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【００２９】
一態様では、バルク冷却剤ストリームの流れおよび第１および第２の熱交換機を出る「低温」冷却剤ストリームの流れは、それぞれ、図２および３に示すような、熱交換器系統を「低温」冷却ノズル（第２の組のノズル）に連結する配管系統内の１つ以上の弁により制御される。弁は、ユーザによりまたは制御アルゴリズムにより自動的に調整可能であり、冷却剤の一部分を、「低温」冷却ノズルに流入する「低温」冷却剤供給ストリームのための第２の熱交換器に方向づける。各プラントに対する標的化冷却剤ストリーム温度の詳細な算定は、それらの熱交換機の容量および効率ならびに冷却水の入口温度および流量に基づいて遂行される。
【００３０】
他の態様では、１つ以上の熱交換機を含み得る、熱交換器系統の第２の熱交換器は、冷却剤温度のかなりの低減を提供するように適合され得る。市販の熱間圧延冷却剤系統に現在利用可能な熱交換機は、適度の流量低減で１５℃の冷却効果を提供し得る。
【００３１】
本発明の特徴を、アルミニウムの熱間圧延の文脈で、特に、圧延または巻き取りを容易にするための選択位置の冷却に関して検討したが、本明細書に説明される標的化冷却は、板金形成処理時の他の選択位置での種々の異なる方法に、または他の種々の適用に使用され得ることが理解される。例えば、そのような標的化冷却は、ロール積層体を新規の製造物の平坦度要件に移行させるために、異なる製造物間の圧延機スタンド（複数可）を冷却する上で有利であり、アルミニウム冷間圧延機の冷却、または他の材料の圧延時の冷却が可能である。
【００３２】
本発明の種々の実施形態を、本発明の種々の目的を達成するように説明した。これらの実施形態は、本発明の原理を説明するものに過ぎないことを認識すべきである。本発明の様々な変形例および適合化は、以下の特許請求の範囲に定義付けられた本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、当業者にとって容易に明らかになるであろう。
なお、本発明は以下の態様を含む。
・態様１
薄板金を圧延するための薄板金圧延装置であって、
前記薄板金が移送される際に沿う移送方向に直列に位置付けられる第１の圧延スタンドおよび第２の圧延スタンドであって、前記第１および第２の圧延スタンドの各々が、前記薄板金が圧延される際に通る一対のロールを含む、第１の圧延スタンドおよび第２の圧延スタンドと、
前記第１の圧延スタンドのロールの入口表面に冷却流体を放出するように適合される第１の組の冷却ノズルであって、前記第１の組が１つ以上の冷却ノズルを備える、第１の組の冷却ノズルと、
前記第１の圧延スタンドの前記作動ロールの出口表面に前記冷却流体を放出するように適合される第２の組の冷却ノズルであって、前記第２の組が１つ以上の冷却ノズルを備える、第２の組の冷却ノズルと、
前記第１および第２の組の冷却ノズルからの放出後に前記作動ロールにより加熱された前記冷却流体を、前記第１および第２の組の冷却ノズルを通る次の放出のために十分に冷却する熱交換器系統であって、
前記加熱された冷却流体から熱を伝達して、前記冷却流体を第１の温度に冷却するように構成される第１の熱交換器と、
前記加熱された冷却流体から熱を伝達して、前記冷却流体を第１の温度より低い第２の温度に冷却するように構成される第２の熱交換器と、
を備える、熱交換器系統と、
放出後に収集された前記冷却流体が、前記熱交換器系統と前記第１および第２の組の冷却ノズルとに搬送される際に通る配管系統であって、前記第１の熱交換器を出る冷却流体が前記第１の組の冷却ノズルにより放出され、前記第２の熱交換器を出る冷却流体が前記第２の組の冷却ノズルにより放出されるように構成される前記配管系統と、
を備える、薄板金圧延装置。
・態様２
前記圧延機は、１つ以上の追加の圧延スタンドを備え、前記薄板金を冷却することは、前記圧延スタンドのうちの任意の２つの間または所望の全前記スタンドの間に、前記第２の温度の前記冷却流体を放出することを含む、態様１に記載の薄板金圧延装置。
・態様３
前記第１および第２の熱交換器は、前記第２の組の冷却ノズルから放出される前記冷却流体の温度が前記第１の温度より約５〜１５℃低くなるように構成される、態様１または２に記載の薄板金圧延装置。
・態様４
前記第１および第２の熱交換器は、前記配管系統を通る前記冷却流体の流路に沿って並列に位置付けられる、態様１〜３のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様５
前記配管系統は、前記放出された冷却流体の大部分が、前記第２の熱交換器よりも前記第１の熱交換器を通過するように構成される、態様１〜４のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様６
前記配管系統は、前記放出された冷却流体の約５〜２０％が前記第２の熱交換器を通過するように構成される、態様１〜５のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様７
前記第１および第２の熱交換器の各々は、１つ以上の熱交換器を備える、態様１〜６のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様８
前記配管系統は、収集された前記放出された流体の第１の部分が前記第１の熱交換器を通るように方向づけられ、収集された前記放出された流体の第２の部分が前記第２の熱交換器を通るように方向づけられるように構成される、態様５に記載の薄板金圧延装置。
・態様９
前記配管系統は、
前記第１の熱交換器が１つ以上の弁を介して前記第２の組の冷却ノズルと流体連結され、かつ／または
前記第２の熱交換器が１つ以上の弁を介して前記第２の組の冷却ノズルと流体連結されるように構成される、態様８に記載の薄板金圧延装置。
・態様１０
前記１つ以上の弁は、前記第２の冷却剤が選択された組のノズルに流れるのを許容するように構成され、前記選択された組のノズルは上部冷却用の組のノズルを含む、態様９に記載の薄板金圧延装置。
・態様１１
冷却ノズルの組数は、１と前記圧延機の圧延スタンドの総数マイナス１の間である、態様１〜１０のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様１２
３組の冷却ノズルが、各スタンドの上部ロール表面に方向づけられる、態様１〜１１のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様１３
各圧延スタンドの上部または底部ロール表面の入口側に冷却剤を放出する標準の組の冷却および潤滑ノズルに加えて、前記第１および第２の組のノズルが使用される、態様１〜１２のいずれかに記載の薄板金圧延装置。
・態様１４
薄板金を圧延する方法であって、
圧延機の第１の圧延スタンドおよび第２の圧延スタンドの各々の一対のロールの間で薄板金を圧延することであって、前記圧延スタンドが前記薄板金の移送路に沿って直列に位置付けられる、圧延することと、
圧延時に第１の組の冷却ノズルから第１の温度で冷却流体を放出することにより、前記第１の圧延スタンドの下流と前記第２の圧延スタンドの上流で、前記薄板金を冷却することと、
圧延時に第２の組の冷却ノズルから第２の温度の冷却流体を放出することにより、前記第２の圧延スタンドの下流で前記薄板金を冷却することであって、前記第２の温度が前記第１の温度より低い、冷却することと、
前記第１および第２の組の冷却ノズルから放出された前記冷却流体を収集することであって、前記冷却流体が圧延時に前記薄板金により加熱されている、収集することと、
前記収集された冷却流体の第１の部分を第１の熱交換器内で、前記冷却流体をそれを通して圧送することにより、前記第１の温度に冷却することと、
前記収集された冷却流体の第２の部分を第２の熱交換器内で、前記冷却流体をそれを通して圧送することにより、前記第２の温度に冷却することと、
前記第１の熱交換器内で冷却された前記冷却流体を前記第１の組の冷却ノズルに前記圧送するのと同時に、前記第２の熱交換器内で冷却された前記冷却流体を前記第２の組の冷却ノズルに圧送することと、
を含む、方法。
・態様１５
前記圧延機は、１つ以上の追加の圧延スタンドを備え、前記薄板金を冷却することは、前記圧延スタンドのうちのいずれか２つの間または所望の全前記スタンドの間に、前記第２の温度の前記冷却流体を放出することを含む、態様１４に記載の方法。
・態様１６
前記第２の温度は、前記第１の温度より約５〜１５℃低い、態様１４または１５に記載の方法。
・態様１７
前記配管系統は、前記第２の部分が前記放出された収集された冷却流体の約５〜２０％になるように構成される、態様１４〜１６のいずれかに記載の方法。
・態様１８
前記薄板金の通過時に、前記冷却流体は前記第１の温度で前記第１の組のノズルから放出され、同時に前記第２の温度の前記冷却流体が前記第２の温度の前記第２の組のノズルから放出される、態様１４〜１７のいずれかに記載の方法。
・態様１９
冷却ノズルの組数は、１と前記圧延機の圧延スタンドの総数マイナス１の間である、態様１４〜１８のいずれかに記載の方法。
・態様２０
各圧延スタンドの上部または底部ロール表面の入口側に冷却剤を放出する標準の組の冷却および潤滑ノズルに加えて、前記第１および第２の組のノズルが使用される、態様１４〜１９のいずれかに記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
0006007352.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
0006007352.tif 000012
【図７Ａ】
0006007352.tif 000013
【図７Ｂ】
0006007352.tif 000014
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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