(57)【要約】ストリップの表面から液体を除去する方法であって、液体が振動するように励起されることを特徴とする、方法が提供される。本発明は、ストリップの表面から液体を除去するという問題の根底は接着力にあり、これらの接着力は液体が振動するように液体を励起することによって克服されるという認識に基づく。その振動は、液体が自らストリップの表面から分離するようにさせ、そうすると、たとえば低圧による吸引、ストリッパーによる吹き込みまたはストリッピングによって、液体は容易に運び去られ得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップの表面から液体を除去する方法であって、該液体が振動するように励起されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記液体がその共振周波数のうちの１つの共振周波数において振動するように励起されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体が、キャリア媒介物として該液体上を流れる流体流によって伝達された励起振動によって励起されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記流体流が、薄層状に前記液体上を流れることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記液体が前記ストリップの発振動作によって励起されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記液体の前記振動が、無接触の励起方法によって直接的または間接的に発生されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
特に請求項１〜６のいずれか一項に記載される、ストリップの表面から液体を除去する方法であって、該液体が音ルミネッセンス効果を利用することによって気化されることを特徴とする、方法。
【請求項８】
特に請求項１〜７のいずれか一項に記載される、ストリップの表面から液体を除去する方法であって、薄層状の流体流が該液体上を通過させられることを特徴とする、方法。
【請求項９】
前記液体の前記除去が、移動しているストリップに対して実行されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ストリップの表面から液体を除去するための装置であって、該液体あるいは該液体に接触している流体またはボディに振動を励起することが可能である振動発生器を備えることを特徴とする、装置。
【請求項１１】
吹き込みノズルと、該吹き込みノズルによって供給された前記流体中へ音波を導入する音波発生器とを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ストリップ内に音波を導入する音波発生器を備えることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
ラウドスピーカ、または圧電音響変換器、または磁気超音波発生器、またはＥＭＡＴ、またはレーザー誘導された超音波のためのレーザーを備えることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動しているストリップの表面から液体を除去するための方法および装置に関する。このタイプの方法および装置は、特に、たとえばロールスタンド等のストリップ加工機の場合に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ストリップ加工プロセスでは、たとえば、圧延動作の間に変形プロセスを補助するため、また、変形熱およびストリップの断片を取り除くために、ストリップに対して潤滑剤を加えることが慣習である。これらの潤滑剤の残りは、圧延動作後、残留物としてストリップに付着したまま留まる。ストリップからコイルを形成する前にこれらの残りが除去されない場合、これらの残りは個々の巻きの間に潤滑膜を形成し、場合によっては、所望でない、コイルの軸方向への個々の巻きの移動につながる。さらに、以前に使用した液体のごくわずかな残りのみが、ストリップのさらなる処置のためにストリップの表面に存在し得る。
【０００３】
現在、以下の手段のうちの１つによってストリップの表面から液体が除去されている。すなわち、金属ローラ、ゴムローラ、プラスチックローラまたは不織布ローラによるスクイージング、ゴムリップ等の形態のストリッパーの補助によるストリッピング、気流の補助によって吹き込み（ｂｌｏｗｉｎｇ）、低圧の補助によって吸引すること、である。それによるストリップの移動速度は、潤滑剤の残りの除去の手法を制限することが多い。液体を除去するための装置内により長く留まることによって可能な限り多くの液体を除去するために、ストリップは可能なうち最も低い速度で移動される。
【０００４】
特許文献１は、たとえば、ストリップ表面をクリーンにするためにガスジェットがストリップに対して吹き込まれる、例示の装置を記載している。ガスは、高流速でストリップへ向けられる。目的は、多量パルスによってクリーンにするためにある量の液体をストリップの表面から運び去ることである。特許文献２は同様の装置を記載している。この装置において、ガスジェットはノズルを離れる際に０．３〜２マッハの流出速度を有し、４５度から９０度の角度でストリップの表面に対して吹き出される。このタイプの装置は非常にエネルギー集約型である。高流速もまた高ノイズレベルという問題につながる。
【特許文献１】独国特許発明第１９５１９５４４号明細書
【特許文献２】欧州特許第０５１３６３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この背景に対して、本発明は、移動するストリップの表面から液体を除去するための、単純な方法による効率的な液体除去を可能にするような、方法および装置を提案するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、独立請求項によって達成される。好都合な改良は従属請求項に提示されている。
【０００７】
本発明は、ストリップの表面から液体を除去するという問題の根底は接着力にあり、これらの接着力は液体が振動するように液体を励起することによって克服されるという認識に基づく。その振動は、液体が自らストリップの表面から分離するようにさせ、そうすると、たとえば低圧による吸引、ストリッパーによる吹き込みまたはストリッピングによって、液体は容易に運び去られ得る。表面から分離された液体を除去する技術に関して、本発明は、先行技術から公知である技術に結果的に頼る場合がある。本発明の基本的な概念は、それによって液体を除去するさらなるステップを容易にするために液体を励起するということである。励起の方法によっては、たとえば、音ルミネッセンスの原理に基づいて励起が行われる場合には、後続するステップを省くことさえ可能である。
【０００８】
液体の励起は、好ましくは、たとえば液膜といった液体の連続する領域が完全に励起されて振動を受けるように行われる。この場合、励起および膜のさらなる処置（たとえば、好ましくは層流における吹き込み／吸引の方法による除去）は、液膜が保存されるように、あるいは少なくとも大きな部分に分割されるのみであるように行われ得る。大きな部分とは、たとえば膜厚の少なくとも２倍の範囲の部分であり、特に好ましくは、膜厚の３〜少なくとも１０倍等のはるかに大きな範囲である。好ましい一実施形態において、液体エアロゾルの形成を防ぐ励起が設定される。このことは、たとえば大きな領域の部分または球状の部分という形態で吸引または吹き込みによって除去された液体を容易に回収することができるという効果が達成されるのを可能にする。その結果、さらにこの好ましい実施形態の範囲内以外で本発明による方法によって可能とされる利点、すなわち、たとえば圧延機内の油といった高価な液体の回収という利点が特に容易に達成される。
【０００９】
本発明は、特に移動しているストリップからの液体の除去のために用いられ、ここでは特にローリングトレインにおいて用いられる。しかしながら、本発明による基本的な概念は固定されたストリップ表面にも適用され得る。除去される液体は、特に、圧延動作中に冷却剤および／または潤滑剤としてストリップに対して加えられた油または乳剤である。本発明は、実質的にストリップの全幅に張った液膜を分離するために特に好ましく用いられる。それは、本発明による方法がこれらの広域にわたる液膜をストリップから効率的に分離するのに適しているためである。
【００１０】
本発明は、分離されるストリップが少なくとも１．５μｍである場合に特に良く用いられ、分離される膜厚が１００μｍおよびそれよりもはるかに厚い場合にも非常に好都合に用いられ得る。
【００１１】
分離される膜の厚みに対し、本発明における唯一の制限は、現在経済的に供給され得る振動発生器によって設定される。しかしながら、振動発生器技術における改良が本発明のための用途のさらなる領域を拓くことも期待され得る。特に好ましくは、液膜がストリップから完全に分離される。しかしながら、たとえば０．１５μｍまで膜厚を減少させるといった膜の部分的な分離もまた、本発明によって可能とされる、装備への出費と所望の結果との間の好都合な妥協を表す。
【００１２】
液体の励起は、特に、たとえば液体を除去することを意図された装置を液体が通過する間等、液体が比較的長い時間の間にわたって振動するように実行される。
【００１３】
好ましい一実施形態において、液体は、液体がその共振周波数において振動するように励起される。その結果、ストリップの表面からの分離の効果は特に良く達成される。特に好ましくは、たとえば膜のような隣接した液体が励起され、厚み共振を受ける。このことは、たとえば空気のようなキャリア流体における励起振動の波長が膜厚の２〜４倍である場合に特に好ましく達成される。
【００１４】
液体の振動は多様な方法によって達成され得る。第１に、振動体または振動流体が振動（励起振動）を液体に伝達し、それによって液体を励起させることができる。しかしながら、液体はまた、電磁超音波発生器によって間接的に、あるいはレーザー誘起された超音波によって直接的に、接触せずに励起され得る。
【００１５】
好ましい一実施形態において、液体は、液体上をキャリア媒介物として流れる流体流によって励起振動のために励起され得る。この目的のためには、特許文献２または特許文献１から知られる装置のような装置が用いられ得る。これらの装置に音波発生器が補われる。音波発生器は、ノズルから送達された流体流中に音波を導入する。このタイプの音波発生器は、たとえば、ラウドスピーカまたは圧電性材料であり得る。流体流は、ストリップ進行方向に、またはそれとは逆に、ストリップ進行方向に対してある角度に揃えられる。
【００１６】
好ましい一実施形態において、流体流中に導入された励起振動は、流体流の流れの方向に対して垂直に広がる。その結果、励起振動によって、液体の特に効果的な励起が達成される。この場合、好ましい一実施形態において、超音波が発される方向は、超音波速度と流速とを合わせた後に結果として起こる流体の振動の方向が流体流の流れの方向に対して垂直になるように選択されるべきである。
【００１７】
流体流は、好ましくは層流状に液体上を流れる。このことは、励起振動が液体をうまく励起することができ、乱流によって生じた重ねられた振動またはパルスによって励起が損なわれないという効果を達成する。流体流の層流はまた、用途によっては所望されない、液膜が霧化してエアロゾルになることを防ぐ。移動しているストリップ上に層流を発生するための装置は、たとえば、ＤＥ  １９９  ２３  ９４９  Ａ１に記載されているような空気力学的な逆説を利用し得る。層状に液体上を流れる流体流を発生するための方法および装置に関しては当該文献を明確に参照し、当該文献のうち関連の開示をこの記載の一部として理解する。
【００１８】
空気は、特に流体として用いられる。しかしながら、金属ストリップの酸化を避けるために、その他の気体または液体の使用、特に無酸素気体の使用が考えられ得る。
【００１９】
液体の自由表面を介して液体の励起を起こす代わりに、励起は液体と接触した固体を介して追加的または代替的に行われ得る。特に、液体は、好ましくはストリップの振動動作によって励起される。この目的のために、ストリップは意図的に振動状態にされる。このことは、ストリップに対して直接的に作用する圧電励振器などの要素、またはたとえば衝撃によって実行され得る。しかしながら、ストリップはまた、たとえばＥＭＡＴ（電磁音響変換器）として知られる磁気超音波発生器を用いることによって、接触することなく励起され得る。
【００２０】
ストリップは接触せずに励起されて液体を励起することができるように、液体自体も、たとえばレーザー誘起された超音波によって、接触せずに励起され得る。
【００２１】
加えて、あるいは代替的に、本発明のさらなる基本的な概念によると、ストリップの表面から液体を除去するための方法において、液体は音ルミネッセンス効果を利用して気化され得る。音ルミネッセンスは、高音圧下において液体が非常に短く高エネルギーのフラッシュを発することができるという現象を意味するものとして理解される。その現象はキャビテーションによって生じる。キャビテーションは、適切な強度の超音波の下にある液体において発生され得る。連続的なプロセスにおいて、新たなキャビテーションが発生され、後に再び崩壊する。これらのキャビテーションが崩壊すると、短い光のフラッシュが発生され得る。この場合、キャビテーション内部の温度は摂氏数百万度にも達し得る。
【００２２】
これらの温度が、除去される液体を気化するために用いられ得る。
【００２３】
ストリップの表面から液体を除去するための方法において、追加的または代替的に、薄層状の流体流は液体上を通過させられ得る。液体を励起しない薄層状の流体流の使用は、液体粒子の良好なエントレインメント（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）を示し、その結果効率的な除去が可能になる。移動しているストリップ上に層流を発生するための装置は、たとえば、ＤＥ  １９９  ２３  ９４９  Ａ１に記載されているような空気力学的な逆説を利用し得る。層状に液体上を流れる流体流を発生するための方法および装置に関しては当該文献を明確に参照し、当該文献のうち関連する開示をこの記載の一部として理解する。
【００２４】
本発明による方法の一部として、閉ループ制御が提供され得、液体が励起される周波数を設定するために用いられ得る。このことは、特に励起振動の周波数を設定することによって実行される。閉ループ制御のために入力されるパラメータは、液体、流体、ストリップの材料特性、また、除去される液体の測定された膜厚、ストリップ速度、温度、場合によっては上流にあるスクイージングローラまたはストリッパーのスクイージング圧力である。
【００２５】
流速、振動発生器によって導入されたエネルギー、さらに振動発生器によって発された波動の周波数は、好ましくは互いに調整されている。特に導入されたエネルギーは、好ましくは、層流が生じる程度に低く流速を設定できるのに十分であるように、大きくなるように選択される。たとえば、流体として空気を用いる場合、２０Ｗ／ｍｍ２以上、特に８０Ｗ／ｍｍ２以上の導入されたエネルギー、および５００ｋＨｚ以上、特に、たとえば８０〜８００ＭＨｚといった１ＭＨｚ以上の周波数が設定され得る。次いで、１００００００未満のレイノルズ数（Ｒｅ）、特に好ましくは約２０００のＲｅが達成されるように、好ましく流速が決定される。同時に、特に好ましくは、０．３未満、特に好ましくは０．２未満のマッハ数が設定される。
【００２６】
本発明による方法を実行するための装置の構造に従って、流速と、振動発生器によって導入されたエネルギーと、さらに振動発生器によって発された波動の周波数とは、好ましくは、液膜が部分に分かれるように互いに調整されている。該部分は、一定の距離上、好ましくはストリップの幅上にのみ、上を流れる流体流によって運ばれる。このことは、ストリップから液体が剥離されるという効果が達成されるのを可能にするが、流体流の対応する流れの方向を前提とすると、液体は、たとえばストリップの端部の領域、または内部へ向けられた流体流においてはストリップの中間の上にある収集点で、ストリップの上にある流体流から再び落ちる。このように本発明による方法を実行することは、分離された液体が吸入除去システムに入り、そこから再び除去しなければならなくなることを防ぐ。しかしながら、他の実施形態において、吸入除去システムが液体の回収用に設計されている場合、液体を吸入除去システムへ排出することは、液体の回収のために特別に好都合である。
【００２７】
ストリップの表面から液体を除去するための本発明による装置は、液体あるいは液体に接触している流体またはボディにおいて振動を励起することができる振動発生器を有する。
【００２８】
装置は、好ましくは、吹き込みノズルと、吹き込みノズルによって与えられた流体中に音波を導入する、音波発生器とを有する。この場合、音波発生器は吹き込みノズルの上流または下流に配置され得る。吹き込みノズルはこの場合、流体流が出現する任意の要素を意味するものとして理解される。追加的または代替的に、本発明による装置は、ストリップ中に音波を導入する音波発生器を有し得る。同様に、振動発生器は、液体自体に直接的に振動を発生する、たとえばレーザー誘起された超音波システムのような音波発生器であり得る。
【００２９】
発生された流体の振動または励起振動は、好ましくは超音波範囲の周波数を有する。
【００３０】
図面に基づいて、本発明を以下により詳細に説明する。図面は単に例示的な実施形態を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、移動ストリップ１を示し、その上面および下面にはたとえば潤滑剤等の液体２が付着している。ストリップ１の上部および下部にはそれぞれ変換器３が取り付けられている。液体２および変換器３の自由表面間には、吹き込みノズル（図示せず）によって気流４がそれぞれ発生される。方向矢印Ａは、気流４がストリップの進行方向に沿って、およびその逆のいずれにも向けられ得るということを示す。図２は、ストリップ１の上部に配置された変換器３が、ストリップの全幅Ｂにわたって広がるように互いに隣接して配置されているということを示す。
【００３２】
ストリップ１の表面から液体２を除去するために、変換器３によって気流４中へ音波が発せられる。変換器は、たとえば圧電超音波発信プローブとして形成される。その結果、気流４は励起され振動を受ける。気流４は、この励起振動を液体２に伝達し、液体２を励起して振動させる。この場合、励起振動は、好ましくは液体の共振周波数において振動を受けるように液体を励起するように選択される。振動は、ストリップの表面に液体を留めている接着力が少なくとも部分的に克服されるように液体が除去されるという効果を有する。このようにして「分離された」液体２は、次いで気流４によって運び去られ、結果的にストリップから除去される。
【００３３】
図３〜図５は、ボディ５の範囲を決定することによって、気流４が意図的にストリップの表面へ、あるいはストリップの表面と反対側へ向けられ得るということを示す。
【００３４】
図１〜図５は、実質的にストリップ進行方向に、またはストリップ進行方向とは逆に向けられた気流を示しているが、図６〜図９の実施形態では、気流４はストリップ進行方向に対して垂直に向けられている。図６および図７の実施形態の場合、これは、ストリップの中間Ｍにおいて、ストリップの中間Ｍに対して対称に配置された変換器３の間で吹き込まれてストリップの端部領域で吸引される気流４によって達成される。
【００３５】
ストリップの端部へ向けられた気流は、同様に、図８に示すようにストリップ進行方向Ａに対して垂直に、ストリップ進行方向Ａに対してある角度にある列として交互に配置された、変換器３および吹き込みノズル６によって発生される。気流をよりうまく誘導するためには、図９に示すように、変換器３のグループおよび吹き込みノズル６のグループの上流および下流にシーリングリップ７を配置することが可能である。
【００３６】
図１０および図１１の実施形態では、２つの気流４が互いの方へ向かって与えられ、変換器３の２つのグループ間で吸引される。この場合、変換器３ａは、図１１の変換器３ｂよりも高い周波数で励起振動を発生し得る。あるいはその逆でもよい。
【００３７】
図１２および図１３は、本発明の装置が従来のスクイーズローラ８と共働する実施形態を示す。スクイーズローラ８は、本発明による装置の、ストリップ進行方向Ａへの気流ガイド４の上流に配置されている。この場合、除去される液体の第１の部分は、スクイーズローラ８によって既に除去可能であるが、残留している液体の残りは本発明による装置によってストリップから除去される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明による装置の基本構造を概略側面図において示す。
【図２】図２は、図１に表す装置を第２の概略側面図において示す。
【図３】図３は、本発明による装置の一実施形態を概略側面図において示す。
【図４】図４は、本発明による装置の第２の実施形態を概略側面図において示す。
【図５】図５は、本発明による装置の第３の実施形態を概略側面図において示す。
【図６】図６は、本発明による装置の第４の実施形態を概略側面図において示す。
【図７】図７は、図６に示す実施形態を概略平面図において示す。
【図８】図８は、本発明による装置の第４の実施形態を概略平面図において示す。
【図９】図９は、図８に示す装置を概略側面図において示す。
【図１０】図１０は、本発明による装置の第６の実施形態を概略側面図において示す。
【図１１】図１１は、図１０に従う実施形態を概略平面図において示す。
【図１２】図１２は、本発明による装置の第７の実施形態を概略側面図において示す。
【図１３】図１３は、本発明による装置の第８の実施形態を概略側面図において示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007531628.tif 000007
【図６】
2007531628.tif 000008
【図７】
2007531628.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007531628.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007531628.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007531628.tif 000015
【国際調査報告】
2007531628.tif 000016
2007531628.tif 000017
2007531628.tif 000018
2007531628.tif 000019
2007531628.tif 000020
2007531628.tif 000021