(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機スタンドの作業ロール（１）に隣り合って配置された冷却チャンバ（２）と前記作業ロール（１）との間の間隙をシールするための可撓性シールと、ガスの供給源と、前記可撓性シールへのガス入口（１４）と、前記可撓性シールからのガス出口（１６）と、を備えるシールデバイスにおいて、
ガスが、前記可撓性シールを通って連続的に流れる前に供給源で加熱され、
前記可撓性シールが、第１のシール部材（１０）及び第２のシール部材（７）を備え、前記第１のシール部材が、前記冷却チャンバ（２）内に包囲された可撓性ガスチャンバ（１０）を備え、前記第２のシール部材が中実体（７）を備え、前記可撓性ガスチャンバ（１０）が、加熱されたガス（１５，１７）の連続的な流れにより、前記中実体（７）に圧力を付与するように構成されていることを特徴とするシールデバイス。
【請求項２】
前記中実体（７）には、前記可撓性ガスチャンバ（１０）からのガス（１７）を受容するために、前記中実体（７）を貫通して１つ以上のガス通路（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールデバイス。
【請求項３】
前記ガス通路（１６）の少なくとも１つが、前記中実体（７）が圧延機スタンドの作業ロール（１）と接触する場所で前記中実体（７）から出ることを特徴とする請求項２に記載のシールデバイス。
【請求項４】
前記ガス（１５）の供給源が、極低温液体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシールデバイス。
【請求項５】
前記ガス（１５）が、窒素であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシールデバイス。
【請求項６】
一対の作業ロール（１）と、極低温冷却システムであって、前記作業ロール（１）が、前記極低温冷却システムの冷却チャンバ（２）内で供給された極低温液体（１５）によって冷却される、極低温冷却システムと、前記冷却チャンバ（２）と前記作業ロール（１）との間の間隙をシールするための、請求項１から５のいずれか一項に記載のシールデバイス（１０，７）と、を備えることを特徴とする圧延機スタンド。
【請求項７】
圧延中に、圧延機スタンドの作業ロール（１）と隣り合う冷却チャンバ（２）をシールする方法であって、
前記作業ロール（１）の縁部それぞれでシール（７）を提供するステップを含む方法において、
前記シール（７）と接触する可撓性ガスチャンバ（１０）を通る前に供給源で加熱されたガス（１５）の連続的な流れを供給し、加熱されたガス（１５，１７）の連続的な流れにより、前記シール（７）に圧力を付与するステップを含み、
前記可撓性ガスチャンバ（１０）が前記冷却チャンバ（２）内に包囲されることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記シール（７）それぞれの通路（１６）を通じて前記可撓性ガスチャンバ（１０）から前記ガス（１７）を供給し、前記シール（７）と前記作業ロール（１）との間の接触面で前記シール（７）から出すステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に極低温用途で使用するためのシール及びシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業ロールの極低温冷却は、所定の範囲から冷寒剤が漏れることを防止する様式を必要とし、この様式では、当該所定の範囲の外部の部分の凝縮及び凍結を回避することが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１０２４１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、本質的な閉鎖空間を作り出すために遮蔽手段を含む、作業ロールを冷却するための器具を説明しており、閉鎖空間内には、極低温冷却剤が噴霧される。作業ロールに対して閉鎖空間をシールするさまざまな方法が、ガスシール及びプラスチック材料を含んで説明されている。プラスチックシール又は他の機械的シールが、ロールの表面仕上げを損なう可能性があるので、ガスシールは、チャンバの頂部及び底部でロールの幅にわたって望ましい。しかしながら、チャンバの側部では、摩耗に起因してロール直径が変化するので、良好なガスシールを達成することがより困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の側面に従って、シールデバイスは、可撓性シールと、ガスの供給源と、シールへのガス入口と、シールからのガス出口と、を備え、それによりガスがシールを通って流れる。可撓性シールが、第１のシール部材及び第２のシール部材を備えている。第１のシール部材が可撓性ガスチャンバを備え、第２のシール部材が中実体を備え、可撓性ガスチャンバが中実体に圧力を付与するように構成されている。
【０００６】
シールを通って流れるガスが、シール効果を維持するために、シールを可撓性を有する状態に保ち、圧力を付与する。
【０００７】
好ましくは、デバイスが、熱供給部をさらに備え、それにより、ガスが、シールを通って流れる前に供給源で加熱される。
【０００８】
シールを通る温められたガスの連続的な流れが、シールの可撓性を維持してシールの品質を改善するために、シール材料を高温に保つ。
【０００９】
可撓性シールは、ガスが貫流する単一の可撓性ガスチャンバを備え、可撓性ガスチャンバは、シールを形成するために別の表面と接触する場所で補強されてもよい。
【００１０】
ガスの流れは、可撓性ガスチャンバのみを通っており、これにより、可撓性ガスチャンバを温かい状態に保ち且つ熱を中実体に導いてもよいが、好ましくは、中実体には、可撓性ガスチャンバからガスを受容するために、中実体を貫通して１つ以上のガス通路が設けられる。
【００１１】
可撓性ガスチャンバへのガス供給は、ロールにシールを押し付けるとともに、シールを温かい状態に保つ。
【００１２】
好ましくは、ガス通路の少なくとも１つは、中実体が圧延機スタンドの作業ロールと接触する場所で中実体から出る。
【００１３】
中実体から出るガスは、シールを通過する漏れを防止することを支援する。
【００１４】
好ましくは、ガスの供給源は極低温液体である。
【００１５】
好ましくは、ガスは窒素である。
【００１６】
本発明の第２の側面に従って、圧延機スタンドは、一対の作業ロールと、極低温冷却システムであって、作業ロールが、冷却システムの冷却チャンバ内で供給された極低温液体によって冷却される、極低温冷却システムと、冷却チャンバと作業ロールとの間の間隙をシールするための、第１の側面によるシールデバイスと、を備える。
【００１７】
圧延中に、圧延機スタンドの作業ロールと隣り合うチャンバをシールする方法は、作業ロールの縁部それぞれでシールを提供するステップと、シールと接触する可撓性ガスチャンバを通じてガスの流れを供給し、シールに圧力を付与するステップと、を含む。
【００１８】
好ましくは、方法は、ガスを可撓性ガスチャンバに供給する前にガスを加熱するステップをさらに含む。
【００１９】
好ましくは、方法は、シールそれぞれの通路を通じて可撓性ガスチャンバからガスを供給し、シールと作業ロールとの間の接触面においてシールから出すステップをさらに含む。
【００２０】
シールと作業ロール表面との間のガスの流れは、シールを通過する極低温ガスの漏れを大幅に減少するか、又は防止する。
【００２１】
本発明によるシール及びシール方法の一例が、添付の図面を参照してこれから説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】特許文献１で説明されるタイプのシュラウドを有する圧延機のためのガスシールの一例を示す。
【図１ｂ】図１ａのガスシール上でのロール直径の変化の影響を示す。
【図２ａ】圧延作業ロール包囲のための、本発明によるガスシールの一例の断面図である。
【図２ｂ】圧延作業ロール包囲のための、本発明によるガスシールの別の例の断面図である。
【図３ａ】作業ロールとシュラウドとの間の所定位置で図２ａの例を示す。
【図３ｂ】作業ロールと補強を含むシュラウドとの間の所定位置で図２ａの例を示す。
【図４】使用中に、本発明のシールが作業ロールとともに回転することを防止するための機構の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
作業ロール及び／又はストリップもしくは製品の極低温冷却を使用する圧延機では、遮蔽体又はチャンバが、所望の範囲で冷却剤を収容するため、且つ冷却剤が漏れて周囲の蒸気を凝縮させること及びストリップを損傷させることを防止するために設けられる。この遮蔽体は、作業ロールに近く、ただし直接的に接触することなく位置決めされ、概して、ガスシールが、極低温冷却剤が遮蔽体の縁部と作業ロール表面との間で漏れることを防止するために使用される。図１ａは、この構成を示し、ガスシール３は作業ロール１と遮蔽体２との間にある。当初は、ガスシールによってシールされる間隙は、作業ロールの表面の長さに沿って略一定である。ガスシールは、効率的に機能するために、一定の且つ比較的小さい間隙を必要とする。
【００２４】
使用期間後に、作業ロールが摩減するか、又は表面仕上げが損なわれ、ロールは再研磨されなければならない。従って、作業ロール直径は、最初のロール直径に対して変化する。これによる問題は、シールが最初の直径に対して設計され且つ多数のロール直径に対処することができないことである。図１ｂから分かるように、縁部シールが単にガスシールである場合、ロール直径が変化すると、ガスシールのための間隙が縁部において変化し、シールの弧に沿って一定ではなくなる。間隙が弧の一部に沿ってより大きくなると、より多くのガスがより大きな間隙を通って流れ且つガスシールの圧力が低下するので、シール全体の効率が低くなる。
【００２５】
特許文献１は、異なる作業ロール直径の問題に対処するために、作業ロールの縁部におけるプラスチックシールと、遮蔽部と、を使用することを提案しているが、プラスチックシールを、異なるロール直径に対応するのに十分に可撓性を有する状態に保つという問題が生じる可能性がある。異なるロール直径に対応するのに十分に弾性を有する材料、例えばゴムは、通常、極低温度ではあまり効果的に機能しない。これは、極低温度では、それらゴムの弾性がなくなり、いくつかのケースでは砕けやすくなるためである。
【００２６】
本発明は、ガス圧力がロールの表面にシールを押し付けるために使用されるシールであって、シールを通るガスの流れが、シールを温かい状態に保ち、従って弾性を有する状態に保つ、シールを有することによって、多数の作業ロール直径をシールする問題に対処する。
【００２７】
極低温用途のためのシールの一例は、図２ａ、図２ｂ、図３ａ及び図３ｂで示されている。チャンバ２の縁部の断面は、作業ロール１の表面８上に位置決めされたシール７を示している。チャンバ２の側壁９は、可撓性ガスチャンバ１０が側壁の基部１１内に収まるような形状とされている。側壁は、基部に開口部１２を有するような形状とされ、これにより、可撓性ガスチャンバ１０が作業ロール上のシール７と接触することを可能にする。シール７は、可撓性を有し、弾性材料、例えばゴム、ＰＴＦＥ、プラスチック又は同様の材料を含んでいる。可撓性ガスチャンバは、チューブ状又は他の適切な形状を有する膨張可能本体を備えている。図２ａに示される例では、シール７は、可撓性ガスチャンバ１０によってロール１の表面８に対して推進される。膨張可能チューブ１０は、チャンバ２の基部１１の形状をとるように変形し、シール７に圧力をかける。一実施形態では、通路１３，１４が、膨張可能チューブ１０内へのガス１５の流れのためにチャンバの側壁９に設けられている。膨張可能チューブと可撓性シールとの組み合わせは、シール装置が異なるロールサイズに容易に対応することを可能にする。しかしながら、チューブ及びシールは、ガスがチャンバを温かい状態に保つため且つシール部の可撓性を維持するために貫流する単一の可撓性ガスチャンバを備える可撓性シールを提供するために組み合わせられてもよく、このガスチャンバは、シールを形成するために別の表面と接触する場所で適切に補強される。
【００２８】
好ましくは、ガスは、露点温度以上の温かい窒素であり、この窒素は、液体冷寒剤をガスに蒸発させることによって得ることができる。液体冷寒剤は、室温まで温められることが可能であるか、又は熱が付与されてもよい。窒素がガス状態であると、窒素は、膨張可能チューブ及びプラスチックシールを可撓性を有する状態に保つために、十分に温かいガスを提供するようにさらに温められてもよい。窒素が好ましいが、任意の乾性ガスがチューブを膨張させるために使用されてもよい。シュラウド内に漏れる可能性のあった水蒸気を含むガスは、回避されるはずである。温かいガスの連続的な流れは、膨張可能チューブの壁が温かいままであり、従って可撓性を有したままであることを保証する。膨張可能チューブを通るガスの流れがない場合（すなわちチューブが単に加圧された場合）、壁の低温側のチューブの材料は、徐々に低温になり、その弾性特性を失う。
【００２９】
ガスの流れは、チューブを温かい状態及び可撓性を有する状態に保つため且つ圧力を付与してシールをロールに接触させて保持するためにチューブのみを通って提供されてもよいが、シールを可撓性を有した状態に保つためにシールに熱を導くことに頼ると、改良は、シールに通路１６，１７を提供することである。通路は、膨張可能チューブ１０及びシール７を通るガス１７の流れをもたらし、ガス１８は、作業ロールの表面８と接触するシールの表面から出てくることになり、これは、表面８で、ガスの連続的な流れをもたらす。図３ａは、構成を正面で示し、温かいガス１５の供給が、通路１４を通って膨張可能チューブ１０内に入り、その後、シール７の多数の通路１６を通っている。温かいガス１５，１７の連続的な流れは、シールが過度に冷たくなってその弾性を失い、従って適切にシールせず又は砕けやすく且つ作用しなくさえなるのではなく、シール自体が温かく且つ可撓性を有したままであることを保証する。
【００３０】
温かいガスの連続的な流れは、低温のガスがチャンバ２からシール７を通過して漏れることがないことを保証することも支援する。シールがロールの表面８に対して完全な気密シールを作り出さない場合であっても、シール７の面から出る温かいガス１８の流れは、低温のガスが漏れることができないこと及び空気がチャンバ内に到達できないことを保証する。
【００３１】
シール通路１６を通る流れの量を増大させるために提供されるさらなる特徴は、シール表面に溝を形成すること、又は好ましくはシールの表面を例えば凸面として形成することであり、凸面では、図２ｂに示すように、接触面が、中央にあり、ガス通路が、接触面の両側にある。
【００３２】
作業ロールがストリップ又はプレートを圧延しているときに、シール表面とロール表面との間には摩擦が生じ、この摩擦がシールに力を与え、この力は、シールがロールとともに回転することを妨げるために、相殺される必要がある。膨張可能チューブの壁は、シールが回転することを抑えるように構成されるか、又はシールには、突出部が設けられ、これら突出部は、チャンバ側壁の基部の孔又は凹部と係合するか、又は同様の方式でチャンバに接続する。図３ｂは、チューブが所定位置でシールを保持することができるように、ベルト１９で補強されたチューブを示す。シールから離れる、チューブの後部は、シュラウド壁９に取り付けられ、チューブの前部は、シール７に取り付けられている。図４は、どのように突出部２０及び凹部２１が回転を防止するために設けられているかを示している。
【００３３】
上述した端部シールは、特許文献１で使用されるように、チャンバシールへの頂部及び底部の作業ロールのために作業ロールの中央部にわたって、エアナイフと組み合わせて使用されてもよい。エアナイフ２２ａ，２２ｂは、頂部エアナイフ２２ａ及び底部エアナイフ２２ｂへのガス供給部２３，２４とともに図３ａで見ることができる。
【００３４】
本発明は、異なるロール直径をシールして所定位置で押圧するために可撓性材料を使用することによって異なるロール直径に対応することができるシールであって、温かいガスの流れを使用することで当該材料を可撓性を有する状態に保つことによって、極低温度にも用いることができる、シールを提供する。上述したように、従来技術のシステムは、ガス又はプラスチックシールを使用しているが、これらは、ともに、再研磨後にロールが形状を変えるときに効果的なシールを維持することに関連する問題、又はシールが機能しなければならない極低温度に起因する問題を有する。
【００３５】
代替的な実施形態は、膨張可能チューブを省略し、単に、シール自体の後部をガスで単に加圧する。この作業をなすために、シール自体は、実際にはピストンになり、ピストンは、内部でピストンが動く壁に対してシールを必要とする。この構成は、膨張可能チューブ構造よりも、適切にシールすることが困難であり、追加的なガイド及び制限部を必要とする。
【００３６】
別の解決法は、シールにバネ荷重をかけることであり、シールを温かい状態に保つためのガスのみを使用する。リーフタイプ又はブレードタイプのバネが使用された場合、これらは、シールがロールとともに回転することを抑える。この構造による複雑化は、シールへのガス接続部をどのように得るかである。１つの可能性は、膨張可能チューブが着座する場所でチャンバを保持することであるが、シールがピストンシール又は同様のものを必要とする。別の可能性は、シールに直接接続された１つ以上の可撓性チューブを介してガス供給部を有することである。しかしながら、これは、膨張可能チューブ構造よりも複雑である。
【００３７】
膨張可能チューブ構成の利点は、容易に製造され且つ組み立てられた１つのユニットで多数の要件を達成することである。膨張可能チューブ構成は、シールを抑え且つガイドし、ロールに対してシールを加圧し、且つシールにガスを供給するシンプルな様式を提供する。
【符号の説明】
【００３８】
１  作業ロール、２  チャンバ（冷却チャンバ）、７  シール（中実体）、１０  膨張可能チューブ（可撓性ガスチャンバ）、１４  通路（ガス入口）、１５  ガス、１６  通路（ガス出口）、１７  ガス
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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