專利名稱：在特別是冷卻區(qū)的噴氣區(qū)中消除帶材振動(dòng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消除連續(xù)通過熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域的帶材的振動(dòng)的方法和裝置，其中，在所述的熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域中向連續(xù)運(yùn)動(dòng)的帶材噴吹氣體。本發(fā)明特別適用于通過以射流方式噴吹氣體而進(jìn)行工作的冷卻裝置，所述冷卻裝置裝配在用于連續(xù)熱處理或鍍覆金屬帶材的生產(chǎn)線上，但是本發(fā)明并不局限于這種應(yīng)用。
為了充分理解本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域，首先要參考附圖中的

圖1進(jìn)行說明，圖1以透視圖示意地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀況的采用射流方式噴吹氣體的快速冷卻區(qū)2，金屬帶1從該快速冷卻區(qū)中通過，并經(jīng)過輥?zhàn)?和12。當(dāng)金屬帶穿過冷卻區(qū)2時(shí)，帶材1暴露在從多對(duì)例如由標(biāo)號(hào)4和5標(biāo)出的箱體中噴出的冷卻氣體射流中，而所述箱體分別位于帶材1的每一側(cè)。冷卻箱4和5具有受到限制的長(zhǎng)度，以便允許安裝例如由標(biāo)號(hào)9和10標(biāo)出的一個(gè)或一對(duì)穩(wěn)定輥，如圖1中所清楚地表示的那樣，這些輥?zhàn)颖恢糜趦蓚€(gè)相鄰的箱體之間，用于引導(dǎo)并穩(wěn)定帶材，特別是用于限制帶材在冷卻射流的作用下的振動(dòng)程度。
噴嘴箱4和5可沿橫向被分成多個(gè)裝配有獨(dú)立的氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)13、14和15的箱體，例如6、7、8，并且可以根據(jù)打算作用于帶材上的冷卻水平調(diào)節(jié)它們的供給流速和／或壓力特性。
可向帶材上噴吹冷卻氣體的機(jī)構(gòu)有許多不同的實(shí)施例。US—B—3068586公開了幾個(gè)這種噴吹機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。附圖中的圖2以透視圖示意地示出了一個(gè)裝配有噴孔16的已知類型的冷卻箱4，所述噴孔16的直徑和排布型式與所需的冷卻水平相適應(yīng)。圖3與圖2類似，但其中的已知類型的冷卻箱4具有在箱體4的整個(gè)表面上排列成矩形或菱形圖案的柱狀噴嘴17。最后，圖4以與圖2和圖3類似的視圖示出了噴嘴箱4的一種已知的替代形式，該噴嘴箱4裝配有以狹槽18的形式布置在箱體的整個(gè)寬度上的噴嘴。
通過孔16、噴嘴17或噴嘴18噴吹到帶材上的冷卻氣體在箱體和帶材中間橫向流過該箱體的整個(gè)寬度，從而使得它可以通過位于冷卻區(qū)2外側(cè)的管道進(jìn)行再循環(huán)。實(shí)現(xiàn)這些功能的裝置對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言是公知的，因此未表示在圖1中。
為了提高金屬帶材的連續(xù)熱處理線的性能以及對(duì)增強(qiáng)冷卻梯度的研究需要使孔16或噴嘴17或18更靠近帶材1并且采用增加的高冷卻氣體噴吹流速和／或壓力。這一變化在這種類型的冷卻區(qū)中導(dǎo)致出現(xiàn)一個(gè)新的問題，即，帶材在冷卻箱之間的振動(dòng)，這一振動(dòng)現(xiàn)象在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的設(shè)備中受到限制或者是未知的。
附圖的圖5示出了在一個(gè)穿過噴嘴箱4和5的水平面上的截面。對(duì)于理論上的穩(wěn)定狀態(tài)，帶材與箱體4和5之間的距離等于由符號(hào)a標(biāo)出的距離，由Vn和Vs標(biāo)出的箱體4和5中的噴吹流速是相等的。噴吹到帶材上的氣體沿著Vn1和Vn2及Vs1和Vs2被匯集起來。這一平衡的特征表現(xiàn)為Vn1=Vn2。
附圖的圖6示出了一個(gè)在其寬度上有不均勻分布的張力的帶材，在帶材中心處的張力比在邊緣處的張力大，或許，這是由于軋制過程，軋輥的外形，或加熱或冷卻的不均勻而造成的，或者由于一些其它現(xiàn)象造成的。在這種情形下，帶材的張力集中在其中心區(qū)域上，帶材的較長(zhǎng)的邊緣部分則張力較小。這種伴隨著“波浪”邊緣的張力上的差異可能會(huì)引起帶材1的邊緣與箱體4和5之間的距離按照b和c變化，這造成流速V′s1、V′s2、V′i1和V′i2的變化。在這個(gè)例子中，V′n1比V′n2小，并且V′s1比V′s2大。在這種作用下，帶材移到一個(gè)b側(cè)壓力增加而c側(cè)壓力減小的最大位置，并開始作反向運(yùn)動(dòng)。這一現(xiàn)象引起帶材的對(duì)稱的或其它方式的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，這可由示出了兩個(gè)依次相連的輥之間的這種振動(dòng)的圖7表現(xiàn)出來。這種在以高的流速進(jìn)行噴吹的區(qū)域中的振動(dòng)可達(dá)到使孔16、噴嘴17或18與帶材之間接觸的振幅值，這當(dāng)然會(huì)造成帶材1出現(xiàn)表面缺陷，從而降低產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，帶材的振動(dòng)可能導(dǎo)致冷卻箱及其噴孔或噴嘴的損壞。
為了解決這一問題，在現(xiàn)有技術(shù)中試圖通過減小噴嘴箱的長(zhǎng)度以便能使穩(wěn)定輥9和10(圖1)相互更接近而限制振動(dòng)。然而，這一技術(shù)限制了有效的噴吹長(zhǎng)度，因此限制了該區(qū)域中的冷卻效果。
解決這一問題的另一種嘗試是極大地增加帶材的張力，但是這種解決方案只可能應(yīng)用于較大的帶厚，并且不能被用于高溫帶材、較薄的帶材和大的寬度，或者由于制成帶材的經(jīng)處理鋼材的機(jī)械強(qiáng)度特性而不能被采用。
現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的用于消除或至少是減小帶材振動(dòng)的解決方案包括增加孔16或噴嘴17或18與帶材1之間的距離，或限制箱體中的噴吹壓力，這些解決方案限制了冷卻的效果并導(dǎo)致生產(chǎn)線的生產(chǎn)率下降，其下降的生產(chǎn)率可能相當(dāng)于正常生產(chǎn)率的40％。
此外，待處理的帶材軋制中的缺陷，特別是長(zhǎng)的邊緣，增加了暴露于噴吹到不穩(wěn)定帶材上的再循環(huán)氣體范圍內(nèi)的帶材開始振動(dòng)的危險(xiǎn)。進(jìn)而，當(dāng)前受處理的鋼的品級(jí)的變化要求在低帶材張力的情況下從越來越高的溫度以越來越陡的冷卻梯度進(jìn)行冷卻，由此造成帶材扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的出現(xiàn)變得更為普遍。
因此，本發(fā)明將自身的目標(biāo)定為解決上述問題，即，通過改善冷卻氣體在帶材和噴嘴箱之間的匯集，以及通過迫使帶材進(jìn)入一個(gè)固定位置，消除帶材在冷卻區(qū)中的振動(dòng)。
因而，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供這樣一種方法，它可用于消除連續(xù)穿過熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域的帶材的振動(dòng)，在所述熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域上，氣體被噴吹到連續(xù)運(yùn)行的、特別是穿過裝配在連續(xù)熱處理或鍍覆金屬帶材的生產(chǎn)線上的通過以射流方式噴吹氣體而實(shí)現(xiàn)冷卻的裝置的帶材上，其特征在于，這種方法包括將位于帶材一側(cè)的冷卻氣體的壓力和／或流速調(diào)節(jié)到一個(gè)低于在一個(gè)位于帶材一邊的區(qū)域中的額定值的值，并將位于帶材另一側(cè)的值也調(diào)節(jié)到一個(gè)低于帶材相對(duì)邊緣上的額定值的值。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種裝置，它可用于消除連續(xù)穿過通過以射流方式噴吹氣體而實(shí)現(xiàn)冷卻的區(qū)域的帶材的振動(dòng)，所述裝置裝配在金屬帶材的連續(xù)熱處理線上，該裝置采用如上所述的方法，并且其特征在于，它包括噴嘴箱，所述噴嘴箱包含一種如下所述的機(jī)構(gòu)，即它可以將位于帶材一側(cè)的箱中的冷卻氣體的壓力和／或流速調(diào)整到一個(gè)低于在一個(gè)位于帶材一邊的區(qū)域中的額定值的值，并將位于帶材另一側(cè)的箱中的值調(diào)整到一個(gè)低于帶材相對(duì)邊緣上的額定值的值。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過閱讀說明書并參考其后的附圖而顯而易見。附圖中圖1是示意地表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的采用射流方式噴吹氣體的快速冷卻區(qū)的透視圖；圖2是示意地表示裝有噴孔的已知類型的冷卻箱的透視圖；圖3與圖2類似，但其中所示已知類型的冷卻箱4具有在箱體的整個(gè)表面上排列成矩形或菱形圖案的柱狀噴嘴；圖4以與圖2和圖3類似的視圖示出了噴嘴箱的一種已知的替代形式；圖5示出了在一個(gè)穿過噴嘴箱的水平面上的截面；圖6示出了在其寬度上有不均勻分布的張力的帶材；圖7示出了帶材在兩個(gè)依次相連的輥?zhàn)又g的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；圖8是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及圖9是冷卻箱及其噴嘴的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的局部示意圖。
首先參考圖8進(jìn)行說明，圖8非常概略地以水平截面示出了分別設(shè)置在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的帶材1的兩側(cè)的兩個(gè)噴嘴箱8和21。在該圖中，可以看到每個(gè)箱體被分成多個(gè)單元箱。因此，箱8被分成三個(gè)單元箱8、7和6，每一個(gè)單元箱均單獨(dú)被供以噴吹氣體13、15和14。
根據(jù)本發(fā)明，單元箱的各個(gè)供給源裝配有用于調(diào)節(jié)相應(yīng)箱體的供應(yīng)流速和／或壓力的機(jī)構(gòu)。如圖8所示，這些機(jī)構(gòu)是以在帶材1上獲得不對(duì)稱(從右到左)的噴吹作用的方式制造和使用的，由此促使將匯集的氣體在一個(gè)方向上流過保持在平衡位置上的帶材。因而，這些機(jī)構(gòu)使得可以在位于帶材一側(cè)的端部箱體6中和位于帶材另一側(cè)的相對(duì)的端部箱體21中獲得一個(gè)較低的壓力水平。在圖8中，箭頭用于表示在位于帶材每一側(cè)上的箱體的不同部分中作為結(jié)果的壓力水平。這種調(diào)節(jié)的最終結(jié)果是，帶材經(jīng)受一個(gè)不對(duì)稱的力場(chǎng)，該力場(chǎng)使帶材處于圖8所示的具有一個(gè)扭轉(zhuǎn)角A1的平衡位置。在噴嘴箱中橫向壓力的這種調(diào)節(jié)反抗帶材的任何扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且迫使帶材保持在其預(yù)定位置上或至少限制其振動(dòng)的振幅。
參考圖8，在上面描述的實(shí)施例中，例如8和21的箱體被分成多個(gè)單元箱。因此，我們已經(jīng)看到，在這個(gè)沒有任何限制的實(shí)施例中，箱體8被分成三個(gè)單元箱8、7和6，對(duì)每一個(gè)單元箱分別從13、15、14單獨(dú)地供給噴吹氣體。根據(jù)本發(fā)明，這些供應(yīng)機(jī)構(gòu)裝配有用于調(diào)節(jié)冷卻氣體的壓力和／或流速的機(jī)構(gòu)，以便獲得上面說明的橫過帶材的右—左不對(duì)稱性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，通過在單個(gè)箱體中產(chǎn)生壓降來調(diào)節(jié)冷卻氣體的壓力，所述壓降可使在上面確定的區(qū)域中的氣體射流的壓力受到限制，使之有可能獲得所需的不對(duì)稱性，該壓降可以被固定或變化，特別是，有可能根據(jù)要對(duì)抗的振動(dòng)改變壓降的值。
根據(jù)本發(fā)明，還可以將帶材右側(cè)和左側(cè)上的噴嘴箱設(shè)計(jì)成具有不同的開口，促進(jìn)氣體向匯集截面為最大的側(cè)面匯集。
此外，根據(jù)本發(fā)明，冷卻區(qū)外側(cè)設(shè)有抽吸裝置，用于以不同程度抽吸帶材右側(cè)和左側(cè)的氣體，由此形成一個(gè)促使氣體流動(dòng)的優(yōu)選方向。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)噴嘴為管狀時(shí)，所需的不對(duì)稱性是通過改變箱體右側(cè)和左側(cè)之間的噴嘴的長(zhǎng)度而獲得的。
根據(jù)本發(fā)明，可以在位于冷卻區(qū)2頂部的輥3和由例如圖1中的9和10所示的穩(wěn)定輥之間沿噴嘴箱的長(zhǎng)度方向設(shè)置用于扭轉(zhuǎn)帶材的機(jī)構(gòu)，以便將帶材固定在其振動(dòng)范圍的極限位置上。所述機(jī)構(gòu)也可以設(shè)置在兩組穩(wěn)定輥之間。
當(dāng)然，所有這些裝置都可被單獨(dú)地或以不同的組合方式使用，以便獲得所需的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，可利用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳒y(cè)量帶材的振動(dòng)(振幅及其位置)，通過視頻圖象分析所獲得的信息，以便從限制帶材振動(dòng)的角度所控制執(zhí)行的操作，例如，調(diào)節(jié)噴嘴箱中的壓力或所述箱體的位置。
現(xiàn)在參考附圖中的圖9進(jìn)行說明，該圖示出了裝配有狹槽式噴嘴18的噴嘴箱4的另一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于消除噴吹氣體在碰到帶材之后被從側(cè)面移開的效應(yīng)。在本實(shí)施例中，噴嘴18是獨(dú)立的，并且通常通過其端部供應(yīng)冷卻氣體，而且以在兩個(gè)相鄰噴嘴之間形成一個(gè)氣體匯集區(qū)27的方式相互分開。由于采用了這種設(shè)計(jì)，可以從后面以相對(duì)于帶材成直角的角度匯集已經(jīng)吹到帶材上的氣體，所述的匯集形成于空間27中，這種匯集的速度向量不具有平行于帶材的分量，從而消除了噴吹氣體匯集向量的橫向分量。因此，我們得到Vn1=Vn2=Vs1=Vs2=0。這一通過所述機(jī)構(gòu)獲得的氣體匯集流速的等式可以實(shí)現(xiàn)帶材的穩(wěn)定，因此有助于解決前述問題。當(dāng)然，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，噴嘴箱4可裝配有由一系列以上述方式供給的孔的噴嘴18。
通過閱讀前面的描述可以清楚地認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明實(shí)際上提供了用于限制朝帶材邊緣流通的冷卻氣體匯集流的不穩(wěn)定性的裝置，該不穩(wěn)定性導(dǎo)致前面觀察到的帶材的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。因此，通過本發(fā)明，可以以低的帶材張力和高的冷卻氣體流速和／或壓力進(jìn)行操作，由此可以獲得快速的冷卻循環(huán)。
本發(fā)明可以消除根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中由于缺乏對(duì)帶材振動(dòng)的控制而對(duì)生產(chǎn)率產(chǎn)生的限制。還可以消除在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中當(dāng)帶材和冷卻箱接觸時(shí)發(fā)現(xiàn)的表面缺陷。
采用本發(fā)明還可以消除—由振動(dòng)引入帶材的機(jī)械應(yīng)力；—帶材由于振動(dòng)而產(chǎn)生皺褶的風(fēng)險(xiǎn)；以及—由帶材振動(dòng)產(chǎn)生的噪音。
當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于上面所述和／或提到的實(shí)施例，而是包括其所有的替代形式。另外，如本說明書的導(dǎo)言部分所述，本發(fā)明不局限于冷卻設(shè)備，而是也可以應(yīng)用于熱處理或鍍覆生產(chǎn)線上所有的將氣體吹到連續(xù)運(yùn)動(dòng)的帶材上的區(qū)域。
權(quán)利要求
1．一種用于消除連續(xù)穿過熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域的帶材的振動(dòng)的方法，在所述熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域上，氣體被噴吹到連續(xù)運(yùn)行的、特別是穿過裝配在連續(xù)熱處理或鍍覆金屬帶材的生產(chǎn)線上的通過以射流方式噴吹氣體而實(shí)現(xiàn)冷卻的裝置的帶材上，其特征在于，該方法包括將位于帶材一側(cè)的冷卻氣體的壓力和／或流速調(diào)節(jié)到一個(gè)低于在一位于帶材一邊的區(qū)域中的額定值的值，并將位于帶材另一側(cè)的值也調(diào)節(jié)到一個(gè)低于相對(duì)邊緣上的額定值的值。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在單個(gè)箱體中產(chǎn)生壓降來調(diào)節(jié)冷卻氣體的壓力，所述壓降可使在所述區(qū)域中的氣體射流的壓力受到限制，由此可以實(shí)現(xiàn)所需的不對(duì)稱性。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述壓降是固定的。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述壓降是可變的，可以根據(jù)要對(duì)抗的振動(dòng)改變其值。
5．一種用于消除連續(xù)穿過熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域的帶材的振動(dòng)的裝置，在所述熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域上，氣體被噴吹到連續(xù)運(yùn)行的、特別是穿過裝配在連續(xù)熱處理或鍍覆金屬帶材的生產(chǎn)線上的以射流方式噴吹氣體而實(shí)現(xiàn)冷卻的裝置的帶材上，該裝置采用根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，它包括噴嘴箱(8、21)，所述噴嘴箱包含如下所述的機(jī)構(gòu)，即它可以將位于帶材一側(cè)的箱體(6)中的冷卻氣體的壓力和／或流速調(diào)整到一個(gè)低于在一個(gè)位于帶材一邊的區(qū)域中的額定值的值，并將位于帶材(1)另一側(cè)的箱(21)中的值調(diào)整到一個(gè)低于相對(duì)邊緣上的額定值的值。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，噴嘴箱被分成多個(gè)單元箱(例如6；7；8)，每個(gè)所述的單元箱由裝配有用于調(diào)節(jié)冷卻氣體的壓力和／或流速的機(jī)構(gòu)的獨(dú)立供應(yīng)機(jī)構(gòu)(14，15，13)單獨(dú)地供應(yīng)噴吹氣體。
7．如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，在箱體的噴吹機(jī)構(gòu)之間，從后面匯集已經(jīng)被噴吹到帶材(1)上的冷卻氣體。
8．如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，各噴嘴箱(4)裝配有呈狹槽或一系列孔的形式的噴嘴(18)，這些被獨(dú)立地供給冷卻氣體的噴嘴彼此分開，以便形成一個(gè)用于匯集兩個(gè)相鄰噴嘴之間的氣體的區(qū)域(27)。
9．如權(quán)利要求5至8之一所述的裝置，其特征在于，噴嘴箱的開口在帶材的右側(cè)和左側(cè)之間不同，從而促使氣體向匯集截面為最大的側(cè)面匯集。
10．如權(quán)利要求5至9之一所述的裝置，其特征在于，它包括位于冷卻區(qū)(2)外側(cè)的抽吸機(jī)構(gòu)，所述抽吸機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)用于以不同程度抽取帶材右側(cè)和左側(cè)的氣體，由此形成一個(gè)促使氣體流動(dòng)的優(yōu)選方向。
11．如權(quán)利要求5至10之一所述的裝置，其中，噴嘴箱裝有管狀噴嘴，其特征在于，所述噴嘴的長(zhǎng)度在所述箱體的右側(cè)和左側(cè)之間變化。
12．如權(quán)利要求5至11之一所述的裝置，其特征在于，它包括允許帶材(1)在位于冷卻區(qū)(2)頂部的輥(3)和穩(wěn)定輥(9；10)之間或在兩組穩(wěn)定輥之間沿噴嘴箱的長(zhǎng)度方向扭轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，以便將帶材固定在其振動(dòng)范圍中的一個(gè)極限位置上。
13．如權(quán)利要求5至12之一所述的裝置，其特征在于，利用傳感器測(cè)量帶材的振動(dòng)，即帶材的振幅和位置，分析所獲得的信息，以便從限制帶材振動(dòng)的角度控制所進(jìn)行的操作，例如，特別是調(diào)節(jié)噴嘴箱中的壓力或所述箱體的位置。
14．用于連續(xù)熱處理或鍍覆金屬帶材的生產(chǎn)線，包括向所述帶材上噴吹氣體以及特別是通過以射流方式噴吹氣體而實(shí)現(xiàn)冷卻的區(qū)域(2)，其特征在于，它包括一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求5至12之一所述的用于消除帶材振動(dòng)的裝置，并采用一種根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于消除連續(xù)穿過熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域的帶材的振動(dòng)的方法,其中,在所述熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域上向連續(xù)運(yùn)行的帶材噴吹氣體射流而實(shí)現(xiàn)冷卻,該方法包括將位于帶材一側(cè)的冷卻氣體的壓力和/或流速調(diào)節(jié)到低于在一位于帶材一邊的區(qū)域中的額定值的值,并將位于帶材另一側(cè)的值也調(diào)節(jié)到低于相對(duì)邊緣上的額定值的值。本發(fā)明還涉及采用上述方法的用于消除連續(xù)穿過熱處理或鍍覆加工線的區(qū)域的帶材的振動(dòng)的裝置。
文檔編號(hào)C23C2/36GK1279296SQ0012040
公開日2001年1月10日 申請(qǐng)日期2000年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月6日
發(fā)明者羅伯特·王, 法蘭西斯·米尼亞爾 申請(qǐng)人:斯坦尼埃爾迪公司