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技術 長尺製品を製造するように構成された圧延機から出て来る前記長尺製品、例えばバーを減速するための制動システム、およびこれを動作させるための方法

出願人 プライメタルズ・テクノロジーズ・イタリー・エッセ・エッレ・エッレ
発明者 フランチェスコ・トスキ
出願日 2015年12月23日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2017-540122
公開日 2018年2月8日 (2年0ヶ月経過) 公開番号 2018-503516
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 本解決法 空圧式シリンダ ローラーコースター 接触通路 スペース制約 保全コスト 電気機械的アクチュエータ 接触部品
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題・解決手段

長尺製品(bi)を製造するように構成された圧延機(100)から出て来る前記長尺製品(bi)、例えばバーを減速するための非接触制動システム−および関連する方法−であって、前記システムは、制動ライン(lb)に沿って直列に配置された複数の電磁石(60)を備える少なくとも1つの制動モジュール(6)を備え、前記電磁石(60)の各々は磁場(B)を誘起するように構成されておりかつ開いた磁性コア(61)および前記磁性コア(61)の周囲のコイル(62)を備え、開いた磁性コア(61)は間に前記磁場(B)が流れる2つの対向する磁極によって形成された間隙を備え、前記制動モジュール(6)の電磁石(60)は、各開いた磁性コア(61)の間隙が、前記圧延機(100)から出て来る各長尺製品(bi)を受けて間隙を通して非接触で摺動させるのに適するように、および、前記長尺製品(bi)が前記間隙を通って非接触で摺動するとき、前記電磁石(60)によって前記長尺製品(bi)に対して制動磁力(Fd)が及ぼされるように構成されており、前記制動磁力(Fd)は、前記圧延機(100)から出て来る前記長尺製品(bi)の移動の方向と反対である。

概要

背景

長尺金属製品の製造は一般に、プラント内一連のステップによって具体化される。通常は、第1のステップにおいて、溶鉱炉供給材料として金属スクラップが提供され、溶鉱炉はスクラップを加熱して液体状態に到達させる。その後、連続鋳造設備を使用して、この液体金属を冷却および固化させ、好適なサイズのストランドを形成する。次いでそのようなストランドを切断して、好適なサイズの中間長尺製品、典型的にはビレットまたはブルーム生産し、圧延機用の供給ストックを作り出す。通常、そのような供給ストックは、次いで冷却床内で冷却される。その後、圧延機を使用して、寸法に応じてビレットまたはブルームと呼ばれることもあるこれら供給ストックを、機械産業または建設産業において利用可能な、様々なサイズで入手可能な最終長尺製品、例えば真っ直ぐな製品またはコイルとしての鉄筋またはロッド転換する。この結果を得るために、供給ストックは圧延機に入るのに好適な温度まで予熱されて、複数の圧延スタンドから成る圧延機設備によって圧延される。これらの複数の複数のスタンドを通して圧延することにより、供給ストックは、所望の断面および形状へと変えられる。先の圧延工程の結果得られる長尺製品は通常、典型的には500℃から980℃の間の、まだ高温のまたは温かい状態にあるときに切断され、冷却床内で冷却され、最後に、典型的には12mから24mの間の、工業用の長さに切断され、顧客にいつでも配送できるように1トンから5トンに束ね梱包される。

いずれにせよ、連続鋳造および圧延により得られるあらゆる長尺金属製品は、圧延機から出て来るときに特定の速度および長さを有しており、一般にはこれらを、送達経路に沿って前進するときに切断し、その後減速する必要がある。この送達経路の最後には、さらなる処理および/または梱包を見越して長尺金属製品が保管される冷却床がある。

例えば、通常はコンクリート補強に使用される、熱間圧延リブ付き鋼棒または鋼筋は、いわゆる高速圧延機の最後の圧延パスの後で、約500℃から600℃まで急冷され、典型的には約90mから120mである、規定された長さに切断される。2トンの重量を有する長さ12mのビレットから、長さ3000m超のバーを生成できる。圧延機出口での速度は通常、約30m/sから50m/sであり、バーは切断後、冷却床上へと降ろすことができるように、好適に制動される必要がある。このように生産されるバーは、好ましくは0に近い速度で、冷却床に到達する必要がある。

上記の事実を考慮すると、1つの主要な技術的課題は、圧延機の出口における30m/s以上から冷却床上に降ろすのに好適な速度へと、例えば2m/sへとバーを制動することを、最短時間で達成することにある。

現在の技術は、バーのまたは一般に長尺製品の制動を、バーを挟持し減速を機械的に適用する、モータ駆動の回転するロールによって行う。磁石とバー自体の間の摩擦によってバーを制動する磁気的設備も使用されている。

これらの既存の技術によれば、バーなどの長尺製品は、2つの回転するロールの間に挟持される。これらのロールは、例えば空圧式シリンダを介して各バーに近付いていくことによって、結果的にバーを制動する。バーの表面に対する接触圧力および摩擦係数により、バーに対する制動力が生まれる。

回転するロールは通常、電動モータに機械的に接続される。典型的な設備電力は400kWから800kWであり、これが個々に駆動される2つから4つのモータ分配される。

最後の圧延スタンドの出口すぐのところでの依然平均約600℃である温度では、上記のバーなどの長尺製品は変形能を有するので、回転するロールが制動のために及ぼす圧力は結果的に、長尺製品の、その断面の形状を変えてしまうところまでの容認できない変形をもたらし得る。

現状の技術によるピンチロールを介した制動に伴う、上記の製品損傷という望ましくない副次的影響を制限するために、空圧式シリンダが生む挟持力を制限することができる。

しかしながら、挟持力を犠牲にするとき、バーとロールとの間の摩擦係数が低くなり、この結果、伝達可能なトルクが最終的に低減されることになる。適用されるトルクを低減することにより、これに伴う制動力が低下し、この結果、システムの性能が制限される。

制動ロールまたはピンチロールの数を増やすのは、費用効果の高いものではないことが分かっている。その理由は、採用される制動ロールの数に伴い、少なくともより多くの駆動手段も必要となるので、設備の全体コストが増加するからである。これらの状況下では、先行技術による制動ユニットにとって必要な通常の設置スペースは、5mから10mである。

制動力を規制するこうした不利な手法に加えて、圧延機から出る長尺製品を制動するための現在採用されている技術は、ピンチロールとその作動手段との間の機械的接続と関連付けられる、さらなる欠点を有する。実際には、ピンチロールに基づく制動システムの反応時間は遅く、結果的な制動サイクルオーダーは、少なくとも1秒である。

連続鋳造および圧延工程による長尺金属製品の生産のための既存のプラントのいずれも、圧延機から出て来る長尺製品の減速および冷却床へのこれらの送達をうまく管理しながら、同時に制動効果の有効性を犠牲にすることなく前記長尺製品の形状および機械的特性不変のままとすることを保証するものではない。

さらに、最後の圧延機スタンドから離れるときに長尺金属製品を減速するための既存の解決法のいずれも、以下を同時に有効に考慮するよう特定的に設計されてはいない:
スループット、すなわち、長尺金属製品が製造され圧延機から放出される速度、
−プラントのレイアウト設計が理論上従うスペース制約
−長尺製品の冷却床上での保管を可能にする関連する制動システムを備えた、そのような長尺製品の連続鋳造および圧延のための製造プラント操業するコスト、
− 形状および技術的特性に関する製品品質

概要

長尺製品(bi)を製造するように構成された圧延機(100)から出て来る前記長尺製品(bi)、例えばバーを減速するための非接触制動システム−および関連する方法−であって、前記システムは、制動ライン(lb)に沿って直列に配置された複数の電磁石(60)を備える少なくとも1つの制動モジュール(6)を備え、前記電磁石(60)の各々は磁場(B)を誘起するように構成されておりかつ開いた磁性コア(61)および前記磁性コア(61)の周囲のコイル(62)を備え、開いた磁性コア(61)は間に前記磁場(B)が流れる2つの対向する磁極によって形成された間隙を備え、前記制動モジュール(6)の電磁石(60)は、各開いた磁性コア(61)の間隙が、前記圧延機(100)から出て来る各長尺製品(bi)を受けて間隙を通して非接触で摺動させるのに適するように、および、前記長尺製品(bi)が前記間隙を通って非接触で摺動するとき、前記電磁石(60)によって前記長尺製品(bi)に対して制動磁力(Fd)が及ぼされるように構成されており、前記制動磁力(Fd)は、前記圧延機(100)から出て来る前記長尺製品(bi)の移動の方向と反対である。

目的

上記の事実を考慮すると、1つの主要な技術的課題は、圧延機の出口における30m/s以上から冷却床上に降ろすのに好適な速度へと、例えば2m/sへとバーを制動することを、最短時間で達成することにある

効果

実績

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請求項1

長尺製品(bi)を製造するように構成された圧延機(100)から出て来るバー等の前記長尺製品(bi)を減速するための渦電流非接触制動システムであって、制動ライン(lb)に沿って直列に配置された複数の電磁石(60)を備える少なくとも1つの制動モジュール(6)であって、前記電磁石(60)の各々が磁場(B)を誘起するように構成されておりかつ開いた磁性コア(61)および前記磁性コア(61)の周囲のコイル(62)を備え、前記開いた磁性コア(61)が間に2つの対向する磁極によって形成された、前記磁場(B)が流れる間隙を備える、少なくとも1つの制動モジュール(6)を備え、前記制動モジュール(6)の前記電磁石(60)が、各開いた磁性コア(61)の前記間隙が、前記圧延機(100)から出て来る各長尺製品(bi)を受けて前記間隙を通して非接触で摺動させるのに適しており、および前記長尺製品(bi)が前記間隙を通って非接触で摺動する場合に、前記電磁石(60)によって前記長尺製品(bi)に対して制動磁力(Fd)が及ぼされるように構成されており、前記制動磁力(Fd)は、前記圧延機(100)から出て来る前記長尺製品(bi)の移動方向と反対となっており、任意の制動モジュール(6)に関して、前記電磁石(60)が、前記制動ライン(lb)に沿って第1の列および第2の列に従って互い違いに配設されて、前記制動ライン(lb)に沿って互いに交互の配置構成を形成しており、前記第1の列の前記電磁石(60)および前記第2の列の前記電磁石(60)が、各磁性コア(61)の前記2つの対向する磁極によって形成された前記間隙が全て整列され、この結果、長尺製品(bi)が一連の前記電磁石(60)の前記間隙の中を非接触で通過することが可能となるように、前記制動ライン(lb)を横切る方向において互いにオフセットされている、というように構成されている、渦電流非接触制動システム。

請求項2

前記電磁石(60)の各々の前記開いた磁性コア(61)がC字形状または全体にヨーク形状であり、前記磁場(B)が前記間隙を横断して前記コア上でループしている、請求項1に記載の非接触制動システム。

請求項3

長尺製品(bi)が次の制動モジュール(6)の前記電磁石(60)の前記間隙の中を非接触で実質的に連続して通過することを可能にする構成で、前記制動ライン(lb)に沿って互いに対して直列に配置された、複数の前記制動モジュール(6)を備え、前記制動ラインが、圧延機(100)の出口と長尺製品(bi)のための冷却床(5)との間に位置付けられている、請求項1または2に記載の非接触制動システム。

請求項4

20から400の範囲内の電磁石(60)の数を含み、前記電磁石(60)が直列に配置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の非接触制動システム。

請求項5

前記開いた磁性コア(61)の前記対向する磁極の間の前記間隙の寸法が、10ミリメートルから60ミリメートルである、請求項1から4のいずれか一項に記載の非接触制動システム。

請求項6

前記磁性コア(61)の各磁極が、60平方ミリメートルから1000平方ミリメートルの範囲内の作用表面積を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の非接触制動システム。

請求項7

長尺製品(bi)を製造するように構成された圧延機(100)から出て来るバー等の前記長尺製品(bi)を非接触で減速する方法であって、−複数の電磁石(60)を備えた少なくとも1つの制動モジュール(6)を制動ライン(lb)に沿って直列に配置するステップであって、前記制動ライン(lb)が圧延機(100)の出口と長尺製品(bi)のための冷却床(5)との間に位置付けられており、前記電磁石(60)の各々が、開いた磁性コア(61)および前記磁性コア(61)の周囲のコイル(62)を備え、前記開いた磁性コア(61)が2つの対向する磁極によって形成された間隙を備える、ステップと、−前記電磁石(60)の各々によって、前記間隙を横断して流れる磁場(B)を誘起するステップと、−前記圧延機(100)から出て来る前記長尺製品(bi)を前記制動モジュール(6)に供給するステップと、−前記長尺製品(bi)をそれぞれの開いた磁性コア(61)の前記間隙の各々を通して非接触で摺動させるステップと、−前記長尺製品(bi)が前記間隙を通って非接触で摺動する間、前記電磁石(60)によって前記長尺製品(bi)に対して制動磁力(Fd)を及ぼすステップであって、前記制動磁力(Fd)は、前記長尺製品(bi)の移動方向と反対である、ステップと、を含み、複数の電磁石(60)を備える少なくとも1つの制動モジュール(6)を、制動ライン(lb)に沿って直列に配置するステップは、−前記電磁石(60)を前記制動ライン(lb)に沿って第1の列および第2の列に従って互い違いに配設して、前記制動ライン(lb)に沿った交互の配置構成を形成するステップと、−前記第1の列および前記第2の列のそれぞれの前記電磁石(60)を、各電磁石(60)の前記2つの対向する磁極によって形成された前記間隙が全て整列されて前記長尺製品(bi)のための非接触通路を形成するように、前記制動ライン(lb)を横切る方向において互いにオフセットさせることによって、前記長尺製品(bi)が一連の電磁石(60)の前記間隙の中を非接触で通過することを可能にするステップと、を含み、−前記長尺製品(bi)に対して、前記電磁石(60)の各々が生じさせた前記制動磁力の和である全体的な制動磁力(Fd)を及ぼすステップ、を含む、方法。

請求項8

複数の電磁石(60)を備える少なくとも1つの制動モジュール(6)を制動ライン(lb)に沿って直列に配置するステップが、各前記電磁石(60)の前記2つの対向する磁極によって形成された前記間隙を整列させて、前記長尺製品(bi)のための非接触通路を形成するステップを含む、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記長尺製品(bi)が前記制動ライン(lb)に沿って1つの同じ制動モジュール(6)内の前記一連の電磁石(60)の間隙の連なりの中をおよび連続した制動モジュール(6)同士の間を非接触で通過することが可能となるように、それぞれの前記電磁石(60)を配置しながら、複数の前記制動モジュール(6)を前記制動ライン(lb)に沿って互いに対して直列に配置するステップを含む、請求項7または8に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、長尺製品を製造するように構成された圧延機から出て来る前記長尺製品、例えばバー、ロッドなどを減速するための方法およびシステムに、特にそのような長尺製品を非接触で制動するための方法およびシステムに関する。

背景技術

0002

長尺金属製品の製造は一般に、プラント内一連のステップによって具体化される。通常は、第1のステップにおいて、溶鉱炉供給材料として金属スクラップが提供され、溶鉱炉はスクラップを加熱して液体状態に到達させる。その後、連続鋳造設備を使用して、この液体金属を冷却および固化させ、好適なサイズのストランドを形成する。次いでそのようなストランドを切断して、好適なサイズの中間長尺製品、典型的にはビレットまたはブルーム生産し、圧延機用の供給ストックを作り出す。通常、そのような供給ストックは、次いで冷却床内で冷却される。その後、圧延機を使用して、寸法に応じてビレットまたはブルームと呼ばれることもあるこれら供給ストックを、機械産業または建設産業において利用可能な、様々なサイズで入手可能な最終長尺製品、例えば真っ直ぐな製品またはコイルとしての鉄筋またはロッドに転換する。この結果を得るために、供給ストックは圧延機に入るのに好適な温度まで予熱されて、複数の圧延スタンドから成る圧延機設備によって圧延される。これらの複数の複数のスタンドを通して圧延することにより、供給ストックは、所望の断面および形状へと変えられる。先の圧延工程の結果得られる長尺製品は通常、典型的には500℃から980℃の間の、まだ高温のまたは温かい状態にあるときに切断され、冷却床内で冷却され、最後に、典型的には12mから24mの間の、工業用の長さに切断され、顧客にいつでも配送できるように1トンから5トンに束ね梱包される。

0003

いずれにせよ、連続鋳造および圧延により得られるあらゆる長尺金属製品は、圧延機から出て来るときに特定の速度および長さを有しており、一般にはこれらを、送達経路に沿って前進するときに切断し、その後減速する必要がある。この送達経路の最後には、さらなる処理および/または梱包を見越して長尺金属製品が保管される冷却床がある。

0004

例えば、通常はコンクリート補強に使用される、熱間圧延リブ付き鋼棒または鋼筋は、いわゆる高速圧延機の最後の圧延パスの後で、約500℃から600℃まで急冷され、典型的には約90mから120mである、規定された長さに切断される。2トンの重量を有する長さ12mのビレットから、長さ3000m超のバーを生成できる。圧延機出口での速度は通常、約30m/sから50m/sであり、バーは切断後、冷却床上へと降ろすことができるように、好適に制動される必要がある。このように生産されるバーは、好ましくは0に近い速度で、冷却床に到達する必要がある。

0005

上記の事実を考慮すると、1つの主要な技術的課題は、圧延機の出口における30m/s以上から冷却床上に降ろすのに好適な速度へと、例えば2m/sへとバーを制動することを、最短時間で達成することにある。

0006

現在の技術は、バーのまたは一般に長尺製品の制動を、バーを挟持し減速を機械的に適用する、モータ駆動の回転するロールによって行う。磁石とバー自体の間の摩擦によってバーを制動する磁気的設備も使用されている。

0007

これらの既存の技術によれば、バーなどの長尺製品は、2つの回転するロールの間に挟持される。これらのロールは、例えば空圧式シリンダを介して各バーに近付いていくことによって、結果的にバーを制動する。バーの表面に対する接触圧力および摩擦係数により、バーに対する制動力が生まれる。

0008

回転するロールは通常、電動モータに機械的に接続される。典型的な設備電力は400kWから800kWであり、これが個々に駆動される2つから4つのモータ分配される。

0009

最後の圧延スタンドの出口すぐのところでの依然平均約600℃である温度では、上記のバーなどの長尺製品は変形能を有するので、回転するロールが制動のために及ぼす圧力は結果的に、長尺製品の、その断面の形状を変えてしまうところまでの容認できない変形をもたらし得る。

0010

現状の技術によるピンチロールを介した制動に伴う、上記の製品損傷という望ましくない副次的影響を制限するために、空圧式シリンダが生む挟持力を制限することができる。

0011

しかしながら、挟持力を犠牲にするとき、バーとロールとの間の摩擦係数が低くなり、この結果、伝達可能なトルクが最終的に低減されることになる。適用されるトルクを低減することにより、これに伴う制動力が低下し、この結果、システムの性能が制限される。

0012

制動ロールまたはピンチロールの数を増やすのは、費用効果の高いものではないことが分かっている。その理由は、採用される制動ロールの数に伴い、少なくともより多くの駆動手段も必要となるので、設備の全体コストが増加するからである。これらの状況下では、先行技術による制動ユニットにとって必要な通常の設置スペースは、5mから10mである。

0013

制動力を規制するこうした不利な手法に加えて、圧延機から出る長尺製品を制動するための現在採用されている技術は、ピンチロールとその作動手段との間の機械的接続と関連付けられる、さらなる欠点を有する。実際には、ピンチロールに基づく制動システムの反応時間は遅く、結果的な制動サイクルオーダーは、少なくとも1秒である。

0014

連続鋳造および圧延工程による長尺金属製品の生産のための既存のプラントのいずれも、圧延機から出て来る長尺製品の減速および冷却床へのこれらの送達をうまく管理しながら、同時に制動効果の有効性を犠牲にすることなく前記長尺製品の形状および機械的特性不変のままとすることを保証するものではない。

0015

さらに、最後の圧延機スタンドから離れるときに長尺金属製品を減速するための既存の解決法のいずれも、以下を同時に有効に考慮するよう特定的に設計されてはいない:
スループット、すなわち、長尺金属製品が製造され圧延機から放出される速度、
−プラントのレイアウト設計が理論上従うスペース制約
−長尺製品の冷却床上での保管を可能にする関連する制動システムを備えた、そのような長尺製品の連続鋳造および圧延のための製造プラント操業するコスト、
− 形状および技術的特性に関する製品品質

先行技術

0016

WO2010/038910A2

発明が解決しようとする課題

0017

したがって、先行技術には、圧延工程の結果得られるような長尺製品の形状および機能的特徴を不変に維持しつつ、同時に関連するスループット率と長尺製品が圧延機を離れる速度とに効果的に対処する、圧延機から出て来るバーなどの長尺製品を減速するための方法および対応するシステムの必要性が存在する。

0018

先行技術にはまた、長尺製品を停止させ次いで梱包するために必要なスペースの低減を保証しつつ、設備および機械に関連するコストの削減を可能にする、圧延機から出て来るバーなどのそのような長尺製品を減速するための方法および対応するシステムの必要性も存在する。

0019

したがって、本発明の主要な目的は、
−圧延された長尺製品を、最後の圧延スタンドでの出口速度から冷却床上への放出に適合した速度へと効果的に制動すること
を可能にし、同時に、以下の利点を提供する、圧延機から出て来る長尺製品を減速するための方法および対応するプラントを提供することである:
− 上記の制動動作を最短時間でかつ最小スペース内で達成する。
− バーに触れずにかつバーに対して直接力を加えずに、圧延された長尺製品を効果的に制動する。
本発明によるシステムを備えた圧延機プラントは、30m/s以上などの高速で移動している圧延機の製品のスループットを管理すること、およびそのような製品を都合の良い小さいスペース内でバーに触れることなく停止させることを達成することが可能である。

0020

本発明の付随する目的は、圧延機から出て来る長尺製品の制動を、そのような製品を、例えばその表面に永久的な窪みまたは跡を残すことまたは圧延工程によって得られた断面の形状を変えることで、全体に損傷させるリスクを冒すことなく、可能にすることである。

課題を解決するための手段

0021

この点に関して、本発明のうちの1つのような非接触制動技法の採用により、減速および冷却床上に降ろす動作と関係して製品を損傷するどのようなリスクも、有利に回避できる。

0022

これだけでなく、本発明による制動システムの設計により、通常大きな物理的スペースを占めかなりの量のエネルギーを吸収する、かさ張る駆動手段および伝達手段の使用を回避することが可能になる。したがって、本発明による制動システムは、このように必要な電力がより少ないので、包括的な生産コストの低減を有利に助け、これは関連の高まっているエネルギー節減方策および環境保護要件に適合するものである。

0023

本発明は、これらのおよび他の目的および利点を、それぞれの独立請求項によるシステムおよび方法の特徴によって達成する。従属請求項は、特に有利な実施形態をさらに導入する。

0024

本発明の他の目的、特徴、および利点について、添付した図面に表された具体的な実施形態を参照して、ここでより詳細に記載する。

図面の簡単な説明

0025

例えば描かれたような単一ストランド圧延機において圧延機スタンドおよびシャーを備える、生産プラントの概略全体図であり、既存の先行技術の制動に関する解決法による制動サイクルのいくつかの相が連続的に表されている。
全体的なかさ張りおよび既存の長尺製品の制動に関する解決法によって占有される通常ではかなり大きい設置スペースを強調した、先行技術による具体的な制動ユニットの図である。
本発明による電磁石が、長尺の圧延工程において圧延機によって生産される製品などの、移動中の金属長尺製品に対して引き込み力を及ぼすようになる様子を、概略的に表した図である。
本発明による制動ラインに沿って直列に配置されることになる電磁石の概略斜視図であり、電磁石の開いた磁性コアが、間に磁場が流れる2つの対向する磁極によって形成された間隙を備えており、長尺製品が圧延機から出る際にこの間隙を通って非接触で摺動されるようになっている。
図3bの電磁石の概略斜視図であり、渦電流に基づいて、図3bの長尺製品の移動と反対の制動作用を及ぼす、磁場変化の源に対して反応を返す引き込み力が生成される様子が強調されている。
図3bおよび図3cのもののような本発明による電磁石の概略斜視図であり、生み出される制動効果がFEMモデル化において電磁石が作り出す磁場と相関させられている。
本発明による、バーなどの長尺製品を減速するための非接触制動システムを備える長尺の圧延プラントの概略図である。
図3bのまたは図3cの電磁石の概略正面図であり、コイルが電磁石の磁性コアを取り囲むのがさらに表されており、ここで、vはバー速度、Fは制動力、Bは磁場である。
図3bまたは図3cの電磁石の概略側面図であり、コイルが電磁石の磁性コアを取り囲むのがさらに表されている。

実施例

0026

これらの図では、同様の参照符号は同様の要素を描写している。

0027

図1および図2を参照すると、圧延機から出て来る長尺製品を減速するための先行技術において現在使用されているシステムの欠点について、さらに明らかになるであろう。例として、単一ストランド圧延機は通常、生産されたバーなどの長尺製品を減速して冷却床上でのそれらの保管を可能にするために、従来の2ストランド制動システムを使用することによって動作する。単一ストランド圧延機100は通常、圧延スタンド1、および、ストランドまたは一般的な中間長尺製品を所望の必要とされる最終冷却床長さへと切断するためのシャー2を備える。

0028

いわゆる2ストランド制動システムによる標準的な制動サイクルは、一連のステップを含み、図1の図を参照すると、上から下に:
− 第1のステップでは、バーb1などの第1の長尺製品がブレーキ3’によって最終的に制動され、冷却床5上へと連続的に放出され、このとき、
− 上記の第1のステップと並行して行われる第2のステップでは、バーb2などの第2の長尺製品がブレーキ3を通過し、このときブレーキ3はまだ電力駆動されておらず、この段階では開いたままのそのピンチロールを通るバーb2に対して、制動力を能動的に及ぼしておらず、
− 第3のステップでは、バーb2がシャー2によって切断されるとき、ブレーキ3が電力駆動され、この段階では閉じたままのそのピンチロールを通して、バーb2を圧延速度から典型的には3m/sまで減速するのに必要な時間の間、バーb2に対して制動力を能動的に及ぼし、
− 第4のステップでは、ブレーキ3は、先のバーb1と同様に、冷却床5上に最終的に放出される準備のできたバーb2に対して制動作用を能動的に働かせるのを停止し、一方で、バーb3などのさらなる第3の長尺製品が、まだ電力投入されていないブレーキ3’に通され、シャー2がバーb3に対して切断を行ったら、同じブレーキ3’によって制動されることになる。既に記載したサイクルと同様に、第4のバーb4が続き、ブレーキ3へと導かれ、このサイクルがバーb3およびバーb4に対して択一的に繰り返される。

0029

図1のブレーキ3およびブレーキ3’は一般に、こうした従来の2ストランド制動システムにおいては、一緒には働かない。50m/sで走行する長さ96mのバーに対する典型的な制動サイクルは、以下の相を備える:
制動オン時間:0.94秒、制動オフ時間:2秒。

0030

図2は記載したようなピンチロールを備える従来の制動ユニットによって通常占有されるスペースが、5メートル〜10メートルの間の範囲にある様子を示す。

0031

先行技術において、相対的に移動している磁石と近くの導体との間の電磁的牽引力を利用する渦電流ブレーキが知られており、そのような牽引力は、電磁誘導を通して導体中に誘起された渦電流に起因するものである。

0032

現状では、高速の列車またはローラーコースターを減速するために、電力供給される器具を電力がオフにされたときに即座に停止するために、または電気事業者が使用する電気メーターおよびスイッチにおいて、渦電流ブレーキが使用されている。渦電流レールブレーキは例えば、特許文献1に開示されている。

0033

長尺製品を製造するように構成された圧延機から出て来るそのような長尺製品、例えばバーを減速するために渦電流を採用する出願は、先行技術では知られていない。

0034

本発明によるシステムおよび方法は、長尺圧延の分野に−および特にバーなどの長尺圧延製品を減速するタスクに−有利に適用される。固定された磁石を通過して移動する導電表面は、ファラデー誘導法則に基づいて、そこに相対的な磁場によって円形電流すなわち渦電流を誘起されることになる。図3a図3b、および図3cは、本出願の意味において、バーbiなどの長尺製品の導電表面上を速度v2で流れる渦電流の生成を概略的に描いている。そのような渦電流は、本発明による電磁石60を通る長尺製品bi自体の速度vでの移動の結果生じる。電磁石60を通る導体および長尺製品biの移動の結果、導体および長尺製品bi上の電荷qが、力f(図3bにおいて



としてベクトルで示されている)を受け、この力fは前記渦電流の起点にある。

0035

レンツの法則により、循環する渦電流は、磁石60の場Bとは反対の、それ自体の磁場を作り出すことになる。したがって、長尺圧延によって製造された長尺製品biなどの移動する導体は、その動きと反対の牽引力Fdを磁石60から受けることになる。そのような牽引力Fd(図3cにおいて



としてベクトルで示されている)は、電磁石60の場Bと、および最終的には長尺製品biの移動の速度(velocity)または速度(speed)vと、比例することになる。

0036

図3a図3cに例示された教示に照らして、かつ図4および図5を参照すると、長尺製品を製造するように構成された圧延機100から出て来る前記長尺製品、例えばバーbiを減速するための非接触制動システムは、少なくとも1つの制動モジュール6を備える。そのような制動モジュール6は、制動ラインlbに沿って直列に配置された複数の電磁石60を備える。

0037

電磁石60の各々は磁場Bを誘起するように構成され、例えば図5図6、および図7に表されているように、開いた磁性コア61および磁性コア61の周囲に巻かれたコイル62を備える。コイル62のワイヤ電源に接続され、コイル62内を電流が流れ、この結果磁場Bが生み出される。

0038

磁性コア61は、C型磁性コアとすることができるか、または全体にヨーク形状とすることができる。より具体的には、開いた磁性コア61は、間に磁場Bが流れる2つの対向する磁極によって形成された間隙を備える。磁性コアがC字形状である実施形態の場合、例えば、磁場Bは、前記間隙を横断してコア上でループしている。電磁石60は、図3b図3c、および図4に例示したように、各開いた磁性コア61の間隙が圧延機100から出て来る各長尺製品biを受けてこの間隙を通して非接触で摺動させるのに適するように構成される。

0039

バーbiなどの長尺製品が、磁性コア61の間隙を通って非接触で摺動するとき、電磁石60によって、長尺製品biに対して制動磁力または牽引力Fdが及ぼされる。制動磁力Fdは、圧延機100から出て来る長尺製品biの移動の方向と反対である。

0040

1つの可能な好ましい実施形態では、本発明による非接触制動システムは、例えば図5に描かれているような、制動ラインlbに沿って互いに対して直列に配置された複数の制動モジュール6を備え得る。

0041

制動ラインlbは、圧延機100の出口と冷却床5との間に位置付けられそこに延在し、この冷却床5に、バーbiなどの長尺圧延工程の製品を送達し、続いてその上に放出することができる。制動システムは、モータが直接接続されず電源ケーブルとのみ接続されるので、冷却床上に直接設置することもできる。

0042

図5細部の拡大図において明らかなように、制動モジュール6の好ましい−但し排他的でない−構成では、電磁石60を有利には、制動ラインlbに沿って第1の列におよび第2の列に従って互い違いに配設して、制動ラインlbに沿って互いと交互の配置構成を形成することができる。特に、第1の列の電磁石60および第2の列の電磁石60を、制動ラインlbを横切る方向に互いからずらすこともでき、この結果、各電磁石のコア61の2つの対向する磁極によって形成された間隙の連なり全体が整列される。そのような配置構成のおかげで、長尺製品biが一連の電磁石60の間隙の中を非接触で通過することが可能となる。

0043

長尺製品biが一連の電磁石60の間隙の中を実質的に非接触で通過することと、全体的な磁気制動力、または牽引力、Fdの生成を実現することと、に対応できる、一連の電磁石60の他の修正された特定の配置構成が可能である。一般に、本発明による長尺製品biを減速するための非接触制動システムでは、結果として得られる全体的な磁気制動力Fdまたは牽引力は、好ましくは、各電磁石60が生じさせた制動磁力の和を表す。

0044

各開いた磁性コア61の間に磁場Bが流れる2つの対向する磁極は、有利には、広がりおよび形状が製造される長尺製品biの全般的物理特性および寸法に依存する作用表面を有する。そのような磁極の作用表面は、好ましくは、60平方ミリメートルから1000平方ミリメートルの広い範囲内にあってよい。同様に、2つの磁極間間隙距離は、最終製品と関連する広い範囲内で変動してよく、例えば間隙は、10ミリメートルから60ミリメートルであってよい。

0045

電磁石60の数も変動してよく、これは必要とされるプラント性能に、および製造される製品の特徴に依存し得る。電磁石60は好ましくは、20から400の間の数とすることができる。

0046

同様に、本出願は、長尺製品を製造するように構成された圧延機から出て来るそのような長尺製品、例えばバーを、非接触で減速する方法にも関する。

0047

本発明による長尺製品を非接触で減速する方法は、複数の電磁石60を備えた少なくとも1つの制動モジュール6を制動ラインlbに沿って直列に配置するステップであって、制動ラインlbが圧延機100の出口と長尺製品biのための冷却床5との間に位置付けられる、配置するステップを含む。関連する動作を実行するために使用される電磁石は、上記したように形成される、すなわち、前記電磁石60の各々が開いた磁性コア61および磁性コア61の周囲のコイル62を備え、開いた磁性コア61は、2つの対向する磁極によって形成された間隙を備える。本発明による方法は、電磁石60の各々によって間隙を横切って流れる磁場Bを誘起するステップを含み、これはコイル62に電力供給することによって実現される。

0048

続いて、本発明による方法は、圧延機100から出て来る長尺製品biを、それぞれの開いた磁性コア61の間隙の各々を通して長尺製品biを非接触で摺動させることによって、少なくとも1つの制動モジュール6に供給するステップを含む。上記のように進行することによって、本発明による方法は、電磁石60によって、制動磁力、または牽引力、Fdが長尺製品biに対して加えられ、このとき長尺製品biが、間隙を通って非接触で摺動することを保証する。説明したように、前記制動磁力Fdは、長尺製品biの移動の方向の反対である。

0049

長尺製品biを、本発明による制動システムの構成要素に直接接触させずに効果的に制動しつつ、圧延機100の出口から冷却床5まで最適に摺動させるために、少なくとも1つの制動モジュール6を、各電磁石60の2つの対向する磁極によって形成された間隙を整列させることによって、長尺製品biのための非接触通路を形成するように配置することが好ましい。

0050

1つの好ましい実施形態では、本発明による方法は、電磁石60を制動ラインlbに沿って第1の列および第2の列に従って互い違いに配設して、制動ラインlbに沿って交互の配置構成を形成するステップを含む。長尺製品が一連の電磁石60の間隙の中を非接触で通過することは、制動ラインlbを横切る方向に第1の列および第2の列のそれぞれの電磁石60を互いにオフセットさせることによって保証される。上記のように電磁石を配置する結果、各電磁石60の2つの対向する磁極によって形成された間隙が全て整列されて、長尺製品biのための非接触通路を形成することになる。

0051

本発明による方法は、長尺製品biに対して全体的な制動磁力、または牽引力、Fdを及ぼすことによって機能する。力Fdは、電磁石6の各々が生じさせた制動磁力の和に実質的に比例する。

0052

本発明による方法は、取り回され、制動され、冷却床5に送達されることになる長尺製品の寸法をおよび重量を特に考慮して、複数の制動モジュール6を制動ラインlbに沿って互いに対して直列に配置するステップを備え得る。そのような構成が、例えば図5に表されている。いずれにせよ、それぞれの電磁石60は、長尺製品biが制動ラインlbに沿って以下の両方の連なりの中を非接触で通過することが可能となるように配設される:
− 1つの同じ制動モジュール6内の一連の電磁石60の間隙、および
− 連続した制動モジュール6同士の間の間隙またはスペース。

0053

本発明による方法およびシステムは、圧延機100を出るバーbiなどの長尺製品を減速するために必要とされる制動力Fdを、長尺製品内に渦電流を誘導することによって、効果的に生成する。

0054

本発明による解決法を採用することにより、バーまたは一般的な長尺製品と制動システムの構成要素との間の接触は、実際上必要とならない。したがって、本発明が長尺圧延工程の製品の変形が生じないことを保証するという点で、従来の制動システムの主要な欠点が克服される。

0055

本発明により、圧延製品のその圧延後の効率的な制動、ならびに、ある長さへの切断およびその冷却床上への放出が可能となる。制動サイクルを実行するために採用される時間のオーダーが、劇的に改善される。例えば、本発明により、制動サイクル時間経過を、現在の技術が必要とする少なくとも1秒から、たった100ミリ秒にまで低減することが可能となる。必要とされる制動サイクル時間のそのような劇的な低減には、制動システムが広い範囲の長尺圧延速度および生産環境に対処する能力の、相応の向上が必要である。本発明による制動システムは、はるかに融通性が高く、圧延機プラントの、および、長尺製品が取られて梱包されるかまたはさらなる処理ステーションに移される際の起点となる相関する冷却床の、広範な動作条件に対応していることが分かっているので、生産サイクルにおける現在の限界が克服できる。

0056

可動部品または接触部品および回転するロールを有さない、本発明による完全に電磁的な渦電流誘導制動システム−これは現在の電気機械的なシステムとは対照的である−を採用することにより、摩耗を受け易い部品が存在しないので、保全コストが有利に低減される。回転する部品が存在しないことにより、ベアリングおよび潤滑デバイスが余分なものとなり有利である。

0057

本発明による制動システムおよび関連する非接触で減速する方法のおかげで、モータが、およびモータと従来のピンチロールとの間の機械的接続部が排除されるため、長尺圧延製品の制動のために必要とされる設置スペースが低減されることになる。

0058

さらに、現在使用されているエネルギー効率の悪い電気機械的アクチュエータ(ACまたはDCモータに接続され空圧式シリンダによって動かされる必要のあるピンチロールなど)の使用をウェービング(waving)することによって、エネルギー消費の実質的な節減が達成される。したがって、本解決法により、現在採用されている技術の環境に対する、不利な影響が排除される。

0059

1圧延スタンド
2シャー
3ブレーキ
3’ ブレーキ
5冷却床
6制動モジュール
60電磁石
61磁性コア
62コイル
100圧延機
b1,b2,b3,b4 バー
bi長尺製品、バー
lb制動ライン

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