帶材導向擋板和軋制組件的製作方法

2023-11-30 00:52:06 1

本發明涉及一種帶材導向擋板。帶材導向擋板是在用於典型地軋制金屬帶材的軋機機架中的遮蔽裝置。在軋制期間，輥子通常被加載有軋制介質，例如冷卻劑和/或潤滑劑；帶材導向擋板此時附加地用於無接觸地分開金屬帶材的表面與冷卻劑或潤滑劑。本發明還涉及一種軋制組件，其具有至少一個輥子和至少一個根據本發明的帶材導向擋板。

背景技術：

關於更早的現有技術，參考歐洲專利申請EP 0 765 696、EP 0 513 632以及EP 1 474 253和美國文獻US 5 490 300以及US 6 260 287。

根據本發明的帶材導向擋板為如在歐洲專利文獻EP 0 662 359中公開的那樣的帶材導向擋板的改進。由歐洲專利文獻EP 0 662 359 B1已知的帶材導向擋板主要包括具有頂部的基體。在基體中構造有至少一個壓縮空氣室以及用於從壓縮空氣室排出壓縮空氣的噴嘴。壓縮空氣室導流地與壓縮空氣源連接，壓縮空氣源為壓縮空氣室和噴嘴提供壓縮空氣。噴嘴包括與壓縮空氣室導流連接的第一噴嘴通道區段和第二噴嘴通道區段，第二噴嘴通道區段在流動方向上接在第一噴嘴通道區段之後。第一噴嘴通道區段由兩個基本上平行的側壁構成，其中，一側壁表示為靠近基體的頂部，而另一側壁表示為背離基體的頂部。在從第一噴嘴通道區段到第二噴嘴通道區段的過渡部中，靠近基體的頂部的側壁在形成第一導流邊緣的情況下朝基體的頂部折轉。第二噴嘴通道區段主要通過背離基體的頂部的側壁沿流動方向超過第一導流邊緣的延長部或延長區段形成。

由文獻EP 0 662 359B1已知的帶材導向擋板具有噴嘴，其在待軋制的或已軋制的帶材的寬度上連續切縫。藉助於噴嘴更確切地說從噴嘴離開的壓縮空氣流，在利用普朗特-邁耶角區流動的作用方式的情況下，在帶材導向擋板和輥子(帶材導向擋板靠近該輥子來安置)之間的間隙對存在的冷卻劑和/或潤滑劑是密封的。

普朗特-邁耶角區流動為氣體動力學領域的現象，即，在超聲範圍中的流體換向。流換向和流變寬的效應引起有效密封在工作輥子的輥子輥身和安置在輥子輥身處的帶材導向擋板之間的間隙。具體地，該效應有效地防止冷卻劑或潤滑劑從帶材導向擋板之上的區域穿透到在帶材導向擋板和已軋制的或待軋制的帶材的表面之間的區域中。由於在輥子輥身和安置的帶材導向擋板之間的間隙中的很高的吸入作用，甚至其他的環境空氣從在帶材導向擋板和帶材表面之間的區域通過在輥子和帶材導向擋板之間的間隙引出或吸出到帶材導向擋板之上的區域中。這具有的優點是，所述軋制介質不再會干擾地積聚在帶材上。空氣流的引導通過所謂的康達效應(Coanda-Effekt)來支持，在其中可知曉流體射流趨於沿著凸出的表面流動，而不是散落或分開。

在實踐中已經顯示出，由文獻EP 0 662 359已知的帶材導向擋板的結構上的實施方案在各種功能方面不能完全令人滿意。尤其這樣的事實顯示出缺點：必須將流體(在此壓縮空氣)加速到超音速，以便藉助於普朗特-邁耶角區流動實現所述的很高的吸入作用。作為缺點，一方面應提到的是與壓縮空氣的超音速相關的很高的噪聲形成，另一方面應提及的是同樣與之相關聯的極高的且成本密集的壓縮空氣消耗。作為另一缺點應提及的是，由於已知噴嘴的明顯倒圓的輸出區域，離開的空氣流基於康達效應大部分地從輥子表面引開，因此密封效果僅僅是欠佳的。欠佳的密封效果的主要原因是，在轉向的空氣流和輥子表面之間形成渦流，其使得需引離的介質在鄰近輥子輥身附近部分地再次朝帶材導向擋板的方向引導，而不是將其輸送離開帶材導向擋板。

技術實現要素：

本發明的目的是，以如下方式改進在軋機機架中的已知的用於將軋制介質引離金屬帶材的帶材導向擋板以及已知的具有這種帶材導向擋板的軋制組件，即，改善帶材導向擋板相對於軋機機架中的輥子的密封效果。

該目的通過權利要求1的對象實現。對象的特徵在於，背離基體的頂部的側壁在第二噴嘴通道區段的端部處形成第二導流邊緣的情況下折轉遠離帶材導向擋板的頂部。

用辭「帶材」在本發明的意義中意指待軋制的或已軋制的金屬帶材。

用辭「導流邊緣」在本發明的意義中意指這樣的邊緣，其截面輪廓–在數學上理想地講–連續地、但不可微分地構造。第一導流邊緣和第二導流邊緣由於其在實踐中相應銳邊的截面輪廓引起噴嘴中的空氣流在經過導流邊緣之後不可繼續沿著噴嘴的輪廓行進，即，沒有明顯換向，而是沿原始的方向如在第一噴嘴通道區段之前預定的那樣繼續流動。

用辭「軋制介質」意指這樣的冷卻介質和/或潤滑介質，其為了軋制帶材而被施加到輥子或帶材上。

第二導流邊緣的所要求保護的構造方案提供的優點是，空氣流在第二噴嘴通道區段的端部處實際上基本上沿其以前的流動方向繼續朝輥子輥身或至少相切地沿著輥子輥身流動，並且不是如在上面的現有技術中說明的那樣由於康達效應沿著在第二噴嘴通道區段的側壁的端部處的彎曲部行進，並且從輥子輥身引開。通過所要求保護的第二導流邊緣實現的緊貼地沿著輥子輥身的空氣流有利地引起防止空氣流在帶材導向擋板之上的附近區域中形成渦流，由此明顯改善帶材導向擋板相對於分配的輥子的密封效果，因為軋制介質不再由於渦流形成朝帶材導向擋板的方向或朝其噴嘴的方向引導。

具有第二導流邊緣的第二噴嘴通道區段的所要求保護的結構在幾何結構上可極其簡單並且因此成本有利地製成。不必加工複雜的圓形部和凸面。僅需精確地確定和構造限定的第二導流邊緣。

根據第一實施例，背離基體的頂部的側壁在第一噴嘴通道區段的區域中和在第二噴嘴通道區段的區域中形成統一平面。

如果在縮進的第一導流邊緣和基體的頂部之間形成液滴狀的凸出拱彎的導流輪廓，提供的優點是，明確限定了在在基體的頂部和噴嘴之間的區域中的帶材導向擋板和相對而置的輥子輥身之間的間隙，並且此外在沒有要求保護的導流輪廓的情況下應存在的自由空間被填充。通過填充自由空間或空腔，防止在該區域中由於不期望地回流的空氣流形成不期望的漩渦，並且以這種方式改善在在帶材導向擋板和輥子輥身之間的間隙中的吸入作用，由此將在帶材導向擋板和帶材之間的區域中的軋制介質吸走。在沒有漩渦的情況下沿著輥子輥身的表面導引間隙中的空氣。

有利地，在在第一噴嘴通道區段中的流動方向R和在基體的頂部和第一導流邊緣之間的連接線之間的角度α越小，即，角度α越銳，導流輪廓的拱彎部可構造得越小。

作為壓縮空氣源，要麼可使用用於產生具有例如<3bar的壓縮空氣的壓縮機，要麼可使用用於產生具有例如<1.5bar的壓縮空氣的鼓風機。重要的是，噴嘴中的空氣流在任何情況下在本發明中僅允許達到亞音速；由此僅適用於超音速流的普朗特-邁耶效應的物理作用原理在本發明中不再生效。使用用於產生壓縮空氣的鼓風機提供的優點是，以這種方式提供的壓縮空氣明顯比典型地存在的工廠用壓縮空氣便宜。由於將空氣流限制到亞音速範圍上，相比於使用在超音速範圍中的壓縮空氣，有利地實現明顯降低噪聲負荷以及每單位時間壓縮空氣的消耗。

根據另一實施例，帶材導向擋板可在寬度方向上具有多個壓縮室，其分別通過自己的輸送管路與壓縮空氣源連接。優選地，輸送管路中的每個可通過自己的截止閥單獨地截斷。設置多個壓縮室連同單獨的截止閥提供的優點是，在實踐中，可通過以下方式使帶材導向擋板在實際中所利用的寬度適應於相應使用的輥子寬度或帶材的寬度，即，尤其帶材導向擋板的邊緣區域可藉助於截止閥必要時截止壓縮空氣供給。以這種方式可有利地降低運行成本，尤其降低昂貴的壓縮空氣消耗的運行成本。此外，所說明的實施方式提供了允許的機架幾何結構的大的變化的優點：帶材厚度範圍和輥子磨損區域可可變地設計，而沒有影響功能性。根據本發明的導向擋板的噴嘴在帶材導向擋板的整個寬度上延伸並且可構造為一個裂縫式噴嘴或由多個單個孔形成。

基體的頂部的區域磨損特別嚴重，因為在帶材穿入或抽出時並且在帶材分割時一再在該區域中出現過高的負荷。如果帶材導向擋板的基體的頂部作為單獨的構件構造成可與基體分開，這提供的優點是，頂部可作為損耗件簡單地更換。這典型地比更換整個帶材導向擋板明顯更便宜。基體的頂部例如可由金屬或塑料製成。

上述目的還通過根據上述權利要求中任一項所述的軋制組件實現，該軋制組件具有至少一個輥子和至少一個以一定的間隙靠近輥子的輥身安置的帶材導向擋板。在此，帶材導向擋板至少在基體的頂部的區域中通過具有在1mm至9mm之間、優選地5mm的間隙寬度d的間隙有間距地安置到輥子處。短的第一噴嘴通道區段終止於第一導流邊緣處，並且空氣然後在連接在後面的第二噴嘴通道區段中流動越過上部的第二導流邊緣。由於流的慣性，流從此處通過，直至相對而置的輥子輥身，並且因此無接觸地密封在輥子輥身和帶材導向擋板之間的間隙。比起現有技術的以超聲壓縮空氣運行的噴嘴，所提到的直至約9mm的間隙寬度有利地允許從在帶材表面和帶材導向擋板之間的空氣區域引出明顯更多的加載有介質的空氣。在已知的噴嘴中，輸送的壓縮空氣與總地引出的空氣量的比例為因數1：3。通過根據本發明使空氣間隙變大到直至約9mm，比例變大到大於1：4，例如1：5。因此，軋制介質微粒殘留在帶材上的問題明顯變小，由此明顯改善帶材的質量。軋制組件的其他的優點相應於上文參考要求保護的帶材導向擋板提到的優點。根據本發明的帶材導向擋板不必位置受控地運轉；多數情況下預定的止擋就可。然而，這取決於整個幾何結構，尤其由於輥子損耗的輥子磨損。根據本發明的帶材導向擋板不必強制性地固定在可移動的調節裝置處，以便可在輥子更換期間從架子窗口駛出。對於熱軋機構的磨損嚴重的環境，推薦將根據本發明的帶材導向擋板固定地布置在相應的軋機架子中的工作輥子安裝件之間。根據本發明的帶材導向擋板不僅適合於安置到軋機機架中的上工作輥子處，而且適合於安置到下工作輥子處。

為了提高密封效果，在確定的個別情況下可有意義的是，在輥子的周邊分布地(疊置)布置至少兩個根據本發明的帶材導向擋板。例如，在軋機機架的出口中/出口側，如果在此存在出口側的輥子冷卻，因為此時在出口側處必須引出非常多的冷卻介質，推薦使用多個根據本發明的帶材導向擋板。

附圖說明

本發明的有利的其他設計方案為從屬權利要求的對象。說明書附有三幅附圖，其中：

圖1示出了根據第一實施例的、具有根據本發明的帶材導向擋板的根據本發明的軋制組件的截面；

圖2示出了根據第二實施例的根據本發明的軋制組件；並且

圖3以立體視圖示出了根據第三實施例的根據本發明的軋制組件。

具體實施方式

下面參考提到的圖1至圖3以實施例的形式詳細說明本發明。在所有的附圖中，相同的技術元件標有相同的附圖標記。

在圖1中可看出根據本發明的軋制組件，據此，根據本發明的帶材導向擋板100安置成靠近輥子300的輥身。在圖1的下部區域處，可看出待軋制的或已軋制的金屬帶材200與輥子輥身相切。帶材導向擋板100以其基體110通過間隙有間距地安置到輥子300處。間隙寬度d例如為1-9mm。

帶材導向擋板100主要包括基體110，在其中構造有至少一個壓縮空氣室114和導流地與壓縮空氣室連接的噴嘴116，以將壓縮空氣朝輥子300的輥身排出。壓縮空氣由壓縮空氣源118(參見圖3)提供，壓縮空氣源導流地與壓縮空氣室114連接。在壓縮空氣室114和噴嘴116之間的導流的連接例如可以中間通道115的形式來構造。

噴嘴116包括與壓縮空氣室114導流連接的第一噴嘴通道區段116-Ⅰ和在壓縮空氣的流動方向R上連接在第一噴嘴通道區段後面的第二噴嘴通道區段116-Ⅱ。第一噴嘴通道區段116-Ⅰ可要麼直接構造為壓縮空氣室114的延續部，要麼通過中間通道119與壓縮空氣室114導流連接。

具體地，第一噴嘴通道區段116-Ⅰ由兩個優選平行地相對而置的側壁116-Ⅰ-1、116-Ⅰ-2形成，其中，第一側壁116-Ⅰ-1表示為靠近基體110的頂部112，而相對而置的另一側壁116-Ⅰ-2表示為背離基體的頂部112。

在從第一噴嘴通道區段到第二噴嘴通道區段的過渡中，靠近基體110的頂部112的側壁116-Ⅰ-1在形成第一導流邊緣117的情況下朝基體的頂部112折轉。

在縮進的第一導流邊緣117和基體110的頂部112之間優選地構造有液滴狀的凸出拱彎的導流輪廓120。導流輪廓120優選地以凹形拱彎部(其優選地弧形地構造)光滑地、即沒有形成彎折地過渡到基體110的頂部112中。在在第一噴嘴通道區段116-Ⅰ中的流動方向R和在基體的頂部112和第一導流邊緣117之間的連接直線g之間的角度α越小，導流輪廓120的拱彎部可構造得越小，參見圖2。

在合適的結構中，除了角度α，在第一噴嘴通道區段116-Ⅰ的方向和中間通道之間的角度可能也可用作用於導流輪廓120的拱彎部的高度的參考要素。對於在圖1中示出的實施例，在第一噴嘴通道區段116-Ⅰ和中間通道115之間形成直角。與此相對，對於在圖2中示出的實施例，在第一噴嘴通道區段116-Ⅰ和中間通道115之間形成銳角。因此，對於在圖2中示出的實施例，導流輪廓120的拱彎部可比在圖1中示出的實施例表現得不那麼明顯。

第二噴嘴通道區段116-Ⅱ形成第一噴嘴通道區段的延長部並且主要通過背離基體的頂部112的側部116-Ⅰ-2沿流動方向R超過導流邊緣117的高度的延長部來限定或界定。背離基體的頂部的側壁116-Ⅰ-2在第二噴嘴通道區段116-Ⅱ的端部處形成第二導流邊緣119的情況下折轉遠離帶材導向擋板的頂部112。

重要的是，第一導流邊緣117以及第二導流邊緣119形成具有儘可能小的曲率半徑的銳邊，以確保空氣流在兩個導流邊緣處沒有由於基體的折轉的輪廓的康達效應沿行至該區域中，而是代替這種情況沿其原始的流動方向繼續朝輥子輥身或至少相切地沿著輥子輥身的表面流動。

背離基體110的頂部112的側壁在第一噴嘴通道區段116-Ⅰ和第二噴嘴通道區段116-Ⅱ的區域中可統一以唯一的共同的平面的形式來構造。備選地，所述側壁可在兩個噴嘴通道區段中或僅在第二噴嘴通道區段中構造成直至第二導流邊緣輕微凸出地彎曲離開頂部112。然而，此時，凸出的拱彎部應尤其在第二噴嘴通道區段116-Ⅱ的區域中直至第二導流邊緣110在任何情況下如此程度地構造，即，在帶材導向擋板100按預定地靠近輥子300的輥身安置的情況下，空氣流在從噴嘴排出時還總是碰到輥子300的表面上或至少相切地沿著其輥身流動。換言之：在該區域中的凸出的拱彎部應在給定的帶材導向擋板靠近輥子安置的情況下僅如此程度地構造，即，在第二導流邊緣處與第二噴嘴通道區段的側壁116-Ⅱ相切的切線還總是碰到輥子輥身上或至少與輥子輥身相切。

帶材導向擋板100的頂部112優選地作為單獨的構件構造成可與基體可分開地連接。這是有利的，因為頂部在實踐中受到嚴重磨損。頂部可由金屬或塑料製成。

在圖3中可看出，噴嘴例如可裂縫狀地構造。然而，備選地，噴嘴還可由多個單個噴嘴或單個孔形成，其導流地與壓縮空氣室114連接。

在圖3中還可看出，壓縮空氣室114可以多個(N)壓縮空氣單室114-n(1<n<N)的形式形成，其中，壓縮空氣單室中的每個設置成用於在寬度方向上為噴嘴116的確定的區段供給壓縮空氣。為此目的，壓縮空氣單室114-n優選地分別通過自己的輸送管路與壓縮空氣源118連接。輸送管路中的每個可優選地通過自己的截止閥115-n單獨截斷，其中，1<n<N。該設計方案的優點是，能根據相應待軋制的或已軋制的帶材200的寬度在寬度方向上可變地為噴嘴116供給壓縮空氣，上文已經進行了說明。

根據本發明的帶材導向擋板的基體110可在結構上由下成形件110-1和上成形件110-2形成。

附圖標記列表

100 帶材導向擋板

110 基體

110-1 下成形件

110-2 上成形件

112 頂部

114 壓縮空氣室

114-n 壓縮空氣室

115 中間通道

116 噴嘴

116-Ⅰ-1 側壁

116-Ⅰ-2 側壁

116-Ⅱ 噴嘴通道區段

117 第一導流邊緣

118 壓縮空氣源

119 第二導流邊緣

120 導流輪廓

200 帶材

300 輥子

R 流動方向

α 角度

g 連接直線

N 壓縮空氣室的總數