KR20240089095A - 급속 기판 냉각을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
급속 기판 냉각을 위한 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240089095A KR20240089095A KR1020247013883A KR20247013883A KR20240089095A KR 20240089095 A KR20240089095 A KR 20240089095A KR 1020247013883 A KR1020247013883 A KR 1020247013883A KR 20247013883 A KR20247013883 A KR 20247013883A KR 20240089095 A KR20240089095 A KR 20240089095A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cooling
- metal substrate
- header
- removal device
- coolant
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 336
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 189
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 240
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 240
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 129
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 33
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 27
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 14
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- -1 poor flatness Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
- B21B37/76—Cooling control on the run-out table
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
- B21B37/44—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using heating, lubricating or water-spray cooling of the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0206—Coolants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B2045/0212—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using gaseous coolants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2261/00—Product parameters
- B21B2261/20—Temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
- B21B38/006—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0269—Cleaning
- B21B45/0275—Cleaning devices
- B21B45/0278—Cleaning devices removing liquids
- B21B45/0281—Cleaning devices removing liquids removing coolants
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
본원은 금속 가공 시스템(100)을 위한 냉각 시스템(104) 및 방법을 개시한다. 상기 냉각 시스템(104)은 냉각 헤더(114), 배기 시스템(118), 온도 센서(128), 및 컨트롤러(130)를 포함한다. 냉각 헤더(114)는 금속 기판(110) 상에 선택적으로 냉각제를 분배하고, 배기 시스템(118)은 금속 기판(110)에서 가열된 냉각제를 제거한다. 온도 센서(128)는 냉각 헤더(114)로부터 하류에 있으며, 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판(110)의 온도 프로파일을 검출한다. 컨트롤러(130)는 냉각 헤더(114) 및 온도 센서(128)에 통신적으로 결합되고, 컨트롤러(130)는 적어도 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더(114)를 제어한다.
Description
관련 출원의 참조
본원은 2021년 10월 27일, 발명의 명칭 '급속 기판 냉각을 위한 시스템 및 방법'으로 출원된 미국 가출원 제63/263,092호를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 본원에 그 전체 내용이 참조로 포함되어 있다.
기술분야
본원은 일반적으로 금속 가공, 보다 구체적으로는 금속 가공 중에 금속 기판의 급속 냉각을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
금속 가공을 하는 동안, 압연은 금속 기판(예컨대, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 다양한 다른 금속의 적층 시트 또는 스트립)을 한 쌍의 워크 롤을 통과시킴으로써 금속 기판의 두께를 감소시키는 데 사용할 수 있다. 최종 금속 제품에 대한 원하는 특성에 따라서 금속 기판은 열간 압연, 냉간 압연 및/또는 온간 압연이 될 수 있다. 열간 압연은 일반적으로 금속의 온도가 금속의 재결정 온도보다 높은 압연 공정을 말한다. 냉간 압연은 일반적으로 금속의 온도가 금속의 재결정 온도보다 낮은 압연 공정을 말한다. 온간 압연은 일반적으로 금속의 온도가 재결정 온도보다 낮지만 냉간 압연동안의 온도보다는 높은 압연 공정을 말한다.
압연기의 마지막 스탠드에서 나오는 금속 기판의 라인 속도는 금속 기판이 압연기에서 나갈 때 출구 온도가 금속 기판의 재료 특성 및/또는 평탄도와 같은 금속 기판 코일의 양태에 영향을 미치기 때문에, 종종 압연기를 빠져나가는 금속 기판의 온도에 의해 제한을 받게 된다. 압연기를 고속 또는 감속으로 작동하면, 압연기의 워크 롤에서의 냉각이 금속 제품을 임계 연화 온도 이하로 유지하기에 충분한 변형 에너지를 제거하지 못하는 상황이 발생할 수 있으며, 임계 연화 온도 이상의 금속 기판은 물 얼룩, 처짐 또는 평탄도 이탈과 같은 기판 품질 문제에 취약할 수 있다. 따라서 압연기는 일반적으로 감속된 속도로 가동되지만, 이렇게 감속된 속도는 압연기의 용량을 제한하게 된다.
요약
본원에 의해 보호되는 실시예는 이 요약이 아닌 아래의 청구범위에 의해 정의되는 것이다. 이 요약은 다양한 실시예에 대한 개략적인 개요이며, 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념의 일부를 소개하는 것이다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하기 위한 것도 아니다. 본원은 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분을 참조하여 본원의 발명을 이해해야 한다.
특정 실시예에 따르면, 금속 가공 시스템을 위한 냉각 시스템은 냉각 헤더, 배기 시스템, 온도 센서 및 컨트롤러를 포함한다. 냉각 헤더는 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성되고, 배기 시스템은 냉각 헤더에 의해 분배된 냉각제를 제거하도록 구성되는 제거 장치를 포함한다. 온도 센서는 냉각 헤더로부터 하류에 있을 수 있으며, 온도 센서는 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 온도 프로파일을 검출하도록 구성된다. 컨트롤러는 냉각 헤더 및 온도 센서에 통신적으로 결합되고, 컨트롤러는 적어도 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어하도록 구성된다.
다양한 실시예에 따르면, 냉간 압연기는 출구 스탠드 및 출구 스탠드로부터 하류에 있는 냉각 시스템을 포함한다. 냉각 시스템은 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성된 냉각 헤더를 포함한다.
일부 실시예에 따르면, 냉간 압연기는 출구 스탠드 및 출구 스탠드로부터 하류에 있는 냉각 시스템을 포함한다. 냉각 시스템은 복수의 노즐을 구비하는 냉각 헤더를 포함한다. 복수 노즐의 각 노즐은 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성된다. 냉각 시스템은 또한 냉각 헤더와 통신적으로 결합되고 그리고 복수 노즐의 각 노즐을 개별적으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다.
본 명세서에 설명된 다양한 구현예들은 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 장점을 포함할 수 있으며, 이것은 반드시 본 명세서에 명시적으로 개시될 수는 없지만, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 검토하면 당업자에게 명백하게 나타날 것이다. 이러한 모든 시스템, 방법, 특징 및 장점은 본원의 개시 내용에 포함되며, 첨부된 청구항에 의해 보호되는 것이 의도된 것이다.
본 명세서는 다음의 첨부된 도면을 참조하여 기술되며, 도면에서는 다른 도면에서 유사한 참조 부호를 사용한 것은 유사하거나 비슷한 구성요소를 예시하기 위한 것이다.
도 1은 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템의 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템의 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 3의 금속 가공 시스템 및 냉각 시스템을 명확하게 나타내기 위해 금속 기판을 생략한 사시도이다.
도 5는 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템을 예시한 도면이다.
도 6은 도 5의 금속 가공 시스템의 일부를 예시한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 냉각 기능부를 예시한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 냉각 기능부를 예시한 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 냉각 기능부를 예시한 도면이다.
도 1은 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템의 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템의 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 3의 금속 가공 시스템 및 냉각 시스템을 명확하게 나타내기 위해 금속 기판을 생략한 사시도이다.
도 5는 실시예에 따른 냉각 시스템을 구비한 금속 가공 시스템을 예시한 도면이다.
도 6은 도 5의 금속 가공 시스템의 일부를 예시한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 냉각 기능부를 예시한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 냉각 기능부를 예시한 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 냉각 기능부를 예시한 도면이다.
상세한 설명
본 개시의 실시예에 대한 주제는 규정 요건을 충족시키기 위해 본원의 명세서에 구체적으로 설명되었지만, 이러한 설명이 반드시 청구범위의 범위를 제한하려는 의도는 없는 것이다. 청구된 주제는 다른 방식으로 구현될 수 있고, 다른 요소 또는 단계를 포함할 수 있으며, 다른 종래 또는 미래 기술과 함께 사용될 수 있다. 이 설명은 개별 단계의 순서 또는 요소의 배열이 명시적으로 기술된 경우를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소들 사이 또는 이들 사이에 특정한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "위", "아래", "상부", "하부", "좌측", "우측", "전방" 및 "후방"과 같은 방향 지칭 표현은, 구성요소 및 방향이 참조되는 도면(들)에서 예시 및 설명되는 방향을 지칭하기 위한 것이다.
본 명세서에서는 금속 가공을 하는 동안 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 기판을 냉각하기 위한 냉각 시스템 및 방법들이 설명된다. 금속 가공 시스템은 열간 압연기, 냉간 압연기 및 온간 압연기를 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 따라서, 이하의 설명은 냉간 압연기를 참조하지만, 본 명세서에 설명된 실시예는 이러한 금속 가공 시스템에 한정되지 않으며, 원하는 경우 다양한 다른 유형의 금속 가공 시스템에서 활용될 수 있다. 또한, 실시예들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 대한 사용으로 제한되지 않고, 예를 들어, 기판은 강철, 강철 기반 재료, 마그네슘, 마그네슘 기반 재료, 구리, 구리 기반 재료 또는 임의의 다른 적합한 금속을 포함하되, 이에 한정되지 않는 임의의 원하는 금속과 함께 사용될 수 있는 것이다.
일부 양태에서, 냉간 압연과 같은 금속 가공 시스템을 위한 냉각 시스템은 압연기의 마지막(또는 출구) 스탠드로부터 하류에 위치한다. 다양한 양태에서, 냉각 시스템은 압연기의 마지막 스탠드와 금속 가공 시스템의 리와인더(rewinder) 사이에 있으며, 리와인더에서 코일링(coiling)되기 전에 금속 기판의 출구 온도를 제어하는 데 사용될 수 있다.
냉각 시스템은 냉각 헤더, 배기 시스템, 하나 이상의 온도 센서, 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 냉각 헤더는 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있고, 하나 이상의 노즐 각각은 금속 기판의 폭에 걸친 냉각제의 냉각 프로파일을 선택적으로 제어할 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 냉각 헤더는 금속 기판 상에 초미세 박무(mist) 또는 미세화된 액적(droplets)으로서 냉각제를 선택적으로 분사할 수 있다. 특정 예에서, 냉각제로부터의 냉각 기간 및/또는 양을 최대화하기 위해, 냉각 헤더는 압연기의 마지막 스탠드에 근접하여 배치될 수 있다. 다양한 양태에서, 냉각 헤더는 냉각제 증발에 허용되는 시간을 최대화하기 위해 마지막 스탠드에 근접하여 배치될 수 있다. 또한, 냉각 헤더를 롤에 근접하게 배치하면, 고속도 표면에 의해 생성된 층류 기류로 인한 냉각 효율의 감소 가능성을 줄일 수 있다(예를 들어, 층류 기류는 가속하는 데 시간이 필요하기 때문).
배기 시스템은, 냉각제가 냉각 헤더로부터 분배되고 그리고 금속 기판으로부터 적어도 일부의 열을 제거한 후에 냉각제를 제거하는 하나 이상의 제거 장치를 포함한다. 특정 양태에서, 하나 이상의 제거 장치는 냉각 헤더로부터 하류에 있는 미리 정해진 거리에 배치된다. 미리 정해진 거리는 선택적으로 미리 결정된 라인 속도에서 냉각 기간에 대응할 수 있다. 선택적으로, 미리 결정된 라인 속도는 최대 라인 속도일 수 있지만, 다른 예들에서는 반드시 그럴 필요는 없다. 일부 비제한적인 예에서, 최대 라인 속도는 약 1800 m/분 일 수 있지만, 원하는 대로 그리고 아래에 자세히 논의되는 바와 같이 다른 라인 속도일 수도 있다. 추가로 또는 대안적으로, 미리 결정된 거리는 선택적으로 냉각제가 냉각 헤더로부터 분배되는 미리 결정된 비율로 냉각제의 냉각 또는 열 전달량에 대응하게 할 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 제거 장치는 냉각 헤더에 대해 원하는 대로 배치될 수 있다.
하나 이상의 온도 센서는 냉각 헤더로부터 하류 및/또는 선택적으로 냉각 헤더로부터 상류에 위치할 수 있다. 각 온도 센서는 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 온도 프로파일을 검출할 수 있다. 컨트롤러는 하나 이상의 온도 센서 및 냉각 헤더에 통신적으로 결합될 수 있다. 다양한 예에서, 컨트롤러는 냉각 헤더가 원하는 냉각 프로파일을 제공하도록 하나 이상의 온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어할 수 있다. 선택적으로, 냉각 프로파일은 금속 기판의 출구 온도가 금속 기판의 임계 연화 온도 및/또는 금속 기판의 원하는 코일링 온도 이하가 되도록 미리 결정된 라인 속도에서 냉각되는 양일 수 있다. 일부 경우에, 미리 결정된 라인 속도는 1800 m/분 일 수 있지만, 다른 예에서 반드시 그럴 필요는 없다. 임계 연화 온도는 금속 기판이 과열되기 시작하여 평탄도 저하, 물 얼룩 등과 같은 표면 문제가 발생하기 쉬운 온도이다. 여러 예에서, 임계 연화 온도는 금속 기판의 재료 조성 및/또는 금속 기판의 게이지에 따라 달라질 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 압연기(103)의 적어도 하나의 작업 스탠드(102) 및 냉각 시스템(104)을 포함하는 금속 가공 시스템(100)의 일 실시예를 도시한다. 도 1의 예에서, 압연기(103)는 냉간 압연기이지만, 다른 예에서, 압연기(103)는 원하는 대로 온간 압연기 및/또는 열간 압연기일 수 있다. 하나의 작업 스탠드(102)가 도시되어 있지만, 다른 예에서 압연기(103)는 복수의 작업 스탠드(102), 예를 들어 2개의 작업 스탠드(102), 3개의 작업 스탠드(102), 4개의 작업 스탠드(102) 또는 다른 원하는 수의 작업 스탠드(102)를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 작업 스탠드(102)는 수직으로 정렬된 한 쌍의 워크 롤(108A-B)을 포함한다. 도 1의 예에서, 작업 스탠드(102)는 또한 워크 롤(108A-B)을 지지하는 백업 롤(106A-B)을 포함한다. 다른 예에서, 작업 스탠드(102)는 또한 중간 롤을 포함할 수도 있다. 롤 갭(105)은 워크 롤(108A-B) 사이에 정의되고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 시트와 같은 금속 기판(110)은 가공 방향으로 패스라인(화살표(107)로 표시됨)을 따라 롤 갭(105)을 통과한다. 다양한 예에서, 작업 스탠드(102)는 압연기(103)의 마지막 또는 출구 스탠드이며, 작업 스탠드(102)에서 나온 금속 기판(110)은 냉각 시스템(104)으로 전달되어 리와인더를 통해 코일(112)로 코일링된다. 도 1은 금속 기판(110)이 오버 와인드(wind) 구성으로 코일(112)로 코일링되는 것을 예시하고 있지만, 다른 예들에서는 금속 기판(110)이 언더 와인드 구성으로 코일링될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다(도 2 참조).
냉각 시스템(104)은 냉각 헤더(114), 배기 시스템(118), 온도 센서(128) 및 컨트롤러(130)를 포함한다. 다양한 예들에서, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템(104)은 출구 스탠드(102)와 금속 기판(110)의 코일(112)을 형성하는 리와인더 사이에 위치할 수 있다.
냉각 헤더(114)는 작업 스탠드(102)에서 나온 후 금속 기판(110)의 표면 상에 선택적으로 냉각제(116)를 분배할 수 있다. 냉각제(116)는 금속 기판(110)으로부터 열을 제거하기 위한 다양한 적합한 재료일 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 냉각제(116)는 물 또는 냉각 기체일 수 있지만, 다른 적합한 냉각제가 이용될 수 있다. 비제한적인 일 예에서, 냉각 헤더(114)는 분무 분사 헤더일 수 있지만, 다양한 다른 적합한 유형의 헤더가 활용될 수 있다. 다양한 예에서, 허용된 냉각수 증발 시간을 최대화하기 위해, 냉각 헤더(114)는 압연기(103)의 작업 스탠드(102)로부터 하류에 있는 근접한 위치에 배치될 수 있다. 다양한 예에서, 냉각 헤더(114)는 금속 기판(110)의 패스라인의 일 측면에 위치하게 된다. 도 1의 예에서, 냉각 헤더(114)는 금속 기판(110)의 패스라인 위에 위치하지만, 다른 예에서는, 냉각 헤더(114)가 금속 기판(110)의 패스라인 아래에 위치할 수 있다. 다양한 예에서, 냉각 헤더(114)는 코일(112)과 반대측에 있는 금속 기판(110)의 패스라인 측면에 위치한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 오버 와인드 구성에서, 냉각 헤더(114)는 금속 기판(110)의 패스라인 위에 위치하고, 반면에, 언더 와인드 구성에서는, 냉각 헤더(114)가 금속 기판(110)의 패스라인 아래에 위치할 수 있다(도 2 참조). 다양한 예에서, 냉각 헤더(114)를 패스라인의 일측(및 선택적으로 코일(112)의 반대측)에 배치하면, 금속 기판(110)으로부터 냉각제를 가열 및 제거하기 위한 시간을 최대화 할 수 있다. 다른 예에서, 분사 헤더는 금속 기판의 양측에 위치할 수 있다.
냉각 헤더(114)는 선택적으로, 금속 기판(110)의 폭(또는 폭의 일부)을 가로질러 집합적으로 연장되는 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있다. 노즐은 냉각제를 미세화된 액적 또는 초미세 박무로서 분배하도록 구성되며, 냉각제를 미세화된 액적 또는 초미세 박무로서 분배하기 위한 다양한 적합한 유형의 노즐일 수 있다. 어떤 이론에도 얽매이지 않고, 미세화된 액적은 냉각제의 열전달 효율(따라서 냉각 속도)을 증가시키고, 금속 기판(110)에 보다 균일한 냉각제 분포를 제공하며, 냉각제의 비등 온도보다 높은 온도를 갖는 물질이 냉각제에 침지되거나 접촉될 때 발생할 수 있는 라이덴프로스트 효과(Leidenfrost effect)를 감소시키는 것으로 믿어진다. 다른 예들에서, 미세화된 액적은 약 1800 m/분 미만의 라인 속도에서 개선된 열전달을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서 그리고 다음의 예들에서 논의되는 바와 같이, 금속 가공 시스템(100)은 라이덴프로스트 효과를 극복하기 위해 냉각제를 분배하기 위한 다양한 다른 기술 또는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 금속 가공 시스템(100) 및/또는 냉각 시스템(104)은 이러한 온도 및/또는 금속 기판이 제1 온도에서 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각되는 동안 라이덴프로스트 효과를 최소화하거나 방지하기 위해 냉각제의 라이덴프로스트 지점을 수정하는(예를 들어, 증가 또는 감소하는) 하나 이상의 냉각 기능부를 포함한다. 일부 비제한적인 예에서, 냉각 기능부는 라이덴프로스트 지점을 최대 약 500 ℃ 까지 수정할 수 있지만, 다른 실시예에서는 원하는 대로 다른 온도로 제어될 수 있다. 이러한 냉각 기능부는 냉각제 액적 크기를 제어하거나, 냉각제 및/또는 금속 기판의 전하를 제공하거나, 및/또는 금속 기판의 미리 결정된 표면 형상을 제공하는 것을 포함할 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다. 특정 양태에서, 냉각 기능부는 금속 기판이 전술한 온도 및/또는 제1 온도에서 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각되는 동안 증기 층의 형성을 감소 및/또는 방지하기 위해 라이덴프로스트 지점을 수정할 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 냉각 기능부는 냉각제의 라이덴프로스트 지점을 증가시키도록 제어될 수 있다. 이러한 실시예에서, 증가된 라이덴프로스트 지점은 액체 냉각제가 더 높은 온도에서 핵 비등을 통해 금속 기판을 빠르게 냉각시키고 그리고 바람직하지 않은 상 변환이 발생하는 시간 창을 감소시킬 수 있게 한다. 라이덴프로스트 지점이 증가하면 원하는 냉각 속도를 달성하기 위해 더 적은 양의 액체를 담금질에 사용할 수도 있다. 다양한 실시예에서, 냉각 기능부(들)는 금속 가공을 하는 중에 선택적으로 제어될 수 있어서, 원하는 금속 기판 온도를 얻기 위해 필요한 냉각제의 총 양을 감소시키면서 담금질 효율이 향상될 수 있다. 일부 양태에서, 냉각 기능부(들)를 갖는 냉각 시스템(104)은 전통적인 냉각 시스템과 비교하여 금속 기판의 신속한 냉각을 촉진할 수 있다. 냉각 기능부(들)는 금속 기판 상에 분배되는 냉각제의 양을 제어함으로써, 평탄도 저하, 물 얼룩 등과 같은 금속 기판의 문제를 최소화 및/또는 방지할 수 있다. 또한, 이러한 방법은 액체 냉각제가 금속 기판의 표면 상의 증기 층 위에 부유되는 대신에 핵 비등을 거치도록 함으로써 냉각에 대한 라이덴프로스트 효과에 따른 손상 영향을 완화할 수 있다.
비제한적인 일 예에서, 금속 가공 시스템(100)은 약 400 내지 500 ㎛, 예를 들어 약 300 ㎛, 예를 들어 100 ㎛ 이하와 같은 감소된 크기를 갖는 냉각제의 액적을 형성할 수 있다. 금속 가공 시스템(100)은 냉각제를 공기와 혼합하는 것, 초음파 기술, 작은 물리적 구멍을 통해 냉각제를 제공하는 것, 회전 디스크를 사용하는 것, 진동을 사용하는 것, 이들의 다양한 조합, 또는 기타 원하는 기술 또는 시스템을 포함하되 이에 한정되지 않는 다양한 기술 또는 시스템을 사용하여 감소된 크기를 갖는 액적을 형성할 수 있다. 도 7은 증기 층 위에 부유하지 않고 금속 기판(110)의 표면에 도달할 수 있는 미세화된 액적(701)을 갖는 금속 기판(110)의 예를 예시한다. 일부 경우에는, 미세화된 액적(701)의 감소된 부피 및 표면 프로파일로 인해, 더 많은 양의 물을 지지할 수 있는 증기 층이 형성될 수 없으며, 미세화된 액적(701)이 금속 기판(110)의 표면을 냉각시킬 수 있다.
다른 비제한적인 예에서, 금속 가공 시스템(100)은 냉각제를 적용할 때 비-중성 전하(non-neutral electrical charges)를 사용할 수 있다. 이러한 예에서, 금속 가공 시스템(100)은 냉각 시스템(304)을 사용하여 금속 기판(110)에 냉각제를 적용하기 전에 금속 기판(110)의 표면에 전하를 유도할 수 있고, 금속 기판(110)에 적용된 냉각제는 금속 기판(110)의 표면의 전하와 반대되는 전하를 가질 수 있다. 도 8은 냉각 기능부가 냉각제(801)의 비-중성 전하(803)와 금속 기판(110) 표면의 반대되는 비-중성 전하(805)를 포함하는 경우의 금속 기판(110)의 예를 나타낸다. 비제한적인 일 실시예에서, 비-중성 전하(803)는 금속 기판(110)에 적용되기 전에 정전기 유도 수단을 통해 냉각제를 통과시킴으로써 냉각제(801)에 유도될 수 있다. 대안적으로, 냉각제(801)는 자연적으로 발생하는 극성 유체일 수 있으며, 여기서 순 전하(net charge)가 냉각제(801) 전체에 존재할 수 있다. 비-중성 전하(805)는 정전기 유도, 전기장의 적용, 또는 금속 기판(110)의 표면 경계에 전하를 유지할 수 있는 다른 방법 또는 방법들의 조합에 의해 금속 기판(110)에 유도될 수 있다. 일부 경우에, 전하(805)는 냉각 시스템(104)에서 금속 기판(110)을 수용하기 전에 유도될 수도 있고, 또는 냉각 시점에 적용될 수도 있다. 도 8에서, 냉각제(801)의 전하(803)는 음전하이고 그리고 금속 기판(110) 표면의 전하(805)는 양전하이지만, 전하 프로파일이 반대로 되는 실시예들이 존재한다. 이러한 실시예에서, 냉각제 전하(803)와 금속 기판 전하(805) 사이에 형성되는 인력이 냉각제(801)의 라이덴프로스트 지점을 수정하여, 갇힌 증기 층(trapped vapor layer)이 형성되는 온도를 변화시킨다.
또 다른 비제한적인 예에서, 금속 가공 시스템(100)은 금속 기판(110)의 표면 형상을 사용하여 냉각제의 라이덴프로스트 지점을 수정할 수 있다. 이러한 예에서는, 금속 기판(110)의 표면 형상(예를 들어, 거칠기, 표면 프로파일, 평탄도 분포 등)은 다양한 기술을 사용하여 금속 기판(110)에 냉각제를 적용하기 전에 수정될 수 있다. 도 9는 냉각 기능부가 금속 기판(110) 상에 표면 텍스처(907)를 포함하는 경우의 금속 기판(110)의 예를 도시한다. 이 실시예에서, 표면 텍스처(907)는 금속 기판(110)이 냉각제(901)의 라이덴프로스트 지점 위에 있고 표면 수정 없이 형성될 수 있는 증기 층을 파괴하는 데 도움이 될 수 있는 금속 기판(110)의 거친 프로파일을 제공한다. 금속 기판(110)의 표면은 텍스처 롤, 마모 부여(imparting abrasions), 또는 본 개시에 의해 제한되지 않는 다른 수단을 포함하나 이에 국한되지 않는 다양한 수단 또는 기술을 사용하여, 냉각 전 어느 시점에서든 수정될 수 있다. 수정은 냉각 시스템(104)의 상류 지점에서 발생할 수 있다. 이러한 예에서, 라이덴프로스트 효과를 완화하는 데 도움이 되는 변경된 표면 특성 또는 형상은 거칠기, 미세 계곡의 분포 및/또는 다른 표면 영역의 변경 수정을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 특정 실시예에서, 표면 형상을 수정하면, 냉각제(901)가 금속 기판(110)과 인터페이스할 수 있는 더 많은 양의 표면적을 생성함으로써 라이덴프로스트 효과의 영향을 완화할 수 있다. 일부 경우에, 표면 프로파일은 하향 표면 장력을 허용하여 상향 증기 층의 영향 중 일부를 극복하여서 원하는 핵 비등을 초래하고, 그에 따라서 급속 냉각이 이루어진다.
전술한 예들은 예시적인 목적으로 제공되었으며, 다른 실시예에서는 원하는 다른 기술들이 사용될 수 있으므로, 전술한 예들이 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 또한, 냉각 시스템(104)은 금속 기판(110) 상에 냉각제를 분배하기 위해 전술한 기술 중 어느 하나를 반드시 사용할 필요가 있는 것은 아니다.
이하에서 상세히 논의되는 바와 같이, 냉각 헤더(114)의 각각의 노즐은 원하는 냉각 프로파일을 제공하기 위해 컨트롤러(130)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 배기 시스템(118)은 냉각 헤더(114)로부터 하류에 위치한다. 일부 선택적인 예에서, 배기 시스템(118)은 미리 결정된 라인 속도에서 원하는 냉각 속도 및/또는 냉각 기간에 대응하는 냉각 헤더(114)로부터 하류에 미리 결정된 거리에 있다. 다른 예에서, 배기 시스템(118)은 원하는 대로 냉각 헤더(114)에 대한 다양한 거리에 위치할 수 있다.
배기 시스템(118)은 금속 기판(110)의 패스라인 아래에 위치하는 제거 장치(120)를 포함한다. 일부 경우에는, 제거 장치(120)가 냉각 헤더(114)와 패스라인의 동일한 면에 위치하지만, 다른 예에서 반드시 그럴 필요는 없다. 도 1의 예에서, 제거 장치(120)와 냉각 헤더(114)는 패스라인의 반대편에 위치한다. 제거 장치(120)는 금속 기판(110)에 의해 가열된 후 냉각제를 모으거나 수집하는 흡입력 또는 진공력(화살표(124)로 표시됨)을 선택적으로 생성할 수 있는 다양한 적절한 장치일 수 있다. 비제한적인 일 예에서, 제거 장치(120)는 진공 노즐 및/또는 진공 시스템일 수 있다. 특정 실시예에서, 제거 장치(120)는 적어도 3500 CFM 진공, 예를 들어 4000 CFM 진공일 수 있지만, 다른 실시예에서는, 진공 시스템을 통해 흐르는 공기가 원하는 대로 다른 속도일 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 진공은 금속 기판(110)의 냉각을 추가로 지원할 수 있다. 다른 경우에는, 다른 적절한 제거 장치(120)가 이용될 수 있다. 비제한적인 일 예에서, 냉각제는 물이고, 제거 장치(120)가 증기 형태로 가열된 냉각제를 제거하도록 구성된다. 제거 장치(120)는 가열된 냉각제가 금속 기판(110)의 폭(또는 폭의 일부)을 가로질러 제거될 수 있도록 금속 기판(110)의 폭(또는 폭의 일부)을 가로질러 연장되도록 치수가 결정될 수 있다.
배기 시스템(118)은 선택적으로 제거 장치(122)를 포함한다. 다양한 경우에, 제거 장치(122)는 금속 기판(110)의 패스라인 위에 위치할 수 있다. 다양한 양태에서, 제거 장치(122)는 금속 상에 놓일 수 있는 잔류 냉각제를 제거하기 위해 상부 표면에 근접하여 있다. 선택적으로, 하나 이상의 가장자리(edge) 제거 장치(예컨대, 송풍기 또는 다른 적절한 장치)가 바닥 면에 제공되어 상부 표면 냉각제가 금속 가장자리 둘레를 감싸고 바닥 면을 적시는 것을 방지할 수 있다. 제거 장치(120)와 비교하여, 제거 장치(122)는 적어도 금속 기판(110)으로부터 그리고 선택적으로 제거 장치(120)를 향해 냉각제를 향하게 하는 지향력 또는 유도력(화살표(126)로 표시됨)을 냉각제에 선택적으로 생성하게 할 수 있는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 비제한적인 일 예에서, 제거 장치(122)는 공기 이동기(mover) 또는 송풍기이지만, 다른 적절한 제거 장치가 이용될 수 있다. 일부 경우에, 제거 장치(122)는 제거 장치와 수직으로 정렬될 수 있지만, 다른 예에서 반드시 그럴 필요는 없다.
도 1에 도시된 바와 같이, 온도 센서(128)는 냉각 헤더(114)로부터 하류에 있을 수 있다. 온도 센서(128)는 가공하는 동안 금속 기판(110)의 폭에 걸쳐 금속 기판(110)의 온도 프로파일을 검출하도록 구성된다. 온도 센서(128)는 원하는 대로 금속 기판(110)의 패스라인의 양쪽에 배치될 수 있다. 2개 이상의 온도 센서(128)가 사용되는 경우, 금속 기판(110)의 패스라인의 동일한 측면 또는 반대 측면에 배치될 수 있다.
컨트롤러(130)는 온도 센서(128)에 통신적으로 결합되고, 온도 센서(128)로부터 금속 기판(110)의 검출된 온도 프로파일을 수신한다. 컨트롤러(130)는 또한 냉각 헤더(114)에 통신적으로 결합된다. 다양한 예에서, 컨트롤러(130)는 검출된 온도 프로파일에 기초하여 그리고/또는 냉각 헤더(114)가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 분배하도록 냉각 헤더(114)를 제어할 수 있다. 일부 예에서, 컨트롤러(130)는 온도 센서(128)로부터 검출된 온도 프로파일을 미리 결정된 온도 프로파일과 비교하여 냉각 프로파일을 결정할 수 있다. 선택적으로, 미리 결정된 온도 프로파일은 금속 기판(110)의 임계 연화 온도 및/또는 금속 기판의 원하는 코일링 온도일 수 있지만, 다른 예에서 반드시 그럴 필요는 없다. 다양한 예에서, 냉각 프로파일은 냉각제가 미리 결정된 라인 속도로 제공하는 냉각 비율 또는 냉각량에 대응할 수 있다. 다양한 양태에서, 미리 결정된 라인 속도는 일반적인 라인 속도에 비해 증가된 라인 속도이다. 일부 비제한적인 예에서, 일반적인 라인 속도는 약 1550 m/분 이하일 수 있고, 증가된 라인 속도는 약 1550 m/분 보다 큰 라인 속도, 예를 들어, 약 1800 m/분 일 수 있다. 다른 예에서, 미리 결정된 라인 속도는 약 1800 m/분 보다 작거나 약 1800 m/분 보다 클 수 있다. 다양한 양태에서, 냉각 프로파일은 개별적으로 하나 이상의 노즐로부터의 냉각제의 분사 패턴, 금속 기판(110)의 폭에 걸쳐 분배되는 냉각제의 분사 패턴, 하나 이상의 노즐로부터의 냉각제의 유량, 하나 이상의 노즐로부터 냉각제가 분배되는 기간, 하나 이상의 노즐 중 활성화 또는 작동되는 개수, 또는 기타 원하는 적절한 특성 또는 제어 중 하나 이상을 조절함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 냉각 프로파일에 따라 냉각제가 분배되도록 냉각 헤더(114)를 제어하는 것은, 냉각 헤더(114)의 하나 이상의 노즐 내의 공기 압력을 제어하는 것, 냉각 헤더(114)의 하나 이상의 노즐의 냉각제(또는 물) 압력을 제어하는 것, 냉각 헤더(114)의 하나 이상의 노즐로부터 냉각제의 유량을 제어하는 것, 냉각제가 분배되는 기간을 제어하는 것, 하나 이상의 노즐의 분사 패턴을 개별적으로 제어하는 것, 금속 기판(110)의 폭에 걸쳐 분사 패턴을 제어하는 것, 하나 이상의 노즐의 활성화 또는 작동 개수를 제어하는 것, 또는 다양한 다른 적절한 제어 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 비제한적인 일 예에서, 냉각 헤더(114)는 냉각제의 유량이 적어도 50 리터/분, 예를 들어 55 리터/분 이 되도록 제어될 수 있지만, 다른 예에서, 유량은 원하는 대로 조정될 수 있다. 일부 선택적인 예에서, 냉각 헤더는 형상 롤로부터 입력된 평탄도에 기초하여 타이트한 가장자리 문제를 보정하는 데 활용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 압연기(103) 및 냉각 시스템(204)을 구비한 금속 가공 시스템(200)을 예시한다. 금속 가공 시스템(100)과 비교하여, 금속 기판(110)은 언더 와인드 구성으로 감겨 있다.
냉각 시스템(204)이 금속 기판(110)의 패스라인 아래 및 제거 장치(120)와 패스라인에 대한 동일한 측면에서 냉각 헤더(114)를 포함한다는 점을 제외하면, 냉각 시스템(204)은 냉각 시스템(104)과 실질적으로 유사한 것이다. 냉각 시스템(104)과 비교하여, 냉각 시스템(204)은 또한 온도 센서(128)와 실질적으로 유사하지만 냉각 헤더(114)로부터 상류에 위치하는 온도 센서(232)를 포함하는 것이다. 다양한 경우에, 컨트롤러(130)는 온도 센서(232)에 통신적으로 결합될 수 있고, 온도 센서(232)로부터 검출된 온도 프로파일에 기초하여 적어도 부분적으로 냉각 헤더(114)를 제어할 수 있다. 비제한적인 일 예로서, 온도 센서(232)는 금속 기판이 작업 스탠드(102)에서 나온 후 그리고 냉각 시스템(204)으로 냉각되기 전에 금속 기판(110)의 폭에 걸쳐 온도 프로파일을 검출할 수 있다. 이 예에서, 컨트롤러(130)는 온도 센서(232)로부터 검출된 온도 프로파일을 온도 센서(128)로부터 검출된 온도 프로파일과 비교하여 냉각 헤더(114)로부터의 냉각제가 제공하는 실제 냉각 비율을 결정할 수 있다. 일부 경우에, 컨트롤러(130)는 실제 냉각 비율과 원하는 냉각 비율 사이의 차이에 기초하여(예를 들어, 금속 기판이 원하는 온도 프로파일을 갖도록) 냉각 헤더(114)를 제어할 수 있다.
도 3 및 도 4는 다양한 실시예에 따른 압연기(303) 및 냉각 시스템(304)을 갖는 금속 가공 시스템(300)을 예시한다. 압연기(303)는 압연기(103)와 실질적으로 유사하며, 워크 롤(308A-B) 및 중간 롤(306A-B)을 갖는 적어도 하나의 작업 스탠드(302)를 포함한다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 작업 스탠드(302)는 냉각제가 금속 기판(310)에 접촉하는 것을 제한하거나 방지하기 위해 중간 롤(306A-B)로 지향할 수 있는 모든 냉각제를 수집할 수 있는 냉각제 격납 박스(340)를 포함한다. 금속 가공 시스템(200)과 유사하게, 금속 가공 시스템(300)에 의해 처리된 금속 기판(310)은 금속 기판(310)의 코일(312)을 형성하는 언더 와인드 구성으로 감겨져 있다.
냉각 시스템(304)은 냉각 시스템(204)과 실질적으로 유사하며, 냉각 헤더(314), 제거 장치(320) 및 제거 장치(322)를 구비한 배기 시스템(318), 및 냉각 헤더(314)로부터 하류에 있는 온도 센서(328)를 포함한다. 삼각형(334)으로 표시된 바와 같이, 온도 센서(328)는 금속 기판(310)의 폭에 걸쳐 금속 기판(310)의 온도 프로파일을 검출할 수 있다. 도 3 및 도 4에는 도시되지 않았지만, 냉각 시스템(304)은 또한 냉각 헤더(314) 및 온도 센서(328)와 통신적으로 결합되는 컨트롤러를 포함한다. 냉각 시스템(204)과 비교하여, 냉각 시스템(304)은 냉각 헤더(314)로부터 상류에서 온도 센서를 포함하지 않는다.
도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 냉각 헤더(314)는 복수의 노즐(336)을 포함할 수 있고, 냉각 헤더(314)는 금속 기판(310)의 폭을 가로질러 연장되도록 치수가 정해진다. 노즐(336)의 수, 유형 및 배열은 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 다양한 양태에서, 냉각 시스템(304)의 컨트롤러는 냉각 헤더(314)가 원하는 냉각 프로파일을 제공하도록 각각의 노즐(336)을 독립적으로 제어할 수 있다. 다른 예에서, 냉각 시스템(304)의 컨트롤러는 다른 노즐(336)과 연계하여 적어도 하나의 노즐(336)을 제어할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 배기 시스템(318)의 제거 장치(320)는 진공 노즐이고, 배기 시스템(318)의 제거 장치(322)는 송풍기이다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제거 장치(322)는 금속 기판(310)의 폭을 가로질러 연장되는 치수를 갖는다.
일부 선택적인 예에서, 냉각 시스템(304)은 배기 시스템(318) 및 냉각 헤더(314)와 유체 연통하는 재순환 시스템(338)을 포함한다. 이러한 예에서, 배기 시스템(318)에 의해 수집되는 냉각제는 재순환 시스템(338)에 의해 후속 냉각을 위해 처리되거나 다르게 준비될 수 있고, 재순환 시스템(338)은 처리된 냉각제를 냉각 헤더(314)로 다시 재순환시킬 수 있다.
도 5 및 도 6은 다양한 실시예에 따른 압연기(303) 및 냉각 시스템(504)을 갖는 금속 가공 시스템(500)을 도시한다. 냉각 시스템(504)은 냉각 시스템(304)과 실질적으로 유사하며, 냉각 헤더(514), 제거 장치(520)를 갖는 배기 시스템(518), 및 냉각 헤더(514)로부터 하류에 있는 온도 센서(328)를 포함한다. 냉각 시스템(304)과 유사하게, 냉각 시스템(504)은 냉각 헤더(514) 및 온도 센서(328)와 통신적으로 결합되는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
냉각 헤더(314)와 유사하게, 냉각 헤더(514)는 복수의 노즐(536)을 포함할 수 있으며, 냉각 헤더(514)는 금속 기판(310)의 폭을 가로질러 연장되는 치수를 갖는다. 노즐(536)의 수, 유형 및 배열은 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 일부 양태에서, 노즐(536)은 노즐(336)과 비교하여 다른 스타일 및/또는 유형일 수 있지만, 다른 실시예에서 반드시 그럴 필요는 없다. 냉각 시스템(304)과 유사하게, 냉각 시스템(504)의 컨트롤러는 서로 독립적으로 제어되는 것을 포함하여 원하는 대로 노즐(536)을 제어할 수 있거나 또는 노즐이 함께 제어될 수 있다.
냉각 시스템(304)과 비교하여, 냉각 헤더(514)와 제거 장치(520) 사이의 거리는 감소 및/또는 최소화 된다. 제거 장치(320)와 유사하게, 제거 장치(520)는 선택적으로 금속 기판(310)의 폭을 가로질러 연장될 수 있는 진공 노즐이다. 제거 장치(320)의 개구가 바로 위쪽을 향하는 제거 장치(320)와 비교하여, 제거 장치(520)는 금속 기판(310)의 이동 방향으로 연장되고 그리고 선택적으로 냉각 헤더(514)에 근접하여 증기 형태일 수 있는 냉각제의 수집을 증가시키는 수용부(521)를 포함한다. 특정 양태에서, 냉각 시스템(504)은 금속 기판(310)의 가장자리에서의 냉각을 피하거나 최소화하여 금속 기판(310)에 스트립 파손을 초래할 수 있는 타이트한 가장자리가 생성될 가능성을 최소화하거나 감소시킬 수 있다.
냉각 시스템으로 금속 기판의 온도를 제어하는 방법도 제공된다. 냉각 시스템(104)을 참조할 것이지만, 다음의 설명은 본 명세서에 개시된 임의의 냉각 시스템뿐만 아니라 본원 개시의 정신 내의 다른 냉각 시스템에도 적용 가능하다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
다양한 예에서, 금속 기판(110)의 온도를 제어하는 방법은, 금속 기판(110)을 냉각 시스템(204)에서 수용하고, 금속 기판(110)을 미리 정해진 라인 속도로 이동시키는 것을 포함한다. 일부 선택적인 예에서, 미리 결정된 라인 속도는 약 1800 m/분 일 수 있지만, 다른 예에서는 반드시 그럴 필요는 없다. 상기 방법은 금속 기판(110)의 폭에 걸쳐 금속 기판(110)의 온도 프로파일을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 상기 방법은 검출된 온도 프로파일을 미리 결정된 또는 원하는 온도 프로파일과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 미리 결정된 원하는 온도 프로파일은 금속 기판(110)의 임계 연화 온도 및/또는 금속 기판의 원하는 코일링 온도보다 낮거나 동일한 온도 프로파일이지만, 다른 예에서는 반드시 그럴 필요는 없다.
특정 양태에서, 상기 방법은 검출된 온도 프로파일과 미리 결정된 또는 원하는 온도 프로파일 사이의 차이에 기초하여 냉각 헤더(114)에 대한 냉각 프로파일을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 냉각 헤더(114)가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 제공하고 그리고 냉각제가 미리 결정된 라인 속도에서 미리 결정된 또는 원하는 온도 프로파일을 갖도록 금속 기판(110)을 냉각시키도록 냉각 헤더(114)를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 냉각 헤더(114)를 제어하는 것은, 개별적으로 하나 이상의 노즐로부터의 냉각제의 분사 패턴, 상기 냉각제의 분사 패턴은 금속 기판(110)의 폭에 걸쳐 분배되는 패턴이며, 하나 이상의 노즐로부터의 냉각제의 유량, 하나 이상의 노즐로부터 냉각제가 분배되는 기간, 하나 이상의 노즐 중 작동(turn on)되는 개수, 또는 원하는 대로의 다른 적절한 특성이나 조절 중 하나 이상을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 개념에 따라 다양한 예시적인 실시예의 추가적인 설명을 제공하는 "구현예"로 명시적으로 열거된 적어도 일부를 포함하는 예시적인 실시예들을 아래에 제공한다. 이러한 구현예들은 상호 배타적이거나, 완전하거나, 제한적인 것으로 의도되지 않은 것이고, 본원의 개시 내용은 이러한 예시적인 구현예에 제한되지 않고, 오히려 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에서 가능한 모든 수정 및 변형을 포함하는 것이다.
구현예 1. 금속 가공 시스템을 위한 냉각 시스템이며, 상기 냉각 시스템은: 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성되는 냉각 헤더; 냉각 헤더로부터 하류에 있는 배기 시스템, 상기 배기 시스템은 냉각 헤더에 의해 분배된 냉각제를 제거하도록 구성되는 제거 장치를 구비함; 냉각 헤더로부터 하류에 있는 온도 센서, 상기 온도 센서는 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 온도 프로파일을 검출하도록 구성됨; 및 냉각 헤더와 온도 센서에 통신적으로 결합된 컨트롤러, 상기 컨트롤러는 적어도 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어하도록 구성됨;를 포함한다.
구현예 1a. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 상기 냉각 헤더는 분무 분사 헤더이다.
구현예 2. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 냉각 시스템을 통과하는 금속 기판의 패스라인에 대해 위치하며, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 패스라인의 대향 측면 상에 있다.
구현예 3. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 냉각 시스템을 통과하는 금속 기판의 패스라인에 대해 위치하며, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 패스라인의 동일한 측면 상에 있다.
구현예 4. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 패스라인 아래에 있다.
구현예 5. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 배기 시스템의 제거 장치는 진공력을 생성하도록 구성된다.
구현예 6. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 배기 시스템의 제거 장치는 제1 제거 장치이고, 상기 배기 시스템은 냉각 헤더로부터 하류에 있는 제2 제거 장치를 더 포함한다.
구현예 7. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 제1 제거 장치는 진공 장치이고, 제2 제거 장치는 송풍기이다.
구현예 8. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더, 제1 제거 장치 및 제2 제거 장치는 냉각 시스템을 통과하는 금속 기판의 패스라인에 대해 위치하며, 냉각 헤더 및 제1 제거 장치는 패스라인의 제1 면에 위치하며, 제2 제거 장치는 제1 면과 반대되는 패스라인의 제2 면에 있다.
구현예 9. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더 및 제1 제거 장치는 패스라인 아래에 있고, 제2 제거 장치는 패스라인 위에 있다.
구현예 10. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 제2 제거 장치는 제1 제거 장치와 수직으로 정렬된다.
구현예 11. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더는 복수의 노즐을 포함하고, 복수 노즐의 각 노즐은 컨트롤러에 의해 독립적으로 제어된다.
구현예 12. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 온도 센서는 제1 온도 센서이고, 냉각 시스템은 냉각 헤더로부터 상류에 있는 제2 온도 센서를 더 포함한다.
구현예 13. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 평탄도 프로파일을 검출하도록 구성된 평탄도 센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 평탄도 센서에 통신적으로 결합되고 그리고 적어도 검출된 평탄도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어하도록 구성된다.
구현예 14. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 상기 컨트롤러는 추가로: 금속 기판의 원하는 출구 온도 프로파일을 결정하고; 온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일을 수신하고; 원하는 출구 온도 프로파일 및 검출된 온도 프로파일에 기초하여 미리 결정된 라인 속도에서 냉각제에 대한 냉각 프로파일을 결정하고; 그리고 냉각 헤더가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 분배하도록 냉각 헤더를 제어하게; 구성된다.
구현예 15. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 원하는 출구 온도 프로파일은 금속 기판의 코일링 온도이다.
구현예 16. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 냉각 헤더를 제어하는 것은 금속 기판의 폭을 가로지르는 분사 패턴 또는 냉각 헤더로부터의 냉각제의 유량 중 적어도 하나를 제어하는 것을 포함한다.
구현예 17. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 원하는 출구 온도 프로파일은 미리 결정된다.
구현예 18. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 상기 컨트롤러는 적어도 부분적으로 금속 기판의 재료 구성에 기초하여 원하는 출구 온도 프로파일을 결정하도록 구성된다.
구현예 19. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템이며, 미리 결정된 라인 속도는 약 1800 m/분 이다.
구현예 20. 금속 가공 시스템은: 압연기의 출구 스탠드; 및 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템을 포함하며, 상기 냉각 시스템은 출구 스탠드로부터 하류에 있다.
구현예 21. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 금속 가공 시스템이며, 냉각 헤더는 출구 스탠드에 근접하여 위치한다.
구현예 22. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 금속 가공 시스템이며, 배기 시스템은 냉각 헤더로부터 하류에 미리 결정된 거리에 있고, 그리고 상기 미리 결정된 거리는 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판의 미리 결정된 라인 속도에서 금속 기판의 원하는 냉각 비율에 기초한다.
구현예 23. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 금속 가공 시스템이며, 컨트롤러는 추가로: 코일링 전에 금속 기판의 원하는 출구 온도 프로파일을 결정하고; 온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일을 수신하고; 원하는 출구 온도 프로파일 및 검출된 온도 프로파일에 기초하여 미리 결정된 라인 속도에서 냉각제에 대한 냉각 프로파일을 결정하고; 그리고 냉각 헤더가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 분배하도록 냉각 헤더를 제어하게; 구성된다.
구현예 24. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 금속 가공 시스템이며, 미리 결정된 라인 속도는 약 1800 m/분 이다.
구현예 25. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 금속 가공 시스템이며, 압연기는 냉간 압연기이다.
구현예 26. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉각 시스템을 사용하여 금속 기판을 냉각하는 방법이며, 상기 방법은: 온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일을 수신하고; 코일링 전 금속 기판의 원하는 출구 온도 프로파일 및 검출된 온도 프로파일에 기초하여 미리 결정된 라인 속도에서 냉각제에 대한 냉각 프로파일을 결정하고; 그리고 냉각 헤더가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 분배하도록 냉각 헤더를 제어하는; 것을 포함한다.
구현예 27. 냉간 압연기는: 출구 스탠드; 및 출구 스탠드로부터 하류에 있는 냉각 시스템을 포함하고, 상기 냉각 시스템은 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성된 냉각 헤더를 포함한다.
구현예 28. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉간 압연기는 추가로 리와인더 코일러를 포함하고, 상기 냉각 시스템은 출구 스탠드와 리와인더 코일러 사이에 있다.
구현예 29. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉간 압연기는 추가로 냉각 헤더로부터 하류에 있는 배기 시스템을 포함하며, 상기 배기 시스템은 냉각 헤더에 의해 분배된 냉각제를 제거하도록 구성된 제거 장치를 포함한다.
구현예 30. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉간 압연기는 추가로: 냉각 헤더로부터 하류에 있는 온도 센서, 상기 온도 센서는 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 온도 프로파일을 검출하도록 구성됨; 그리고 냉각 헤더 및 상기 온도 센서에 통신적으로 결합된 컨트롤러, 상기 컨트롤러는 적어도 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어하도록 구성됨;를 포함한다.
구현예 31. 냉간 압연기는: 출구 스탠드; 및 출구 스탠드로부터 하류에 있는 냉각 시스템을 포함하며, 상기 냉각 시스템은: 복수의 노즐을 구비하는 냉각 헤더, 복수 노즐의 각 노즐은 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성됨; 및 냉각 헤더와 통신적으로 결합되고 복수 노즐의 각 노즐을 개별적으로 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.
구현예 32. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 냉간 압연기는 추가로: 금속 기판의 폭에 걸쳐 온도 프로파일을 검출하도록 구성된 온도 센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는 온도 센서와 통신적으로 결합되고, 온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일에 기초하여 복수 노즐의 각 노즐을 제어하도록 구성된다.
구현예 33. 냉각 시스템을 이용하여 금속 기판을 냉각하는 방법으로, 상기 방법은: 제1 온도에서 금속 기판을 수용하고; 냉각제를 적어도 하나의 노즐을 통해 향하게 하여 금속 기판의 표면에 냉각제를 적용하고, 상기 적어도 하나의 노즐은 냉각제를 미세화된 액적으로 향하게 구성됨; 그리고 냉각제의 라이덴프로스트 지점을 수정하기 위해 적어도 하나의 노즐을 통해 향하는 냉각제의 액적 크기를 제어하는 것을 포함한다.
구현예 34. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 금속 기판은 알루미늄 합금을 포함한다.
구현예 35. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 여기서, 제1 온도는 590 ℃ 이다.
구현예 36. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 적어도 하나의 노즐은 적어도 하나의 원추형 노즐이다.
구현예 37. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 상기 냉각제는 물을 포함한다.
구현예 38. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 제1 온도에서 금속 기판을 수용하는 것은 금속 가공 장비의 부품으로부터 금속 기판을 수용하는 것을 포함한다.
구현예 38. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 금속 가공 장비의 부품은 압연기의 작업 스탠드를 포함하고, 상기 압연기는 열간 압연기, 냉간 압연기, 또는 온간 압연기 중 적어도 하나를 포함한다.
구현예 39. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 금속 기판의 표면은 상부 표면이고; 적어도 하나의 노즐은 적어도 2개 노즐을 포함하고; 적어도 2개 노즐 중 제1 노즐은 담금질 시스템을 통과하는 금속 기판의 패스라인 위에 위치하며; 적어도 2개 노즐 중 제2 노즐은 금속 기판의 패스라인 아래에 위치하며; 냉각제를 적용하는 것은 제1 노즐을 사용하여 냉각제를 금속 기판의 상부 표면으로 지향하고 그리고 제2 노즐을 사용하여 냉각제를 금속 기판의 하부 표면으로 지향하는 것을 포함한다.
구현예 40. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 냉각 기능부는 적어도 하나의 노즐을 통한 냉각제의 유량을 포함하고, 상기 냉각제의 유량은 55 리터/분 을 포함한다.
구현예 41. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 냉각제는 물, 오일, 공기, 충전된 용액 및/또는 다른 적합한 액체 냉각제로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
구현예 41. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 냉각제를 적용하는 것은 금속 기판의 온도가 적어도 100 ℃/s의 속도로, 선택적으로 적어도 500 ℃/s의 속도로 감소하도록 냉각제를 적용하는 것을 포함한다.
구현예 42. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 적어도 하나의 노즐은 적어도 하나의 가동 노즐을 포함한다.
구현예 43. 상기 또는 하기 구현예 또는 구현예 조합의 방법이며, 적어도 하나의 가동 노즐을 제1 온도에 있는 금속 기판의 제2 표면으로 이동시키는 것을 더 포함한다.
구현예 44. 담금질 시스템을 사용하여 금속 기판을 담금질하는 방법이며, 상기 방법은: 제1 온도에서 금속 기판을 수용하고; 금속 기판의 표면에 비-중성 전하를 유도하고; 그리고 적어도 하나의 노즐을 통해 냉각제를 지향하여 금속 기판의 표면에 적용하는 것을 포함하며, 여기서 냉각제는 금속 기판의 표면에 유도된 전하에 상보적인 전하를 포함하여 냉각제의 라이덴프로스트 지점을 수정한다.
구현예 45. 담금질 시스템을 사용하여 금속 기판을 담금질하는 방법이며, 상기 방법은: 제1 온도에서 금속 기판을 수용하고; 표면 형상이 냉각제의 라이덴프로스트 지점을 수정하도록 금속 기판의 표면을 수정하고; 그리고 적어도 하나의 노즐을 통해 금속 기판의 수정된 표면을 향하여 냉각제를 지향하여 금속 기판의 표면에 냉각제를 적용하는 것을 포함한다.
위에서 설명된 양태는 단지 구현 가능한 예일 뿐이며, 단지 본 개시의 원리의 명확한 이해를 위해 기술된 것이다. 본 개시의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않고 위에서 설명된 실시예(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 이러한 모든 변형 및 수정은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되었으며, 요소 또는 단계의 개별적인 양태 또는 조합에 대한 모든 가능한 청구내용은 본 개시에 의해 지원되도록 의도된 것이다. 더욱이, 본 명세서 및 청구범위에서 특정 용어가 사용되더라도, 이는 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되며, 설명된 실시예 또는 다음의 청구범위를 제한하려는 목적으로 사용된 것은 아니다.
Claims (20)
- 금속 가공 시스템용 냉각 시스템에서, 상기 냉각 시스템은:
냉각제를 금속 기판 상에 선택적으로 분배하도록 구성된 냉각 헤더;
냉각 헤더로부터 하류에 있는 배기 시스템, 상기 배기 시스템은 냉각 헤더에 의해 분배된 냉각제를 제거하도록 구성된 제거 장치를 구비함;
냉각 헤더로부터 하류에 있는 온도 센서, 상기 온도 센서는 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 온도 프로파일을 검출하도록 구성됨; 및
냉각 헤더 및 온도 센서에 통신적으로 결합된 컨트롤러, 상기 컨트롤러는 적어도 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어하도록 구성됨; 를 포함하는, 냉각 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 냉각 헤더는 분무 분사 헤더인, 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 냉각 시스템을 통한 금속 기판의 패스라인에 대해 위치하고, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 패스라인에 대해 동일한 측면 상에 있는, 냉각 시스템.
- 제3항에 있어서, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 패스라인 아래에 있는, 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 배기 시스템의 제거 장치는 제1 제거 장치이고, 상기 배기 시스템은 냉각 헤더로부터 하류에 있는 제2 제거 장치를 더 포함하는, 냉각 시스템.
- 제5항에 있어서, 제1 제거 장치는 진공 장치이고, 제2 제거 장치는 송풍기인, 냉각 시스템.
- 제5항에 있어서, 냉각 헤더, 제1 제거 장치, 및 제2 제거 장치는 냉각 시스템을 통한 금속 기판의 패스라인에 대하여 배치되고, 냉각 헤더 및 제1 제거 장치는 패스라인의 제1 측면에 있고, 제2 제거 장치는 제1 측면과 반대되는 패스라인의 제2 측면에 있는, 냉각 시스템.
- 제7항에 있어서, 냉각 헤더 및 제1 제거 장치는 패스라인 아래에 있고, 제2 제거 장치는 패스라인 위에 있는, 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 냉각 헤더는 복수의 노즐을 포함하고, 상기 복수 노즐의 각 노즐은 컨트롤러에 의해 독립적으로 제어되는, 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 온도 센서는 제1 온도 센서이고, 상기 냉각 시스템은 냉각 헤더로부터 상류에 있는 제2 온도 센서를 더 포함하는, 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 추가로:
금속 기판의 원하는 출구 온도 프로파일을 결정하고;
온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일을 수신하고;
원하는 출구 온도 프로파일 및 검출된 온도 프로파일에 기초하여 미리 결정된 라인 속도에서 냉각제에 대한 냉각 프로파일을 결정하고; 및
냉각 헤더가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 분배하도록 냉각 헤더를 제어하는; 것을 포함하는, 냉각 시스템. - 제11항에 있어서, 상기 냉각 헤더를 제어하는 것은 금속 기판의 폭에 걸친 분사 패턴 또는 상기 냉각 헤더로부터의 냉각제의 유량 중 적어도 하나를 제어하는 것을 포함하는, 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 냉각 시스템을 통한 금속 기판의 패스라인에 대해 위치하며, 냉각 헤더 및 배기 시스템의 제거 장치는 상기 패스라인의 대향 측면 상에 있는, 냉각 시스템.
- 금속 가공 시스템에서, 상기 금속 가공 시스템은:
압연기의 출구 스탠드, 상기 압연기는 냉간 압연기임; 및
청구항 제1항의 냉각 시스템, 상기 냉각 시스템은 출구 스탠드로부터 하류에 있음; 을 포함하는, 금속 가공 시스템. - 제14항에 있어서, 컨트롤러는 추가로:
코일링 전에 금속 기판에 대한 원하는 출구 온도 프로파일을 결정하고;
온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일을 수신하고;
원하는 출구 온도 프로파일 및 검출된 온도 프로파일에 기초하여 미리 결정된 라인 속도에서 냉각제에 대한 냉각 프로파일을 결정하고; 그리고
냉각 헤더가 냉각 프로파일에 따라 냉각제를 분배하도록 냉각 헤더를 제어하게; 구성된, 금속 가공 시스템. - 냉간 압연기로서, 상기 냉간 압연기는:
출구 스탠드; 및
상기 출구 스탠드로부터 하류에 있는 냉각 시스템, 상기 냉각 시스템은 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성된 냉각 헤더를 구비함; 을 포함하는, 냉간 압연기. - 제16항에 있어서, 상기 냉간 압연기는 추가로:
리와인드 코일러, 상기 냉각 시스템은 출구 스탠드와 리와인드 코일러 사이에 있음; 및
냉각 헤더로부터 하류에 있는 배기 시스템, 상기 배기 시스템은 냉각 헤더에 의해 분배된 냉각제를 제거하도록 구성된 제거 장치를 구비함; 을 포함하는, 냉간 압연기. - 제16항에 있어서, 상기 냉간 압연기는 추가로:
냉각 헤더로부터 하류에 있는 온도 센서, 상기 온도 센서는 금속 기판의 폭에 걸쳐 금속 기판의 온도 프로파일을 검출하도록 구성됨; 및
냉각 헤더 및 온도 센서에 통신적으로 결합된 컨트롤러, 상기 컨트롤러는 적어도 검출된 온도 프로파일에 기초하여 냉각 헤더를 제어하도록 구성됨; 를 포함하는, 냉간 압연기. - 냉간 압연기로서, 상기 냉간 압연기는:
출구 스탠드; 및
출구 스탠드로부터 하류에 있는 냉각 시스템을 포함하며, 상기 냉각 시스템은:
복수의 노즐을 구비하는 냉각 헤더, 복수 노즐의 각 노즐은 출구 스탠드에서 나가는 금속 기판 상에 선택적으로 냉각제를 분배하도록 구성됨; 및
냉각 헤더와 통신적으로 결합되고 그리고 복수 노즐의 각 노즐을 개별적으로 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 냉간 압연기. - 제19항에 있어서,
금속 기판의 폭에 걸쳐 온도 프로파일을 검출하도록 구성된 온도 센서를 더 포함하며,
컨트롤러는 상기 온도 센서와 통신적으로 결합되고 그리고 온도 센서로부터 검출된 온도 프로파일에 기초하여 복수 노즐의 각각의 노즐을 제어하도록 구성된, 냉간 압연기.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163263092P | 2021-10-27 | 2021-10-27 | |
| US63/263,092 | 2021-10-27 | ||
| PCT/US2022/047487 WO2023076125A1 (en) | 2021-10-27 | 2022-10-21 | System and method for rapid substrate cooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240089095A true KR20240089095A (ko) | 2024-06-20 |
Family
ID=84362052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247013883A KR20240089095A (ko) | 2021-10-27 | 2022-10-21 | 급속 기판 냉각을 위한 시스템 및 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240089095A (ko) |
| CN (1) | CN118139702A (ko) |
| CA (1) | CA3236172A1 (ko) |
| WO (1) | WO2023076125A1 (ko) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3909016A1 (de) * | 1989-03-18 | 1990-09-20 | Wieland Werke Ag | Verfahren zum entfernen von fluessigkeitsresten von metall-baendern mittels ultraschall |
| WO2019241514A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Novelis Inc. | Systems and methods for quenching a metal strip after rolling |
| WO2020059577A1 (ja) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | 日本製鉄株式会社 | 熱延鋼板の冷却装置および熱延鋼板の冷却方法 |
-
2022
- 2022-10-21 CN CN202280071270.4A patent/CN118139702A/zh active Pending
- 2022-10-21 CA CA3236172A patent/CA3236172A1/en active Pending
- 2022-10-21 KR KR1020247013883A patent/KR20240089095A/ko unknown
- 2022-10-21 WO PCT/US2022/047487 patent/WO2023076125A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023076125A1 (en) | 2023-05-04 |
| CA3236172A1 (en) | 2023-05-04 |
| CN118139702A (zh) | 2024-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102224409B1 (ko) | 자성 가열을 이용한 예비시효 시스템 및 방법 | |
| JP3356283B2 (ja) | 連続移動する金属ストリップの温度制御のために液体冷媒を適用および除去する方法および装置 | |
| JP6007352B2 (ja) | 熱間板金圧延における標的化冷却のための製造方法および装置 | |
| KR101578987B1 (ko) | 이동 금속 스트립으로부터 냉각제 액체를 제거하는 방법 및 장치 | |
| US8511126B2 (en) | Cooling device for cooling a metal strip | |
| US20120306130A1 (en) | Cooling method and cooling device of hot-rolled steel strip | |
| CN114585753B (zh) | 快速淬火生产线 | |
| KR20240089095A (ko) | 급속 기판 냉각을 위한 시스템 및 방법 | |
| GB2502156A (en) | Rolling Mill Temperature Control | |
| JP4546897B2 (ja) | 鋼板の熱間圧延設備及び鋼板の熱間圧延方法 | |
| JP6090105B2 (ja) | 仕上げ圧延設備の圧延ワークロールの冷却装置および冷却方法 | |
| JP3815410B2 (ja) | 熱延鋼帯の冷却制御方法 | |
| JP4546898B2 (ja) | 鋼板の熱間圧延設備及び鋼板の熱間圧延方法 |