JPH0691318A - 薄板状材料の冷却装置 - Google Patents
薄板状材料の冷却装置Info
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- JPH0691318A JPH0691318A JP4123024A JP12302492A JPH0691318A JP H0691318 A JPH0691318 A JP H0691318A JP 4123024 A JP4123024 A JP 4123024A JP 12302492 A JP12302492 A JP 12302492A JP H0691318 A JPH0691318 A JP H0691318A
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Classifications
-
- 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
- B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
- B21B13/14—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls
- B21B13/147—Cluster mills, e.g. Sendzimir mills, Rohn mills, i.e. each work roll being supported by two rolls only arranged symmetrically with respect to the plane passing through the working rolls
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、従来技術よりも相当高い冷
却効果を達成することができ、冷却液の供給にはかなり
低い動力しか必要としない、薄板状材料の冷却装置を提
供することである。 【構成】 本発明による薄板状材料、特に金属帯２を冷
却する装置は、金属帯２の両側に配置された液体ノズル
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを具備する。液体ノズ
ル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、全出力ジェット
ノズルの形状を呈し、放射流ＳＦの区域が個々のはねか
えりジェット１８の衝突点の周りに形成されるように、
はねかえりジェットによって冷却される金属帯２の表面
上に作用する。
却効果を達成することができ、冷却液の供給にはかなり
低い動力しか必要としない、薄板状材料の冷却装置を提
供することである。 【構成】 本発明による薄板状材料、特に金属帯２を冷
却する装置は、金属帯２の両側に配置された液体ノズル
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを具備する。液体ノズ
ル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、全出力ジェット
ノズルの形状を呈し、放射流ＳＦの区域が個々のはねか
えりジェット１８の衝突点の周りに形成されるように、
はねかえりジェットによって冷却される金属帯２の表面
上に作用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄板状材料の両側に配
設された液体ノズルによって、薄板状材料、特に金属帯
を冷却する装置に関する。
設された液体ノズルによって、薄板状材料、特に金属帯
を冷却する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの技術分野、特に金属産業での半分
完成された製品の処理工程において、例えば金属帯ある
いは金属板のような薄板状材料を冷却液を適用すること
によって、できるだけ強度に冷却するという問題があ
る。例えば軽金属産業での軽金属合金の帯や板の硬化お
よび焼戻しにおいては、冷却液として水が用いられてい
る。軽金属合金、重金属合金あるいは鋼材の帯の圧延に
おいて用いられている冷却液は、圧延用の油あるいは乳
濁液である。できるだけ満足できる冷却効果を達成する
ため、１つの従来技術では、冷却剤を大きな体積流量で
流せる装置が、金属帯が移動する方向を横切るように最
高３列に配置された平らな断面を持つジェットノズルを
用いて、高圧で金属帯に対して適用されている。しかし
ながら、この方法で達成される冷却効果は、金属帯の圧
延においてできるだけ高性能であるという現在の要求を
満たすのに不十分である。多くの研究が、冷却効果はよ
り高い圧力で改善することができるが、汚れないように
維持されなければならない極小のノズル径が、冷却液を
供給するのにかなりの動力を要する非常に高い容量の流
れをまた生じる、ということを示していることは事実で
ある。
完成された製品の処理工程において、例えば金属帯ある
いは金属板のような薄板状材料を冷却液を適用すること
によって、できるだけ強度に冷却するという問題があ
る。例えば軽金属産業での軽金属合金の帯や板の硬化お
よび焼戻しにおいては、冷却液として水が用いられてい
る。軽金属合金、重金属合金あるいは鋼材の帯の圧延に
おいて用いられている冷却液は、圧延用の油あるいは乳
濁液である。できるだけ満足できる冷却効果を達成する
ため、１つの従来技術では、冷却剤を大きな体積流量で
流せる装置が、金属帯が移動する方向を横切るように最
高３列に配置された平らな断面を持つジェットノズルを
用いて、高圧で金属帯に対して適用されている。しかし
ながら、この方法で達成される冷却効果は、金属帯の圧
延においてできるだけ高性能であるという現在の要求を
満たすのに不十分である。多くの研究が、冷却効果はよ
り高い圧力で改善することができるが、汚れないように
維持されなければならない極小のノズル径が、冷却液を
供給するのにかなりの動力を要する非常に高い容量の流
れをまた生じる、ということを示していることは事実で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、平ら
な断面を持つジェットノズルを有する従来技術よりかな
り高い冷却効果を達成することができ、冷却液の供給に
は比較的低い動力しか必要としない、薄板状材料の冷却
装置を提供することである。
な断面を持つジェットノズルを有する従来技術よりかな
り高い冷却効果を達成することができ、冷却液の供給に
は比較的低い動力しか必要としない、薄板状材料の冷却
装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、液体ノズル
が全出力ジェットノズルであって、その圧力とノズル径
とがそれぞれ、放射流の区域が特定のはねかえりジェッ
トの衝突点の周りに形成されるように、冷却される金属
帯表面からの距離と帯表面上に形成される液体層の厚さ
とに適合するようになっていることを特徴とする種類の
装置で解決される。
が全出力ジェットノズルであって、その圧力とノズル径
とがそれぞれ、放射流の区域が特定のはねかえりジェッ
トの衝突点の周りに形成されるように、冷却される金属
帯表面からの距離と帯表面上に形成される液体層の厚さ
とに適合するようになっていることを特徴とする種類の
装置で解決される。
【０００５】本発明による装置において、液体の全出力
ジェットは、はねかえりジェットの形式で冷却される材
料の表面上にノズルから噴出するような速度で衝突し、
ここでジェットが偏向されて放射流の区域が高い接線速
度によって作られる。前記区域内での高速度の流れのた
め、放射流をともなう流れの速度が波の伝達速度より高
いので、冷却効果は非常に高くなる。このため前記液体
層の高さは放射流に向かって波のように延びるので、放
射流の速度が波の伝達速度より低くなっている位置にお
いてのみ、低速の流れによって形成される非常に高い液
体層が作られる。したがって、ノズル圧、ノズル径およ
びノズルの冷却される材料からの距離の適当な調節によ
って、必要とされる放射流の区域の大きさを決定するこ
とができる。放射流を有する区域の形成は、周囲の気体
空間との境界表面を有する液体流の場合のみに生じる特
別なものである。本発明による装置と平らな断面を持つ
ジェットノズルを有する装置との比較研究によれば、全
出力ジェットノズルからの液体ジェットの衝突位置での
熱伝導より、平らな断面を持つジェットノズルのジェッ
トの衝突位置での熱伝導のほうが幾分よいけれども、本
発明による冷却効果は、冷却される材料の全表面に関し
て、３０％向上していることが示されている。
ジェットは、はねかえりジェットの形式で冷却される材
料の表面上にノズルから噴出するような速度で衝突し、
ここでジェットが偏向されて放射流の区域が高い接線速
度によって作られる。前記区域内での高速度の流れのた
め、放射流をともなう流れの速度が波の伝達速度より高
いので、冷却効果は非常に高くなる。このため前記液体
層の高さは放射流に向かって波のように延びるので、放
射流の速度が波の伝達速度より低くなっている位置にお
いてのみ、低速の流れによって形成される非常に高い液
体層が作られる。したがって、ノズル圧、ノズル径およ
びノズルの冷却される材料からの距離の適当な調節によ
って、必要とされる放射流の区域の大きさを決定するこ
とができる。放射流を有する区域の形成は、周囲の気体
空間との境界表面を有する液体流の場合のみに生じる特
別なものである。本発明による装置と平らな断面を持つ
ジェットノズルを有する装置との比較研究によれば、全
出力ジェットノズルからの液体ジェットの衝突位置での
熱伝導より、平らな断面を持つジェットノズルのジェッ
トの衝突位置での熱伝導のほうが幾分よいけれども、本
発明による冷却効果は、冷却される材料の全表面に関し
て、３０％向上していることが示されている。
【０００６】本発明の有利な実施態様は、液体ノズル
が、連続するように配設されている四角形状、特に正方
形状、あるいは正三角形状の角に配置される装置におい
て、隣接する２つの液体ノズルの間の距離が、ノズル径
とノズルの表面までの距離との比が８から３０の範囲に
あるように選ばれるようになっており、また冷却される
金属帯が実質的に水平に位置し、さらに冷却される金属
帯の下面に作用する液体ノズルが液体ノズルの間に放出
溝が形成された板に配設され、放出溝には前記液体ノズ
ルによって金属帯の下面に供給される冷却液が与えられ
かつその形状と位置とが金属帯の下面に形成される第２
の堰き止め区域に一致していることを特徴としている。
が、連続するように配設されている四角形状、特に正方
形状、あるいは正三角形状の角に配置される装置におい
て、隣接する２つの液体ノズルの間の距離が、ノズル径
とノズルの表面までの距離との比が８から３０の範囲に
あるように選ばれるようになっており、また冷却される
金属帯が実質的に水平に位置し、さらに冷却される金属
帯の下面に作用する液体ノズルが液体ノズルの間に放出
溝が形成された板に配設され、放出溝には前記液体ノズ
ルによって金属帯の下面に供給される冷却液が与えられ
かつその形状と位置とが金属帯の下面に形成される第２
の堰き止め区域に一致していることを特徴としている。
【０００７】
【実施例】典型的な適用例として、圧延機で圧延される
金属帯の冷却装置を示す図面を参照して、本発明が以下
により詳細に説明される。
金属帯の冷却装置を示す図面を参照して、本発明が以下
により詳細に説明される。
【０００８】図１を参照すると、金属帯２を冷却する装
置３、４が、圧延機１から水平に案内される前記金属帯
２の両側に、圧延機１の出口区域に配設される。２つの
装置３、４は、図中略示した手段５、６、７、８によっ
て金属帯２が移動する方向に、装置３、４と圧延機１お
よび、あるいは金属帯２との距離を調節できるように、
配設することができる。
置３、４が、圧延機１から水平に案内される前記金属帯
２の両側に、圧延機１の出口区域に配設される。２つの
装置３、４は、図中略示した手段５、６、７、８によっ
て金属帯２が移動する方向に、装置３、４と圧延機１お
よび、あるいは金属帯２との距離を調節できるように、
配設することができる。
【０００９】各装置３、４の主な構成要素は、複数の全
出力ジェットノズル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが
備えられた板９、１０であり、ノズル１１ａ、１１ｂ、
１２ａ、１２ｂには板９、１０の中に配設されるダクト
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを介して冷却液が供給
され、液体の全出力ジェットが金属帯２の表面上に垂直
にはねかえりジェットを形成するようにノズルから噴出
する。板９、１０は別に必要とされる安定な案内板の機
能を果たすように構成される。全出力ジェットノズル１
１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが、それぞれの間に放出
路を形成するように板９、１０に規則正しく連続するよ
う配置される四角形状、特に正方形状、あるいは正三角
形状の角に配置される。底面部の板において冷却液の放
出を容易にするため、ノズルの間の区域には溝のような
凹部１５の形状を呈する放出路が形成される。特に作用
する板の幅が大きいときには、放出路の断面が中心から
端部に向かって増加するように作るのが有利である。こ
の長さのある部分において、この断面の増加が徐々にあ
るいは連続的に生じる。図１が示すように、全出力ジェ
ットノズル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが向かい合
っているくぼみ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに挿入
され、それによりその端面が板９、１０の表面に対して
奥まって配置され、そのため金属帯との接触による損傷
から保護される。図１がまた、金属帯が移動する方向に
おいて、ノズル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと金属
帯２との間の距離がどのように増加するか、またノズル
断面がどのように大きくなっていくかを示している。は
ねかえりジェット１８が全出力ジェットノズル１１から
噴出し金属帯２の表面に垂直に衝突するとき、図３に示
されるような流域部が金属帯２の表面上に形成される。
図４に示されるように、はねかえりジェット１８の速度
分布ＶＰはノズル１１からの噴出から、冷却される金属
帯２の表面２ａでの衝突まで変化しないが、これは周囲
の空気と密度がかなり違うためであり、特に冷却液との
混合が生じないためである。同様にジェットが衝突する
点の区域にある堰き止め区域ＳＺからの半径方向への放
出中に、表面２ａ上の液体流の広がりは周囲の空気との
混合に著しく影響されない。このため冷却液の流れが逆
方向への波の伝達速度Ｖw より低い速度ＶSSの表面での
摩擦の影響によって減速されない限り、放射流ＳＦが表
面２ａ上に形成され得る。
出力ジェットノズル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが
備えられた板９、１０であり、ノズル１１ａ、１１ｂ、
１２ａ、１２ｂには板９、１０の中に配設されるダクト
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを介して冷却液が供給
され、液体の全出力ジェットが金属帯２の表面上に垂直
にはねかえりジェットを形成するようにノズルから噴出
する。板９、１０は別に必要とされる安定な案内板の機
能を果たすように構成される。全出力ジェットノズル１
１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが、それぞれの間に放出
路を形成するように板９、１０に規則正しく連続するよ
う配置される四角形状、特に正方形状、あるいは正三角
形状の角に配置される。底面部の板において冷却液の放
出を容易にするため、ノズルの間の区域には溝のような
凹部１５の形状を呈する放出路が形成される。特に作用
する板の幅が大きいときには、放出路の断面が中心から
端部に向かって増加するように作るのが有利である。こ
の長さのある部分において、この断面の増加が徐々にあ
るいは連続的に生じる。図１が示すように、全出力ジェ
ットノズル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが向かい合
っているくぼみ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに挿入
され、それによりその端面が板９、１０の表面に対して
奥まって配置され、そのため金属帯との接触による損傷
から保護される。図１がまた、金属帯が移動する方向に
おいて、ノズル１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと金属
帯２との間の距離がどのように増加するか、またノズル
断面がどのように大きくなっていくかを示している。は
ねかえりジェット１８が全出力ジェットノズル１１から
噴出し金属帯２の表面に垂直に衝突するとき、図３に示
されるような流域部が金属帯２の表面上に形成される。
図４に示されるように、はねかえりジェット１８の速度
分布ＶＰはノズル１１からの噴出から、冷却される金属
帯２の表面２ａでの衝突まで変化しないが、これは周囲
の空気と密度がかなり違うためであり、特に冷却液との
混合が生じないためである。同様にジェットが衝突する
点の区域にある堰き止め区域ＳＺからの半径方向への放
出中に、表面２ａ上の液体流の広がりは周囲の空気との
混合に著しく影響されない。このため冷却液の流れが逆
方向への波の伝達速度Ｖw より低い速度ＶSSの表面での
摩擦の影響によって減速されない限り、放射流ＳＦが表
面２ａ上に形成され得る。
【００１０】図５が、放射流ＳＦの区域の直径Ｄとノズ
ル径ｄとの関係と、直径Ｄとノズル１１の冷却される金
属帯２の表面までの距離Ｈとの関係とを、量的に示す。
放射流の区域の端部に形成する液体の波の高さが、符号
ｈw で示される。
ル径ｄとの関係と、直径Ｄとノズル１１の冷却される金
属帯２の表面までの距離Ｈとの関係とを、量的に示す。
放射流の区域の端部に形成する液体の波の高さが、符号
ｈw で示される。
【００１１】図３に示されるように、放射流ＳＦの区域
が、各々のはねかえりジェット１８の衝突点の周りに、
すなわち第１の堰き止め区域の周りに形成される。各々
の区域の間において、放射流が互いに衝突し表面２ａに
よって垂直に偏向される位置に、第２の堰き止め区域Ｓ
ＳＺが形成される。第２の堰き止め区域ＳＳＺを介し
て、冷却液が端部に向かって流れる。第２の堰き止め区
域から流れて下方の板１０に戻る冷却液がノズルから噴
出するはねかえりジェット１８を妨げないために、下方
の板１０には板１０の端部の向きに開放している前記の
放出溝１５が形成される。上方の板９においては、金属
帯２の表面上に形成する第２の堰き止め区域ＳＳＺを介
して冷却液が側端まで直接流れることができるので、下
方の板１０と同様な段階を講じる必要はない。
が、各々のはねかえりジェット１８の衝突点の周りに、
すなわち第１の堰き止め区域の周りに形成される。各々
の区域の間において、放射流が互いに衝突し表面２ａに
よって垂直に偏向される位置に、第２の堰き止め区域Ｓ
ＳＺが形成される。第２の堰き止め区域ＳＳＺを介し
て、冷却液が端部に向かって流れる。第２の堰き止め区
域から流れて下方の板１０に戻る冷却液がノズルから噴
出するはねかえりジェット１８を妨げないために、下方
の板１０には板１０の端部の向きに開放している前記の
放出溝１５が形成される。上方の板９においては、金属
帯２の表面上に形成する第２の堰き止め区域ＳＳＺを介
して冷却液が側端まで直接流れることができるので、下
方の板１０と同様な段階を講じる必要はない。
【００１２】本発明によって達成される利点は、改善さ
れた冷却効果にある。本発明はまた、圧延される金属帯
の場合、一定の時間内に圧延される金属帯の量がより大
きい作動を可能にする。改善された冷却のためのコスト
は無視できるほど低く、これはどんな場合にも使用され
る安定した案内板９、１０を、全出力ジェットノズル１
１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを収容できるように相応
して再構築できるためであり、あるいはこの特別な板
が、他に必要とされる案内板の機能をも果たすことがで
きるためである。
れた冷却効果にある。本発明はまた、圧延される金属帯
の場合、一定の時間内に圧延される金属帯の量がより大
きい作動を可能にする。改善された冷却のためのコスト
は無視できるほど低く、これはどんな場合にも使用され
る安定した案内板９、１０を、全出力ジェットノズル１
１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを収容できるように相応
して再構築できるためであり、あるいはこの特別な板
が、他に必要とされる案内板の機能をも果たすことがで
きるためである。
【図１】圧延機の出口側の金属帯の頂面部および底面部
に配置された、金属帯を冷却する装置の側面図である。
に配置された、金属帯を冷却する装置の側面図である。
【図２】図１に示されるような、金属帯の下面に配置さ
れ下面を冷却する装置の立面図である。
れ下面を冷却する装置の立面図である。
【図３】図１に示されるような、液体の全出力ジェット
と冷却される金属帯の表面上に流れる部分とを有する、
金属帯を冷却する装置の頂面部の斜視線図である。
と冷却される金属帯の表面上に流れる部分とを有する、
金属帯を冷却する装置の頂面部の斜視線図である。
【図４】液体の全出力ジェットと冷却される金属帯の表
面上の放射流とを有する全出力ジェットノズルの断面図
である。
面上の放射流とを有する全出力ジェットノズルの断面図
である。
【図５】液体の全出力ジェットの圧力に依存している、
放射流の区域の直径とノズル径との比と、ノズルと冷却
される金属帯の表面との間の距離とノズル径との比のグ
ラフである。
放射流の区域の直径とノズル径との比と、ノズルと冷却
される金属帯の表面との間の距離とノズル径との比のグ
ラフである。
１…圧延機 ２…金属帯 ２ａ…金属帯の表面 ３、４…冷却装置 ９、１０…板 １１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ…全出力ジェットノズ
ル １５…放出路 １８…はねかえりジェット ｄ…ノズル径 Ｈ…ノズルの金属帯表面までの距離 ｐ…ノズル圧力 ＳＦ…放射流の区域 ＳＳＺ…第２の堰き止め区域
ル １５…放出路 １８…はねかえりジェット ｄ…ノズル径 Ｈ…ノズルの金属帯表面までの距離 ｐ…ノズル圧力 ＳＦ…放射流の区域 ＳＳＺ…第２の堰き止め区域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント コンラート ドイツ連邦共和国，デー−5100 アーヘ ン，ロウズベルクシュトラーセ 56 (72)発明者 ベルント ベルガー ドイツ連邦共和国，デー−4044 カールシ ュト，アム グリューネン ベク 17 (72)発明者 ペーター ラインタール ドイツ連邦共和国，デー−5870 ヘメル, アルテネール シュトラーセ 134
Claims (5)
- 【請求項１】 薄板状材料、特に金属帯（２）をその両
側に配設される液体ノズル（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、
１２ｂ）によって冷却する装置において、液体ノズル
（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）が全出力ジェット
ノズルであって、その圧力（ｐ）およびノズル径（ｄ）
が、放射流の区域（ＳＦ）が各々のはねかえりジェット
（１８）の衝突点の周りに形成されるように、ノズルの
冷却される金属帯（２）の表面（２ａ）からの距離
（Ｈ）と、表面（２ａ）上に形成される液体層の厚さと
に適合するような液体ノズルであることを特徴とする装
置。 - 【請求項２】 液体ノズル（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、
１２ｂ）が、連続するよう配設されている四角形状、特
に正方形状の角に配置されていることを特徴とする請求
項１に記載の装置。 - 【請求項３】 液体ノズル（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、
１２ｂ）が、連続するよう配設されている特に正三角形
状の角に配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の装置。 - 【請求項４】 隣接する２つの液体ノズル（１１ａ、１
１ｂ、１２ａ、１２ｂ）の間の距離が、ノズル径（ｄ）
とノズルの表面（２ａ）までの距離（Ｈ）との比が８か
ら３０の範囲にあるように選ばれることを特徴とする請
求項１から請求項３のうちの１つに記載の装置。 - 【請求項５】 冷却される金属帯（２）が実質的に水平
に位置する装置であって、冷却される金属帯（２）の下
面に作用する液体ノズル（１２ａ、１２ｂ）が液体ノズ
ル（１２ａ、１２ｂ）の間に放出溝（１５）が形成され
た板（１０）に配設され、放出溝（１５）には前記液体
ノズル（１２ａ、１２ｂ）によって金属帯（２）の下面
に供給される冷却液が与えられかつその形状と位置とが
金属帯（２）の下面に形成される第２の堰き止め区域
（ＳＳＺ）に一致していることを特徴とする請求項１か
ら請求項４の１つに記載の装置。
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