JP2003034818A - 金属帯の冷却方法 - Google Patents

金属帯の冷却方法

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JP2003034818A
JP2003034818A JP2001224265A JP2001224265A JP2003034818A JP 2003034818 A JP2003034818 A JP 2003034818A JP 2001224265 A JP2001224265 A JP 2001224265A JP 2001224265 A JP2001224265 A JP 2001224265A JP 2003034818 A JP2003034818 A JP 2003034818A
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metal strip
cooling
spray nozzle
cooling water
strip
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Tomoshi Yoneda
智志 米田
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 金属帯が薄板である場合や高温である場合
に、冷却水を用いても形状不良の発生しない冷却方法を
提供する。 【解決手段】 金属帯の上方に配設される上側スプレー
ノズルと金属帯上面との距離L1 (mm),上側スプレー
ノズルから噴射される冷却水の噴射方向と鉛直方向との
なす角度θ1 (°),金属帯の下方に配設される下側ス
プレーノズルと金属帯下面との距離L2 (mm),下側ス
プレーノズルから噴射される冷却水の噴射方向と鉛直方
向とのなす角度θ2 (°)が−20mm≦L1 × tanθ1
2 × tanθ2 ≦20mmを満足し、 かつ金属帯上面および
金属帯下面における冷却水の圧力が245〜490kPaを満足
する範囲で冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理や塗装焼付
け処理等で加熱された高温の金属帯の冷却方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱処理や塗装焼付け処理等で加
熱された高温の金属帯(たとえば鋼帯)を、約15〜25℃
程度の通常の大気温度(いわゆる常温)に冷却する方法
は、空冷法と水冷法に大別される。空冷法は、空気を用
いて冷却する技術であり、金属帯の均一冷却が要求され
る場合に採用される。しかし、冷却速度が小さいので大
規模な冷却装置が必要となり設備費が増大するばかりで
なく、冷却に長時間を要するので生産性の低下を招く。
【0003】水冷法は、冷却水を用いて冷却する技術で
あり、スプレーノズルから金属帯に冷却水を吹き付ける
方法が広く採用されている。たとえば特開昭57-120623
号公報には、 冷却方法が開示されている。この技術は、
スプレー管を用いて金属ストリップに温水を付着させ、
その後、冷水を付着させて冷却することによって、金属
ストリップに及ぼす悪影響を抑制しようとするものであ
る。
【0004】しかし特開昭57-120623 号公報に開示され
た技術、あるいは従来から知られている水冷技術では、
空冷法に比べて冷却速度の向上は達成できるが、金属帯
の厚さが 0.6mm以下の薄板である場合や、金属帯の温度
が 250℃以上の高温である場合に、水冷を行なうことに
よって金属帯に歪が生じる。この金属帯の歪は、形状不
良(たとえば金属帯表面のシワ状の欠陥)が発生する原
因になる。したがって従来から知られている水冷技術
は、金属帯が薄板である場合や高温である場合に、改善
の余地が残されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術を
さらに改善し、金属帯が薄板である場合や高温である場
合に、冷却水を用いても形状不良の発生しない冷却方法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温の金属帯
の両面に冷却水を吹き付けて冷却する冷却方法におい
て、金属帯の上方に配設される上側スプレーノズルと金
属帯上面との距離をL1(mm)、上側スプレーノズルか
ら噴射される冷却水の噴射方向と鉛直方向とのなす角度
をθ1 (°)、金属帯の下方に配設される下側スプレー
ノズルと金属帯下面との距離をL2 (mm)、下側スプレ
ーノズルから噴射される冷却水の噴射方向と鉛直方向と
のなす角度をθ2 (°)として、距離L1 (mm)、角度
θ1 (°)、距離L2 (mm)および角度θ2 (°)が下
記の (1)式を満足し、かつ金属帯上面および金属帯下面
における冷却水の圧力が 245〜490kPaの範囲内を満足す
る金属帯の冷却方法である。
【0007】 −20mm≦L1 × tanθ1 −L2 × tanθ2 ≦20mm ・・・ (1) L1 :上側スプレーノズルと金属帯上面との距離(mm) L2 :下側スプレーノズルと金属帯下面との距離(mm) θ1 :上側スプレーノズルから噴射される冷却水の噴射
方向と鉛直方向とのなす角度(°) θ2 :下側スプレーノズルから噴射される冷却水の噴射
方向と鉛直方向とのなす角度(°) 前記した発明においては、第1の好適態様として、金属
帯の厚さが 0.6mm以下であることが好ましい。
【0008】また第2の好適態様として、金属帯の温度
が冷却装置入側で 250℃以上であることが好ましい。ま
た第3の好適態様として、金属帯が鋼帯であることが好
ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を適用する設備の
例を模式的に示す配置図である。図1中の矢印aは、金
属帯1の搬送方向を示す。図2は、金属帯1の進行方向
から見た正面図である。金属帯1は加熱炉2で加熱され
た後、 冷却装置3に送給される。本発明においては、加
熱炉2の形態は特定の構成に限定しない。熱処理や塗装
焼付け処理等を行なう種々の形式の加熱炉2を用いて加
熱された金属帯1を冷却する際に、本発明を適用でき
る。
【0010】冷却装置3にはノズルヘッダー9,10が設
置される。金属帯1の上方に設置されるノズルヘッダー
9には上側スプレーノズル5が配設され、かつ金属帯1
の下方に設置されるノズルヘッダー10には下側スプレー
ノズル6が配設される。上側スプレーノズル5および下
側スプレーノズル6から金属帯1に吹き付ける冷却水4
は、鉛直方向に対して前方(すなわち金属帯1の搬送方
向)に噴射される。
【0011】上側スプレーノズル5と金属帯1上面との
距離をL1 (mm),下側スプレーノズル6と金属帯1下
面との距離をL2 (mm),上側スプレーノズル5から噴
射される冷却水4の噴射方向と鉛直方向とのなす角度を
θ1 (°),下側スプレーノズル6から噴射される冷却
水4の噴射方向と鉛直方向とのなす角度をθ2 (°)と
して、下記の (2)式で算出されるα値が、−20mm未満の
場合や20mmを超える場合には、冷却が不均一になり金属
帯1に歪が生じる。その結果、金属帯1表面にシワ状の
欠陥等の形状不良が発生する。
【0012】 α=L1 × tanθ1 −L2 × tanθ2 ・・・ (2) したがってα値は、下記の (3)式を満足する必要があ
る。 ここでα値は (2)式で算出される値であるから、
(3)式は (1)式と同一である。 −20mm≦α≦20mm ・・・ (3) −20mm≦L1 × tanθ1 −L2 × tanθ2 ≦20mm ・・・ (1) また、冷却水4を金属帯1に吹き付けることによって金
属帯1に及ぼす圧力が245kPa(すなわち2.5kgf/cm2
未満では、冷却水4量が不足して冷却が不均一になり、
金属帯1に歪が生じる。一方、 490kPa(すなわち5.0kgf
/cm2 )を超えると、金属帯1に吹き付けられた冷却水
4が飛散して冷却が不均一になり、金属帯1に歪が生じ
る。したがって、金属帯1の歪を抑制して、金属帯1表
面にシワ状の欠陥等の形状不良が発生するのを防止する
ためには、金属帯1上面および金属帯1下面における冷
却水4の圧力が 245〜490kPaの範囲内を満足する必要が
ある。
【0013】本発明を適用する金属帯1の厚さは特に限
定しない。ただし厚さが 0.6mm未満の金属帯1を冷却す
る際に従来の水冷技術を適用すると、金属帯1表面にシ
ワ状の欠陥等の形状不良が発生することを考慮して、厚
さが 0.6mm以下の金属帯1を冷却する際に本発明を適用
するのが好ましい。 より好ましくは 0.4〜0.6mm であ
る。
【0014】また本発明を適用する際に、冷却装置3の
入側における金属帯1の温度は特に限定しない。ただし
温度が 250℃を超える金属帯1を冷却する際に従来の水
冷技術を適用すると、金属帯1表面にシワ状の欠陥等の
形状不良が発生することを考慮して、温度が 250℃以上
の金属帯1を冷却する際に本発明を適用するのが好まし
い。 より好ましくは 250〜350 ℃である。
【0015】上側スプレーノズル5と下側スプレーノズ
ル6は、図2に示すように、金属帯1の幅方向に設置さ
れるノズルヘッダー9,10に配設される。本発明におい
ては、上側スプレーノズル5および下側スプレーノズル
6の個数は、特定の数に限定しない。ただし、上側スプ
レーノズル5および下側スプレーノズル6から吹き付け
られる冷却水4が、金属帯1上面と金属帯1下面におい
て、それぞれ均一に分布するように配置するのが好まし
い。
【0016】また、ノズルヘッダー9,10の中心軸方向
(すなわち金属帯1の幅方向)に線状の開口部を有する
ノズル(いわゆるスリットノズル)使用しても良い。上
側スプレーノズル5と下側スプレーノズル6を配設した
ノズルヘッダー9,10を1対として、ノズルヘッダー
9,10を金属帯1の搬送方向に1対設置しても良いし、
あるいは2対以上設置しても良い。本発明の冷却方法
は、少なくとも冷却装置3入側の最初に金属帯1を冷却
する1対のスプレーノズルに適用することが好ましい。
設置する上側スプレーノズル5と下側スプレーノズル6
の対の数は、冷却装置3入側における金属帯1の温度,
冷却水4の吹き付け量あるいは金属帯1の搬送速度等の
操業条件から適宜選択して設置すれば良い。さらに冷却
水4の温度は50℃以下とすることが好ましい。 50℃以下
とすることによって金属帯1を効果的に冷却することが
できる。
【0017】このようにして冷却水4で金属帯1を冷却
した後、 冷却装置3出側に配設されるリンガーロール7
で金属帯1の冷却水4を除去し、さらに乾燥装置8を用
いて乾燥して、後工程に送給する。本発明を適用する金
属帯1は、特定の種類に限定しない。ただし熱処理や塗
装焼付け処理を施す鋼帯あるいはアルミニウム帯に適用
するのが好ましい。 また、冷延鋼帯,熱延鋼帯,電磁鋼
帯等の大量に製造される品種に適用すると、多大な効果
が得られる。
【0018】
【実施例】図1に示す設備を用いて鋼帯1(厚さ0.5mm
)の冷却を行なった。 すなわち、加熱炉2を用いて厚
さ0.5mm の冷延鋼帯(以下、鋼帯という)の塗装焼付け
処理を行なった後、鋼帯1を冷却装置3に送給した。冷
却装置3には、鋼帯1の搬送方向にノズルヘッダー9,
10を1対設置した。各ノズルヘッダー9,10には上側ス
プレーノズル5,下側スプレーノズル6をそれぞれ10個
配設した。さらに、 (2)式で算出されるα値は5mmと
し、冷却水4(温度:30℃)が鋼帯1に及ぼす圧力は鋼
帯1上面で290kPa,鋼帯1下面で280kPaとした。冷却装
置3入側における鋼帯1の温度は 300℃,冷却装置3出
側における鋼帯1の温度は20℃であった。これを発明例
とする。
【0019】一方、比較例として、 (2)式で算出される
α値を50mm,冷却水4が鋼帯1に及ぼす圧力は鋼帯1上
面で230kPa,鋼帯1下面で200kPaとして鋼帯1の冷却を
行なった。 その他の条件は発明例と同じであるから、説
明を省略する。発明例と比較例について、乾燥装置8の
出側で鋼帯1の形状不良(すなわち鋼帯1表面のシワ状
の欠陥)の発生状況を目視で調査した。 その結果、 発明
例では 鋼帯1の形状不良は発生しなかったが、比較例
では形状不良が1m2 あたり5ケ所発生した。
【0020】つまり本発明を適用することによって、薄
板の金属帯1あるいは高温の金属帯1を冷却するにあた
って、冷却水4を使用しても形状不良が発生しないこと
が確かめられた。
【0021】
【発明の効果】本発明では、薄板の金属帯あるいは高温
の金属帯を冷却するにあたって、冷却水を使用しても形
状不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する設備の例を模式的に示す配置
図である。
【図2】金属帯1の進行方向から見た正面図である。
【符号の説明】
1 金属帯(鋼帯) 2 加熱炉 3 冷却装置 4 冷却水 5 上側スプレーノズル 6 下側スプレーノズル 7 リンガーロール 8 乾燥装置 9 ノズルヘッダー(上側) 10 ノズルヘッダー(下側)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温の金属帯の両面に冷却水を吹き付け
    て冷却する冷却方法において、前記金属帯の上方に配設
    される上側スプレーノズルと前記金属帯上面との距離を
    1 (mm)、前記上側スプレーノズルから噴射される前
    記冷却水の噴射方向と鉛直方向とのなす角度をθ
    1 (°)、前記金属帯の下方に配設される下側スプレー
    ノズルと前記金属帯下面との距離をL2 (mm)、前記下
    側スプレーノズルから噴射される前記冷却水の噴射方向
    と鉛直方向とのなす角度をθ2 (°)として、前記距離
    1 (mm)、角度θ1 (°)、距離L2 (mm)および角
    度θ2(°)が下記の (1)式を満足し、かつ前記金属帯
    上面および前記金属帯下面における前記冷却水の圧力が
    245〜490kPaの範囲内を満足することを特徴とする金属
    帯の冷却方法。 −20mm≦L1 × tanθ1 −L2 × tanθ2 ≦20mm ・・・ (1) L1 :上側スプレーノズルと金属帯上面との距離(mm) L2 :下側スプレーノズルと金属帯下面との距離(mm) θ1 :上側スプレーノズルから噴射される冷却水の噴射
    方向と鉛直方向とのなす角度(°) θ2 :下側スプレーノズルから噴射される冷却水の噴射
    方向と鉛直方向とのなす角度(°)
  2. 【請求項2】 前記金属帯の厚さが 0.6mm以下であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の金属帯の冷却方法。
  3. 【請求項3】 前記金属帯の温度が冷却装置入側で 250
    ℃以上であることを特徴とする請求項1または2に記載
    の金属帯の冷却方法。
  4. 【請求項4】 前記金属帯が鋼帯であることを特徴とす
    る請求項1、2または3に記載の金属帯の冷却方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450424A (zh) * 2019-09-30 2022-05-06 杰富意钢铁株式会社 金属带急冷装置、金属带急冷方法以及金属带产品的制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450424A (zh) * 2019-09-30 2022-05-06 杰富意钢铁株式会社 金属带急冷装置、金属带急冷方法以及金属带产品的制造方法
CN114450424B (zh) * 2019-09-30 2023-10-31 杰富意钢铁株式会社 金属带急冷装置、金属带急冷方法以及金属带产品的制造方法

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