JP2004307904A

JP2004307904A - 鋼帯の冷却装置

Info

Publication number: JP2004307904A
Application number: JP2003100768A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Wakabayashi; 久幹若林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP4340090B2

Abstract

【課題】冷却装置における鋼帯のバタツキを防止する。
【解決手段】上下方向に走行する鋼帯２に対向させた一対の冷却箱１２，１２の表面に複数のノズル１３を突出させ、この突出ノズル１３からガスを噴出させて鋼帯２を冷却する鋼帯の冷却装置５において、前記一対の冷却箱１２，１２の対向する突出ノズル１３，１３の間を走行する鋼帯２の走行方向に沿って、複数のバッフルプレート１４を鋼帯２の幅方向に所定の間隔をあけて立設したことを特徴とする鋼帯の冷却装置。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続焼鈍炉および溶融亜鉛メッキ設備に使用される鋼帯の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続焼鈍炉は、公知のように鋼帯を加熱、均熱、冷却して、次いで必要により過時効処理する。ところで、鋼帯の特性を所望のものにするためには、加熱温度（焼鈍温度）や均熱時間の他にその冷却をいかにするかが重要である。例えば、時効性や耐フルーティング性などを良好とするには、冷却速度を高め、次いで過時効処理を施すのが良いと言われている。加熱、均熱を行った後の鋼帯の冷却方法として、現状各種の冷却媒体が採用されており、この冷却媒体の選択によって鋼帯を冷却する速度も異なってくる。
【０００３】
このうち、水を冷却媒体として用いる場合は、かなり高い冷却速度が得られ、超急冷域までの冷却が可能であるが、焼き入れ歪によってクリーングバックルといわれる鋼帯の形状変形が発生することが最大の難点である。また、水との接触により鋼帯の表面に酸化膜が生じ、これを除去するための別の設備が必要となる。従って、経済的に有利な設備とは言えない。
【０００４】
前述の問題を解決するため、ロールの内部に水又はその他の冷却媒体を通し、この冷却されたロール表面に鋼帯を接触させて冷却するロール冷却方法がある。
この方法には次のような問題点がある。すなわち、連続焼鈍炉を通過する鋼帯はすべて平坦度を保っているとは限らない。従って、冷却ロールに接触する際に、局部的に非接触となる場合があり、この非接触により鋼帯の幅方向の冷却が不均一となり、鋼帯の形状をくずす原因となる。そのため冷却ロールへの接触前に鋼帯の平坦化を行う手段が必要となり、これが設備費のアップ要因となる。
【０００５】
別の冷却手段としてガスを冷却媒体とする冷却方法が実用化され、多くの実績を上げている。この方法は、前記した水冷却やロール冷却に比べて冷却速度が遅いが、比較的幅方向の均一な冷却が可能である。このガス冷却による最大の難点である、冷却速度を上げるため冷却媒体として、ガスを噴射するノズルの先端を鋼帯に極力近づけて熱伝達率を上げて冷却速度を上げるものや、噴射するガスとして水素ガスを採用したものが開示されている。
【０００６】
噴射するノズルの先端を鋼帯に近接させて熱伝達率を上げるものとして、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、ノズルの先端と鋼帯との距離を小さくして効率良い冷却を可能にしたものである。具体的には、突出ノズルの長さを１００ｍｍ−Ｚ以上（Ｚは突出ノズル先端から鋼帯表面までの距離）とし、突出ノズルから噴射されたガスが鋼帯に当たって背部に逃げる部分が設けられている。これにより、噴射されたガスが鋼帯表面に滞留することを減少し、鋼帯の幅方向の冷却均一性が向上することが開示されている。
【０００７】
また、ノズル突出高さを５０−Ｚから２００−Ｚまで種々の実験を行って熱伝達係数の最適点を導き出している。そして通常、連続焼鈍炉の冷却帯に用いられる冷却装置を、この実験結果から最も効率的な冷却能力を持つ冷却装置を開発した。そして、この冷却装置の開発により、通常１１６ｋＷ／（ｍ・Ｋ）であった熱伝達係数を４６５ｋＷ／（ｍ・Ｋ）まで上げることができるようになった。
【０００８】
しかし、さらなる冷却速度のアップが望まれるようになり、通常冷却媒体としてＮ_２：９５％程度＋Ｈ_２：５％程度の雰囲気ガスを循環させる既存の冷却装置では限界があった。この問題を解決するため、冷却媒体として水素ガスを使用することが考えられた。水素ガスを採用することにより、冷却能力が向上することは、古くから知られていたが、水素ガスの危険性から実機への適用はされていなかった。
【０００９】
この水素ガス濃度を上げて急速冷却する技術が特許文献２に開示されている。この技術は、急速冷却帯において、水素濃度を３０〜６０％、吹き付け温度を３０〜１５０℃とし、その吹き付け速度を１００〜１５０ｍ／秒として鋼帯に吹き付けて冷却速度を上げるものである。そして、この冷却速度を満足させるため鋼帯面に向けて突出する円孔ノズルを用い、鋼帯と突出ノズル先端との距離を７０ｍｍ以下としている。
【００１０】
このように、水素ガスを採用するための具体的技術が開発され、実機化されようとしている。
【００１１】
また、溶融亜鉛メッキ設備においては、連続焼鈍により鋼帯を加熱、均熱、所定の温度まで冷却して、溶融亜鉛メッキ槽に浸漬させ、溶融亜鉛を鋼帯に被覆して、その後冷却装置で冷却している。
【００１２】
溶融亜鉛メッキ後の鋼帯の冷却装置として気水冷却装置が用いられている。この技術は特許文献３に開示されている。この技術は、冷却装置に気体あるいは液体供給管を連設した多数の冷却ノズル群を鋼帯へ向け相対設し、このうち液体供給管の途中に液体供給遮断弁を配設し、冷却装置の下方に水切り用ノズルを配設し、かつ前記冷却ノズル群の相対設間に噴射遮断ダンパを移動可能に配設し、鋼帯の幅方向の任意位置での冷却遮断を可能にした装置である。
【００１３】
【特許文献１】
特公平２−１６３７５号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平９−２３５６２６号公報
【００１５】
【特許文献３】
特公昭５８−５６０２９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、Ｎ_２ガス主体の雰囲気ガスによる冷却からＨ_２濃度を上げて、かつ、ノズルからの吐出流速を１００〜１５０ｍ／秒として鋼帯に吹き付けて冷却するものでは、１００〜１５０ｍ／秒の吐出流速が必要なため、鋼帯に吹き付けられるガスとして多量のガスが必要となる。この多量のガスの吹き付けにより冷却能力は向上するが、鋼帯に吹き付けられた後のガスによる鋼帯の幅方向の温度分布が問題となる。鋼帯に衝突したガスは、跳ね返って鋼帯に沿ってあるガス層を形成しながら鋼帯の幅方向側部開口より流出していく。その際、吹き付け後のガス層により鋼帯の幅方向に温度差が生じるが、上記の特許文献１に開示された技術では突出ノズルの長さを（５０−Ｚ）〜（２００−Ｚ）ｍｍとして吹き付けられたガスが突出ノズルの背面から流出できるように考慮されている。しかし、多量のガスを鋼帯に吹き付けて鋼帯を冷却する必要があるため、上記した範囲では、若干の効果はあるが、鋼帯の幅方向の温度差を解消するには至っていない。また、高速吹き付けにより、鋼帯のバタツキを静止させるように押さえロールを冷却装置の間に設置して、鋼帯のバタツキを抑えようとしているが、押さえロールの配置される場所も限定されるため、効果もあまり期待できないのが、現状である。
【００１７】
また、気水冷却装置では、鋼帯に噴射された後、気体を排気する排気口を気水冷却装置の上方に設置し、冷却装置の下方に気水冷却後の水が下方に漏れないように水切り装置が必要となる。このような付属装置を設置する必要があり、設備スペースが必要となる。
【００１８】
本発明の目的は、上記理由に鑑み高速吹き付けにより発生する鋼帯の幅方向温度差をできるだけなくし、また、鋼帯のバタツキを防止して、押さえロールの効果を最大限活かす冷却装置を提案することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼帯の冷却装置は、上下方向に走行する鋼帯に対向させた一対の冷却箱の表面に複数のノズルを突出させ、この突出ノズルからガスを噴出させて鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置において、前記一対の冷却箱の対向する突出ノズルの間を走行する鋼帯の走行方向に沿って、複数のバッフルプレートを鋼帯の幅方向に所定の間隔をあけて立設したことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の鋼帯の冷却装置は、上下方向に走行する鋼帯に対向させた一対の冷却箱の表面に複数のノズルを突出させ、この突出ノズルからガスを噴出させて鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置において、前記一対の冷却箱の対向する突出ノズルの間を走行する鋼帯の走行方向に沿って、複数のバッフルプレートを鋼帯の幅方向に所定の間隔をあけて立設し、かつ対向する前記一対の冷却箱の両側部どうしをガイドブレートで連結したことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は連続焼鈍炉における急速冷却帯の概略図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は、急速冷却帯内に設置されている冷却装置の概略図、図４は本発明の冷却装置における吹き付けガスの流れを示す概略図である。
【００２２】
図１において、上下に鋼帯２を搬送するロール３，４を配設し、鋼帯２の面に対向して一対の冷却装置５を鋼帯２の走行方向に沿って、複数段配設している。この冷却装置５の上下間には鋼帯２のバタツキを防止するため押さえロール６，７を鋼帯２を挟持するように配設している。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ矢視図で、冷却装置５により鋼帯２に吹き付けられたガスは炉体１に設けられたガス吸い込み口８から吸い込まれ熱交換機９および循環ブロワー１０を介して再度冷却装置５に戻され、鋼帯２に吹き付けられる。これら、熱交換機９および循環ブロワー１０は循環ダクト１１を介して連結され、炉内のガスを循環して使用している。
【００２４】
冷却装置５は冷却箱１２を有し、冷却箱１２の鋼帯２側の面には円孔の突出ノズル１３を設けている。この突出ノズル１３は先述の特許文献１に記載されている突出ノズルを採用し、冷却箱１２の表面に対して２〜４％のノズル開孔面積を採用している。この突出ノズル１３により鋼帯２に対して突出ノズル１３の先端が近接して配置できることで、冷却能力も大幅に向上させることができる。また、ノズルの開孔面積を２％〜４％にすることで、最も効率的な冷却能力を設定した。
【００２５】
図３は、本発明の冷却装置の概略図で、鋼帯２に対向して冷却箱１２を配設している。この冷却箱１２の鋼帯２面には突出ノズル１３を前述したような開口比で全面に配設している。
【００２６】
突出ノズル１３の間にバッフルプレート１４を鋼帯２の走行方向に沿って冷却箱１２に立設している。そして、冷却箱１２の両側面は鋼帯２に吹き付けられた循環ガスが側部から排気されないようにガイドプレート１５で連結している。
【００２７】
図４は図３のＢ−Ｂ矢視図で、鋼帯２の吹き付けられた循環ガスが鋼帯２から跳ね返って鋼帯２の上下面から排出される様子を示した。このように鋼帯２に吹き付けられた循環ガスは鋼帯２に衝突して跳ね返り、ノズル群の間を通って冷却箱１２の上下から排出される。これは突出ノズル１３の間にバッフルプレート１４を配設しているので、ノズル群を通過する循環ガスはこのバッフルプレート１４に沿って冷却箱１２の上下から炉内へ排出される。また、鋼帯２のエッジ部分に吹き付けられた循環ガスも冷却箱１２両側面部にガイドプレート１５を配設しているので、このガイドプレート１５に沿って循環ガスは冷却箱１２の上下から排出される。
【００２８】
本発明のバッフルプレート１４及びガイドプレート１５が配設されていない冷却装置では、鋼帯２の中央部に吹き付けられたガスは鋼帯２に衝突して跳ね返り、冷却箱１２の表面に沿って、ある層をなして鋼帯２のエッジ部の方向へ流出する。また、鋼帯２の中央部に吹き付けられたガスは鋼帯に衝突後跳ね返って冷却箱側に移動して、上記中央部に吹き付けられたガス層により衝突後のガスの跳ね返りが阻止され、大部分が突出ノズル先端と鋼帯の間を滞留しながら鋼帯のエッジ部分に流出しようとする。
【００２９】
これは、冷却箱１２が鋼帯２の幅方向より高さ方向の方が距離があり、圧損の関係から鋼帯２の幅方向から循環ガスは排出される。このためガスの排出バランスにより、鋼帯２にバタツキが発生する。
【００３０】
以上から、鋼帯に吹き付けられたガスが鋼帯のエッジ部に流れることにより、鋼帯のエッジ部が過冷却され、鋼帯の幅方向に温度差が発生し、また、このガスの流出により、エッジ部におけるガスの流出バランスが壊れ、鋼帯のバタツキ（振幅）が発生する。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、鋼帯の冷却装置において、バッフルプレートおよびガイドプレートを配設することにより、冷却後のガスの流れを鋼帯の上下方向に排出させることができ、冷却による板幅方向の温度差も抑えることができる。また、鋼帯エッジ部でのガスの滞留も緩和されることから、鋼帯のバタツキを抑えることができ、鋼帯のバタツキを抑止する押さえロールの負荷も軽くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続焼鈍炉における急速冷却帯の概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】急速冷却帯内に設置されている冷却装置の概略図である。
【図４】本発明の冷却装置における吹き付けガスの流れを示す概略図である。
【符号の説明】
１炉体
２鋼帯
３トップロール
４ボトムロール
５冷却装置
６押さえロール
７押さえロール
８雰囲気ガス吸い込み口
９熱交換機
１０循環ブロワー
１１循環ダクト
１２冷却箱
１３突出ノズル
１４バッフルプレート
１５ガイドプレート

Claims

上下方向に走行する鋼帯に対向させた一対の冷却箱の表面に複数のノズルを突出させ、この突出ノズルからガスを噴出させて鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置において、前記一対の冷却箱の対向する突出ノズルの間を走行する鋼帯の走行方向に沿って、複数のバッフルプレートを鋼帯の幅方向に所定の間隔をあけて立設したことを特徴とする鋼帯の冷却装置。
上下方向に走行する鋼帯に対向させた一対の冷却箱の表面に複数のノズルを突出させ、この突出ノズルからガスを噴出させて鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置において、前記一対の冷却箱の対向する突出ノズルの間を走行する鋼帯の走行方向に沿って、複数のバッフルプレートを鋼帯の幅方向に所定の間隔をあけて立設し、かつ対向する前記一対の冷却箱の両側部どうしをガイドブレートで連結したことを特徴とする鋼帯の冷却装置。