JP2006219732A - 気水スプレーユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 気水ノズルの保守、点検が容易で、交換作業も簡単に行え、ケーシングの製作及び組立て作業も容易に行える気水スプレーユニットを提供する。
【解決手段】 隣り合う上下対となる水切りロール１１、１２間に配置され、複数組の上下対となる水切りロール１１、１２により拘束されて搬送される高温状態の鋼板１３の上面及び下面のいずれか一方又は双方に、複数の気水ノズル１４を介して水と空気の混合体である気水１５を噴射して鋼板１３を冷却する気水スプレーユニット１０であって、複数の気水ノズル１４は、上下２段に配置された水供給源に連通された水室１８とエア供給源に連通された空気室１９とに直接連接されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷却水をエアと共に噴射して高温の鋼板を高速で均一に冷却するための鋼板の冷却設備に用いる気水スプレーユニットに関する。

冷却水をエアと共に噴射して高温の鋼板を高速で均一に冷却するための鋼板の冷却設備に用いる気水スプレーユニットとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載された気水スプレーユニットにおいては、鋼板に対向する面に冷却水噴射ノズルが所定のピッチで複数配列され、冷却水通路を備えた外側冷却ヘッダー（ケーシングに相当する）と、外側冷却ヘッダーの内部に位置し、冷却水噴射ノズルとは独立した圧空噴射ノズルが冷却水噴射ノズルと対をなすように複数配列され、圧空通路を備えた内側冷却ヘッダーとからなる二重構造の冷却ヘッダーを有している。

特開平６−２４６３３３号公報（図１及び図２）

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
二重構造のそれぞれの冷却ヘッダー毎に、ノズルを設けているので、特に、内側の圧空噴射ノズルの閉塞等の保守及び点検が困難であり、また、圧空噴射ノズルの交換作業に手間を要した。さらに、二重構造の冷却ヘッダーの製作及び組立て作業が複雑であった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ノズルの保守及び点検が容易で、交換作業も簡単に行え、ケーシングの製作及び組立て作業も容易に行える気水スプレーユニットを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る気水スプレーユニットは、隣り合う上下対となる水切りロール間に配置され、複数組の前記上下対となる水切りロールにより拘束されて搬送される高温状態の鋼板の上面及び下面のいずれか一方又は双方に、複数の気水ノズルを介して水と空気の混合体である気水を噴射して前記鋼板を冷却する気水スプレーユニットであって、前記複数の気水ノズルは、上下２段に配置された水供給源に連通された水室とエア供給源に連通された空気室とに直接連接されている。

本発明に係る気水スプレーユニットにおいて、前記上下２段に配置された前記水室と前記空気室のうち前記水室を前記鋼板側に設けてもよい。
本発明に係る気水スプレーユニットにおいて、前記上下２段に配置された前記水室と前記空気室のうち該空気室を前記鋼板側に設けてもよい。
本発明に係る気水スプレーユニットにおいて、前記水室に外部より水供給を行う水供給管の開口部高さを、前記気水ノズルの水封入口より低くしてもよい。
本発明に係る気水スプレーユニットにおいて、前記水室及び空気室はそれぞれ前記鋼板の幅方向に複数に分割されて配置され、更に、分割された前記水室及び空気室は複数の群を形成し、各群を形成する前記水室及び空気室は一体構造となっていてもよい。

請求項１〜５記載の気水スプレーユニットにおいては、複数の気水ノズルが、上下２段に配置された水室と空気室とに直接連接されているので、従来の気水スプレーユニットと比較して、ノズルの数を半分程度に減らすことができ、ノズルの保守及び点検が容易で、しかも、気水ノズルの交換作業も簡単に行え、更に、水室及び空気室を形成したケーシングの製作及び組立て作業も容易に行える。

特に、請求項２記載の気水スプレーユニットにおいては、上下２段に配置された水室と空気室のうち水室を鋼板側に設けているので、水室に水が供給されるため、鋼板からの輻射熱による、水室及び空気室を形成したケーシングの変形を抑制することができる。
請求項３記載の気水スプレーユニットにおいては、上下２段に配置された水室と空気室のうち空気室を鋼板側に設けているので、水室の場合と比較して防熱効果は減少するが、例えば、相反するスプレーユニットから鋼板非通板時に水スプレー冷却を行うことにより、実用上問題なく使用でき、しかも、ノズル構造が簡単になる。

請求項４記載の気水スプレーユニットにおいては、水室に外部より水供給を行う水供給管の開口部高さを、気水ノズルの水封入口より低くしているので、水室内部に常時、水封入口より低い位置まで水を溜めることによって、気水ノズルによる水噴射時の応答性を向上させることができ、また、水停止時に水室内の必要以上の水が排出するのを防止することができる。

請求項５記載の気水スプレーユニットにおいては、水室及び空気室をそれぞれ鋼板の幅方向に複数に分割して配置し、更に、分割した水室及び空気室が複数の群を形成し、各群を形成する水室及び空気室を一体構造とする場合には、鋼板の幅方向の水及びエアの供給が均等になるので、鋼板の幅方向の冷却がより均一になると共に、水室及び空気室を形成したケーシングの取付け及び取り外し作業が容易にでき、かつ、気水ノズルの点検、補修及び交換が容易になる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る気水スプレーユニットを用いた鋼板の冷却設備の模式的な側面図、図２は同気水スプレーユニットの模式的な側断面図、図３は同気水スプレーユニットのケーシングの模式的な正断面図、図４は同気水スプレーユニットのエプロンの背面図、図５は本発明の他の実施の形態に係る気水スプレーユニットの模式的な側断面図、図６は変形例に係る水スプレーユニットの模式的な説明図、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、気水スプレーユニットを用いた鋼板の冷却設備の模式的な説明図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る気水スプレーユニット１０、１０ａは、隣り合う上下対となる水切りロール１１、１２間に配置され、それぞれ複数組（図１では３組）の上下対となる水切りロール１１、１２により拘束されて搬送される高温状態の鋼板１３の上面及び下面に、複数の気水ノズル１４、１４ａを介して水と空気の混合体である気水１５を噴射して鋼板１３を冷却するユニットであって、鋼板の冷却設備１６の一部を構成している。なお、気水スプレーユニット１０ａは、鋼板１３を中心にして気水スプレーユニット１０と対向して鋼板１３の下側に設けられており、基本的な構造は気水スプレーユニット１０と同じものである。従って、以下、鋼板１３の上側の気水スプレーユニット１０についてのみ説明する。

図２及び図３に示すように、気水スプレーユニット１０は、図示しない取付け架台に設けられた側断面Ｈ形のハウジング１７と、ハウジング１７の下側に取り外し可能に設けられ、鋼板１３の幅方向に分割された複数の水室１８が下段に、複数の空気室１９が上段に形成されたケーシング２０と、ハウジング１７に着脱可能に設けられ、ハウジング１７内にケーシング２０を収納可能にハウジング１７の端部に取付けられた矩形板状のエプロン２６とを備えている。なお、鋼板１３を中心にして気水スプレーユニット１０と対向して設けられた気水スプレーユニット１０ａでは、水室は鋼板１３に近い側（上段）に、空気室は鋼板１３と離れた側（下段）に配置されている。

図２に示すように、ハウジング１７は、鋼板１３の搬送方向に平行間隔をあけて対向して垂直に配置された対となる矩形状の垂直板２７、２８と、垂直板２７、２８の上下方向の中間位置をボルト２９を介して取り外し可能に固定された矩形状の水平板３０とを有している。

図２及び図３に示すように、ハウジング１７の下側で、垂直板２７、２８及び水平板３０に囲まれた空間内に取付けられるケーシング２０は鋼板１３の板幅方向に３つのケーシングセグメント２０ａに分割され、長さＬの各ケーシングセグメント２０ａにはそれぞれ、上段に３個の空気室１９と下段に６個の水室１８が形成され、１個の空気室１９に２個の水室１８が対応して設けられている。即ち、鋼板１３の幅方向に水室１８は１８個、空気室１９は９個それぞれ、分割されて配置され、更に、６個の水室１８及び３個の空気室１９が一体構造となって３個の群を形成している。

図２及び図３に示すように、エプロン２６はケーシングセグメント２０ａと同様、鋼板１３の幅方向に分割された３個のエプロンセグメント２６ａを備えている。長さＬを有する各エプロンセグメント２６ａは、各ケーシングセグメント２０ａから突出するそれぞれの気水ノズル１４の先部が嵌入する開口部２４を有し、各ケーシングセグメント２０ａとは一体的に連結され、更に、ハウジング１７に複数のねじ２５で、各ケーシングセグメント２０ａと共に取り外し可能に取付けられている。

図２及び図３に示すように、ケーシングセグメント２０ａは、ハウジング１７の水平板３０の下面３１に当接する矩形状の天井板３２と、エプロンセグメント２６ａの上面３３に接する矩形状の底板３４と、天井板３２と底板３４との上下方向の中間位置に配置された矩形状の中仕切り板３５と、天井板３２と中仕切り板３５の搬送方向の両端部の間に垂直に対向して配置された対となる矩形状の上側板３６、３７と、中仕切り板３５と底板３４の搬送方向の両端部の間に垂直に対向して配置された対となる矩形状の下側板３８、３９とを備え、天井板３２と中仕切り板３５との間で、板幅方向に所定のピッチ２Ｐで配置された矩形状の上仕切り板４０と、中仕切り板３５と底板３４との間で、板幅方向に所定のピッチＰで配置された矩形状の下仕切り板４１により分割されている。

図２に示すように、エプロンセグメント２６ａはケーシングセグメント２０ａの底板３４に、複数のボルト４２により、一体的に連結されている。
図４に示すように、ケーシングセグメント２０ａの底板３４には、多数の気水ノズル１４がそれぞれ、隙間Ｇをあけて配置され、気水ノズル１４は、下端部のねじ締結機構により取り外し可能に装着されている。エプロンセグメント２６ａはねじ２５により、ハウジング１７の垂直板２７、２８の下端部に取り外し可能に取付けられている。
気水ノズル１４は、二列にあって隣り合うノズルが交互に上下に配置されるのが好ましく、また、気水ノズル１４間の隙間Ｇは、鋼板１３の搬送方向と板幅方向とで同じにすることができる。さらに、気水ノズル１４の噴出形状は、横断面が正円形であるのが好ましい。

図２及び図３に示すように、ハウジング１７の水平板３０の板幅方向に所定のピッチＰで形成された水供給口２２の下流側には、水室１８に連通する主としてパイプからなる水供給管４５が、天井板３２及び中仕切り板３５を貫通して設けられている。
３個のケーシングセグメント２０ａのうち、両側のケーシングセグメント２０ａの水供給口２２の上流側には、図示しない流量調整弁が接続されている。なお、流量調整弁は鋼板１３の板幅の変動に伴う鋼板端部への水４８の供給量を制御する手段（エッジマスク手段）の一部を構成している。

なお、図２に示すように、気水ノズル１４の高さ方向の中間位置に形成された水封入口５５は、水供給管４５の水室１８内での開口位置４５ａより上方に距離ｈあけて配置されている。かかる構成により、水室１８内部に常時、水封入口５５より低い位置まで水４８を溜めることによって、気水ノズル１４による水噴射時の応答性を向上させることができ、また、水停止時に水室１８内の必要以上の水４８が排出するのを防止することができる。この結果、非冷却鋼板の通過時等の遮熱対策効果を上げることが可能である。また、噴射する水４８の低流量域においては、気水ノズル１４の水背圧が極端に低下し、水供給管４５のヘッドよりも低くせざるを得ない場合があるが、この条件においても水供給管４５の開口部からのエア５０の侵入を防止して安定した水４８の供給を行うことができる。

次いで、鋼板の冷却設備１６に用いられた本発明の一実施の形態に係る気水スプレーユニット１０（１０ａも同じ）の使用方法及び作用（又は動作）について、図を参照しながら説明する。
図２及び図３に示すように、事前に、３個のケーシングセグメント２０ａの底板３４にそれぞれ接して一体的に締結された３個のエプロンセグメント２６ａを、ハウジング１７の垂直板２７、２８の下端部にねじ（ボルト）２５により固定しておく。なお、気水ノズル１４はケーシングセグメント２０ａの底板３４に、隙間Ｇをあけて、ねじ締結機構により着脱可能に取付けられている。

図１〜図３に示すように、上下対となる水切りロール１１と水切りロール１２とに挟まれながら搬送される高温状態の鋼板１３を冷却する際、水４８を、板幅方向中央部の水室１８には、図示しない給水用ヘッダー管から給水管を介して供給し、一方、板幅方向の両端側の水室１８には、前記給水用ヘッダー管及び前記給水管から流量調整弁（図示せず）を介して供給する。同時に、エア５０は図示しないエア用ヘッダー管からエア供給管を介して空気室１９へ供給される。

図２に示すように、水平板３０の水供給口２２を介して水供給管４５により水室１８に供給された水４８は気水ノズル１４の水封入口５５に入り、水平板３０のエア供給口２１を介して空気室１９へ供給され気水ノズル１４の上端部開口に入ったエア５０により撹拌、混合される。エア５０により撹拌、混合された水４８は、気水ノズル１４の先端の噴出口から微細な気液混合の気水１５となって鋼板１３に吹き付けられ、鋼板１３を高速で均一に冷却することができる。

ノズルの閉塞等で気水ノズル１４を交換する場合には、気水ノズル１４の先部が嵌入する開口部２４を有するエプロンセグメント２６ａをケーシングセグメント２０ａと共に、ハウジング１７から取り外した後、ケーシングセグメント２０ａからエプロンセグメント２６ａを取り外し、ケーシングセグメント２０ａの底板３４にねじ締結された交換対象となる気水ノズル１４を取り外す。新しい気水ノズル１４をケーシングセグメント２０ａの底板３４に取付けた後、エプロンセグメント２６ａを取付けたケーシングセグメント２０ａをハウジング１７に取付ける。また、事前に新しい気水ノズル１４を取付けた３個の新しいケーシングセグメント２０ａを古いケーシングセグメント２０ａと交換したり、更には、新しいエプロンセグメント２６ａを含め一式交換することもできる。

このように、エプロン２６はケーシング２０と一体的にねじ締結により連結され、更に、ハウジング１７に複数のねじ２５により取り外し可能に取付けられているので、エプロン２６をケーシング２０と共に取り外すことによって、広いスペースのある場所にて、ケーシング２０にねじ締結された気水ノズル１４の保守、点検及び交換が極めて簡単に行なえる。

図５及び図６に示す本発明の他の実施の形態に係る気水スプレーユニット８０は、気水スプレーユニット１０と比較して、ケーシング８１内に上下２段に配置された水室８２と空気室８３のうち空気室８３を鋼板１３側に設けたことを特徴としている。なお、気水スプレーユニット１０と同じ構成要素については、同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

水４８は水供給管８４を介して上段の水室８２に供給され、一方、エア５０はエア供給管８５を介して下段の空気室８３に供給される。水供給管８４の開口位置４５ａより上方に上端開口部８６（水封入口５５に相当する）を備えた気水ノズル８７の長手方向中間位置で空気室８３に露出した位置には、エア封入口８８が形成されている。ケーシング８１はハウジング８９の下側で、垂直板９０、９１及び水平板９２に囲まれた空間内に取付けられており、鋼板１３の板幅方向に３つのケーシングセグメントに分割されている。エプロン９３は前記ケーシングセグメントと同様、鋼板１３の幅方向に分割された３個のエプロンセグメントを備えている。

図６に示す水スプレーユニット７０は、気水スプレーユニット１０と異なり、鋼板１３に水４８だけを噴射している。即ち、空気室を備えず、水室７３のみを設けた構成となっている。その他は、気水スプレーユニット１０と同様の構成となっているので、気水スプレーユニット１０と同じ構成要素については、同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

水スプレーユニット７０は、ハウジング７２と、ハウジング７２の下側に取り外し可能に設けられ、鋼板１３の板幅方向に分割された複数の水室７３が形成されたケーシング７１と、ハウジング７２に着脱可能に設けられ、ハウジング７２内にケーシング７１を収納可能にハウジング７２に取付けられる矩形板状のエプロン７４とを備えている。ケーシング７１の鋼板１３側（図６では下側）には、水室７３に連通する複数の水ノズル７５が間隔をあけてねじ締結機構を介して取付けられている。水ノズル７５の上下方向の中間位置に形成された水封入口５５ａは、ケーシング７１の水供給口２２ｂに接続された水供給管４５ｂの水室７３内での開口位置４５ｃより上方に距離Ｈあけて配置されている。

図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にはそれぞれ、複数個の気水スプレーユニット１０、１０ａと水スプレーユニット７０、７０ａを組合わせて構成した鋼板の冷却設備１６ａ、１６ｂ、１６ｃを模式的に示す。なお、水スプレーユニット７０ａは水スプレーユニット７０と実質的に同じ構造で、鋼板の下側に配置され、鋼板の下面に水を噴射する水スプレーユニットである。

鋼板の冷却設備１６ａ、１６ｂ、１６ｃはそれぞれ、高温の鋼板１３ａ、１３ｂ、１３ｃの冷却能力に応じたものとなるように、気水スプレーユニット１０、１０ａ及び水スプレーユニット７０、７０ａの構成を適宜決定している。
図７（Ａ）に示すように、鋼板の冷却設備１６ａは冷却能力が小さい場合で、上流側には、気水ノズル１４を備えた気水スプレーユニット１０及び水ノズル７５を備えた水スプレーユニット７０ａを数個配列し、下流側には、水ノズル７５を備えた水スプレーユニット７０及び水ノズル７５を備えた水スプレーユニット７０ａを十数個配列している。

図７（Ｂ）に示すように、鋼板の冷却設備１６ｂは冷却能力が中程度の場合で、上流側には、気水ノズル１４を備えた気水スプレーユニット１０及び気水ノズル１４を備えた気水スプレーユニット１０ａを数個配列し、下流側には、水ノズル７５を備えた水スプレーユニット７０及び水ノズル７５を備えた水スプレーユニット７０ａを十数個配列している。
図７（Ｃ）に示すように、鋼板の冷却設備１６ｃは冷却能力が大きい場合で、上流側から下流側にかけて、気水ノズル１４を備えた気水スプレーユニット１０及び気水スプレーユニット１０ａを配置している。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の気水スプレーユニットを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
本実施の形態においては、気水スプレーユニット１０及び１０ａを用いて、鋼板１３の上面及び下面を冷却したが、これに限定されず、必要に応じて、気水スプレーユニット１０及び１０ａのいずれか一方を用いて、鋼板１３の上面及び下面のいずれか一方を冷却することもできる。

水供給管４５の水室１８内での開口位置４５ａを、気水ノズル１４に形成された水封入口５５より下方に配置したが、これに限定されず、必要に応じて、開口位置を水封入口より上方に配置することもできる。
ケーシング２０の水室１８及び空気室１９をそれぞれ、鋼板１３の板幅方向に分割したが、これに限定されず、状況に応じて、分割しなくてもよい。ケーシング２０を３個のケーシングセグメント２０ａに分割したが、これに限定されず、必要に応じて、２個又は４個以上のケーシングセグメントに分割することもできる。

ケーシングセグメント２０ａには、６個の水室１８及び３個の空気室１９を形成したが、これに限定されず、必要に応じて、２〜５個又は７個以上の水室及び２個又は４個以上の空気室を形成することもできる。
３個のケーシングセグメント２０ａのうち、両側のケーシングセグメント２０ａの水室１８への水４８は流量調整弁を介して供給したが、これに限定されず、状況に応じて、中央のケーシングセグメント２０ａの水室１８への水４８の供給と同様、流量調整弁を設けなくてもよい。
ケーシング２０を、ハウジング１７内に取り外し可能に収納したが、これに限定されず、状況に応じて、ハウジング内に固定することもできる。

本発明の一実施の形態に係る気水スプレーユニットを用いた鋼板の冷却設備の模式的な側面図である。 同気水スプレーユニットの模式的な側断面図である。 同気水スプレーユニットのケーシングの模式的な正断面図である。 同気水スプレーユニットのエプロンの背面図である。 本発明の他の実施の形態に係る気水スプレーユニットの模式的な側断面図である。 変形例に係る水スプレーユニットの模式的な説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、気水スプレーユニットを用いた鋼板の冷却設備の模式的な説明図である。

符号の説明

１０、１０ａ：気水スプレーユニット、１１：水切りロール、１２：水切りロール、１３、１３ａ〜１３ｃ：鋼板、１４、１４ａ：気水ノズル、１５：気水、１６、１６ａ〜１６ｃ：鋼板の冷却設備、１７：ハウジング、１８：水室、１９：空気室、２０：ケーシング、２０ａ：ケーシングセグメント、２１：エア供給口、２２：水供給口、２２ｂ：水供給口、２４：開口部、２５：ねじ、２６：エプロン、２６ａ：エプロンセグメント、２７、２８：垂直板、２９：ボルト、３０：水平板、３１：下面、３２：天井板、３３：上面、３４：底板、３５：中仕切り板、３６、３７：上側板、３８、３９：下側板、４０：上仕切り板、４１：下仕切り板、４２：ボルト、４５：水供給管、４５ａ：開口位置、４５ｂ：水供給管、４５ｃ：開口位置、４８：水、５０：エア、５５、５５ａ：水封入口、７０、７０ａ：水スプレーユニット、７１：ケーシング、７２：ハウジング、７３：水室、７４：エプロン、７５：水ノズル、８０：気水スプレーユニット、８１：ケーシング、８２：水室、８３：空気室、８４：水供給管、８５：エア供給管、８６：上端開口部、８７：気水ノズル、８８：エア封入口、８９：ハウジング、９０、９１：垂直板、９２：水平板、９３：エプロン

Claims (5)

1. 隣り合う上下対となる水切りロール間に配置され、複数組の前記上下対となる水切りロールにより拘束されて搬送される高温状態の鋼板の上面及び下面のいずれか一方又は双方に、複数の気水ノズルを介して水と空気の混合体である気水を噴射して前記鋼板を冷却する気水スプレーユニットであって、
   前記複数の気水ノズルは、上下２段に配置された水供給源に連通された水室とエア供給源に連通された空気室とに直接連接されていることを特徴とする気水スプレーユニット。
2. 請求項１記載の気水スプレーユニットにおいて、上下２段に配置された前記水室と前記空気室のうち前記水室を前記鋼板側に設けたことを特徴とする気水スプレーユニット。
3. 請求項１記載の気水スプレーユニットにおいて、上下２段に配置された前記水室と前記空気室のうち該空気室を前記鋼板側に設けたことを特徴とする気水スプレーユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の気水スプレーユニットにおいて、前記水室に外部より水供給を行う水供給管の開口部高さを、前記気水ノズルの水封入口より低くすることを特徴とする気水スプレーユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の気水スプレーユニットにおいて、前記水室及び空気室はそれぞれ前記鋼板の幅方向に複数に分割されて配置され、更に、分割された前記水室及び空気室は複数の群を形成し、各群を形成する前記水室及び空気室は一体構造となっていることを特徴とする気水スプレーユニット。

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