JP2006265665A - 鋼帯の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続溶融亜鉛めっき設備に好適な、鋼帯の冷却装置を提案する。
【解決手段】 一対のチャンバーと、パイプ対を複数対有し、走行する鋼帯を冷却する。一対のチャンバーは鋼帯を挟んで幅方向の両端側で鋼帯の走行方向に沿って配設され、パイプ対は、鋼帯を挟んで板厚方向に対向して設けられるとともに、鋼帯の走行方向に所定の離間距離を設けて複数対配設される。パイプ対を構成する２本のパイプにはそれぞれ複数個の、所定の大きさを有する孔状又は所定の幅を有する一条のスリット状の吹出し口が設けられる。これにより、鋼帯の冷却時のばたつきが抑制でき通板性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続溶融亜鉛めっき設備に使用される鋼帯の冷却装置に係り、とくにめっき後の鋼帯冷却時の通板性向上に関する。

従来から、連続溶融亜鉛めっき設備においては、鋼帯を、所定の温度まで加熱、均熱したのち、所定の温度まで冷却して溶融亜鉛めっき浴に浸漬し表面に溶融亜鉛めっき皮膜を被成し、あるいはさらに合金化炉で該溶融亜鉛めっき皮膜の合金化を行い、その後冷却装置で冷却している。
連続溶融亜鉛めっき設備においては、めっき後の鋼帯冷却装置として、気体又は気水を使用した冷却装置が用いられている。これらの冷却装置10では、通常、図３に示すような、被冷却体である鋼帯Ｓを挟んで一対のボックス型の冷却箱11を単独または複数対配設し、冷却箱11に設けた多数のノズル12を介し気体又は気水を鋼帯表裏面に吹き付けて、鋼帯Ｓを冷却している。このような冷却装置では、一般的に、鋼帯に衝突した気体は、跳ね返って冷却箱に沿って気体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構造となっている。

近年、溶融亜鉛めっき鋼板の生産性向上の強い要望から、連続溶融亜鉛めっき設備における鋼帯の冷却能の向上が強く求められている。このような要望に対し、従来の冷却装置を用いて、まず、冷却能を向上させることが考えられる。しかし、冷却能を増加させるためには、高速で多量の気体を鋼帯に吹き付ける必要があるため、気体の流出バランスが壊れやすく、冷却装置に鋼帯を押える押えロールが配設されていても押えロールの設置場所が限定されるため、鋼帯のばたつきを十分に押えられないという問題があった。

このような問題に対し、例えば、特許文献１には、上下方向に走行する鋼帯に対向させて一対の冷却箱の表面に複数の突出ノズルを設けるとともに、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鋼帯の冷却装置が提案されている。特許文献１に記載された装置によれば、冷却後の気体の流れを鋼帯の上下方向にも排出させることができるとしている。しかしながら、特許文献１に記載された技術によっても、最近の更なる冷却能向上要求を満足させ、さらに鋼帯のばたつきを充分に抑制することはできず、鋼板のスリ疵発生が避けられないうえ、冷却箱の構造が複雑となり保守に多大の労力を必要とするという問題があった。
特開2004−307904号公報

本発明者らは、上記した従来技術の問題を解決し、鋼帯のばたつき（振動）を、好ましくは200mm未満に抑制し、冷却時の通板性を向上し鋼帯のスリ疵発生を防止できる、連続溶融亜鉛めっき設備に好適な、鋼帯の冷却装置を提案することを目的とする。

本発明者らは、上記した課題を達成するために、鋼帯冷却時のばたつき（振動）の発生に及ぼす要因について鋭意検討した。その結果、一対のボックス型冷却箱に代えて、複数のパイプ対を用いて気体を吹き付けることにより、冷却時に鋼帯のばたつきが激減することを知見した。本発明は、かかる知見に基づき、更に検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）冷却媒体を供給する一対のチャンバーと、該一対のチャンバーに両端を連接されたパイプ対を複数対有し、走行する鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置であって、前記一対のチャンバーは前記鋼帯を挟んで幅方向の両端側で鋼帯の走行方向に沿って配設され、前記パイプ対は、前記鋼帯を挟んで板厚方向に対向して設けられるとともに、前記鋼帯の走行方向に所定の離間距離を設けて複数対配設され、該パイプ対を構成する２本のパイプにはそれぞれ複数個の、所定の大きさを有する孔状又は所定の幅を有する一条のスリット状の吹出し口が該鋼帯表面に冷却媒体を噴射可能に設けられてなることを特徴とする鋼帯の冷却装置。
（２）（１）において、前記吹出し口の合計面積Ａと、前記パイプ対間の離間距離Ｌが、次（１）式
Ａ ≦ α×｛Ｌ×Ｗ×（ｎ−１）｝ ………（１）
（ここで、Ａ：吹出し口の合計面積（mm^２）、Ｌ：パイプ対間の離間距離（mm）、Ｗ：パイプ対の長さ（mm）、ｎ：パイプ対の個数、α：装置係数）
を満足することを特徴とする鋼帯の冷却装置。

本発明によれば、鋼帯のばたつきを小さく抑制でき、スリ疵発生が防止され、歩留が向上するとともに、冷却媒体の吹出し量を増加でき冷却能が向上して生産能率が向上するという、産業上格段の効果を奏する。

本発明の鋼帯の冷却装置10は、図１に示すように、基本的には、一対のチャンバー１，１と、複数のパイプ対２とからなり、走行する鋼帯Ｓを冷却する。一対のチャンバーは、上下方向に走行する鋼帯Ｓを挟んで幅方向の両端側に鋼帯の走行方向に沿って配設され、鋼帯を冷却する冷却媒体を供給する。本発明で使用する冷却媒体としては、ファン等により圧力を250〜400mmH_２O程度に高めた空気、窒素ガス等の気体とすることが好ましい。

一対のチャンバー１，１には、パイプ対２を構成する２本のパイプ2a,2aの両端がそれぞれ連接され、パイプに冷却媒体が供給可能とされる。また、パイプ対２を構成する２本のパイプ2a，2aは、走行する鋼帯Ｓを挟んで板厚方向に対向し、鋼帯に対しそれぞれ所定の間隔Ｈ、離間して設けられる。所定の間隔Ｈは100〜200mm程度とすることが好ましい。離間する間隔が所定の間隔より大きすぎると、吹出す気体と鋼帯との衝突圧が低下し、所望の冷却能を得ることが期待できなくなる。また、狭すぎると鋼帯に少しの振動が生じてもスリ疵の発生が避けられなくなる。

パイプ対を構成する２本のパイプ2a，2aには、それぞれ、図２に示すような、所定の大きさを有する孔状の吹出し口３が配設され、鋼帯表面に向けて気体を吹出し可能にされる。なお、孔状に代えて所定の幅を有する一条のスリット状の吹出し口としてもよい。孔またはスリットの大きさは、所望の冷却能に応じて適宜決定されるが、150〜300kcal/h・℃程度の冷却能であれば、10〜20mmφの孔を鋼帯の幅方向（パイプ長さ方向）に沿って50〜150mmピッチで設けるか、幅10〜15mmのスリットとすることが好ましい。上記した大きさを外れると、同等の冷却効果を得るためのファンの出力が大きくなる。なお、パイプに設ける孔またはスリットの設置角度は、通常鋼帯に対し垂直となる角度とすればよいが、設置個所によっては、垂直以外の角度としてもよい。

また、パイプ対２は、鋼帯走行方向に所定の離間距離Ｌをあけて複数対設けられる。パイプ対の離間距離Ｌは、吹出す気体量、すなわちパイプ一本に設けられた複数の吹出し口３の全面積Ａとの関係、次（１）式
Ａ ≦ α×｛Ｌ×Ｗ×（ｎ−１）｝ ………（１）
（ここで、Ａ：吹出し口の合計面積（mm^２）、Ｌ：パイプ対間の離間距離（mm）、Ｗ：パイプ対の鋼帯幅方向長さ（mm）、ｎ：パイプ対の個数、α：装置係数）
を満足するように決定することが好ましい。なお、吹出し口の全面積Ａは、パイプ対の一方のパイプに設けられた吹出し口の面積の合計であり、Ｗは、パイプ対の長さ（mm）であり、｛Ｌ×Ｗ×（ｎ−１）｝は、複数のパイプ対の間に形成される空間の面積を表し、鋼帯で跳ね返された気体（冷却媒体）の排出可能面積を意味する。αは装置係数で、本発明の冷却装置では0.02程度である。

パイプ対間の離間距離Ｌ、パイプ対の個数ｎを（１）式を満足するように選択することにより、吹出した冷却媒体（気体）の流出バランスが安定し、冷却時の鋼帯ばたつきの発生が防止できる。（１）式を満足しない場合には、吹出した気体の流出バランスが壊れ、鋼帯ばたつきが発生する。
なお、本発明の鋼帯の冷却装置は、溶融亜鉛めっき設備用に限定されることはなく、それ以外にも、連続焼鈍設備等においても好適に利用可能である。なお、所望の冷却帯長さ部応じて鋼帯走行方向に沿って、本発明の鋼帯の冷却装置を複数台、連設してもよい。

冷延鋼帯（板厚：0.75mm）に、連続溶融亜鉛めっき設備を用いて、溶融亜鉛めっきを施した。
鋼帯を780℃に加熱し均熱したのち、470℃まで冷却し、ついで溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっき皮膜を形成した後、図１に示す鋼帯の冷却装置を用いて、鋼帯に空気を吹き付け、110〜115℃まで冷却し、本発明例とした。なお、鋼帯Sとパイプ2aとの距離Ｈは100mmとした。吹き付けた空気はファンでプレナム圧：400mmH_２O（ファン仕様回転数の100％）に昇圧したものとした。パイプに設けた複数の吹出し口の大きさは、孔径：16.5mmφとし、ピッチは100mm、角度は90°とした。また、パイプ対間の離間距離Ｌは100mm、パイプ対の長さＷは2200mmとし、パイプ対は31個設置した。吹出し口の全面積Ａは125878.9mm²であり、α｛Ｌ×Ｗ×（ｎ−１）｝は、αを0.02とすると、132000mm²となり（１）式を満足している。

一方、図３の鋼帯の冷却装置を利用して同様に溶融亜鉛めっき後の鋼帯を、冷却し、従来例とした。図３の冷却装置では、鋼帯を挟んで一対のボックス型冷却箱を配し、冷却箱には複数の吹出し口を設けた。なお、冷却箱は２個とし冷却帯全長さは本発明例と同じとした。複数の吹出し口の大きさは、本発明例の場合と孔径、ピッチ、個数を同一とした。なお、吹き付けた空気はファンでプレナム圧：300mmH_２O（ファン仕様回転数の60％）に昇圧したものとした。

本発明例では、冷却帯の冷却能を向上させたにかかわらず、鋼帯のばたつき〈振動〉は200mm未満に抑制され、鋼帯のスリ疵の発生はなかった。一方、従来例では、鋼帯のばたつき〈振動〉は200mm以上であった。

本発明の鋼帯の冷却装置の概略を示す模式図である。 パイプに設けられた吹出し口近傍の概要を模式的に示す説明図である。 従来の鋼帯の冷却装置の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ チャンバー
２ パイプ対
2a パイプ
３ 吹出し口
10 冷却装置
11 冷却箱
12 ノズル

Claims (2)

1. 冷却媒体を供給する一対のチャンバーと、該一対のチャンバーに両端を連接されたパイプ対を複数対有し、走行する鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置であって、前記一対のチャンバーは前記鋼帯を挟んで幅方向の両端側で鋼帯の走行方向に沿って配設され、前記パイプ対は、前記鋼帯を挟んで板厚方向に対向して設けられるとともに、前記鋼帯の走行方向に所定の離間距離を設けて複数対配設され、該パイプ対を構成する２本のパイプにはそれぞれ複数個の、所定の大きさを有する孔状又は所定の幅を有する一条のスリット状の吹出し口が該鋼帯表面に冷却媒体を噴射可能に設けられてなることを特徴とする鋼帯の冷却装置。
2. 前記吹出し口の合計面積Ａと、前記パイプ対間の離間距離Ｌが、下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の冷却装置。
   記
   Ａ ≦ α×｛Ｌ×Ｗ×（ｎ−１）｝ ………（１）
   ここで、Ａ：吹出し口の合計面積（mm^２）
   Ｌ：パイプ対間の離間距離（mm）
   Ｗ：パイプ対の長さ（mm）
   ｎ：パイプ対の個数
   α：装置係数

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