JP2006291314A - 鋼帯処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼帯を走行させながら，処理ガスを吹付けて冷却，加熱，及び乾燥等の処理を行っている際に，吹付け後の気体の排気方向を変更することが可能な鋼帯処理装置を提供する。
【解決手段】 連続的に走行する鋼帯に向けて処理ガスを直接吹付けて処理を行う鋼帯の処理装置において，鋼帯の幅方向両エッジ近傍に，吹付け後の処理ガスの排気方向を調整するために設けたバッフルプレートと該バッフルプレートを移動させるための駆動機構を設けたことを特徴とする鋼帯処理装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本願発明は，鋼帯を走行させながら，処理ガスを吹付けて冷却，加熱，及び乾燥等の処理を行う鋼帯処理装置に関する。

従来，連続焼鈍設備に採用されているガスジェット式冷却装置の一例を図１及び図２に示す。このような従来のガスジェット式冷却装置では，竪型連続焼鈍炉の炉体１１内において，複数のノズル５を有する一対の冷媒吹付け箱１を，鋼帯３を挟んでその両面側に所定の間隔をあけて設置し，冷却ノズル５より鋼帯３に向けて冷媒ガスを吹付け，鋼帯３を所定温度まで冷却するものである。鋼帯３に吹付けられた後の冷媒ガスは，炉体１１の所定の位置に設置した吸い込み口１０から吸い込まれ，ダクト８，熱交換器９，冷却ブロワ４および横断面がＹ字状のダクト１２を介して吹付け箱１に戻され，循環使用されている。

冷却効果を高め，高速冷却を実現する為には，鋼帯３と冷却ノズル５の間の距離を小さくすることが効果的であるが，反面，鋼帯３と冷却ノズル５の間の距離を小さくすると，鋼帯３のフラッタリングやツイスト現象により鋼帯３と冷却ノズル５が接触し，鋼帯３にスリ癖が発生してしまうという欠点が生じる。

鋼帯３のフラッタリングやツイスト現象は，冷媒ガスの噴射密度が高いとさらに発生しやすくなる傾向があり，これは，冷媒ガスの噴射による衝突エネルギーと，噴射後の冷媒ガスの流れにより鋼帯表裏に圧力差が生じることに起因するものである。

即ち，このようなガスジェット式冷却装置においては，搬送される鋼帯３に僅かな形状不良があると，鋼帯３と吹付け箱１との距離が，その表裏面で異なってくるため，結果として鋼帯３両面側での冷媒ガス流れに差が生じ，鋼帯３の表裏面での圧力が変動してしまうことにより，鋼帯３の両エッジ部がフラッタリングやツイスト現象を起こし，鋼帯３と冷媒ガスの吹付け箱１とが接触してしまうという問題が生じてしまい，また，鋼帯３の形状が良好な場合においても，特に冷媒ガス量が大きいとフラッタリングやツイスト現象が起こる場合があった。

これは，鋼帯３のエッジ部に行くに従って，鋼帯３の中央部に吹付けられた後の冷媒ガスが，鋼帯３の幅方向の両エッジ部側に流れて排出されるため，これが吹付け箱１のノズル５からエッジ部に吹付けられる冷媒ガスと衝突することにより，エッジ部において鋼帯３表裏面での圧力変動が生じることに起因すると考えられている。

そこで，例えば特許文献１には，鋼帯の表裏面側に対向配置した冷媒ガス等の気体を吹付ける吹付け箱の間隙の，特に鋼帯左右両エッジ部近傍の間隙部のみを適宜調整するための整流板として一対のバッフルプレート２を前記吹付け箱に設置し，該バッフルプレートによって間隙部を調整することにより，鋼帯の表裏面側での冷媒の流れを変化させ，鋼帯エッジ部における鋼帯の表裏面に圧力差を発生させることにより鋼帯を安定通板させる技術が示されている。

このような従来の鋼帯の両エッジ部近傍に位置する一対のバッフルプレート２は，吹付け箱１の対向面に対して各々垂直方向へ移動可能なスライド式であるか，若しくは回動式バッフルプレートが提唱されている。

従来のバッフルプレートは，このようなフラッタリングやツイスト現象を防止するために，図３の横断面図に示すように，鋼帯３の両エッジ側の吹付け箱１側面に，吹付け箱１ａと吹付け箱１ｂとの間隙を調整するために設けられており，鋼帯３の左右両エッジ部近傍の間隙部のみの距離を調整することが可能となっているが，このバッフルプレート２は図３に示すように，吹付け箱１の全長に亘って例えば，ボルト１６等によって取り付けられており，バッフルプレート２はこのボルト１６等を一旦緩めて，対向配置された吹付け箱１の対向面に対して垂直方向に移動させ，その後再度ボルト１６等によって吹付け箱１に固定させることによってバッフルプレートをスライドさせることができるようになっていた。

特開２００３−６４４２１号公報

しかしながら，従来提唱されているバッフルプレートの取り付け構造では，一旦取り付けボルト等を緩めてバッフルプレートをスライド若しくは回転させた後再びボルト等によって締結固定させる必要があるため，臨機応変に対応することが困難であった。

すなわち，鋼帯のフラッタリングやツイスト現象は，鋼帯のサイズ，張力，冷媒ガスの噴射速度，冷媒ガスの噴射風量密度，前後のサポートロールによる拘束状態や張力変動やサポートロール偏芯等による外的変動要因により発生状況が変わってくるため，鋼帯のフラッタリングやツイスト現象を防止するには，これら通板条件や外的要因に適応してバッフルプレート位置を最適値に頻繁に設定し直すことが必須として要求されるからである。従来のバッフルプレートは，連続式亜鉛メッキラインのメッキ後冷却設備や乾燥設備等の大気開放型の冷却装置や加熱，乾燥装置には適用することができても，冷却装置自体が雰囲気炉の内部に収納された連続焼鈍設備などにおいては炉操業中にバッフルプレートの位置を調整することが実質的にできなかった。

特に，狭幅から広幅までさまざまな種類の鋼帯を種々の冷却条件で冷却する連続焼鈍炉や連続亜鉛メッキ設備においては，頻繁にバッフルプレートの位置を調整することが必要であり，従来のようなバッフルプレート取り付け構造では，通板条件や冷却状態が刻々変化する実操業においては，その効果を十分発揮させることができなかった。

また，鋼帯のフラッタリングやツイスト現象は，鋼帯の通板時の固有振動数と振動源の加振振動数域が一致した際に共振を起こし，瞬間的にフラッタリングやツイスト量が急激に大きくなることがあるため，連続的な調整を行う必要が存在した。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，鋼帯を走行させながら，処理ガスを吹付けて冷却，加熱，及び乾燥等の処理を行っている際に，吹付け後の気体の排気方向を変更することが可能な鋼帯処理装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために，本発明によれば，連続的に走行する鋼帯に向けて処理ガスを直接吹付けて処理を行う鋼帯処理装置であって，前記鋼帯の表裏面に対向配置され，前記鋼帯の表裏面に前記処理ガスを各々吹付ける一対の吹付け部材を備え，前記吹付け部材の側方に整流板を設け，前記整流板を移動させる駆動機構を設けたことを特徴とする鋼帯処理装置が提供される。

また，上記鋼帯処理装置において，前記駆動機構は，前記鋼帯の状態に応じて，前記整流板を移動させてよい。

本発明によれば，鋼帯を走行させながら，処理ガスを直接吹付けて冷却，加熱，及び乾燥等の処理を行っている際に，整流板によって吹付け後の処理ガスの排気方向を変更することが可能である。

以下，本発明の好ましい実施の形態を鋼帯処理装置の一例である冷却装置について図面を参照して詳細に説明する。まず，一般的な竪型連続焼鈍設備の冷却装置部２１を図２に基づいて説明すると，炉体１１の内部の鋼帯３は，炉内上方に配置した上ハースロール１４と炉内下方に配置した下ハースロール１５により，上方から下方へまたは下方から上方へ通販（搬送）される。上ハースロール１４及び下ハースロール１５の間には，鋼帯３の搬送を補助するように，サポートロール１３が設けられている。通板される鋼帯３の表裏面には，一対の吹付け部材としての吹付け箱１ａ，１ｂが，鋼帯３の表裏面からそれぞれ一定の間隙をもって対向配置されている。この実施の形態では，一対の吹付け箱１ａ，１ｂが３段配置されており，各高さにおいて，鋼帯３の表裏面に処理用の気体としての冷媒ガスを吹付けるようになっている。この段数はラインによって変更されてよい。各吹付け箱１ａ，１ｂには，図３に示すように，多数の冷却ノズル孔５がそれぞれ設置されている（突起ノズルの場合も有り）。

本発明の実施の形態に係る冷却装置では，図４に示すように，吹付け箱１ａ，１ｂの間の間隙の幅方向Ｘに関する両端に開口部１７，１８が形成されている。これらの開口部１７，１８の開放率を各々変更し得るように，整流板としてのバッフルプレート２ａ，２ｂが各々，吹付け箱1ａ，１ｂの側方，即ち，側面に設けられている。このバッフルプレート２ａ，２ｂは，連結棒６ａ，６ｂを介して，炉１１の外に配置された駆動機構７ａ，７ｂにそれぞれ連結されている。

バッフルプレート２ａ，２ｂは，この駆動機構７ａ，７ｂによって駆動され，鋼帯３に対向する吹付け箱１ａ，１ｂの対向面に垂直な方向Ｙに進退運動を行うことができる。この進退運動によってバッフルプレート２ａ，２ｂが，各々，開口部１７，１８を塞ぎ，開放率が変更される。例えば，バッフルプレート２ａによって，開口部１７が完全に塞がれる場合の開口部１７の開放率は０％であり，開口部１７を全く塞がれない場合の開放率は１００％である。なお，バッフルプレート２は，鋼帯３の両エッジ部に一対設けるか，若しくはいずれか一方のエッジ部に設けてよい。例えば図４においては，吹付け箱１ａの向かって左側の側面に２ａと，吹付け箱１ｂの向かって右側の側面に２ｂを設けている。

処理ガスとしての冷媒ガスは，図示しないブロワで昇圧され，冷媒ガスの吹付け箱１ａ，１ｂの冷却ノズル孔５から鋼帯３の全幅に亘って吹付けられ，鋼帯３を所定の温度まで冷却する。この冷媒ガスは水素や窒素の混合気体等である。このような冷却装置において，搬送される鋼帯３の板条件は様々である。広幅材や薄手材等の場合等，ちょっとした鋼帯３の形状不良が原因となり，鋼帯３と吹付け箱１ａ，１ｂとの距離が，その表裏面で異なってくる。その結果として鋼帯３の表裏面での冷媒ガス流れに差が生じ，鋼帯３の表裏面での圧力が変動してしまう。そして，鋼帯３の両エッジ部がフラッタリングやツイスト現象を起こし，鋼帯３と冷媒の吹付け箱１ａ，１ｂとが接触してしまう。また，鋼帯３の形状が良好な場合においても，特に冷媒ガス量が大きいとフラッタリングやツイスト現象が起こる場合がある。

これは，鋼帯３に吹付けられた後の冷媒ガスが，鋼帯３の幅方向Ｘに沿って進行し，鋼帯３の両エッジ部１９，２０に流れ，吹付け箱１ａ，１ｂのノズル５から鋼帯３のエッジ部に吹付けられる冷媒ガスと衝突し，鋼帯３のエッジ部において鋼帯３の表裏面での圧力変動が生じることに起因すると考えられる。

図５〜図７を用いて，バッフルプレート２ａ，２ｂが連続的且つ周期的に進退運動する際のパターンの一例を説明する。図５は，本発明におけるバッフルプレート２ａ，２ｂが連続的な進退運動を行っているときの時刻と，その時刻での開放率を示した説明図である。また，図６及び図７は，それぞれ図５の時刻“ｔ_１”及び“ｔ_２”における左右Ａ，Ｂの各バッフルプレート２ａ，２ｂの位置関係及び鋼帯の幅方向変位を示している。

図６は，時刻“ｔ_１”のときの，対向配置した一対の吹付け箱１ａ，１ｂのそれぞれ一側面に設けられたバッフルプレート２ａ，２ｂの位置を示している。バッフルプレート２ａを吹付け箱１ｂの対向面に対して垂直方向Ｙにスライドさせ，エッジ部近傍の開口部１７を狭めた表面側のエッジ部Ａでは，冷媒ガスの排気流はバッフルプレート２ａにより一旦堰き止められた後吹付け箱１ａ，１ｂ外に流れ出すので冷媒ガスの排気方向が変更される。これに対して，バッフルプレート２ｂが退避している裏面側のエッジ部Ｂでは，冷媒の排気流は何も制限されないため，そのまま吹付け箱１ａ，１ｂの外に流れ出す。これにより発生する鋼帯３のエッジ部における表面側と裏面側の圧力差により，鋼帯３に曲げモーメントが発生し，鋼帯３は第図６に示すように若千斜めになった状態で静止する。但し，この角度は当然鋼帯３の曲げ剛性に応じて変わってくる。

時刻“ｔ_２”においては，図７に示すようにエッジ部近傍の開口部１８を狭めた裏面側のエッジ部Ｂでは，冷煤ガスの排気流れはバッフルプレート２ｂにより一旦堰き止められた後吹付け箱１ａ，１ｂ外に流れ出すので冷媒ガスの排気方向が変更される。これに対して，バッフルプレート２ａが退避している表面側のエッジ部Ａでは，冷媒の排気流は何も制限されないため，そのまま吹付け箱１ａ，１ｂの外に流れ出す。これにより発生する鋼帯３のエッジ部における表面側と裏面側の圧力差により，鋼帯３に曲げモーメントが発生し，鋼帯３は図７に示すように若干斜めになった状態で静止する。バッフルプレート２ａ，２ｂの連続的な進退運動パターンは一定周期で繰り返すため，図６の状態と図７の状態が繰り返し再現される。

このバッフルプレート２ａ，２ｂのスライド量は，鋼帯３の条件に応じて調整される。このように鋼帯３のエッジ部近傍の開口部１７，１８を適宜調整することにより，鋼帯３に一定方向の曲げモーメントを圧力差によって発生させることができる。それにより，鋼帯３は，圧力差によってバランスした状態へ繰返し推移するため，鋼帯３のエッジ部が鋼帯３の表裏面方向に振動するフラッタリングやツイストの発生を防止し，鋼帯３を安定した状態で通板することができる。

また，別実施例として，鋼帯３の状態を監視して，鋼帯３のエッジ部が平坦な状態から反った状態になった場合に，バッフルプレート２ａ又は２ｂを移動させてこの反りを修正するようにしてよい。図６を用いて具体的に説明すると，例えばツイスト現象等によって，鋼帯３のＡ側のエッジ部１９が吹付け箱１ａ側に近付いた反り状態になった場合，Ａのバッフルプレート２ａを垂直方向Ｙに沿って移動させ，図６に示すように，吹付け箱１ａ寄りに位置させる。これにより，開口部１７は，吹付け箱１ａ付近がバッフルプレート２ａによって遮られ，吹付け箱１ｂ付近が開放された状態になる。従って，鋼帯３の吹付け箱１ａ側，即ち，表面側の処理ガスは，鋼帯３に沿ってエッジ部１９に向かって流れると，バッフルプレート２ａに衝突する。

これに対して，鋼帯３の吹付け箱１ｂ側，即ち，裏面側の処理ガスは，鋼帯３に沿ってエッジ部１９に向かって流れると，遮蔽物がないのでそのまま開口部１７から外方に排出される。即ち，鋼帯３の表面側の処理ガスよりも裏面側の処理ガスの方が進行速度が速くなる。その結果，鋼帯３の裏面側の気圧は表面側の気圧よりも小さくなる。この気圧差によって，図６に示す点線の状態が実線の状態になるように，鋼帯３のエッジ部１９が裏面側に押される。このようにして，鋼帯３のエッジ部１９が反った状態は，平坦な状態に修正される。また，鋼帯３のエッジ部１９が，吹付け箱１ｂに近付いた反り状態になった場合には，バッフルプレート２ａを垂直方向Ｙに沿って移動させて，吹付け箱１ｂ寄りに位置させると，上述と同様に反り状態を修正することができる。

鋼帯３のＢ側のエッジ部２０が反り状態になった場合も，上述したＡ側の場合と同様の修正が可能である。具体的に説明すれば，図７に示すように，鋼帯３のＢ側のバッフルプレート２ｂを垂直方向Ｙに沿って移動させて，鋼帯３のＢ側のエッジ部２０の表裏面に気圧差を生じさせることで，エッジ部２０の反り状態を平坦な状態に修正できる。

本願発明における鋼帯処理装置においては，鋼帯のサイズや張力条件，さらに冷媒ガスの噴射量等の操業条件に応じて，バッフルプレートの位置を容易に調整することができるようになる。さらに，炉が操業中であっても，例えば炉内に設けられたバッフルプレートの位置を容易に変更できる。従って，実用に供することができるバッフルプレートを提供することが可能になる。

また，バッフルプレートを，連続的且つ周期的に進退運動させることによって，鋼帯の表裏で僅かな圧力差を交番発生させ，鋼帯を僅かに幅方向に湾曲させて幅方向断面の通板剛性を高めることができる。従って，例えば張力変動や前後のサポートロールの回転偏芯などの外的要因が新たに加わった際等に，大きなフラッタリングやツイスト現象に発展することを未然に回避することが可能になる。即ち，鋼帯と冷却ノズルの接触によるスリ疲の発生懸念がなくなる。その結果，冷却ノズルを鋼帯に接近させることが可能になり，従来に比べて飛躍的に冷却効果が高まり，高速冷却を上げることができるようになる。さらに，連続周期的運動の周期及び変位量を自在に設定若しくは制御することが可能であるため，狭幅の鋼帯や広幅且つ薄手の鋼帯等広い範囲の通板状態に対応することができるようになる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上述した実施形態においては，処理ガスとして冷却ガスの場合について説明したが，加熱用のガスや，乾燥用のガス等であってもよい。

例えば，上述した実施形態においては，処理用の気体を吹付けるノズルとしてノズル孔の場合について説明したが，突起ノズルや，その他の形状であってもよい。

例えば，上述した実施形態においては，バッフルプレートが，一対の吹付け箱の一側面に，幅方向に関して同じ側にならないように，１ずつ設けられる場合について説明したが，バッフルプレートを一対の吹付け箱のいずれか一方の両側面に１ずつ設けてもよい。或いは，バッフルプレートを合計２ではなく，一対の吹付け箱の両方の両側面に１ずつ設けて，合計４にしてもよい。

例えば，上述した実施形態においては，バッフルプレートが，吹付け箱に垂直な方向に進退運動をする進退式のバッフルプレートの場合について説明したが，バッフルプレートは，吹付け箱の外方に向かって回動自在な回動式のバッフルプレートであってもよい。

本発明によれば，鋼帯を通板させながら，処理ガスを吹付けて冷却，加熱，及び乾燥等の処理を行うことが可能である。

従来の鋼帯処理装置の装置構成図の一例を示す説明図である。 本願発明による竪型連続焼鈍設備の鋼帯処理装置を示す説明図である。 従来のバッフルプレートがボルト等により取り付けられた状態を示す説明図である。 本願発明による鋼帯処理装置の一実施例を示す説明図である。 本願発明によるバッフルプレートの連続周期的進退運動パターンの一例における時刻及び開放率の関係を示す説明図である。 図５の図において時刻“ｔ_１“の時のバッフルプレートの位置と鋼帯の幅方向変位の関係を示す説明図である。 図５の図において時刻“ｔ_２“の時のバッフルプレートの位置と鋼帯の幅方向変位の関係を示す説明図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 吹付け箱
２，２ａ，２ｂ バッフルプレート
３ 鋼帯
４ 冷却ブロワー
５ 冷却ノズル
６ａ，６ｂ 連結棒
７ａ，７ｂ 駆動機
８ ダクト
９ 熱交換器
１０ 吸い込み口，
１１ 炉体
１２ Ｙ字ダクト
１３ サポートロール
１４ 上ハースロール
１５ 下ハースロール
１６ ボルト
１７，１８ 開口部
１９，２０ 鋼帯のエッジ部
２１ 鋼帯処理装置
Ｘ 幅方向
Ｙ 垂直方向
ｔ_１，ｔ_２ 時刻

Claims (2)

1. 連続的に走行する鋼帯に向けて処理ガスを直接吹付けて処理を行う鋼帯処理装置であって，
   前記鋼帯の表裏面に対向配置され，前記鋼帯の表裏面に前記処理ガスを各々吹付ける一対の吹付け部材を備え，
   前記吹付け部材の側方に整流板を設け，
   前記整流板を移動させる駆動機構を設けたことを特徴とする鋼帯処理装置。
2. 前記駆動機構は，前記鋼帯の状態に応じて，前記整流板を移動させることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯処理装置。

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