JP2007175714A - 水冷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置費用の低減とメインテナンス性の向上とを達成しうる水冷装置の提供。
【解決手段】水排出口４を有する水供給部６と、エア排出口８を有するエア供給部１０とを備えた水冷装置２である。水冷装置２において、水排出口４とエア排出口８とは、互いに別の位置に配置されている。エア排出口８は、水排出口４から排出された水１６にエアを吹きつけうる位置に設けられている。エア排出口８から排出されたエアにより、水排出口４から排出された水が粒子状とされる。好ましくは、水供給部６は管状の水供給管１４を有し、エア供給部１０は管状のエア供給管２２を有する。好ましくは、エア供給管２２と水供給管１４とは、互いに略平行に配置される。好ましくは、水供給管１４の長手方向複数位置のそれぞれに水排出口４が設けられ、エア供給管２２の長手方向複数位置のそれぞれにエア排出口８が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延等の熱間加工が施された鋼材等を水冷するための水冷装置に関する。

一般に、物体の温度を下げる方法として、空冷と水冷とが知られている。急激に温度を下げたい場合、空冷よりも水冷が採用されうる。

物の製造において冷却工程を有するものがある。例えば、鋼材の製造工程において、圧延された鋼材は、冷却床上を搬送される際に水冷又は空冷される。冷却工程によっては、空冷よりも水冷が適する場合がある。例えば、圧延後９００℃程度とされた丸棒鋼材を冷却床上で冷却する場合、空冷では丸棒が曲がりやすくなるため、水冷が採用される。

鋼材等を水冷する場合、水がスプレー装置で噴霧される技術が知られている。水を霧化することにより、被冷却物の表面に対して均等に水が与えられる。

スプレー装置で水冷を行う場合、スプレー装置を構成する専用ノズルやポンプ等が必要となり、設備費用が高くなる。また、スプレー装置の場合、ノズルの詰まりが生じやすく、メインテナンス性が悪い。

本発明の目的は、装置費用の低減とメインテナンス性の向上とを達成しうる水冷装置の提供にある。

本発明に係る水冷装置は、水排出口を有する水供給部と、エア排出口を有するエア供給部とを備える。上記水排出口と上記エア排出口とは、互いに別の位置に配置されている。上記エア排出口は、上記水排出口から排出された水にエアを吹きつけうる位置に設けられている。上記エア排出口から排出されたエアにより、上記水排出口から排出された水が粒子状とされる。

好ましくは、上記水供給部は管状の水供給管を有している。好ましくは、上記エア供給部は管状のエア供給管を有している。好ましくは、上記エア供給管と上記水供給管とは、互いに略平行に配置されている。好ましくは、上記水供給管の長手方向複数位置のそれぞれに上記水排出口が設けられている。好ましくは、上記エア供給管の長手方向複数位置のそれぞれに上記エア排出口が設けられている。

好ましくは、上記エア排出口が、上記水排出口の下側に配置されている。

水排出口とエア排出口とを互いに別の位置に配置したので、構造の簡略化が可能となる。構造の簡略化は、装置費用の低減とメインテナンス性の向上とに寄与しうる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る水冷装置２の概略構成を示す全体図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図等を示す図である。この水冷装置２は、鋼材水冷用の水冷装置である。

水冷装置２は、水排出口４を有する水供給部６と、エア排出口８を有するエア供給部１０とを備える。水供給部６は、水タンク１２と、管状の水供給管１４とを有している。水タンク１２は、外部から供給された水１６を貯留する。水１６は、例えば工業用水である。水タンク１２は、排水口１８を有する。水タンク１２に貯留される水の水位や水量は、調整されうる。水タンク１２に貯留された水の水位等により、後述するエア供給管２２に供給される水の水圧が調整される。

水供給管１４は、丸パイプである。水供給管１４の内径は、例えば６０ｍｍ〜８０ｍｍ程度とされる。水供給管１４の一端部は、水タンク１２と接続されている。水タンク１２に貯留された水１６が、水供給管１４に供給される。水供給管１４の他端部２０は、閉じられている。図示は省略されているが、水供給管１４の他端部２０には、水供給管１４内の異物や錆等を除去するためのドレンバルブが設けられている。

エア供給部１０は管状のエア供給管２２を有している。エア供給管２２は、丸パイプである。エア供給管２２の内径は、例えば２５ｍｍ〜３５ｍｍ程度とされる。図示は省略されているが、エア供給管２２の一端部は、製鉄工場内のエア配管と接続されている。このエア配管は、エアコンプレッサーと接続されており、工場内の各所に高圧のエアを供給している。エア供給管２２の端部２４は、閉じられている。図示は省略されているが、エア供給管２２の端部２４には、エア供給管２２内の異物や錆等を除去するためのドレンバルブが設けられている。

水供給管１４は、１本のパイプよりなる。エア供給管２２は、一本のパイプよりなる。水供給管１４とエア供給管２２とは、それぞれ別個のパイプである。

水供給管１４とエア供給管２２とは、互いに略平行に配置されている。エア供給管２２は、水供給管１４の下側（鉛直方向下側）に配置されている。水供給管１４の長手方向と、エア供給管２２の長手方向とは略一致している。この長手方向のことを、以下の記載において管長手方向ともいう。

水供給管１４には、その長手方向複数位置のそれぞれに配水管２６が設けられている。配水管２６は、曲げられたパイプである。配水管２６の一端は水供給管１４に接続されている。配水管２６の他端は、前述した水排出口４である。水供給管１４内の水が水排出口４から排出される。

エア供給管２２の長手方向複数位置のそれぞれにエア排出口８が設けられている。エア排出口８は、エア供給管２２の内部と外部とを連通する貫通孔である。エア排出口８は、丸穴である。エア排出口８は、エア供給管２２にドリル等で丸穴を開けることにより容易に形成されうる。

複数の水排出口４は、管長手方向に略等間隔で配置されている。複数のエア排出口８は、管長手方向に略等間隔で配置されている。

複数のエア排出口８の配置は、複数の水排出口４の配置と対応している。図１が示すように、それぞれの水排出口４の管長手方向位置と、それぞれのエア排出口８の管長手方向位置とは略一致している。各エア排出口８は、各水排出口４の下側に配置されている。

水排出口４とエア排出口８とは、互いに別の位置に配置されている。換言すれば、エア排出口８は、水排出口４の外側に設けられている。よって、水排出口４に水を供給する水供給部６と、エア排出口８にエアを供給するエア供給部１０とを、それぞれ別個に構成することができる。水供給部６とエア供給部１０とが別個とされることにより、水冷装置２の装置構成が簡略化されうる。

エア供給部１０には、大気圧よりも高い圧力のエアーが供給される。このエアーが、エア排出口８から外部に排出される。外部に排出されたエアーは、減圧され、膨張されつつ噴出される。エア排出口８が丸穴であるため、外部に排出されたエアーは略円錐状に拡がる。

エア排出口８は、水排出口４から排出された水１６にエアを吹きつけうる位置に設けられている。水排出口４からの水１６は、エア排出口８から排出されたエアの流れの範囲内に排出される。エア排出口８から排出されたエアにより、水排出口４から排出された水１６は分散され、粒子状とされる。粒子状の水３０は、被冷却物（鋼材）に掛けられる（図２参照）。粒子状の水３０の粒子径は、エアの供給圧力やエア排出口８の大きさ等により調整されうる。

図２が示すように、水冷装置２の水供給管１４及びエア供給管２２は、冷却床３２の上方に設置される。水供給管１４の長手方向及びエア供給管２２の長手方向は、冷却床３２の載置面３４と略平行とされている。冷却床３２の載置面３４上には、鋼材３６が載置されている。鋼材３６は、例えば図２で示されるような丸棒鋼材である。水冷装置２は、鋼材３６に粒子状の水を掛ける。水供給管１４の長手方向及びエア供給管２２の長手方向は、鋼材３６の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）と略一致させる。この構成により、無駄となる水を少なくすることができ、細長い形状の鋼材３６が効率的に冷却される。

本発明は、エア排出口８が水排出口４の下側である構成に限定されない。例えば、エア排出口８が水排出口４の上側であってもよい。この場合、例えば水排出口４から上方に吹き上げられた水に、エア排出口８から排出されたエアーが吹きつけられる。ただし、水排出口４から排出された水１６は、重力の作用により下方へと流れるので、水排出口４の下方にエア排出口８を設けた方が、水の取り扱いが容易となりやすい点で好ましい。

従来のスプレーノズルの場合、水排出口４とエア排出口８とが同じ位置に設けられているため、ノズル構造が複雑となりやすい。このノズルは、異物などにより詰まりやすい。本実施形態の水冷装置２は、２本のパイプ（水供給管１４及びエア供給管２２）が略平行に配置された簡易な構成である。水排出口４とエア排出口８とが分離されているため、各排出口４、８の構造は単純である。この水排出口４及びエア排出口８は、スプレーノズルと比べて詰まりにくい。

エア供給部１０に供給されるエアのエア圧は特に限定されない。水の分散性を高める観点から、エア供給部１０に供給されるエア圧は２ｋＰａ以上が好ましく、３ｋＰａ以上がより好ましい。高圧エアの供給コストを低下させる観点から、エア供給部１０に供給されるエア圧は５００ｋＰａ（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下が好ましい。

エア排出口での詰まりを抑制する観点から、エア排出口の内径は１ｍｍ以上とされるのが好ましく、２ｍｍ以上とされるのがより好ましく、３ｍｍ以上とされるのが特に好ましい。エアによる水の分散能力を高める観点から、エア排出口の内径は６ｍｍ以下とされるのが好ましい。

水排出口の内径及び水供給部６に供給される水の水圧を変化させることにより、水排出口から排出される水の流用が調整されうる。水排出口での詰まりを抑制するとともに水の流量を大きくして冷却能力を高める観点から、水排出口の内径は６ｍｍ以上とされるのが好ましく、８ｍｍ以上とされるのがより好ましい。粒子化しきれない量の水の排出を抑制する観点から、水排出口の内径は１０ｍｍ以下とされるのが好ましい。

被冷却物に吹きつけられる水を分散化して冷却を効率化する観点から、粒子化された水の粒子径ｄは、２０００μｍ以下とされるのが好ましく、１５００μｍ以下とされるのが更に好ましく、１０００μｍ以下とされるのが更に好ましく、５００μｍ以下とされるのが更に好ましく、３００μｍ以下とされるのが更に好ましく、１００μｍ以下とされるのが更に好ましく、５０μｍ以下とされるのが更に好ましく、１０μｍ以下とされるのが特に好ましい。粒子径ｄは、例えばレーザー光回折原理を用いた粒度分布測定装置により測定されたザウタミーン径とされうる。

以上代表的な実施の形態を記載したが、本発明はこの形態に限られない。例えば水供給管１４とエア供給管２２とがそれぞれ一対の場合を上記のように記載したが、図３のように、鋼材３６の両サイドに本発明の装置（例えば前述した水冷装置２）を配置し、鋼材３６の両サイドに粒子状の水を噴射してもよい。なおこの場合、エア排水口８及び配水管２６は、両サイドで同じ位置（鋼材３６の長手方向位置）に設けてもよいし、図３のように交互に配置してもよい。また鋼材の場合でなくても、熱間鍛造後の鍛造品に対しても鍛造した鍛造品を搬送中に冷却する場合にも本発明を利用することが可能である。

本発明は、鋼材の水冷をはじめ、あらゆる物体の水冷に適用されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る水冷装置の全体図である。 図２は、図１のII−II線に沿った断面図と、冷却床及び鋼材の側面図とが記載された図である。 図３（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る水冷装置の断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の水冷装置を上方からみた平面図である。

符号の説明

２・・・水冷装置
４・・・水排出口
６・・・水供給部
８・・・エア排出口
１０・・・エア供給部
１２・・・水タンク
１４・・・水供給管
１６・・・水
１８・・・排水口
２２・・・エア供給管
２６・・・配水管
３２・・・冷却床
３４・・・冷却床の載置面
３６・・・鋼材

Claims (3)

1. 水排出口を有する水供給部と、
   エア排出口を有するエア供給部とを備え、
   上記水排出口と上記エア排出口とは、互いに別の位置に配置され、
   上記エア排出口は、上記水排出口から排出された水にエアを吹きつけうる位置に設けられ、
   上記エア排出口から排出されたエアにより、上記水排出口から排出された水が粒子状とされる水冷装置。
2. 上記水供給部は管状の水供給管を有し、
   上記エア供給部は管状のエア供給管を有し、
   上記エア供給管と上記水供給管とは、互いに略平行に配置され
   上記水供給管の長手方向複数位置のそれぞれに上記水排出口が設けられ、
   上記エア供給管の長手方向複数位置のそれぞれに上記エア排出口が設けられている請求項１に記載の水冷装置。
3. 上記エア排出口が、上記水排出口の下側に配置されている請求項１又は２に記載の水冷装置。
   

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