JP2010037611A

JP2010037611A - 熱処理炉用ハースロール、熱処理炉用ハースロールの冷却方法、および、金属帯の製造方法

Info

Publication number: JP2010037611A
Application number: JP2008202914A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Yamagami; 洋樹山上; Shigeyuki Aizawa; 重行相澤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】内部に螺旋状に形成された通水路２をもつハースロール１の内部にできる空気溜まり３に起因して、ハースロール１が、スケールを巻き付けやすくなったり、その表層の局部的な熱膨張不均一により、触れ回り振動を起こしたりするのを防止できる、熱処理炉用ハースロール、熱処理炉用ハースロールの冷却方法、および、金属帯の製造方法を提供する。
【解決手段】熱処理炉用ハースロール１内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水の流量を、前記通水路内にできる空気溜まりにより前記熱処理炉用ハースロールが局部的にスケールを巻き付けやすくなったり、熱膨張したりするのを防止できるように調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部水冷式の熱処理炉用ハースロール、熱処理炉用ハースロールの冷却方法、および、金属帯の製造方法に関する。

鋼帯をはじめとする金属帯を、熱処理炉内を連続的に通帯することで、連続的に熱処理する生産方法が採られることは多い。

このような熱処理炉内で、金属帯を下から支えたり、巻き回して通帯方向を変えたりするのに、ハースロールと呼ばれるロールが使用される。

ところで、図２に示すような鋼帯の連続溶融鍍金設備１００に用いられる焼鈍炉３０の前段に設置される無酸化炉や、図３に示すような鋼帯の連続焼鈍設備２００に用いられる直火還元炉や加熱炉では、燃料と燃焼用空気を混合したガスをバーナーで燃焼させて、鋼帯を５００〜７００℃に加熱する。その際、燃料と空気の比（空燃比）を１．０以下とし、不完全燃焼させて酸素が余らないようにすることで、鋼帯を極力酸化させない方法が採られる。

しかしながら、実際には、わずかながら鋼帯の表面は酸化し、薄いスケールの層が形成される。このようなスケールの層は、その後、窒素−水素雰囲気で還元されるため、製品そのものへの影響はないが、生成したスケールが還元前にハースロールに巻き付いて鋼帯に押し疵をつけたり、巻き付いたスケールが剥がれて鋼帯に再付着したりして、表面品質を悪化させる問題がある。

このような問題に対して、ハースロールの内部を水冷し、熱収縮を利用してスケールが巻きつかないようにしたり、巻き付いてもすぐに剥離させる技術が知られている。このような内部水冷式のハースロールとして、例えば特許文献１には、内部に冷却水を通すための通水路を有し、その表面に金属を接触させて冷却するハースロールであって、通水路を螺旋状にしたものが紹介されている。その一例について、ハースロール中心軸方向断面図を図４に示すが、ハースロール１の一端から冷却水ｗが注水され、螺旋状に形成された通水路１に沿って旋回するように流れ、他端から排水される。
特開平０６−３４０９２８号公報

ここで、内部に螺旋状に形成された通水路２をもつハースロール１では、図５に示すごとく、ハースロール１内部に冷却水排出口より高い場所があるため、冷却水流量が十分でないと、ハースロール１内部に空気溜まり３ができる。

空気と水では熱伝達係数が異なるため、特に鋼帯をはじめとする熱処理すべき金属帯の搬送停止時など、ハースロール１の回転が停止したときに、空気溜まり３のできた部分と、冷却水ｗと接触している部分とで、温度偏差ができ、空気溜まり３ができた部分では、ハースロール１の表面が局部的に高温になり、焼き付きが起こって、金属帯のスケールを巻き付けやすくなる問題があった。

また、ハースロール１の表層においても熱膨張が不均一になって、搬送再開後に、触れ回り振動を起こす場合があるという問題があった。

本発明は、従来技術のかような問題を解決するためになされたものであり、内部に螺旋状に形成された通水路２をもつハースロール１の内部にできる空気溜まり３に起因して、ハースロール１が、スケールを巻き付けやすくなったり、その表層の局部的な熱膨張不均一により、触れ回り振動を起こしたりするのを防止できる、熱処理炉用ハースロール、熱処理炉用ハースロールの冷却方法、および、金属帯の製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、以下の通りである。
（１）熱処理炉用ハースロールであって、該熱処理炉用ハースロール内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水の流量を、前記通水路内にできる空気溜まりにより前記熱処理炉用ハースロールが局部的にスケールを巻き付けやすくなったり、熱膨張したりするのを防止できるように調整したものであることを特徴とする熱処理炉用ハースロール。
（２）前記通水路を流れる冷却水の流量を３．０ｍ^３／ｈ以上としたことを特徴とする（１）の熱処理炉用ハースロール。
（３）熱処理炉用ハースロールの冷却方法であって、該熱処理炉用ハースロール内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水の流量を、前記通水路内にできる空気溜まりにより前記熱処理炉用ハースロールが局部的にスケールを巻き付けやすくなったり、熱膨張したりするのを防止できるように調整することを特徴とする熱処理炉用ハースロールの冷却方法。
（４）前記通水路を流れる冷却水の流量を３．０ｍ^３／ｈ以上とすることを特徴とする（３）の熱処理炉用ハースロールの冷却方法。
（５）（３）または（４）の熱処理炉用ハースロールの冷却方法を用いて金属帯を熱処理することを特徴とする金属帯の製造方法。

本発明によれば、内部に螺旋状に形成された通水路２をもつハースロール１の内部にできる空気溜まり３に起因して、ハースロール１が、スケールを巻き付けやすくなったり、その表層の局部的な熱膨張不均一により、触れ回り振動を起こしたりするのを防止できる、熱処理炉用ハースロール、熱処理炉用ハースロールの冷却方法、および、金属帯の製造方法を提供できる。

本発明では、熱処理炉用ハースロール内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水の流量を、通水路内にできる空気溜まりにより熱処理炉用ハースロールが局部的にスケールを巻き付けやすくなったり、熱膨張したりするのを防止できるように調整したものである。

以下、図１を参照して、連続溶融亜鉛鍍金設備の焼鈍炉用ハースロールに本発明を適用した場合の実施形態について説明する。写真は、実際に用いられているハースロールと同じ螺旋形状で同じ通水路断面積のものの外皮を取り去り、アクリルで覆って内部の空気溜まりのようすがわかるようにしたものである。

発明者らは、通水路の断面積が０．００４ｍ^２であるハースロール（通水路の内径７６．３ｍｍ、通水路の外径１０６．５ｍｍ、ハースロールの外径１４０ｍｍ、ハースロールの胴長２５３２ｍｍ）に流す冷却水ｗの流量を種々変更することで、ハースロール内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水ｗの流量を変える実験を行った。流速を先述の図５中に示した流速計４にて測定し、流速計４のある位置での断面積に対する先述の０．００４ｍ^２の比を掛け算することで流量に換算した。

流速を０．２１ｍ／ｓ以上としたときに、内部にできた空気溜まりを確実に押し流すことができ、局部的に熱膨張が大きくなるのを防止できた。このことより、通水路を流れる冷却水ｗの流量を３．０立方メートル毎時（ｍ^３／ｈ）以上とすれば、冷却水通路の内部に空気溜まりができるのを防止できるといえる。

空気溜まりができそうになるのを、これを押し流してしまうことで、空気溜まりができないようにするのが本発明の作用であるが、発明者らの研究によれば、そのための支配的な指標は流速ではなく、流量である。断面積が小さくなると、同じだけの流速を確保しても、冷却水ｗの運動エネルギーが不足し、空気溜まりができそうになるのを押し流せなくなるから、と考えられる。

以上説明した実施形態においては、本発明は、連続溶融亜鉛鍍金設備の焼鈍炉用ハースロールとしていたが、本発明はこれに限るものではなく、他の熱処理炉に用いられるハースロールであってもよい。

従来は、図２に示すような、鋼帯の連続溶融鍍金設備１００に用いられる焼鈍炉３０の前段に設置される無酸化炉でわずかに生成したスケールが還元前にハースロールに巻き付いて鋼帯に押し疵をつけたり、巻き付いたスケールが剥がれて鋼帯に再付着したりして、表面品質を悪化させるケースが、処理する鋼帯の本数比で０．１０％発生していたが、上記本実施形態の熱処理炉用ハースロールの冷却方法を用いて鋼帯を熱処理するように変更した結果、０％に減少した。

本発明のハースロールの実施形態について説明するための線図である。鋼帯の連続溶融鍍金設備について説明するための線図である。鋼帯の連続焼鈍設備について説明するための線図である。ハースロール中心軸方向断面について説明するための線図である。通水路内部にできる空気溜まりについて説明するための線図である。

符号の説明

１ハースロール
２通水路
３空気溜まり
４流速計
１０巻き出しリール
２０溶接機
３０焼鈍炉
３１予熱炉
３２直火還元炉
３３加熱炉
３４均熱炉
３５冷却帯
３６過時効処理帯
３７急冷帯
３８水冷設備
４０ポット
５０切断機
６０巻き取りリール
１００連続溶融鍍金設備
２００連続焼鈍設備
ｗ冷却水
Ａ搬送方向

Claims

熱処理炉用ハースロールであって、該熱処理炉用ハースロール内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水の流量を、前記通水路内にできる空気溜まりにより前記熱処理炉用ハースロールが局部的にスケールを巻き付けやすくなったり、熱膨張したりするのを防止できるように調整したものであることを特徴とする熱処理炉用ハースロール。
前記通水路を流れる冷却水の流量を３．０ｍ^３／ｈ以上としたことを特徴とする請求項１の熱処理炉用ハースロール。
熱処理炉用ハースロールの冷却方法であって、該熱処理炉用ハースロール内部に螺旋状に設けた通水路を流れる冷却水の流量を、前記通水路内にできる空気溜まりにより前記熱処理炉用ハースロールが局部的にスケールを巻き付けやすくなったり、熱膨張したりするのを防止できるように調整することを特徴とする熱処理炉用ハースロールの冷却方法。
前記通水路を流れる冷却水の流量を３．０ｍ^３／ｈ以上とすることを特徴とする請求項３の熱処理炉用ハースロールの冷却方法。
請求項３または請求項４の熱処理炉用ハースロールの冷却方法を用いて金属帯を熱処理することを特徴とする金属帯の製造方法。