JP2015137371A

JP2015137371A - 連続式焼鈍設備の水絞り装置

Info

Publication number: JP2015137371A
Application number: JP2014008200A
Authority: JP
Inventors: 翔土屋; Sho Tsuchiya; 竹波　生雄; Ikuo Takenami; 生雄竹波
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: JP5979163B2

Abstract

【課題】連続式焼鈍設備において、高温の鋼帯に曝される急冷帯に常設が可能な水絞り装置を提供する。【解決手段】水絞り装置１４Ａ、１４Ｂは、絞りロール２９の周囲に、反鋼帯側（鋼帯４０と反対側）に配置された無回転式防熱板１６と、鋼帯４０側と反鋼帯側の間を回転移動する回転式防熱板１７とを備えているとともに、絞りロール２９の内部に、水冷部（水冷機構）２８を備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水絞り装置に関する。

図１は鋼帯の連続式焼鈍設備（連続式焼鈍炉）１の構成を説明する図である。図１に示すように、連続式焼鈍設備１においては、コイルからペイオフリール２で払い戻された鋼帯４０は、予熱帯４と加熱帯５で所定の温度に加熱された後、鋼種に応じて急冷帯６で冷却され、過時効帯７、冷却帯８で所望する強度に調整され、テンションリール１０で巻き取られる。

その際に、連続式焼鈍設備１を通過する鋼帯４０は、テンションリール１０により張力が負荷されるとともに、入側ルーパー３と出側ルーパー９で保持される。

図２は急冷帯６の構造を説明する図である。図２に示すように、急冷帯６においては、所定の温度に加熱された鋼帯４０がクエンチタンク１２内でクエンチノズル１１から噴出する冷却水によって両側から急冷された後、シンクロール１３を経由して、水絞り装置１４によって水絞りをされた後、ドライヤー１５で乾燥され、次工程に進む。

このように、急冷帯６における冷却機構として水冷装置（クエンチノズル１１）が利用された場合、鋼帯４０表面に付着した水を絞るために、ロールを使用した水絞り装置１４が利用される。ロールを利用した水絞り装置１４は、鋼帯４０を挟んで左右対称に対向配置されたゴムライニング絞りロール（以下、単に「絞りロール」とも言う）２９により鋼帯４０を挟み込み、鋼帯４０表面に付着した水を絞る。

これに対して、水冷装置（クエンチノズル１１）で鋼帯４０を水冷しない操業の場合には、水絞り装置１４周辺の雰囲気ガスの温度が約３００℃となり、かつ約５５０〜７００℃である鋼帯４０からの輻射熱に曝され、ゴムライニング絞りロール２９の表面温度は使用可能最高温度（耐熱性ゴムライニングロールであるフッ素ゴムロールの場合、２３０℃）以上となる。

したがって、実操業においては、水絞り装置１４を使用しない場合は、水絞り装置１４（ゴムライニング絞りロール２９）を炉外へ搬出することが行われている。

しかし、水絞り装置１４を炉外へ搬出する方法は、その効果は確実に得られるが、水絞り装置１４の搬出作業・搬入作業の間に急冷帯６を開放するため、連続式焼鈍設備１の操業が休止し、生産性が大きく低下する。

これに対して、連続式焼鈍設備１の他の炉内ロールでは、以下のような対応が取られている。

まず、連続式焼鈍設備１の他の炉内ロールは、高温雰囲気となるために、耐熱性の問題からゴムライニングされたロールは使用されず、素材として金属やセラミックス等のロールが使用される。

また、特許文献１〜３では、炉内ロールの冷却のために、炉内ロール周囲にＵ字型の断熱層を設置し、断熱層と炉内ロールの間に冷却管を設置している。

また、特許文献４では、赤熱鋼板の冷却装置において、水処理しない場合、鋼板を搬送する搬送ロールを用いて鉄構物を搬送し、水冷ノズルと搬送ロールが取り付けられた昇降フレームに鉄構物を接続することで、鋼板からの輻射熱を防ぐことで搬送ロールを保護している。

また、特許文献５では、連続焼鈍設備の水焼入れ操業とロール冷却操業の二つを行うことができる設備において、水焼入れ操業時、水冷ロールによる鋼帯の過冷却を防ぐために、鋼帯と水冷ロールの間に防熱板を設置している。この防熱板はチェーンと駆動ロールによって昇降可能になっている。

特開２００８−２６６７５３号公報特開２００６−１５２３３６号公報特開昭５１−１４９１１２号公報特開昭５６−３６２４号公報実開昭６０−４５６５号公報

しかしながら、水絞り装置１４の水絞りロールに上記の方法を適用した場合は、以下のような問題が生じる。

まず、金属やセラミックス等の素材を水絞り装置１４の水絞りロールとして用いた場合、鋼帯に疵を発生させ、かつ十分な水絞りができない可能性がある。

また、特許文献１〜３の方法は、ロール材質は金属やセラミックス等を前提としており、鋼帯とロールの間に断熱層が存在しないため、鋼帯からの輻射熱の影響を直接受けるので、金属やセラミックスよりも耐熱性が劣るゴムライニング（耐熱性ゴムライニングロールであるフッ素ゴムロールの場合、使用可能最高温度２３０℃）の使用は困難である。

また、特許文献４の方法は、搬送ロールにおいて防熱板となる鉄構物を運搬する必要があるが、一般的な縦型の連続式焼鈍炉では、鉄構物を運搬することは困難である。

また、特許文献５の方法は、冷却ロールからの輻射による鋼帯の過冷却防止を目的としており、ロール表面の保護が目的ではない。すなわち、この方法は、鋼帯からの輻射熱の影響を低減できるが、急冷帯の雰囲気の影響を防ぐことができず、急冷帯雰囲気ガスが３００℃である環境では、ゴムライニングロール（耐熱性ゴムライニングロールであるフッ素ゴムロールの場合、使用可能最高温度２３０℃）を使用することは困難である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、連続式焼鈍設備において、高温の鋼帯に曝される急冷帯に常設が可能な水絞り装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］鋼帯の連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水絞り装置であって、鋼帯を挟んで対向配置されるゴムライニング絞りロールを有し、該絞りロールの周囲に、反鋼帯側に配置された無回転式防熱板と、鋼帯側と反鋼帯側の間を回転移動する回転式防熱板とを備え、鋼帯の水絞りを行う場合は、前記回転式防熱板が反鋼帯側に回転した状態になるとともに、前記回転式防熱板と前記無回転式防熱板と前記絞りロールが鋼帯側に前進し、鋼帯の水絞りを行わない場合は、前記回転式防熱板と前記無回転式防熱板と前記絞りロールが反鋼帯側に後退するとともに、前記回転式防熱板が鋼帯側に回転した状態になることを特徴とする連続式焼鈍設備の水絞り装置。

［２］前記絞りロールの内部に、水冷機構を備えていることを特徴とする前記［１］に記載の連続式焼鈍設備の水絞り装置。

［３］前記回転式防熱板の回転移動をウォームとウォームホイールによって行うことを特徴とする前記［１］または［２］に記載の連続式焼鈍設備の水絞り装置。

［４］前記回転式防熱板の回転移動をギヤによって行うことを特徴とする前記［１］または［２］に記載の連続式焼鈍設備の水絞り装置。

本発明によれば、連続式焼鈍設備において、高温の鋼帯に曝される急冷帯に常設が可能な水絞り装置を得ることができる。その結果、急冷帯で鋼帯の水焼入れを行う操業（水絞り装置で鋼帯の水絞りを行う場合）と急冷帯で鋼帯の水焼入れを行わない操業（水絞り装置で鋼帯の水絞りを行わない場合）とを、急冷帯を開放すること無く、迅速に切り替えることができ、生産性が著しく向上して、産業上極めて有用である。

本発明を適用する連続式焼鈍設備を説明する図である。図１に示す連続式焼鈍設備の急冷帯の一部構成を説明する図である。本発明の実施形態１に係る水絞り装置の構成を説明する図である。本発明の実施形態２に係る水絞り装置の構成を説明する図である。本発明の実施形態１、２における水絞り装置と鋼帯との位置関係を示す図である（水絞り装置が後退した状態）。本発明の実施形態１、２における水絞り装置と鋼帯との位置関係を示す図である（水絞り装置が前進した状態）。

本発明の実施形態を図面によって詳細に説明する。

本発明の実施形態は、図１、図２に示した連続式焼鈍設備１の急冷帯６に配置される水絞り装置１４の構造に関するものである。なお、図２に示したように、水絞り装置１４は、鋼帯４０を挟んで対向配置されたゴムライニング絞りロール２９（ここでは３対）を備えている。

以下に、本発明を具体化した実施形態として、実施形態１と実施形態２について述べる。

［実施形態１］
図３は、本発明の実施形態１に係る水絞り装置１４Ａの構成を説明する斜視図である。そして、図５は、水絞り装置１４Ａで鋼帯４０の水絞りを行わない場合（急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行わない操業の場合）における、水絞り装置１４Ａと鋼帯４０との位置関係を示す図であり、図６は、水絞り装置１４Ａで鋼帯４０の水絞りを行う場合（急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行う操業の場合）における、水絞り装置１４Ａと鋼帯４０との位置関係を示す図である。

図３、図５に示すように、この水絞り装置１４Ａは、鋼帯４０を挟んで対向配置されたゴムライニング絞りロール２９を有し、ゴムライニング絞りロール２９は回転駆動機構（モータ２５、回転軸３１、チョック２３、ロータリージョイント２４）によって回転駆動する。

そして、絞りロール２９の周囲には、反鋼帯側（鋼帯４０と反対側）に配置された無回転式防熱板１６と、鋼帯４０側と反鋼帯側との間を回転移動する回転式防熱板１７とを備えている。すなわち、無回転式防熱板１６は、チョック２３に接続されて固定されているとともに、回転式防熱板１７は、回転移動機構（モータ２１、減速機２０、ウォーム１９ａ、ウォームホイール１９ｂ、回転軸３２）によって１８０°回転して、鋼帯４０側と反鋼帯側との間を回転移動することができ、無回転式防熱板１６によって支持されている。

また、絞りロール２９の内部に水冷部（水冷機構）２８を備えている。すなわち、絞りロール２９内部は二重管構造（外管、内管）になっていて、回転軸３１の一方から絞りロール２９内部の外管と内管の間に冷却水を導入し、回転軸３１の他方より冷却水を排出する。

そして、無回転式防熱板１６と回転式防熱板１７と絞りロール２９の前進と後退はフレーム１８に接続されたシリンダー２２によって行われる。

これによって、この水絞り装置１４Ａは、鋼帯４０の水絞りを行わない場合（急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行わない操業の場合）は、図５に示すように、無回転式防熱板１６と回転式防熱板１７と絞りロール２９が反鋼帯側に後退するとともに、回転式防熱板１７が鋼帯側に回転した状態となり、この状態で待機する。

このようにして、急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れが行われずに、約５５０〜７００℃となる鋼帯４０や約３００℃となる雰囲気ガスからの輻射熱を、無回転式防熱板１６と回転式防熱板１７で遮断して、水冷部（水冷機構）２８による冷却と合わさって、絞りロール２９を防熱・保護することができる。

一方、この水絞り装置１４Ａは、鋼帯４０の水絞りを行う場合（急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行う操業の場合）は、図６に示すように、回転式防熱板１７が反鋼帯側に回転した状態となるとともに、無回転式防熱板１６と回転式防熱板１７と絞りロール２９が鋼帯４０側に前進する。これによって、絞りロール２９で鋼帯４０の水絞りを行うことができる。

このようにして、この実施形態１に係る水絞り装置１４Ａは、連続式焼鈍設備１において、高温の鋼帯４０に曝される急冷帯６に常設することができる。その結果、急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行う操業（水絞り装置１４Ａで鋼帯４０の水絞りを行う場合）と急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行わない操業（水絞り装置１４Ａで鋼帯４０の水絞りを行わない場合）とを、急冷帯６を開放すること無く、迅速に切り替えることができ、生産性を著しく向上させることが可能になる。

［実施形態２］
図４は、本発明の実施形態２に係る水絞り装置１４Ｂの構成を説明する斜視図である。

図４に示すように、この実施形態２に係る水絞り装置１４Ｂは、上述した実施形態１に係る水絞り装置１４Ａと基本的な構成は同じであるが、回転式防熱板１７の回転移動機構が異なっている。

すなわち、この実施形態２に係る水絞り装置１４Ｂでは、回転式防熱板１７は、炉外に設置された回転移動機構（モータ２７、ギヤ２６、回転軸３２）によって１８０°回転できるようになっている。

これによって、この実施形態２に係る水絞り装置１４Ｂも、連続式焼鈍設備１において、高温の鋼帯４０に曝される急冷帯６に常設することができる。その結果、急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行う操業（水絞り装置１４Ｂで鋼帯４０の水絞りを行う場合）と急冷帯６で鋼帯４０の水焼入れを行わない操業（水絞り装置１４Ｂで鋼帯４０の水絞りを行わない場合）とを、急冷帯６を開放すること無く、迅速に切り替えることができ、生産性を著しく向上させることが可能になる。

なお、上記の実施形態１、２において、水冷部（水冷機構）２８による冷却が無くとも、絞りロール２９を防熱・保護することが可能であれば、水冷部（水冷機構）２８を設けなくともよい。

本発明の実施例を述べる。

上述したように、従来の水絞り装置を急冷帯に設置したままにしておくと、急冷帯で鋼帯の水焼入れを行わない操業の際に、ゴムライニング絞りロールの表面温度が３００℃以上となり、ゴムライニングロールの使用可能最高温度（例えば、２３０℃）を越えてしまった。

したがって、従来の水絞り装置は、炉内に常設できなかったため、急冷帯で鋼帯の水焼入れを行う操業と急冷帯で鋼帯の水焼入れを行わない操業との切り替えの際に、水絞り装置の搬出作業・搬入作業が必要となり、多大な時間が掛かっていた。

これに対して、本発明例として、上記の実施形態１、２に基づく水絞り装置を急冷帯に設置した場合は、急冷帯で鋼帯の水焼入れを行わない操業の際でも、ゴムライニング絞りロールの表面温度を１６３℃以下に低減でき、ゴムライニングロールの使用可能最高温度（例えば、２３０℃）以下の範囲となり、急冷帯に水絞り装置を常設することができた。

したがって、急冷帯で鋼帯の水焼入れを行う操業と急冷帯で鋼帯の水焼入れを行わない操業との切り替えの際に、水絞り装置の搬出作業・搬入作業が不要となり、切り替えのための時間を半減できるようになった。

１連続式焼鈍設備
２ペイオフリール
３入側ルーパー
４予熱帯
５加熱帯
６急冷帯
７過時効帯
８冷却帯
９出側ルーパー
１０テンションリール
１１クエンチノズル
１２クエンチタンク
１３シンクロール
１４水絞り装置
１４Ａ水絞り装置
１４Ｂ水絞り装置
１５ドライヤー
１６無回転式防熱板
１７回転式防熱板
１８フレーム
１９ａウォーム
１９ｂウォームホイール
２０減速機
２１モータ
２２シリンダー
２３チョック
２４ロータリージョイント
２５モータ
２６ギヤ
２７モータ
２８水冷部
２９ゴムライニング絞りロール
３１ゴムライニング絞りロールの回転軸
３２回転式防熱板の回転軸
４０鋼帯

Claims

鋼帯の連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水絞り装置であって、鋼帯を挟んで対向配置されるゴムライニング絞りロールを有し、該絞りロールの周囲に、反鋼帯側に配置された無回転式防熱板と、鋼帯側と反鋼帯側の間を回転移動する回転式防熱板とを備え、鋼帯の水絞りを行う場合は、前記回転式防熱板が反鋼帯側に回転した状態になるとともに、前記回転式防熱板と前記無回転式防熱板と前記絞りロールが鋼帯側に前進し、鋼帯の水絞りを行わない場合は、前記回転式防熱板と前記無回転式防熱板と前記絞りロールが反鋼帯側に後退するとともに、前記回転式防熱板が鋼帯側に回転した状態になることを特徴とする連続式焼鈍設備の水絞り装置。
前記絞りロールの内部に、水冷機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の連続式焼鈍設備の水絞り装置。
前記回転式防熱板の回転移動をウォームとウォームホイールによって行うことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式焼鈍設備の水絞り装置。
前記回転式防熱板の回転移動をギヤによって行うことを特徴とする請求項１または２に記載の連続式焼鈍設備の水絞り装置。