JP2024021202A

JP2024021202A - 光輝焼鈍炉の冷却ユニット

Info

Publication number: JP2024021202A
Application number: JP2022123884A
Authority: JP
Inventors: 真人永田; Masato Nagata; 素史赤阪; Motoshi Akasaka
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-02-16
Anticipated expiration: 2042-08-03
Also published as: WO2024029161A1; JP7256918B1

Abstract

【課題】クーラを冷却ダクトから取り出すことなく、クーラに付着したホワイトパウダーを除去することができる光輝焼鈍炉の冷却ユニットを提供する。【解決手段】光輝焼鈍炉１の冷却ユニット２であって、冷却ダクト２１と、冷却ダクト２１内に設けられ、冷却ダクト２１内を通過する炉内雰囲気ガスを冷却するクーラ２２と、クーラ２２へ清掃用のガスを噴射するガス噴射装置２４と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、光輝焼鈍炉の冷却ユニットに関する。

従来、光輝焼鈍炉では、処理される材料の成分や材料に含まれる不純物が炉内雰囲気（水素）と反応し、白い粉（ホワイトパウダー）が発生して、炉内雰囲気を冷却する冷却経路（冷却ダクト）に設けられたクーラを目詰まりさせ、通気量や冷却能力を低下させることが課題となっていた。そこで、冷却ダクトにおいて、クーラの炉内雰囲気流れの下流側にフィルタを設け、炉内に循環するホワイトパウダーの量を低減し、クーラに付着するホワイトパウダーの量も低減させる構成が、特許文献１に開示されている。

特開平１０－７２６２４号公報

しかし、冷却ダクトにフィルタを設けても、ホワイトパウダーの除去を完全に行うことは困難であり、フィルタを通過したホワイトパウダーは、時間と共にクーラに付着することとなる。そして、クーラに付着したホワイトパウダーを除去するためには、大容量である炉内の水素及び窒素を主成分とする炉内雰囲気を窒素ガスと置換させることによって窒素雰囲気とし、さらに空気と置換した後、冷却ダクトからクーラを取り出し、炉外でクーラからホワイトパウダーを除去するという作業を行う必要があり、クーラの清掃には大がかりな工事が必要であった。

そこで本発明では、クーラを冷却ダクトから取り出すことなく、クーラに付着したホワイトパウダーを除去することができる光輝焼鈍炉の冷却ユニットを提供することを目的とする。

本発明は、光輝焼鈍炉の冷却ユニットであって、
冷却ダクトと、
前記冷却ダクト内に設けられ、前記冷却ダクト内を通過する炉内雰囲気ガスを冷却するクーラと、
前記クーラへ清掃用のガスを噴射するガス噴射装置と、を備えている。

前記構成によれば、ガス噴射装置からの噴射ガスによってクーラを清掃できるので、クーラを冷却ダクトから取り出すことなく、クーラに付着したホワイトパウダーを除去することができる。

本発明によると、クーラを冷却ダクトから取り出すことなく、クーラに付着したホワイトパウダーを除去することができる光輝焼鈍炉の冷却ユニットを提供できる。

本発明の実施形態に係る冷却ユニットを備える光輝焼鈍炉の概略図である。冷却ユニットの一部概略図である。図２に示される冷却ユニットの別側面から見た排出部を含む概略図である。本発明に係る別の実施形態であって、ガス噴射装置が清掃位置と待避位置との間で移動可能となっている冷却ユニットの一部概略図である。図４に示される冷却ユニットの別側面から見た排出部を含む概略図である。本発明に係る別の実施形態である冷却ユニットの一部概略図である。

図１は、本発明の実施形態に係る冷却ユニットを備える光輝焼鈍炉１の概略図である。図１に示されるように、光輝焼鈍炉１は、冷間圧延によって得られたステンレス鋼帯等の帯状の処理材Ｓを光輝焼鈍する炉であり、入口シール部１１、加熱帯１２、冷却帯１３及び出口シール部１４を備えている。処理材Ｓは、入口シール部１１を通して加熱帯１２に導かれ、加熱帯１２において加熱された後、冷却帯１３で冷却され、出口シール部１４を通して取り出されるようになっている。光輝焼鈍炉１内は、水素ガスと窒素ガスを主成分とする光輝焼鈍用の雰囲気ガスが充填されている。

冷却帯１３は、冷却帯１３内の雰囲気ガスを冷却する冷却ユニット２を備えている。冷却ユニット２は、冷却帯１３の壁面に取り付けられ、冷却帯１３内の雰囲気ガスが通過する冷却ダクト２１と、冷却ダクト２１内に設けられ、冷却ダクト２１内を通過する雰囲気ガスを冷却するクーラ２２と、冷却ダクト２１内に設けられ、冷却帯１３内の雰囲気ガスを循環させる循環ファン２３と、を備えている。クーラ２２は、例えば、水等の冷却媒体が内部を流れる多数本のパイプ（図示せず）を備えており、雰囲気ガスは、それらのパイプ間を流れ、冷却媒体と熱交換することによって、冷却される。

図２は、冷却ユニット２の一部概略図であり、図３は、図２に示される冷却ユニット２の別側面から見た排出部を含む概略図である。図２及び図３に示されるように、冷却ユニット２は、クーラ２２へ清掃用のガスを噴射するガス噴射装置２４を備えている。ガス噴射装置２４には、噴射ノズル２４ａがクーラ２２を挟むように位置しており、噴射ノズル２４ａは、クーラ２２の上下方向に沿って、クーラ２２に向かって等間隔に複数設けられている。ガス噴射装置２４は、上下及び／又は左右方向に揺動可能に構成されている。

冷却ダクト２１内には、クーラ２２を収容するクーラボックス２５が設けられており、クーラボックス２５には、クーラ２２の冷却に用いられる水を給水する給水口２５ａ及び水を排水する排水口２５ｂが設けられている。また、クーラボックス２５の下部には、ガス噴射装置２４からのガスによって、クーラ２２から除去されたホワイトパウダーをガスと共に受け入れる排出部３が設けられている。

冷却ダクト２１内において、クーラボックス２５の雰囲気ガス流れの上流側及び下流側には、それぞれ第１ダンパ２６ａ及び第２ダンパ２６ｂが設けられている。そして、第１ダンパ２６ａの雰囲気ガス流れの上流側には、第１温度計２７ａ及び第１圧力計２８ａが設けられ、第２ダンパ２６ｂの雰囲気ガス流れの下流側には、第２温度計２７ｂ及び第２圧力計２８ｂが設けられている。

排出部３は、クーラボックス２５の下部に一端が連結される排出管３１と、排出管３１の他端が挿入されるバブラー３２と、バブラー３２からガスを排気する排気管３３と、を備えている。バブラー３２は、水を蓄えており、炉内の雰囲気を外部からシールしながら、ガス噴射装置２４から噴射されたガスを排気管３３によって外気へ放出させるようになっている。また、クーラ２２から除去されたホワイトパウダーをガスと共に排出管３１を介して受け入れ、水中でガスとホワイトパウダーとを分離し、分離されたガスのみを排気管３３によって外気へ放出し、分離されたホワイトパウダーを別途回収するようにしてもよい。

冷却ユニット２は、次のように作動するようになっている。

処理材Ｓが光輝焼鈍炉１において光輝焼鈍されているとき、加熱帯１２で加熱された処理材Ｓは冷却帯１３で冷却される。冷却帯１３では、冷却帯１３内の雰囲気ガスは、循環ファン２３によって冷却ダクト２１内に吸引され、クーラ２２で冷却された後、冷却帯１３に戻される。

クーラボックス２５の雰囲気ガス流れの上流側及び下流側において、冷却ダクト２１内の雰囲気ガスの温度及び圧力が、第１温度計２７ａ、第２温度計２７ｂ、第１圧力計２８ａ、第２圧力計２８ｂによって測定される。

雰囲気ガスがクーラ２２を通過するに従い、雰囲気ガスに含まれるホワイトパウダーがクーラ２２に付着する。所定量以上のホワイトパウダーがクーラ２２に付着すると、クーラ２２の冷却性能が低下するが、第１温度計２７ａと第２温度計２７ｂとの温度差を測定することによって、クーラ２２の冷却性能の低下を把握する。また、第１圧力計２８ａと第２圧力計２８ｂとの差圧（通気性）を測定することによっても、クーラ２２の冷却性能の低下を把握する。

第１温度計２７ａと第２温度計２７ｂとの温度差が所定値以上となる、又は、第１圧力計２８ａと第２圧力計２８ｂとの圧力差が所定値以上となると、クーラ２２の冷却性能が低下したと判断し、クーラ２２を清掃する作業を始める。まず、循環ファン２３を停止し、クーラボックス２５の雰囲気ガス流れの上流側及び下流側に設けられた第１ダンパ２６ａ及び第２ダンパ２６ｂを閉止する。

そして、ガス噴射装置２４の噴射ノズル２４ａから清掃用のガスをクーラ２２の両側外方から両側面に向けて噴射し、クーラ２２に付着したホワイトパウダーを除去する。ここで、清掃用のガスは、光輝焼鈍炉１に設けられている非常用の窒素タンクに貯蔵されている窒素を使用する。ガス噴射装置２４によるクーラ２２の清掃時には、ガス噴射装置２４を上下方向及び／又は左右方向に揺動させることによって噴射ノズル２４ａを上下方向及び／又は左右方向に揺動させ、ホワイトパウダーの除去効率を向上させる。

ガス噴射装置２４から噴射されたガスは、排気管３３によって外気へ放出される。また、クーラ２２から除去されたホワイトパウダーは、ガスと共に排出管３１を介してバブラー３２に受け入れられ、水中でガスとホワイトパウダーとが分離されて、分離されたガスのみが排気管３３によって外気へ放出され、分離されたホワイトパウダーは別途回収される。バブラーは、通常、炉内で余剰となった雰囲気ガスを放出して炉内の圧力を適正に保つように用いられるが、ここでは、バブラー３２はその機構をそのまま利用できる。

ガス噴射装置２４によるクーラ２２の清掃が終了すると、クーラボックスに残存した水は、排水口２５ｂから排水される。そして、クーラボックス２５の雰囲気ガス流れの上流側及び下流側に設けられた第１ダンパ２６ａ及び第２ダンパ２６ｂを開放し、循環ファン２３を起動すると、冷却帯１３の雰囲気ガスが冷却ダクト２１内に吸引され、クーラ２２で冷却された後、冷却帯１３に戻される雰囲気ガスの循環が再開される。

前記構成の光輝焼鈍炉１の冷却ユニット２によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）冷却ダクト２１内にクーラ２２へ清掃用のガスを噴射するガス噴射装置２４を備えているので、ガス噴射装置２４からの噴射ガスによってクーラ２２を清掃でき、クーラ２２を冷却ダクト２１から取り出すことなく、クーラ２２に付着したホワイトパウダーを除去することができる。

（２）バブラー３２によって、ホワイトパウダーとガスとを分離し、分離されたガスをバブラーの排気管３３から排気するようになっているので、バブラー３２によって、空気が冷却ダクト２１内に侵入することを防止しながら、清掃用のガスを炉外に排出できる。また、クーラ２２から除去されたホワイトパウダーを回収し、分離されたガスのみを排出するようにしてもよい。

（３）クーラ２２の上流側及び下流側の差圧を第１圧力計２８ａ、第２圧力計２８ｂで測定することによって、クーラ２２の通気性の低下による冷却性能の低下を確認することができる。クーラ２２の冷却性（通気性）の低下を確認し、クーラ２２を清掃する際には、クーラ２２の上流側及び下流側の第１ダンパ２６ａ及び第２ダンパ２６ｂを閉止することによって、クーラ２２から除去されたホワイトパウダーが冷却ダクト２１内から冷却帯１３内へ拡散することを抑制できる。

（４）クーラ２２の上流側及び下流側の温度差を第１温度計２７ａ、第２温度計２７ｂで測定することによって、クーラ２２の冷却性能の低下を確認することができる。クーラ２２の冷却性（通気性）の低下を確認し、クーラ２２を清掃する際には、クーラ２２の上流側及び下流側の第１ダンパ２６ａ及び第２ダンパ２６ｂを閉止することによって、クーラ２２から除去されたホワイトパウダーが冷却ダクト２１内から冷却帯１３内へ拡散することを抑制できる。

（５）ガス噴射装置２４は、清掃位置において、上下方向及び／又は左右方向に揺動可能に構成されているので、清掃時にガス噴射装置２４を上下方向や左右方向に揺動させることによって、ガス噴射装置２４から噴射されるガスがクーラ２２の両側面にまんべんなく当たるため、クーラ２２に付着したホワイトパウダーをより多く除去することができる。

（６）ガス噴射装置２４から噴射されるガスは、光輝焼鈍炉１に設けられている非常用の窒素タンクに貯蔵されている窒素であるので、ガス噴射装置２４のために別途窒素タンクを準備する必要がなく、コストを低減することができる。

（別の実施形態）
上記実施形態に加え、ガス噴射装置２４は、清掃位置と待避位置との間で移動可能となっていてもよい。

図４は、本発明に係る別の実施形態であって、ガス噴射装置２４が清掃位置と待避位置との間で移動可能となっている冷却ユニット２の概略図である。別の実施形態は、ガス噴射装置２４が清掃位置と待避位置との間で移動可能となっている点で上記実施形態と異なっており、その他の構成は上記実施形態と同じである。このため、別の実施形態の説明においては、上記実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。図５は、図４に示される冷却ユニット２の別側面から見た排出部を含む概略図である。

図４及び図５に示されるように、冷却ユニット２は、クーラボックス２５の上方にガス噴射装置２４がクーラ２２から待避する待避室２５ｃを有している。待避室２５ｃの上壁には、ガス噴射装置２４の上端に連結されガス噴射装置２４を上下方向に移動させるガス噴射装置移動用の油圧シリンダ等の作動機器２９が設けられている。作動機器２９によって、ガス噴射装置２４は、クーラ２２と対向するように位置する清掃位置と、クーラ２２から上方に待避し、待避室２５ｃ内に位置する待避位置との間で上下方向に移動可能となっている。

ガス噴射装置は、通常冷却ダクトの流路内に設置され、炉内雰囲気ガス流れの邪魔になるが、上記構成によれば、ガス噴射装置２４は、清掃位置と待避位置との間で移動可能となっているので、クーラ２２を清掃するとき以外は、ガス噴射装置２４が待避位置に位置することによって、炉内雰囲気ガスの流れを阻害することを防止できる。

上記実施形態では、ガス噴射装置２４の噴射ガスを窒素としているが、炉内雰囲気と同じ成分のガスを使用してもよい。この場合、クーラ清掃終了後の炉内雰囲気の成分の変化を窒素に比べて抑制することができる。また、上記実施形態では、ガス噴射装置２４の噴射ガスは、光輝焼鈍炉に設けられている非常用の窒素タンクに貯蔵される窒素としているが、別途、ガス噴射装置２４用のガスタンクを設けてもよい。

図６は、本発明に係る別の実施形態である冷却ユニット２の一部概略図である。図６に示されるように、冷却ユニット２は、第１ダンパ２６ａの上流側と第２ダンパ２６ｂの下流側とを連結するバイパスダクト４１と、バイパスダクト４１の中間に配置された閉止ダンパ４２と、を有してもよい。この場合、クーラ清掃時において、第１ダンパ２６ａと第２ダンパ２６ｂとを閉止したときに、通常は閉止されている閉止ダンパ４２を開放することによって、循環ファン２３を停止させず、光輝焼鈍炉１の操業を継続しながら、クーラ２２を清掃することができる。

本発明及び実施形態をまとめると、以下のとおりである。

（ａ）本発明の一実施形態は、光輝焼鈍炉の冷却ユニットであって、
冷却ダクトと、
前記冷却ダクト内に設けられ、前記冷却ダクト内を通過する炉内雰囲気ガスを冷却するクーラと、
前記クーラへ清掃用のガスを噴射するガス噴射装置と、を備えている。

前記構成（ａ）によれば、ガス噴射装置からの噴射ガスによってクーラを清掃できるので、クーラを冷却ダクトから取り出すことなく、クーラに付着したホワイトパウダーを除去することができる。

（ｂ）前記構成（ａ）において、前記ガス噴射装置は、前記クーラと対向する清掃位置と、前記クーラから待避する待避位置と、の間で移動可能となっている。

前記構成（ｂ）によれば、ガス噴射装置は、清掃位置と待避位置との間で移動可能となっているので、炉内雰囲気ガスを冷却するときには、ガス噴射装置が待避位置に位置することによって、炉内雰囲気ガスの流れを阻害することを防止できる。

（ｃ）前記構成（ａ）又は（ｂ）において、前記ガス噴射装置からのガスによって、前記クーラから除去されたホワイトパウダーをガスと共に受け入れる排出部を備え、
前記排出部は、バブラーを備え、前記バブラーによって、炉内の圧力を保ちながら、ホワイトパウダーとガスとを前記バブラーの排気管から排気する。

前記構成（ｃ）によれば、バブラーによって、空気が冷却ダクト内に侵入することを防止しながら、噴射ガスを排出できる。また、クーラから除去されたホワイトパウダーを水で回収し、分離されたガスのみを排出することもできる。

（ｄ）前記構成（ａ）～（ｃ）のいずれか１つにおいて、前記クーラの炉内雰囲気ガス流れの上流側及び下流側には、それぞれ圧力計及びダンパが設けられており、
前記クーラの上流側及び下流側の前記圧力計の差圧が所定値以上となると、前記クーラの上流側及び下流側の前記ダンパを閉止し、前記ガス噴射装置による前記クーラの清掃を行う。

前記構成（ｄ）によれば、クーラの上流側及び下流側の差圧を測定することによって、クーラの冷却性能の低下を確認することができる。クーラの冷却性の低下を確認し、クーラを清掃する際には、クーラの上流側及び下流側のダンパを閉止することによって、クーラから除去されたホワイトパウダーが冷却ダクト内や冷却帯に拡散することを抑制できる。

（ｅ）前記構成（ａ）～（ｄ）のいずれか１つにおいて、前記クーラの炉内雰囲気ガス流れの上流側及び下流側には、それぞれ温度計及びダンパが設けられており、
前記クーラの上流側及び下流側の前記温度計の温度差が所定値以上となると、前記クーラの上流側及び下流側の前記ダンパを閉止し、前記ガス噴射装置による前記クーラの清掃を行う。

前記構成（ｅ）によれば、クーラの上流側及び下流側の温度差を測定することによって、クーラの冷却性能の低下を確認することができる。クーラの冷却性の低下を確認し、クーラを清掃する際には、クーラの上流側及び下流側のダンパを閉止することによって、クーラから除去されたホワイトパウダーが冷却ダクト内や冷却帯に拡散することを抑制できる。

（ｆ）前記構成（ｂ）において、前記ガス噴射装置は、前記清掃位置において、上下方向及び／又は左右方向に揺動可能に構成されている。

前記構成（ｆ）によれば、清掃時にガス噴射装置を上下方向や左右方向に揺動させることによって、ガス噴射装置から噴射されるガスがクーラにまんべんなく当たり、付着したホワイトパウダーをより多く除去することができる。

（ｇ）前記構成（ａ）～（ｆ）のいずれか１つにおいて、前記ガス噴射装置から噴射されるガスは、前記光輝焼鈍炉に設けられている非常用の窒素タンクに貯蔵されている窒素である。

前記構成（ｇ）によれば、ガス噴射装置のために別途窒素を準備する必要がなく、コストを低減することができる。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

本発明では、クーラを冷却ダクトから取り出すことなく、クーラに付着したホワイトパウダーを除去することができる光輝焼鈍炉の冷却ユニットを提供できるので、産業上の利用価値が大である。

１光輝焼鈍炉
２冷却ユニット
３排出部
１１入口シール部１２加熱帯１３冷却帯１４出口シール部
２１冷却ダクト２２クーラ２３循環ファン
２４ガス噴射装置２４ａ噴射ノズル
２５クーラボックス２５ａ給水口２５ｂ排水口２５ｃ待避室
２６ａ第１ダンパ２６ｂ第２ダンパ
２７ａ第１温度計２７ｂ第２温度計
２８ａ第１圧力計２８ｂ第２圧力計
２９作動機器
３１排出管３２バブラー３３排気管
４１バイパスダクト４２閉止ダンパ
Ｓ処理材

Claims

光輝焼鈍炉の冷却ユニットであって、
冷却ダクトと、
前記冷却ダクト内に設けられ、前記冷却ダクト内を通過する炉内雰囲気ガスを冷却するクーラと、
前記クーラへ清掃用のガスを噴射するガス噴射装置と、を備えている、冷却ユニット。
前記ガス噴射装置は、前記クーラと対向する清掃位置と、前記クーラから待避する待避位置と、の間で移動可能となっている、請求項１記載の冷却ユニット。
前記ガス噴射装置からのガスによって、前記クーラから除去されたホワイトパウダーをガスと共に受け入れる排出部を備え、
前記排出部は、バブラーを備え、前記バブラーによって、炉内の圧力を保ちながら、ホワイトパウダーとガスとを前記バブラーの排気管から排気する、請求項１又は２に記載の冷却ユニット。
前記クーラの炉内雰囲気ガス流れの上流側及び下流側には、それぞれ圧力計及びダンパが設けられており、
前記クーラの上流側及び下流側の前記圧力計の差圧が所定値以上となると、前記クーラの上流側及び下流側の前記ダンパを閉止し、前記ガス噴射装置による前記クーラの清掃を行う、請求項１又は２に記載の冷却ユニット。
前記クーラの炉内雰囲気ガス流れの上流側及び下流側には、それぞれ温度計及びダンパが設けられており、
前記クーラの上流側及び下流側の前記温度計の温度差が所定値以上となると、前記クーラの上流側及び下流側の前記ダンパを閉止し、前記ガス噴射装置による前記クーラの清掃を行う、請求項１又は２に記載の冷却ユニット。
前記ガス噴射装置は、前記清掃位置において、上下方向及び／又は左右方向に揺動可能に構成されている、請求項２記載の冷却ユニット。
前記ガス噴射装置から噴射されるガスは、前記光輝焼鈍炉に設けられている非常用の窒素タンクに貯蔵されている窒素である、請求項１又は２に記載の冷却ユニット。