JP2543612Y2

JP2543612Y2 - 鋼板の冷却装置

Info

Publication number: JP2543612Y2
Application number: JP4957391U
Authority: JP
Inventors: 律男橋本; 慎二平井; 照章石井; 要之介星; 敏明桂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2006-06-03
Also published as: JPH04134205U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、熱間圧延機又は厚板圧
延機の出口に配置される鋼板冷却設備に適用されるもの
であって、冷却水により効率よく鋼板を冷却し得る鋼板
の冷却装置に関し、鋼板の連続焼鈍炉出口の浸漬型水冷
却装置に適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延施設において、熱間圧延後の高
温のストリップは一定温度まで冷却されてから熱圧延コ
イルとして巻き取られる。その冷却・巻き取り装置を図
４に示す。すなわち、この図に表されるように、熱間仕
上圧延機１により最終板厚まで圧延された高温ストリッ
プ２はランナウトテーブル上に設けた冷却装置３により
一定温度に水冷却されてからコイラ４に巻きとられる。

【０００３】この冷却装置３は水冷却方式によりストリ
ップを冷却するものであり、従来は図５に示すように、
ストリップ２の上方に、ストリップ２の搬送方法に沿っ
て複数の注水ヘッダ５を互いに平行に配設すると共に、
各注水ヘッダ５のヘアピンノズル６ａから冷却水７を棒
状層流に注水する方法が行われていた。

【０００４】しかし、最近になり、図６に示すように注
水ヘッダ５の長手方向に沿って細隙状のスリットを有す
るノズル６を設け、このスリット６から噴出する板状層
流水７を注水するスリットラミナ冷却方式が採用される
ようになった。

【０００５】一方、冷却効率の向上は単に省エネルギに
つながるだけでなく、冷却効率向上に伴うストリップの
冷却速度の向上は材質の改善に関係するから、更に冷却
能率の向上が要求される場合がある。このような要求に
対し、現在は上述したスリットラミナ冷却方式よりも更
に冷却効果のすぐれた方式として、図７に示すように、
強制冷却水流８をストリップ２面上に吹きつける水ジェ
ット冷却と呼ばれる方式が提案されている（特開昭５８
−８６９０４号公報及び特開昭６１−７０１５号公報参
照）。

【０００６】この水ジェット冷却方式は、ストリップ２
に対面設置したガイド１０ａ，１０ｂとストリップ２の
間に充満された冷却水中で、スリット状ノズル９ａ，９
ｂより吐出させた低圧板状水８ａ，８ｂをストリップ２
に衝突させることおよび衝突後の冷却８ａ，８ｂがスト
リップ面上を高速流となってガイド１０ａ，１０ｂの流
出口へ向って流れる噴出流によって、ストリップ２を冷
却するものであった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】前記の従来の冷却方式
によれば、噴流衝突部では十分に効率の高い熱伝達が可
能となるが、それ以外の部分では、冷却水と被冷却体と
の間に薄い蒸気膜が形成されるいわゆる膜沸騰状態とな
り、伝達される熱量が小さく冷却不十分となっていた。

【０００８】また、冷却効果を高めるべく噴流ノズルの
数を増加することが考えられるが、噴流ノズルの数を増
加するには、現在以上の膨大な冷却水水量が必要とな
り、経済的に成立しない。さらに、現在の水の利用効効
率は顕熱利用だけを考えても１０％程度と小さい。

【０００９】従って、冷却水の利用効率を高めつつ、冷
却効果を高くしなければならないという課題を有してい
た。

【００１０】一方、ストリップ２を冷却する場合におい
て、その板厚及び材質等の仕様が変更されると、それに
伴ってストリップ２の冷却速度を変更する必要がある。
また、ストリップ２の板幅方向での温度制御を行うに
は、冷却水流量を板幅方向に沿って調整するなどしなけ
ればならない。しかし、従来の装置では、このような変
更、調整を行う機構がなく、適切な冷却が困難であっ
た。

【００１１】以上より本考案は、冷却水の利用効率を高
めつつ、冷却効果を高くし、さらには、ストリップであ
る鋼板の仕様が変ったり、板幅方向の温度差が発生した
場合でも、鋼板の冷却速度、温度分布を容易に制御でき
る鋼板の冷却装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案による鋼板の冷却
装置は、鋼板の冷却水に浸漬して走行させるプールと、
一本の端部開口がこの冷却水に浸漬し前記鋼板の表面と
対向する少なくとも一以上のノズルと、該ノズルの他方
の端部開口が連結する気体室と該気体室内部の気体を脈
動させる脈動源とを具備した鋼板の冷却装置であって、
上記ノズル内の冷却水自由表面を含む部分のノズル内断
面積を、被冷却鋼板と対向するノズル端部開口面積より
大きくして成ることを特徴とする。

【００１３】

【作用】冷却水が脈動源による脈動により、圧延されて
移動する鋼板、ローラ及び側壁で区画される空間から、
冷却水がノズル内に吸込まれ、さらに、ノズル内からの
吐出し時における冷却水が噴流となり、膜沸騰状態とな
っている蒸気膜を貫通して鋼板に噴流が到達する。

【００１４】上記脈動源による圧力変動による水柱の自
由表面の移動速度は、対応する位置の浸漬ノズル内断面
積が被冷却鋼板と対向するノズル端部開口面積より相対
的に大きいため高くはないので、液流の乱れはなく、流
動損失は大きくならない。

【００１５】一方、浸漬ノズルのストリップに相対して
いるノズル端部開口面積はノズル内断面積より相対的に
小さいので、水柱の下降時にはノズル内に発生する下降
流はノズル出口で増速され、高流速の噴流となり、被冷
却鋼板に衝突する。

【００１６】

【実施例】本考案の鋼板の冷却装置に係る一実施例を図
１から図３に示し、これらの図に基づき本実施例を説明
する。

【００１７】本実施例の冷却システムの一例を図２に示
す。同図に示すように、テーブルローラ２０上を走行す
る鋼板であるストリップ２、ストリップ２を上方から押
える押圧ロール２１、ストリップ２の端部を囲う奥側の
側壁２２及び手前側の図示しない側壁、ストリップ２を
下方から支えると共に下ノズルを兼ねる下ケーシング２
３等により冷却水１２が貯められる空間が区画形成さ
れ、この空間がプール４０となる。また、このプール４
０への冷却水１２の供給は、図示しない冷却水配管で行
われる。

【００１８】さらに、プール４０内の冷却水１２中に、
プール４０外から伸びる多数の管状のダクトであるノズ
ル１３が挿入されて配管されており、このノズル１３の
一端側はストリップ２に対向するように位置している。
そして、ノズル１３の他端側は共鳴管である空気室１４
に接続されている。

【００１９】つまり、複数のノズル１３が１組となっ
て、図２上、ストリップ２の進行方向である左右方向に
それぞれのびる空気室１４にそれぞれ接続されている。
また、空気室１４は、ストリップ２の板幅方向に沿って
複数設置されている。この一方で、それぞれの空気室１
４は、図２上、左側に位置して、空気室１４内の圧力を
変動させる脈動源１９に連結されている。

【００２０】ここで本実施例の基本構造を図１に示し、
この図に基づき本実施例を説明する。

【００２１】図１に示すように、脈動源１９とシリンダ
２５を介して連通している空気室１４には、ノズル１３
の一方の端部開口部が連結されていると共にその他方の
端部開口部には噴流３１を噴出する噴出口３２が設けら
れている。このノズル１３のノズル内断面積（ｄ₁）は
噴出口３２の噴出口内断面積（ｄ₂）の３倍又は３倍以
上としている。

【００２２】さらに、本実施例の脈動源１９の拡大正面
図を図３に示し、説明する。

【００２３】図３に示すように、空気室１４の一端に連
結されるシリンダ２５にピストン２４が移動自在に位置
しており、ピストン２４には、基端側がクランク軸２７
と連結する連接棒２６の先端側が連結されている。ま
た、クランク軸２７は、クランク軸２７を回転するモー
タ（図示せず）と連結されており、これらシリンダ２
５、ピストン２４、連接棒２６及びクランク軸２７等に
より構成されるクランク機構で、モータの回転運動がピ
ストン２４の往復運動に変換される。従って、このピス
トン２４の往復運動に伴い空気室１４内に圧力変動が生
じることとなる。

【００２４】上記構成において、プール４０内の冷却水
１２に高温のストリップ２を浸漬して走行させ、共鳴管
である空気室１４内の空気１５の圧力を脈動源１９によ
って周期的に変動して脈動させる。この脈動によってノ
ズル１４内に形成される水柱１６が上下動し、これに伴
って発生する下向水流は噴出口３２を通過する際加速さ
れ、高速の噴流３１となってストリップ２の表面に衝突
する。この高圧の噴流３１がストリップ２の表面を覆う
厚い蒸気膜１８を完全に貫通して直接にストリップ２の
表面の広範囲に接触し、その冷却を促進する。

【００２５】すなわち、本考案は、ノズルの鋼板（スト
リップ）２に相対する端部開口の噴出口内面積ｄ₂を絞
り、冷却水の水柱１６の自由表面を含むノズル１３の中
央部のノズル内断面積ｄ₁を相対的に（断面積比で３倍
以上）大きくすること、例えば本実施例のように径の狭
い噴出口３２を設けることにより、冷却水１２の噴流３
１が噴出口３２によって絞られ下降流の流速が３倍以上
に増加し、鋼板表面に発生している蒸気膜１８を突き破
ってストリップ２を冷却できる。これによりストリップ
２の冷却効率が同上し、脈動源１９の動力の低減や冷却
ラインを短縮する等設備費及びライニングコストを大幅
に低減することが可能となる。

【００２６】

【考案の効果】本考案の鋼板の冷却装置によれば、冷却
水を鋼板上に貯めると共に、脈動源と空気室を介して接
続されたノズルの一端側をこの冷却水中に挿入するよう
な構造とした結果、ノズル内に周期的な冷却水の移動が
生じ、この移動によりノズル開口から生ずる噴流が鋼板
に衝突して、熱伝達を阻害する蒸気膜の発生をノズル直
下において妨げる。しかも、噴流は脈動流のため、一様
な流れの水流は生ぜず、ノズルを多数鋼板上に設置して
も必要な冷却水量は増加しない。

【００２７】従って、冷却水供給量を増加することな
く、ノズルからの脈動流により、従来に比べて冷却効率
が高まり鋼板の冷却速度が高まるので圧延される鋼板の
材質制御範囲が拡大し、また、冷却帯の長さを短縮する
ことが可能となる。

【００２８】さらに、ノズルの内断面積を噴出口の内断
面積より大きくすることにより、冷却水の噴流が増加
し、鋼板に衝突する力が強大となる。この結果、鋼板の
表面に発生した蒸気膜を完全に貫通し、鋼板と直接に接
触する範囲が拡大し、その熱伝達が高くなるので、鋼板
の冷却効率が向上し、脈動源動力の低減や冷却ラインを
短縮する等設備費及びランニングコストを大幅に低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る鋼板の冷却装置の平面
図である。

【図２】本考案の鋼板の冷却装置に係る一実施例の冷却
システムを表す斜視図である。

【図３】本考案の一実施例の脈動源を表す正面図及び側
面図である。

【図４】従来の技術に係る熱間圧延後の高温ストリップ
の冷却、巻取り工程の説明図である。

【図５】従来の技術に係るヘアピンラミナ冷却装置によ
る冷却状態を表す斜視図である。

【図６】従来の技術に係るスリットラミナ冷却装置によ
る冷却状態を表す斜視図である。

【図７】従来の技術に係る水ジェット冷却装置による冷
却状態を表す斜視図である。

【符号の説明】

２ストリップ１３ノズル１４空気室１５空気１６水柱１８蒸気膜１９脈動源２１押えローラ２２側壁３１噴流３２噴出口４０プール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者星要之介広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)考案者桂敏明広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献特開平４−105707（ＪＰ，Ａ) 特開平４−339512（ＪＰ，Ａ) 特開平５−285524（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−86015（ＪＰ，Ｕ) 特公昭57−9407（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭58−6570（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】鋼板の冷却水に浸漬して走行させるプー
ルと、一本の端部開口がこの冷却水に浸漬し前記鋼板の
表面と対向する少なくとも一以上のノズルと、該ノズル
の他方の端部開口が連結する気体室と該気体室内部の気
体を脈動させる脈動源とを具備した鋼板の冷却装置であ
って、上記ノズル内の冷却水自由表面を含む部分のノズ
ル内断面積を、被冷却鋼板と対向するノズル端部開口面
積より大きくして成ることを特徴とする鋼板の冷却装
置。