JP2846243B2 - スプレーノズル - Google Patents

スプレーノズル

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JP2846243B2 JP14485694A JP14485694A JP2846243B2 JP 2846243 B2 JP2846243 B2 JP 2846243B2 JP 14485694 A JP14485694 A JP 14485694A JP 14485694 A JP14485694 A JP 14485694A JP 2846243 B2 JP2846243 B2 JP 2846243B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スプレーノズルに関
し、特に被冷却面が地面に対して鉛直になるよう載置し
た鋼材の冷却に有効なスプレーノズルの構造に係わる。
【0002】
【従来の技術】一般に、H形鋼等の断面形状が複雑な鋼
材を熱間圧延で製造する際、その断面各部の肉厚差に起
因する断面内温度差によって、冷却後に曲がりや座屈等
の形状不良を生じることが知られている。そこで、この
形状不良を防止するため、熱間圧延後に、例えば厚肉の
H形鋼フランジ部を外側から強制的に冷却し、形鋼断面
内の温度分布を均一にすることが行われる。その冷却の
実施に用いられるノズルは、水等の冷却媒体を噴霧する
ことからスプレーノズルと呼ばれ、しかも冷却の難しさ
から、従来より、種々の構造を有するものが研究開発さ
れ、実用化されている。例えば、図3は、鉄鋼協会、講
演大会で発表されたスプレーノズル冷却の一例であり、
フランジ外面1が地面に対して鉛直になるよう載置され
たH形鋼2に、それと対向する位置に設けたスプレーノ
ズル3より冷却水4を噴霧し、冷却が行われている。
【0003】ところで、図3のスプレーノズル3には、
冷却水系統5、補給水系統6と称する2つの冷却水供給
流路が配設されており、中間にある給水ヘッダ7を介し
て上記スプレーノズル3に冷却水を送っている。また、
補給水系統6は、冷却水の逆止弁16を介して冷却水系
統5と接続し、一方冷却水系統5には冷却水を遮断した
り、通過させたりする所謂ON−OFF弁8が設けてあ
る。なお、以下の説明の便宜を配慮し、冷却水系統5の
噴射圧力をPs、補給水系統の圧力をPaとする。
【0004】このスプレーノズル3は、冷却水の通水
時、すなわち冷却水のスプレー中には噴射圧力Ps>補
給水系統圧力Paであるから、逆止弁2の作用により補
給水系統6からの水の供給は遮断される。一方、冷却水
の停止時、すなわち、冷却水のスプレー停止中には噴射
圧力Ps=0であるから、噴射圧力Ps<補給水系統圧
力Paとなり、補給水系統6から冷却水系統5に水を供
給することになる。従って、このスプレーノズル3は、
冷却水の停止時においても、補給水系統6の備えがある
がためにON−OFF弁8とスプレーノズル3の間は常
に水で充満させることができるので、冷却水噴射開始時
に配管内の空気を排出するに要する時間の短縮、つまり
応答性の良くなることが期待されている。
【0005】しかしながら、補給水を常時給水している
ので、該スプレーノズル3からは常時少量の補給水が噴
射されていることに起因する別の問題もある。正常なス
プレーパターンを得る噴射圧力は100〜500kpa
必要であるが、補給水の供給圧力では不十分であり、単
に線状の噴射水となるだけである。従って、上記した図
3のスプレーノズルをH形鋼2のフランジ水冷設備に採
用した場合、水冷を必要としない鋼材が通過する時ある
いは水冷をしない時に該水冷装置内を鋼材が通過しして
も、補給水による部分的な冷却が行なわれ、かえって鋼
材に不均一な温度分布を形成し、製品長手方向の反りや
フランジ部の反りなどを発生させることになる。また、
ON−OFF弁8からスプレーノズル3までの間に常時
補給水が供給されていても、補給水だけによるスプレー
ノズル3での噴射は正常でないため、スプレーノズル3
の僅かな据付誤差により、給水ヘッダ7に装備されてい
るスプレーノズル3の一部から空気が逆に侵入し、噴射
開始時の応答時間が2〜5(sec)程度要することに
なり、実用上では必ずしも応答性が良いと言えない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、スプレー水の冷却範囲と冷却時期の制御性が高
く、且つ冷却水噴射の応答性の優れたスプレーノズルの
提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、従来のスプレーノズルによる冷却システン
ム全体を見直し、補給水系統を廃止して冷却しない時に
鋼材に水が噴射されることを避け、しかもON−OFF
弁を操作した時の冷却水停止あるいは噴射の応答性が良
くなることを検討した。その際、スプレーノズル上流側
配管は、配管径の10〜20倍程度の直管部分を確保
し、スプレーノズルに供給する水流を安定させて正確な
スプレーパターン形成を確保していることにも気がつい
た。しかしながら、H形鋼のフランジ水冷装置等は圧延
ラインのサイドガイド内で極めて狭い限られた空間に、
スプレーノズルを配置しなければならないので、上記直
管部を確保する余裕がなく、特にスプレーノズル直前に
エルボなどを設置する場合には、ノズル内部に別途整流
器を設け、水流の安定化を図っており、また、スプレー
パターンの厚みを増加させるにも、ノズル内部のオリフ
ィス手前で一旦整流し、一定流を生成させる手段を用い
ていることから、配管径の10〜20倍程度の直管部分
が無い場合には、スプレーノズル内に整流器を設ける必
要があることに着眼し、本発明を完成させた。
【0008】すなわち、本発明は、スプレーノズル本体
の冷却水供給側に、中空で、且つ該中空部を通水ルート
とする自動水流閉止弁を一体に取付けたことを特徴とす
るスプレーノズルである。また、本発明は、上記スプレ
ーノズル本体に冷却水の整流器を設けたことを特徴とす
る請求項1記載のスプレーノズルであることが好まし
い。この場合、自動水流閉止弁の内容積はでさるだけ小
さい方が上記応答性を良くするたのに有利である。
【0009】
【作用】本発明では、スプレーノズル本体の冷却水供給
側に、中空で、且つ該中空部を通水ルートとする自動水
流閉止弁を一体に取り付けるようにしたので、ON−O
FF弁とスプレーノズルとの間の距離が短くなり、冷却
水噴射の開始あるいは停止時にON−OFF弁の操作と
実際の噴射までの時間がかからないようになる。また、
補給水系統が廃止できるようになったので、非冷却時に
鋼材に水が噴射されることもなく、その結果、被冷却面
においてスプレー水のかかる範囲とスプレー時期の制御
性が高より、均一な冷却が可能となる。また、本発明で
は、上記スプレーノズル本体に冷却水の整流器を設けた
ことを特徴とする請求項1記載のスプレーノズルとした
ので、水流の安定性が保証され、上記効果が一層促進さ
れるようになる。
【0010】以下、実施例において、図1〜2に基づ
き、本発明の内容を説明する。
【0011】
【実施例】図1に、本発明に係るスプレーノズル3の一
例を、冷却水4のスプレー停止状態の場合で示す。それ
は、図1で明らかなように、スプレーノズル本体3と、
自動水流閉止弁9とで形成され、該スプレーノズル本体
3の冷却水供給側に該自動水流閉止弁9を一体に取付け
てある。このノズル本体3直近の上流側に一体に設けた
自動水流閉止弁9は、弁体10、ケース11、スプリン
グ12及び冷却水導入口13で構成されている。
【0012】図2は、図1の本発明に係るスプレーノズ
ル3を用いて冷却水4を噴射する場合の各構成部分の作
用を示す図である。図2より明らかなように、弁体10
のシール面bはテーパ状に形成され、ケース11のシー
ル面cにスプリングの力により押しつけられている。ま
た、弁体10は、ケース11に対してf、gの2面でス
ライド可能なよう構成されており、供給水の圧力が上昇
すると、図2に示すようにa方向からの圧力により弁体
10がノズル3先端側へ移動し、弁体10のストッパ部
分dと、ケースのeで示す部分が接触し、弁体10の開
度を一定に維持できるようになっている。
【0013】実際の使用に際しては、冷却水の噴射圧力
Psに対し、開動作開始圧力Po、弁体全開圧力P1、
圧力損失Prを以下のように設定した。 噴射圧力:Ps(=150kpa)( )内は実機の数
値 開動作開始圧力:Po=0.2×Ps(=30kpa) 弁体全開圧力:P1=0.5×Ps(=75kpa) 圧力損失:Pr=0.2×Ps(=30kpa) 以上のような圧力設定とすることで、自動水流閉止弁9
は、ON−OFF弁8を開にすると自動的に冷却水が流
れるとともに、弁体の閉鎖時には配管内圧力が大気圧力
よりも30kpa程度高くなり、配管内への空気の侵入
も防止できる。
【0014】なお、図1〜2では、スプレーノズル本体
3の内部に冷却水供給側より、整流器14、定流器15
を備えている。しかし、本発明では、弁体10を中空化
して、その内部を通水ルートとしても利用するようにし
たので、弁体10そのものに整流機能を持たせることが
でき、整流器14を省略することにも成功した。本発明
に係るスプレーノズルをH形鋼フランジ部の冷却に適用
した場合の成績を、従来のスプレーノズルの場合と比較
して表1に示す。表1より、本発明に係るスプレーノズ
ルの応答性が優れていることが明らかである。
【0015】なお、本実施例では、H形鋼フランジ部の
冷却に用いるスプレーノズルで説明したが、本発明はそ
れに限る必要はなく、種々の冷却対象(鋼材以外も含
む)に使用するスプレーノズルに適用しても良い。
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、ON
−OFF弁の開指令から実際に冷却水が噴射されるまで
の応答時間が短縮でき、また、補給水系統を廃止するこ
とができたので、鋼材の均一冷却も一層良くなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスプレーノズルの縦断面図であ
り、冷却水の通水停止時の状態で示してある。
【図2】本発明に係るスプレーノズルの縦断面図であ
り、冷却水の通水時の状態で示してある。
【図3】従来の形鋼冷却に使用したスプレーノズル冷却
の冷却装置全体を示す図である。
【符号の説明】
1 フランジ外面 2 H形鋼 3 スプレーノズル又はスプレーノズル本体 4 冷却水 5 冷却水系統 6 補給水系統 7 給水ヘッダ 8 ON−OFF弁 9 自動水流閉止弁 10 弁体 11 ケース 12 スプリング 13 冷却水導入口 14 整流器 15 定流器 16 逆止弁 17 開閉弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 45/02 C21D 9/00,9/52 B05B 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スプレーノズル本体の冷却水供給側に
    中空で、且つ該中空部を通水ルートとする自動水流閉止
    弁を一体に取り付けたことを特徴とするスプレーノズ
    ル。
  2. 【請求項2】 上記スプレーノズル本体に冷却水の整流
    器を設けたことを特徴とする請求項1記載のスプレーノ
    ズル。
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