JP2979902B2 - 金属帯冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は連続熱処理ラインにお
ける金属帯冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続焼鈍炉におけるガスジェット冷却及
びロール冷却設備では、しばしば金属帯幅方向で温度分
布の不均一な部分が発生し、材質不均一、座屈・形状不
良等の品質或いは通板性において問題を生じている。そ
のため特開昭６０−１６９５２４号では、図１０に示さ
れる様に複数の冷却ロール2a〜2dにかけ回しつつその接
触面で金属帯1の冷却を行う装置に、冷却ロール2a〜2d
と対向して配置されたガスジェット装置3a〜3dを図１１
に示される様に金属帯1の全板幅方向に複数個に分割31a
〜31eし、且つその分割区分毎にガス流調弁9a〜9eを備
え、前図に示す金属帯1の板幅方向の温度分布を検知す
る板温計15a〜15dから板幅方向の平均温度に対する板幅
方向の個々の点における温度差を演算し、この温度差が
許容限度を超えたとき、その板幅方向の位置を検出し、
この位置に対応するガス流調弁9a〜9eを調整する板温制
御装置12a〜12dとで構成された金属帯の冷却装置が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成を実機設備
に適用して板厚0.5〜2.3mm、板幅850〜1575mm、冷却装
置入口板温550〜680℃、冷却装置出口板温350〜480℃の
条件で冷却ロールのみによる金属帯の冷却実験を行なっ
た結果、全ての場合において、図１２に示される様に板
両端部ならびに板中央部が板幅方向平均板温に対し、高
くなるｗ型の板温プロフィルになることが判明した。

【０００４】即ち、板中央部においては、金属帯サイズ
および冷却条件にかかわらず、ほぼ板幅のある範囲内で
板幅方向平均板温に対し正の板温偏差が生ずる。又、板
両端部においては、板厚、速度或いは冷却装置での板温
降下量が大きくなる程、板幅方向平均板温に対する板温
偏差が大きくなる。

【０００５】この発生原因について実験ならびに解析を
行なった結果以下のことが分かった。冷却ロールに金属
帯を巻付けると板厚方向に引張／圧縮の応力分布を生ず
るが、この応力によるポアソン比変形によってそれと直
角方向すなわち板幅方向に逆に圧縮／引張応力分布が誘
起され、図１３に示される様に主曲げと直角方向に逆の
曲げ変形（以降鞍型変形と呼ぶ）が起こる。

【０００６】この鞍型変形が一旦発生すると、金属帯の
両端部付近において接触不良を起こし、冷却不足状態と
なり、板幅方向平均板温に対し正の板温偏差を生ずる。
冷却ロールのみの冷却においては、次の冷却ロールに金
属帯が進行すると、正の板温偏差に起因した金属帯長手
方向の伸び差による接触不良に更に上記鞍型変形による
接触不良が付加され、大きな正の板温偏差に発展してい
く。

【０００７】以上の冷却ロール巻付けによる金属帯両端
部での金属帯と冷却ロールの非接触長さＬならびに両端
部での浮き上がり量Ｚは、次式数４及び数５で表わさ
れ、例えば板厚1.0mm、冷却ロール半径800mm、板温600
℃の条件の場合、非接触長さＬは約15mm、浮き上がり量
Ｚは約0.1mmとなる。

【０００８】

【数４】

【０００９】

【数５】

【００１０】しかしながら、特開昭６０−１６９５２４
号の金属帯の冷却装置では、広範囲な金属帯の板幅の冷
却に対応するためにはガスジェット装置の板幅方向の分
割数を大幅に増す必要があり、ガス流量調節弁ならびに
ガス配管も大幅に数量増をまねき設備費が増大する欠点
がある。

【００１１】また図１１に示される同号の実施例にある
ような板幅方向の分割数が５区分程度であれば、分割さ
れたノズル幅が大きくなりガス流量が増加して運転費が
増大するばかりでなく、金属帯両端部付近の位置におい
て過冷却を起こし、後述する実験結果を示す図６からも
明らかな様に、板幅方向板温の充分な均一化が図れない
などの問題点がある。

【００１２】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、広範囲なサイズに対し、安価な運
転費で板幅方向板温を均一化しつつ、急速冷却できる金
属帯冷却装置を提案せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのため本発明の金属帯
冷却装置は、１以上の冷却ロールに金属帯を巻き付けて
上記金属帯と各冷却ロールの接触長さを調整するロール
冷却装置であって、上記冷却ロールに金属帯を介して対
向して配置し、ロール胴長方向に２つ以上の金属帯の幅
よりも狭いノズルヘッダを有すると共に、これらのノズ
ルヘッダを冷却ロールの移動方向に移動自在な構成と
し、且つこれらのノズルヘッダのうち少なくとも１つの
ノズルヘッダをロール胴長方向に移動自在な構成とした
ガス冷却装置と、各ノズルヘッダ内部の冷却ガス圧力又
はガス流量を調整するガス調整装置とを有することを基
本的特徴としている。

【００１４】上述のようなｗ型の不均一温度分布のホッ
トポイントは幅が狭く、従来構成のように、金属帯幅方
向にノズルが複数設けられていると、その仕切壁の部分
に相当する箇所に該ホットポイントがある場合、その部
分の冷却がしにくく、無理に冷却しようとすると、該ホ
ットポイント周りの部分が過冷却となる。本構成では、
ホットポイントの直上にガス冷却装置の幅狭のノズルヘ
ッダを移動させて、ガス調整装置により圧力又は流量の
調整された冷却ガスを該ホットポイントに向けて吹き出
させることにより、その部分の集中的な冷却を行わせ、
温度分布不均一を効率的に解消せんとするものである。

【００１５】上記ノズルヘッダを冷却ロールの移動方向
に移動自在な構成としたのは、冷却ロールがその接触長
を変えるために金属帯パスラインに直交する方向に移動
できるようになっており、ロール背面冷却に適した距離
を前記ノズルヘッダが常に取れるようにすることが必要
なこと（この場合冷却ロールの移動に合わせて同じ方向
へ移動する）と、該ヘッダが金属帯に接触しないように
するため（冷却ロールが金属帯パスラインから離れる場
合その直前にノズルヘッダは前記リトラクト位置方向へ
逆向きに移動する。尚冷却ロールが金属帯パスラインに
接触し始める時はそのリトラクト位置から該冷却ロール
に接近するようにノズルヘッダが逆方向に移動する）で
ある。

【００１６】また幅の狭いホットポイントの集中的な冷
却に適するため、上記ノズルヘッダのノズル口は、金属
帯の流れに略直交する方向に形成されるスリット形状を
なし、且つ金属帯の流れ方向にこれらを１列に穿設した
ものを用いると良い。

【００１７】またそのノズルヘッダは、ロール胴長方向
に２つ設けた場合は、各々金属帯の幅方向端部に配置
し、また３つ設けた場合は、その１つを金属帯幅方向略
中央部に配置する（この中央部に配置されたノズルヘッ
ダはロール胴長方向には移動せず該中央部に固定する構
成としても良い）と共に、残りの２つを金属帯の幅方向
端部に配置すると、前記ｗ型の板温不均一分布の解消に
有効である（上記温度分布不均一は中央部より両端部の
方が一般的に高く、それ故両端部へのノズルヘッダの移
動を優先させる）。

【００１８】もちろん本発明は、冷却ロールが１つの構
成だけではなく、２以上有する構成にも適用でき、複数
の冷却ロールを有する構成の場合は、そのうち少なくと
も最初の冷却ロールに対してノズルヘッダを３つ設けて
上記のヘッダ配置構成とすれば良いし、更にこれらの冷
却ロールを前段部と後段部の２つの区分けを設けて、前
段部の冷却ロールについてはノズルヘッダを３つ設けて
上記のヘッダ配置とすると共に、その後段部の冷却ロー
ルについてはノズルヘッダを２つとして同２つの場合の
ヘッダ配置とすると良い。以上のように少なくとも最初
の冷却ロール或いは前段の冷却ロールに対するノズルヘ
ッダ構成を３つにするのは、冷却ロール接触開始時に金
属帯中央部が中膨らみ［図９（ａ）に示されるように、
板形状不良により板ｘが接触していないロールｙの胴部
分は接触している部分より冷却ロール内部の冷媒によっ
て冷やされ、たとえ板形状が良くなっても同図（ｂ）の
ように板ｘ中央部は冷やされず、幅方向板温差により板
中央部は板両端部に比べ伸びを生じて、同図（ｃ）のよ
うになる。これを中膨らみという。特に剛性の低い薄物
の場合ひどい物では絞りが発生する］になると不均一温
度分布を生じ、冷却ロールの特性上一旦不均一温度分布
が発生するとその後不均一温度分布が増長するので、ロ
ール接触開始初期における該板形状不良をなくすことを
目的に、少なくとも最初の冷却ロール或いは前段の冷却
ロールに対しては中央部にもノズルヘッダを設け、その
部分の集中的な冷却及び背面からのガス吹き付けを行う
ことによって、その中膨らみの問題が解決されるからで
ある（厚物であっても特に最初のロールで有効であ
る）。逆に少なくとも最初の冷却ロール或いは前段の冷
却ロールに対し中央ノズルヘッダを含む３つのノズルヘ
ッダ構成としておけば、そのあとに続く冷却ロールでは
金属帯両端部に対して夫々ノズルヘッダを設ければ足り
ることになる。

【００１９】一方上記のように複数の冷却ロールが設置
されている場合、前段のノズルヘッダのロール移動方向
への移動と後段のノズルヘッダの移動とでは、その移動
の態様を異なるように設定することもできる。即ち前述
のように、金属帯と冷却ロールとの接触開始付近におけ
る板形状を早期に解消する目的（その他非常に熱負荷が
低く、前段の冷却ロールだけでさえ、これらが最大押し
込み量に達し得ない状態で冷却することもあること）か
ら、前段のロール背面冷却についてもできるだけその冷
却量を大きくしておく必要があり、冷却ロールの移動に
伴って該ロールとの離間距離が一定になるように前段に
おけるノズルヘッダがその移動に追従できる構成とし、
前段における冷却効果を高いものとなるようにする。一
方後段のノズルヘッダにはこのような要請が必ずしもな
く、固定しておいても良いのであるが、他方冷却ロール
が最大押し込み量になった時に対向するノズルヘッダの
長さが最大になるように該ヘッダが設計されている場
合、ある冷却ロールが使用できなくなり、その直前或い
は直後にある冷却ロールの押し込み量が浅くなると、そ
れに追従するノズルヘッダ又はその背面に固定されてい
るノズルヘッダは金属帯と接触してしまうことになるた
め、待避できるようにしておく必要がある。従って後段
のノズルヘッダについては通常冷却時に所定箇所に移動
させ、非常時或いは冷却を行わない時のみ前記リトラク
ト位置に待避させるように設定し、冷却ロールの移動に
追従させないようにしておくこともできる。

【００２０】上記鞍型変形等を発生原因とする板幅方向
の不均一温度分布を解消するには、該変形の発生元とな
る上流側でできるだけ冷却量を大きく取り、且つ板幅方
向に均一冷却の行える背面冷却を該上流側で重点的に行
うべきである。従って前段側の特に第１冷却ロールを中
心に上流側の冷却ロールから順次押し込んで冷却長を大
きく取るだけでなく、上流側のノズルヘッダから順にそ
のガス噴出能力をｍａｘにして冷却し、不足分を下流側
の方で補うようにすると良い。また第１冷却ロールより
順に巻付長を大きく取る冷却ロールの押し込み方法を用
いているため、熱負荷（即ちｔ／ｈ）が低い時、下流側
の冷却ロールは背面冷却用のノズルヘッダと金属帯の距
離が大きくなる。この時のエネルギーロスを少なくする
ため、ノズルヘッダと冷却ロール間の距離がある距離以
上離れると、各ノズルヘッダに設置した遮断弁を閉止し
ている。

【００２１】また上記構成を備える場合に、幅変更接続
情報器（金属帯の装入順序、幅、測定された金属帯長さ
から溶接等による接続情報をライン入側からトラッキン
グして冷却ロール部への到達を測定し、その幅変更量に
合わせてノズルヘッダのロール胴長方向への移動情報を
流す機器）、金属帯両端部位置検出器［光電管と受光
器、レーザーと受光器、金属帯部分の高温部と金属帯以
外の周りの低温部との温度の違いから判別可能な後述の
金属帯幅方向板温計（プロフィル温度計）による検出器
或いはこれらの併用構成］、金属帯幅方向板温計の内の
１以上を冷却ロールの入側に配し、これらの情報に基づ
き幅変更部乃至幅変更量の情報を得ることで、幅方向端
部用のノズルヘッダを金属帯幅方向端部にセットするよ
うにすることもできる。即ち板幅が異なる接続部の特異
点が進入してくる時に、この特異点情報をライン入側か
らトラッキングし、幅狭材から幅広材に変わる場合は、
該特異点の進入直前に、ノズルヘッダの所定位置への移
動（ノズルヘッダは離れる方向に移動する）を完了させ
ておき、逆に幅広材から幅狭材に変わる場合には、該特
異点が出側を通過してから、前記ノズルヘッダを所定の
位置へ向けて移動させ始める（ノズルヘッダは互いに近
づく方向に移動する）。これは幅狭材の時に該金属帯と
接触しておらずそのためヒートクラウン発生のほとんど
ないロール部分では次の幅広材が来ても接触不良となり
易く、且つ幅広材に変わった時に金属帯の張力が相対的
に低下してより接触不良が増大することになる。従って
そのような場合は予めノズルヘッダを所定の箇所に移動
させておいて、幅広材に変わった時点で既に背面冷却に
よって金属帯と冷却ロールとの接触を良好な状態になっ
ておくようにすると良い。但し金属帯に蛇行等が生じて
いる場合、これらのノズルヘッダは蛇行方向に一緒に動
くことになる。

【００２２】また板厚、速度或いは冷却装置での板温降
下量等が大きな条件下で、前記冷却ロールに対向して配
置した上記ガス冷却装置にて板幅方向板温偏差の解消が
困難な場合には、該ガス冷却装置等の構成の他に、前記
冷却ロール乃至冷却ロール群の直後に金属帯に対向して
配置し、該金属帯の板幅方向に２つ以上のガス吹付用の
ノズルヘッダを有し、且つこれらのノズルヘッダのうち
少なくとも１つ（更に好ましくは２つ、特に両端部の２
つ）のノズルヘッダを金属帯幅方向に移動自在な構成と
した補助ガス冷却装置と、各ノズルヘッダ内部の冷却ガ
ス圧力又はガス流量を調整するガス調整装置を併用する
ことによってその問題は解決される。

【００２３】その場合でも、前述のような幅変更接続情
報器、金属帯両端部位置検出器、金属帯幅方向板温計の
内１以上を冷却ロールの入側に設けておくことで、これ
らの情報に基づき幅変更部乃至幅変更量の情報を得て、
ガス冷却装置の幅方向端部用のノズルヘッダ及び又は補
助ガス冷却装置の金属帯幅方向両端部の２つのノズルヘ
ッダを金属帯幅方向端部に夫々セットするようにすれ
ば、板幅が異なる接続部の特異点の進入に対し、各ノズ
ルヘッダを所定の箇所に予め或いは進入後に移動せしめ
ておくことができるようになる。

【００２４】以上のフィードフォワード制御の他、金属
帯幅方向板温計を冷却ロールの出側或いは補助ガス冷却
装置の出側に配し、その情報に基づき、ガス冷却装置の
幅方向端部用のノズルヘッダ及び又は補助ガス冷却装置
の金属帯幅方向両端部の２つのノズルヘッダを金属帯幅
方向端部に夫々セットするフィードバック制御を行うこ
ともできる。

【００２５】更に以上のフィードバック制御について
は、該ノズルヘッダの移動制御と共に、或いは該移動制
御を伴わずに、前記出側の板温情報に基づき、ガス冷却
装置の各ノズルヘッダ及び又は補助ガス冷却装置の各ノ
ズルヘッダの各冷却ガス圧力又はガス流量調整により行
うこともできる。

【００２６】本発明では、更に１以上の冷却ロールに金
属帯を巻付け、上記金属帯と各冷却ロールの接触長さを
個別に調整するロール冷却装置であって、上記冷却ロー
ルに対向して配置し、ロール胴長方向に３つ以上のノズ
ルヘッダを有すると共に、これらのノズルヘッダを冷却
ロールの移動方向で移動自在な構成とし、且つこれらの
うち少なくとも１つのノズルヘッダをロール胴長方向に
移動自在な構成としたガス冷却装置と、上記金属帯の板
端部を検知する金属帯両端部位置検出器と、上記ノズル
ヘッダのうちロール胴長方向に移動自在なノズルヘッダ
をロール胴長方向に移動調整する移動調整装置と、前記
金属帯両端部位置検出器の検出信号に基づいてこの移動
調整装置を制御するノズルヘッダ位置制御演算装置と、
冷却ロールの位置信号にて上記ノズルヘッダを冷却ロー
ル移動方向で位置調整する進退調整装置と、冷却ロール
の出側に配置し、上記金属帯の板幅方向温度分布を検知
する金属帯幅方向板温計と、この板温計からの温度信号
にて目標板温分布に対する温度偏差を演算し、この温度
偏差に応じて各ノズルヘッダ内部の冷却ガス圧力又はガ
ス流量を調整する板温制御演算装置とを有する金属帯冷
却装置についても提案する。

【００２７】上記構成では、ノズルヘッダのロール胴長
方向への移動については、前記ノズル位置制御演算装置
が金属帯両端部位置検出器によって検出された検出デー
タに基づいて行われているが、これは金属帯の板温分布
が高い位置がその幅方向で略決まっているからである。
しかし上述のように、該金属帯両端部位置検出器に板温
プロフィル温度計が使われていれば、特に板温分布の高
い所を金属帯の板端部としてノズルヘッダの移動位置と
することもできる。そして本構成では、冷却ロールの出
側或いは補助ガス冷却装置の出側に配置された金属帯幅
方向板温計の検出データを入力した板温制御演算装置に
よるフィードバック制御により不均一板温分布の解消が
行われ、その不均一解消方法としては、目標板温分布に
対する温度偏差に応じた各ノズルヘッダ内部の冷却ガス
圧力又はガス流量調整を行うことで実施される。

【００２８】上記の目標板温分布はプリセットされたも
のを用いても良いが、例えば金属帯板幅方向の２つのク
ォータ部の平均板温（場合によってその温度より＋αが
ある）を板幅中央部の目標温度とし、また実測された中
央部の板温（場合によってその温度より０℃〜２０℃低
くすることもある）を板幅両端部の目標温度とするよう
にしても良い。

【００２９】更に上記構成では、上述したような補助ガ
ス冷却装置（これらのノズルヘッダのうち少なくとも１
つのノズルヘッダ、特に両端部２つのノズルヘッダを金
属帯幅方向に移動自在とする構成を含む）と、該補助ガ
ス冷却装置の出側に配した金属帯幅方向板温計を併用し
た構成を用いても良い。

【００３０】一方金属帯の両端部に生ずる板幅方向平均
板温に対する板温偏差部分の長さは、前記数４の式で得
られるように比較的狭い。また次式数６で定義される金
属帯端部の平均板温偏差ΔＴは、図４に示される様に冷
却幅および板厚によって大きく変化する。そのため金属
帯両端部位置検出器で金属帯の両端部を検知し、その位
置信号をもとに両端部ノズルヘッダをロール胴長方向
（あるいは金属帯板幅方向）に移動調整装置を用いて適
正な冷却幅に移動調整することによって、板温偏差を最
小にする事が出来る。

【００３１】

【数６】

【００３２】この適正冷却幅Ｘeは図４より次式数７及
び数８のように表わされる。

【００３３】

【数７】

【００３４】

【数８】

【００３５】ところが図５に示される様に板幅の異なる
金属帯の接続点近傍において、板端部での金属帯長手方
向の非定常冷却となる長さを極力短かくし、且つそれに
よる当該冷却装置以後の熱処理炉での金属帯の安定通板
を図るためには、実験的に非定常部の長さが上記熱処理
炉のロール間のパス長Ｌoの0.9Ｌo以内にする必要があ
ることがわかった。このときの板端部のノズルヘッダの
ノズル幅との関係は次式数９で表わされる。

【００３６】

【数９】

【００３７】従って、両端部のノズルヘッダのノズル幅
Ｂeは、下式数１あるいは 数２の寸法を選定することに
よって金属帯両端部に生ずる板温偏差を最小限に収める
ことができる（尚金属帯の板厚が一定でなく、1.0ｍｍ
〜2.0ｍｍのようにある範囲を持っている場合は最大板
厚の場合を基にこのノズル幅Ｂeを決定する）。

【００３８】

【数１】

【００３９】

【数２】

【００４０】また従来技術として示した冷却ロールに対
向させ金属帯幅方向に複数個に分割して設置されたガス
ジェット装置の構成を用いて冷却した場合と本発明のそ
れとの比較を図６に示す。同図は金属帯端部近傍の板温
分布を描いたものであるが、本発明は従来技術に比べ過
冷却の領域も少なく板温分布の均一化が図られているこ
とがわかる。尚、この時の実験条件を下記表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】金属帯中央部に生ずる板幅方向平均板温に
対する板温偏差部分の長さは図７に示される範囲内にあ
り、冷却ロールに対向したガス冷却装置および冷却ロー
ル群出側に設置した補助ガス冷却装置の各中央部ノズル
ヘッダのノズル幅Ｂcは、下式数３の式で得られるもの
を選定することにより、板幅方向中央部に生ずる板温偏
差を最小限に収めることができ、板温分布の均一化が図
られる。

【００４３】

【数３】

【００４４】また板温偏差を生じている領域はほとんど
の場合、金属帯幅方向中心線に対し対称であるために、
金属帯幅方向中心と中心部ノズル中心が一致するように
ロール胴長方向（あるいは金属帯幅方向）に移動調整装
置を使用して移動調整すれば良い。

【００４５】従来技術と本発明の設備費／運転費の比較
を図８に示す。冷却ガス風量の削減および弁等の数量削
減により、同図に示される様に設備費／運転費の削減が
可能となる。

【００４６】

【実施例】本発明の金属帯冷却装置の一実施例構成を図
１乃至図３により説明する。

【００４７】図１は本発明の一実施例に係る金属帯冷却
装置を側面から見た説明図である。加熱均熱後徐冷され
た金属帯1は、金属帯冷却装置の前後に設置したブライ
ドルロール16a〜16cと16d〜16fにより、この冷却装置部
分にある金属帯1に張力が付与される。

【００４８】本ロール冷却設備では金属帯幅方向に不均
一温度分布が生じ易く、またその前段のガスジェット帯
（図示無し）でそのような不均一温度分布が生じていた
場合はこのロール冷却設備でそれが助長されることにな
るため、本実施例では以下に示す金属帯冷却装置の構成
でロール背面冷却を行う。

【００４９】本実施例構成では、３つ１組となっている
ノズルヘッダ群3a〜3dを有するガス冷却装置と、金属帯
冷却装置入口付近に設置された金属帯両端部位置検出器
14と、これらのノズルヘッダを夫々ロール胴長方向に移
動調整する移動調整装置6a〜6dと、金属帯両端部位置検
出器14の検出信号に基づいて該移動調整装置6a〜6dを制
御するノズルヘッダ位置制御演算装置13と、各冷却ロー
ル2a〜2dの位置並びに冷却ロール接触長調整装置4a〜4d
からの信号により、上記ノズルヘッダ群3a〜3dを冷却ロ
ール移動方向で位置調整する進退調整装置5a〜5dと、冷
却ロール群の出側に配置し、金属帯幅方向の温度分布を
検出する板温計15aと、この板温計15aからの温度信号に
基づいて上記ガス冷却装置の圧力調節弁9a〜9dの開度或
いはガス供給ブロワ10aの回転数のうち少なくともその
一方の制御を行なう板温制御演算装置12とを有してい
る。

【００５０】以上の構成でノズルヘッダ位置制御演算装
置13は、前記金属帯両端部位置検出器14からの信号に基
づいて上記ノズルヘッダ群3a〜3dの各ノズルヘッダのロ
ール胴長方向の位置制御指令を移動調整装置6a〜6dに送
る。そのためこれら両端部のノズルヘッダは金属帯端部
に相当する位置へ、又中央のノズルヘッダは金属帯中央
部に相当する位置へ移動調整される。

【００５１】一方、冷却ロール2a〜2dの金属帯接触長の
調整については、ロール冷却装置の出側に設置された板
幅方向の温度分布の検知が可能な板温計15aからの温度
信号に基づいて、板幅方向中央部の板温を、板温制御演
算装置12により求め、金属帯1に対し所定の熱処理を実
施するために設定された目標板温とこの中央部板温とが
板温制御演算装置12で比較され、その偏差に対応して該
板温制御演算装置12から冷却ロール接触長調整装置4a〜
4dに信号が送られ調整される（その他、板温計15aから
の温度信号に基づいて板幅方向の平均温度が板温制御演
算装置12により求められ、金属帯1に対し所定の熱処理
を実施するために設定された目標温度とこの平均温度と
が板温制御演算装置12で比較され、その偏差に対応して
該板温制御演算装置12から冷却ロール接触長調整装置4a
〜4dに信号が送られる構成とすることもできる）。

【００５２】更に、本実施例構成では板温計15aからの
温度信号を入力した板温制御演算装置12によって、両ク
ォータ部の平均板温より板幅方向中央部の目標温度を又
中央部測定板温より板両端部の目標温度を求め、且つ板
両端部および板中央部の実測温度を求めて、これらと前
記板幅方向目標温度とが比較される。そしてその偏差に
対応して板温制御演算装置12はガス供給ブロワ10aの回
転数制御あるいは圧力調節弁9a〜9dの開度調整のうち少
なくとも一方を用いて各ノズルヘッダ内部冷却ガス圧力
（圧力計は省略）を調整する。以上の調整により冷却ロ
ールに対向して設置されたノズルヘッダ群3a〜3dから噴
出されるガスにより金属帯1の板両端部ならびに板中央
部が冷却されることになる。

【００５３】これらのノズルヘッダ群3a〜3dは、冷却ロ
ール2a〜2dの位置ならびに冷却ロール接触長調整装置4a
〜4dからの信号により、前記進退調整装置5a〜5dによっ
て冷却ロール移動方向で位置調整される。尚上記ノズル
ヘッダ群3C及び3dは、冷却ロール2a〜2dが金属帯と最大
接触長を取れる位置にある時、金属帯とノズルヘッダ群
間の距離を適切に確保できる位置に設定し固定されてい
てもよい。

【００５４】これらの構成の他、本実施例では冷却ロー
ル群2出側に補助ガス冷却装置7の構成を備え、上記冷却
装置構成であっても完全に克服することが困難であった
金属帯1の板幅方向温度偏差を解消するようにしてい
る。即ち、該補助ガス冷却装置7出口付近に設置された
板幅方向の温度分布の検知が可能な板温計15bあるいは
前記板温計15aからの温度信号により、板温制御演算装
置12は板両端部温度および板中央の温度を求めると共
に、板幅方向の前記目標温度と比較し、その偏差に対応
させて、ガス供給ブロワ10bの回転数制御あるいは圧力
調節弁9eの開度調整のうち少なくとも一方を用いて各ノ
ズルヘッダ内部冷却ガス圧力又はガス流量の調整を行な
う。そして上記金属帯1に対向して設置された補助ガス
冷却装置7のノズルヘッダ群7aと7bから冷却ガスが噴出
され、ロール冷却装置を通過する金属帯1はその板両端
部ならびに板中央部が冷却される。

【００５５】そして、上記ノズルヘッダ群7aと7bの各ノ
ズルヘッダは、前記金属帯両端部位置検出器14からの信
号を受けたノズルヘッダ位置制御演算装置13によって位
置制御指令が移動調整装置8aと8bに送られた結果、該移
動調整装置8aと8bにより両端部のノズルヘッダは金属帯
板端部に相当する位置へ、又中央のノズルヘッダは金属
帯中央部に相当する位置へ移動調整される。

【００５６】図２は冷却ロールに対向して配置されたノ
ズルヘッダ群3a〜3dの斜視図である（尚この図面では前
記進退調整装置の構成は省略）。このうち両端部にある
ノズルヘッダ31aと31cは板端部の冷却に用いられ、又中
央のノズルヘッダ31bは板中央部冷却に用いられるもの
である。これらのノズルヘッダ31a〜31cは、前記ノズル
ヘッダ位置制御演算装置13からのロール胴長方向位置制
御指令により、移動調整装置61a〜61cの制御が夫々なさ
れ、金属帯板端部及び中央部位置へ移動調整される。

【００５７】また上記ノズルヘッダ群31a〜31cの夫々の
ヘッダ内部の冷却ガス圧力調整は、板温制御演算装置12
からの指令により、上記ノズルヘッダ31a〜31cへ通じる
配管18途中に設置された圧力調節弁91a〜91cに対する開
度調整がなされて実施されることになる。

【００５８】図３はロール冷却装置出側に配置し、且つ
金属帯に対向して配置した補助ガス冷却装置7のノズル
ヘッダ群の片側部分の斜視図である。両端部にあるノズ
ルヘッダ71aと71cは板端部冷却に用いられ、中央部のノ
ズルヘッダ71bは板中央部冷却に用いられるものであ
る。これらのノズルヘッダ71a〜71cは、ノズルヘッダ位
置制御演算装置13からのロール胴長方向位置制御指令に
より、移動調整装置81a〜81cの制御が夫々なされ、金属
帯の板端部及び中央部へ相当する位置へ移動調整され
る。

【００５９】また上記ノズルヘッダ71a〜71c夫々のヘッ
ダ内部の冷却ガス圧力調整は、板温制御演算装置12から
の指令により、上記ノズルヘッダ71a〜71cへ通じる配管
18途中に設置された圧力調節弁92a〜92cに対する開度調
整がなされて実施されることになる。

【００６０】

【発明の効果】以上の様に本発明の構成によれば、広範
囲なサイズに対し、安価な運転費で板幅方向板温を均一
化しつつ、急速冷却できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す金属帯の冷却装置側面
図である。

【図２】冷却ロールに対向して配置されたガス冷却装置
の斜視図である。

【図３】冷却ロール群の出側に設置された補助ガス冷却
装置の斜視図である。

【図４】板端部冷却幅と板端部近傍の板温偏差の関係を
示すグラフである。

【図５】板幅の異なる金属帯と金属帯が接続された場合
のガス冷却装置のノズルヘッダのノズル位置と板端部冷
却幅との関係を示す模式図である。

【図６】冷却ロールに対向して配置されたガス冷却装置
により、金属帯の板端部を冷却した場合の板温分布を示
すグラフである。

【図７】板中央部の板温偏差とその範囲を示すグラフで
ある。

【図８】本発明と従来技術の運転費と設備費の相対比較
を示すグラフである。

【図９】中膨らみの発生状態を示す説明図である。

【図１０】従来技術の１実施例を示す金属帯の冷却装置
側面図である。

【図１１】同実施例で用いられるガスジェットノズルヘ
ッダの構成を示す斜視図である。

【図１２】冷却ロールのみで冷却した場合の板幅方向の
板温分布を示すグラフである。

【図１３】冷却ロールに金属帯が巻付いたときの金属帯
の変形状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

1 金属帯 2、2a〜2d 冷却ロール 3a〜3d、31a、31b、31c、31d、31e、32、33、7a、7b、7
1a、71b、71cノズルヘッダ 4a〜4d 冷却ロール接
触長調整装置 5a〜5d 進退調整装置 6a〜6d、61a〜61c、8a、8b、81a〜81c 移動調整装置 9a〜9e、91a〜91c、92a〜92c 圧力調整弁 10a、10b ガス供給ブロ
ワ 12 板温制御演算
装置 13 位置制御演算
装置 14、14a、14b 金属帯両端部
位置検出器 15a、15b 板温計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 均 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 荒木 泰博 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−207821（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−88127（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293735（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−116655（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−20894（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−20286（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 11/00 101 C21D 1/00 124 C21D 9/573 101 B21B 45/02 320

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １以上の冷却ロールに金属帯を巻き付け
   て上記金属帯と各冷却ロールの接触長さを調整するロー
   ル冷却装置であって、上記冷却ロールに金属帯を介して
   対向して配置し、ロール胴長方向に２つ以上の金属帯の
   幅よりも狭いノズルヘッダを有すると共に、これらのノ
   ズルヘッダを冷却ロールの移動方向に移動自在な構成と
   し、且つこれらのノズルヘッダのうち少なくとも１つの
   ノズルヘッダをロール胴長方向に移動自在な構成とした
   ガス冷却装置と、各ノズルヘッダ内部の冷却ガス圧力又
   はガス流量を調整するガス調整装置とを有することを特
   徴とする金属帯冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項第１項記載の金属帯冷却装置にお
   いて、前記ノズルヘッダのノズル口として、金属帯の流
   れに略直交する方向に形成されるスリット形状をなし、
   且つ金属帯の流れ方向にこれらを１列に穿設したものを
   用いることを特徴とする請求項第１項記載の金属帯冷却
   装置。
3. 【請求項３】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
   却装置において、ノズルヘッダを２つとして、各々金属
   帯の幅方向端部に配置することを特徴とする請求項第１
   項乃至第２項記載の金属帯冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
   却装置において、ノズルヘッダを３つとして、その１つ
   を金属帯幅方向略中央部に配置し、残りの２つを金属帯
   の幅方向端部に配置することを特徴とする請求項第１項
   乃至第２項記載の金属帯冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
   却装置において、複数の冷却ロールを設置し、そのうち
   少なくとも最初の冷却ロールに対してノズルヘッダを３
   つ設け、その１つを金属帯幅方向略中央部に配置し、残
   りの２つを金属帯の幅方向端部に配置することを特徴と
   する請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷却装置。
6. 【請求項６】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
   却装置において、複数の冷却ロールを設置し、そのうち
   少なくとも前段部の冷却ロールについてノズルヘッダを
   ３つ設け、その１つを金属帯幅方向略中央部に配置し、
   残りの２つを金属帯の幅方向端部に配置すると共に、そ
   の後段部の冷却ロールについてはノズルヘッダを２つと
   して各々金属帯の幅方向端部に配置することを特徴とす
   る請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項第３項乃至第６項記載の金属帯冷
   却装置の構成を有する場合に、幅変更接続情報器、金属
   帯両端部位置検出器、金属帯幅方向板温計の１以上を冷
   却ロールの入側に配し、これらの情報に基づき幅変更部
   乃至幅変更量の情報を得ることで、幅方向端部用のノズ
   ルヘッダを金属帯幅方向端部にセットすることを特徴と
   する金属帯冷却装置。
8. 【請求項８】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
   却装置の構成を備え、且つそのノズルヘッダを２つとし
   て、各々金属帯の幅方向端部に配置すると共に、前記冷
   却ロールの直後に金属帯に対向して配置し、該金属帯の
   板幅方向に２つ以上のガス吹付用のノズルヘッダを有
   し、且つこれらのノズルヘッダのうち少なくとも１つの
   ノズルヘッダを金属帯幅方向に移動自在な構成とした補
   助ガス冷却装置と、これらのノズルヘッダ内部の冷却ガ
   ス圧力又はガス流量を調整するガス調整装置とを有する
   ことを特徴とする金属帯冷却装置。
9. 【請求項９】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
   却装置の構成を備え、且つそのノズルヘッダを３つとし
   て、その１つを金属帯幅方向略中央部に配置し、残りの
   ２つを金属帯の幅方向端部に配置すると共に、前記冷却
   ロールの直後に金属帯に対向して配置し、該金属帯の板
   幅方向に２つ以上のガス吹付用のノズルヘッダを有し、
   且つこれらのノズルヘッダのうち少なくとも１つのノズ
   ルヘッダを金属帯幅方向に移動自在な構成とした補助ガ
   ス冷却装置と、これらのノズルヘッダ内部の冷却ガス圧
   力又はガス流量を調整するガス調整装置とを有すること
   を特徴とする金属帯冷却装置。
10. 【請求項１０】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯
    冷却装置の構成を備え、且つ複数の冷却ロールを設置
    し、そのうち少なくとも最初の冷却ロールに対してノズ
    ルヘッダを３つ設け、その１つを金属帯幅方向略中央部
    に配置し、残りの２つを金属帯の幅方向端部に配置する
    と共に、前記冷却ロール群の直後に金属帯に対向して配
    置し、該金属帯の板幅方向に２つ以上のガス吹付用のノ
    ズルヘッダを有し、且つこれらのノズルヘッダのうち少
    なくとも１つのノズルヘッダを金属帯幅方向に移動自在
    な構成とした補助ガス冷却装置と、これらのノズルヘッ
    ダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量を調整するガス調整
    装置とを有することを特徴とする金属帯冷却装置。
11. 【請求項１１】 請求項第１項乃至第２項記載の金属帯
    冷却装置の構成を備え、且つ複数の冷却ロールを設置
    し、そのうち少なくとも前段部の冷却ロールについてノ
    ズルヘッダを３つ設け、その１つを金属帯幅方向略中央
    部に配置し、残りの２つを金属帯の幅方向端部に配置す
    ると共に、その後段部の冷却ロールについてはノズルヘ
    ッダを２つとして各々金属帯の幅方向端部に配置し、更
    に前記冷却ロール群の直後に金属帯に対向して配置し、
    該金属帯の板幅方向に２つ以上のガス吹付用のノズルヘ
    ッダを有し、且つこれらのノズルヘッダのうち少なくと
    も１つのノズルヘッダを金属帯幅方向に移動自在な構成
    とした補助ガス冷却装置と、これらのノズルヘッダ内部
    の冷却ガス圧力又はガス流量を調整するガス調整装置と
    を有することを特徴とする金属帯冷却装置。
12. 【請求項１２】 請求項第８項乃至第１１項記載の金属
    帯冷却装置において、補助ガス冷却装置のノズルヘッダ
    のうち、少なくとも金属帯幅方向両端部の２つのノズル
    ヘッダを金属帯幅方向に移動自在としたことを特徴とす
    る請求項第８項乃至第１１項記載の金属帯冷却装置。
13. 【請求項１３】 請求項第８項乃至第１１項記載の金属
    帯冷却装置の構成を備える場合に、幅変更接続情報器、
    金属帯両端部位置検出器、金属帯幅方向板温計の１以上
    を冷却ロールの入側に配し、これらの情報に基づき幅変
    更部乃至幅変更量の情報を得ることで、ガス冷却装置の
    幅方向端部用のノズルヘッダ及び又は補助ガス冷却装置
    の金属帯幅方向両端部の２つのノズルヘッダを金属帯幅
    方向端部に夫々セットすることを特徴とする金属帯冷却
    装置。
14. 【請求項１４】 請求項第８項乃至第１１項記載の金属
    帯冷却装置の構成を備える場合に、金属帯幅方向板温計
    を補助ガス冷却装置の出側に配し、その情報に基づき、
    ガス冷却装置の幅方向端部用のノズルヘッダ及び又は補
    助ガス冷却装置の金属帯幅方向両端部の２つのノズルヘ
    ッダを金属帯幅方向端部に夫々セットすることを特徴と
    する金属帯冷却装置。
15. 【請求項１５】 請求項第８項乃至第１１項記載の金属
    帯冷却装置の構成を備える場合に、金属帯幅方向板温計
    を補助ガス冷却装置の出側に配し、その情報に基づき、
    ガス冷却装置の各ノズルヘッダ及び又は補助ガス冷却装
    置の各ノズルヘッダの冷却ガス圧力又はガス流量を調整
    することを特徴とする金属帯冷却装置。
16. 【請求項１６】 請求項第８項乃至第１１項記載の金属
    帯冷却装置の構成を備える場合に、金属帯幅方向板温計
    を補助ガス冷却装置の出側に配し、その情報に基づき、
    ガス冷却装置の幅方向端部用のノズルヘッダ及び又は補
    助ガス冷却装置の金属帯幅方向両端部側の２つのノズル
    ヘッダを金属帯幅方向端部に夫々セットし、且つ各ノズ
    ルヘッダの冷却ガス圧力又はガス流量を調整することを
    特徴とする金属帯冷却装置。
17. 【請求項１７】 １以上の冷却ロールに金属帯を巻付
    け、上記金属帯と各冷却ロールの接触長さを個別に調整
    するロール冷却装置であって、上記冷却ロールに対向し
    て配置し、ロール胴長方向に３つ以上のノズルヘッダを
    有すると共に、これらのノズルヘッダを冷却ロールの移
    動方向で移動自在な構成とし、且つこれらのうち少なく
    とも１つのノズルヘッダをロール胴長方向に移動自在な
    構成としたガス冷却装置と、上記金属帯の板端部を検知
    する金属帯両端部位置検出器と、上記ノズルヘッダのう
    ちロール胴長方向に移動自在なノズルヘッダをロール胴
    長方向に移動調整する移動調整装置と、前記金属帯両端
    部位置検出器の検出信号に基づいてこの移動調整装置を
    制御するノズルヘッダ位置制御演算装置と、冷却ロール
    の位置信号にて上記ノズルヘッダを冷却ロール移動方向
    で位置調整する進退調整装置と、冷却ロールの出側に配
    置し、上記金属帯の板幅方向温度分布を検知する金属帯
    幅方向板温計と、この板温計からの温度信号にて目標板
    温分布に対する温度偏差を演算し、この温度偏差に応じ
    て各ノズルヘッダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量を調
    整する板温制御演算装置とを有することを特徴とする金
    属帯冷却装置。
18. 【請求項１８】 請求項第１７項記載の金属帯冷却装置
    の構成を有すると共に、前記冷却ロールの直後に金属帯
    に対向して配置し、上記金属帯の板幅方向に３つ以上の
    ノズルヘッダを有し、且つこれらのノズルヘッダのうち
    少なくとも１つのノズルヘッダを金属帯幅方向に移動自
    在な構成とした補助ガス冷却装置と、該補助ガス冷却装
    置の出側に配置した金属帯幅方向板温計とを有すること
    を特徴とする金属帯冷却装置。
19. 【請求項１９】 請求項第１８項記載の金属帯冷却装置
    において、前記補助ガス冷却装置のノズルヘッダのう
    ち、少なくとも両端部２つのノズルヘッダを夫々金属帯
    幅方向に移動自在な構成としたことを特徴とする請求項
    第１８項記載の金属帯冷却装置。
20. 【請求項２０】 請求項第１７項乃至第１９項記載の金
    属帯冷却装置において、そのガス冷却装置及び／又は補
    助ガス冷却装置につき、両端部ノズルヘッダのノズル幅
    Ｂeが次式数１及び数２の関係を、また中央部ノズルヘ
    ッダのノズル幅Ｂcが次式数３の関係を夫々満足するこ
    とを特徴とする請求項第１７項乃至第１９項記載の金属
    帯冷却装置。 【数１】 【数２】 【数３】