JP3191495B2 - 金属帯のガス冷却装置 - Google Patents
金属帯のガス冷却装置Info
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Description
ンの他、溶融亜鉛鍍金ライン、錫鍍金ライン、ステンレ
スのAPライン、電磁焼鈍ライン、カラーライン等の各
種ガス冷却に用いることができる金属帯のガス冷却装置
に関する。
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。こ
のような板温分布不均一が溶融亜鉛鍍金ラインや錫鍍金
ラインで発生した場合は、材質不均一、鍍金密着性ム
ラ、光沢ムラ或いは金属帯の座屈を生じている。そのた
め特開昭59−129737号では、金属帯全幅方向に
分割された冷却ガスジェットヘッダにより該金属帯に冷
却ガスを吹き付けて、金属帯幅方向に均一な温度分布と
なるようにする方法が開示されている。
幅方向全体に複数のヘッダが並んで固定されており、ヘ
ッダとヘッダの間の仕切壁の位置に周りより温度の高い
ホットポイントがあるような場合、期待したような冷却
効果が得られない。またそのような状態で冷却効果を上
げようとして、ホットポイント両脇に位置するヘッダか
ら吹くガスの冷却量を多くすると、該ホットポイントの
周りの部分が過冷却になり、温度分布の均一化はかえっ
て達成しにくくなる。更にヘッダの分割数を多くしてこ
の問題の解決を図ることも可能であるが、複雑過剰な設
備が必要となり、現実的ではない。
たもので、設備的に簡易な構成ながら温度分布の均一化
に有効な金属帯のガス冷却装置を提案せんとするもので
ある。
のガス冷却装置は、パスラインを通過する金属帯表面に
平行で、かつ金属帯幅方向のうちホットスポットが生じ
る部分に移動できる移動装置を、金属帯幅方向に沿って
2以上設置し、各移動装置に取り付けられ、かつ金属帯
にガスを噴出するノズルの備えられた該金属帯の幅より
も狭いノズルヘッダを、パスライン方向に配し、前記移
動装置を動かす走行機構を有すると共に、前記ガス供給
路の一部に可尭部又は伸縮継手部を設けたことを基本的
特徴としている。
方向に移動させることで、金属帯温度分布の不均一な領
域のホットスポットの位置に、それぞれに取り付けられ
たノズルヘッダを移動させ、その位置において、冷却ガ
スを吹き付ければ(2つで足りなければ金属帯幅方向
で、さらにその数を増やしていけば良い)、該金属帯幅
方向の温度分布不均一を解消することも可能である。こ
のことによって金属帯幅方向の温度分布を均一化するこ
とができ、更にこの幅方向温度分布の均一化の達成か
ら、冷却速度の均一化を図ったり、幅方向で均一化され
た板温を目標温度に近ずけることができるため、材質・
形状不良等の問題を解決できることになる。
該移動装置に取り付けられたノズルヘッダと、該ノズル
ヘッダに設けられた可尭部又は伸縮継手部を有するガス
供給路とを、金属帯の表裏両面に夫々備えるようにし、
その両面からガス冷却を行える構成としても良い。
て金属帯全面に冷却ガスを吹き付けるガスジェット帯の
一部の構成として、或いは内部を冷却したロールに金属
帯を巻き付けて該金属帯を冷却するロール冷却設備の前
方において該ロール冷却の補助冷却構成として(ロール
冷却設備における金属帯端部の冷却不足の原因として該
金属帯の鞍型変形があるが、ロール冷却設備の前にこの
ようなガス冷却により予め金属帯端部を冷却しておくこ
とによって鞍型変形を小さくすることができ、ロール冷
却設備での板温不均一を改善することができる)、更に
はそのロール冷却設備の後方に設置されてロール冷却の
補助的冷却を行うものとして、夫々用いることができ
る。例えば図1に示す自動車用等の薄板連続焼鈍ヒート
サイクルでは、再結晶温度〜過時効処理に到る冷却過程
のガスジェット帯やロール冷却設備の前後に設けるガス
ジェット冷却構成(図中A、Bに示すポイント)に上記
構成を用いたり、図2に示す溶融亜鉛鍍金設備のヒート
サイクルでは、ポット進入板温を所定の板温、板温分布
にする目的の亜鉛ポット前の調整冷却(図中Cに示すポ
イント)用に用いたり、亜鉛ポット以降の冷却帯(図中
Dに示すポイント)に用いることも可能である。また図
3に示すような錫鍍金原板用等の薄板連続焼鈍ヒートサ
イクルであれば、徐冷却帯の構成(図中Eに示すポイン
ト)にも用いることができる。
ンが水平であるか垂直であるかを問わず、適用すること
が可能である。
前記ノズルヘッダが取り付けられる移動装置が2つであ
る場合は、それらを温度が高くなる金属帯幅方向の両端
側に配置させ、各ノズルヘッダを、端部側で発生するホ
ットスポットの位置に迅速に移動させる形態が好まし
い。前記移動装置が3つある場合は、3つめの移動装置
を、次に温度の高い金属帯中央付近に配置させ、その位
置で生じるホットスポットに、その3つめのノズルヘッ
ダを移動させて冷却を行わせるのが良い。なお、金属帯
幅方向の略中央においては、上記の移動可能なノズルヘ
ッダとは別に、固定ノズルヘッダを設置することも可能
である。
基づき説明する。図4乃至図6は本発明のガス冷却装置
をストリップXの連続焼鈍炉のロール冷却設備後方に設
けられている補助ガス冷却構成に用いた実施例構成を示
している。
ロール冷却設備構成では、ストリップXに所定の張力を
与える入側ブライドルロールε1と出側ブライドルロー
ルε2との間に#1から#7の冷却ロールが連続して垂直方
向に設けられており、更にその後方に本発明構成に係る
ガス冷却装置構成を備えている。尚図中501はガスジェ
ット出側プロフィル温度計、502はロール冷却設備出側
板温計、503は同出側プロフィル温度計、600は反転ロー
ル、α1〜α7はロール背面冷却ヘッダの構成を各示して
いる。
平行にガイドレール1が横架され、該ガイドレール1に沿
って走行台車2が走行可能に設けられており、本発明の
移動装置の構成はこの2つの構成により成り立ってい
る。また該走行台車2にはガス噴出用ノズルの備えられ
た該ストリップの幅よりも狭いノズルヘッダ3が、パス
ライン方向にこれと平行に、片面側2本、表裏で計4本
(β1乃至β4)据え付けられている。前記走行台車2
は、走行機構4によりガイドレール1に沿って走行し、そ
れによってノズルヘッダ3はストリップX幅方向で移動
することができる。また各ノズルヘッダ3には、ガス供
給路となる配管5が設けられており、この配管5は中央で
2つに分岐されて各ノズルヘッダ3の上下に連結されて
いる。尚本実施例では、図5に示されるように、ストリ
ップXの幅方向略中央部にパスラインに沿って中央ノズ
ルヘッダβ5及びβ6(反対面側)が固定されており、ス
トリップX幅方向中央部に発生するホットポイントを冷
却できるようになっている。但しこの部分のホットポイ
ントはストリップX幅が変わっても略同じ位置にあり、
該ストリップ幅方向両端部のそれより通常温度が低いた
め、そのヘッダ位置は変わらず、その長さは他のノズル
ヘッダβ1乃至β4より短いものとなっている。
X片面側の上下に2本、表裏で計4本該ストリップX表
面に平行で且つその幅方向に横架されており、そのうち
上方のガイドレール10及び11は、図7及び図8に示すよ
うに、後述の上走行台車20乃至23の円錐溝を有する車輪
200が載った時に遊びが出ないように断面楔型の構造を
しており、このような構造を取ることにより、ノズルヘ
ッダ3とストリップXの間隔を正確に出せるようにして
いる。また下方のガイドレール12及び13は、図7及び図
9に示すように、ノズルヘッダ3の熱膨張とレールの反
り等の影響を考慮して、下走行台車24乃至27の糸車状の
車輪201との間に逆に上方及び左右に遊びY1及びY2が出
る構造を有している(Y1はノズルヘッダ3の据え付け精
度と熱膨張を考慮して決定し、Y2はレールの据え付け精
度を考慮して決定する)。尚、図7に示すように、上下
のガイドレール1共、ストリップXからの熱放射で局部
加熱されて曲がらないように、該ストリップXに面する
側に遮蔽板202が設けられている。
び11にその車輪200を載せた上走行台車20乃至23と、下
ガイドレール12及び13にその車輪201を遊嵌させた下走
行台車24乃至27とがあり、そのうち上走行台車20乃至23
がノズルヘッダ3を実質的に吊下した状態となってい
て、下走行台車24乃至27は長尺のノズルヘッダ3がスト
リップXと平行を保つようにする役割を果たしている。
長尺のものを用いている。またその表面にはストリップ
Xの幅方向に長いノズルが長尺方向に複数段設けられて
おり、そのノズル幅は温度分布により予め決定されてい
る。更に該ノズルとストリップXの間隔は所要の熱伝達
率が得られ且つストリップXとの接触が避けられる間隔
にしておく必要がある。そして上述のように該ノズルヘ
ッダ3は上走行台車20乃至23に実質的に吊下された状態
になっており、下走行台車24乃至27には補助的に支持さ
れている。
ル1方向に沿って設けられたストリップX幅方向片側上
下で2本、表裏で4本のスクリュージャッキ400を、更
に両側で計8本備えた構成を基本構成とし、これらにエ
キスパンジョン401を周設して連結されたドライブシャ
フト402と、これらのスクリュージャッキ400に夫々駆動
力を与える前記ストリップX幅方向片側に1つずつ備え
られた駆動モータ403a及び403bと、その駆動力伝達用の
ギアボックス404と、該スクリュージャッキ400の入力軸
に夫々備えられた駆動力伝達用の同期回転ギア405及び
上下の同期回転ギア405間に掛け回されたローラチェー
ン406とからなる。即ち図10及び図11に示すよう
に、駆動モータ403a又は403bは炉殻片側に1つずつあ
り、その回転軸は前記ギアボックス404に連結されて2
軸に分岐され、該2軸は夫々下側に設置されたスクリュ
ージャッキ400の入力軸に接続し、各スクリュージャッ
キ400に連結されたドライブシャフト402を進退せしめ
る。夫々のドライブシャフト402は前記下走行台車24と2
6、又は25と27に連結されているため、該ドライブシャ
フト402の進退によって該下走行台車は前記下ガイドレ
ール12及び13に沿って走行する。一方両スクリュージャ
ッキ400の入力軸に取り付けられた駆動力伝達用の同期
回転ギア405は、ローラチェーン406によってその回転駆
動力を上方のスクリュージャッキ400側の同期回転ギア4
05に伝え、該スクリュージャッキ400に連結されたドラ
イブシャフト402を同じく進退せしめる。従って1つの
駆動モータ403a又は403bの回転で、ストリップX幅方向
片側で上下両面計4台の上下走行台車2が同期して夫々
上下ガイドレール10乃至13に沿って走行することが可能
になる。この上下走行台車がストリップX両面側で同量
だけ同じ方向に移動するため、該上下走行台車に取り付
けられたノズルヘッダβ1、β2又はβ3、β4はストリッ
プX幅方向の所定の箇所に傾かずに垂直状態のまま移動
できることになる。尚図10の407はヘッダ位置を検出
するセンサであり、そこでスクリュージャッキ400の回
転数を読み取ってモータ制御装置408に伝えることで、
該モータ制御装置408により前記駆動モータ403a又は403
bの回転制御を行うことになる。この時の走行台車の移
動量は挿入されるストリップXの幅を考慮して決定され
る。
に、炉殻外部から内部に貫通し、そこで上下に分岐さ
れ、1本のノズルヘッダ3の上部及び下部で連通してお
り、冷却ガスを外部から該ノズルヘッダ3内部に供給す
る。但し前述のように、ノズルヘッダβ1乃至β4は、走
行台車20乃至27の走行によってストリップX幅方向に移
動するため、該配管5も上下に分岐した所で途中にエキ
スパンジョン50を介在させて、図12に示すように、ノ
ズルヘッダβ1乃至β4の移動に追随できるようにしてい
る。尚前述のように、各ノズルヘッダβ1乃至β4による
冷却量調整は、該配管5によって供給される冷却ガスの
ガス圧の調整又はガス流量の調整によって行う。又上記
エキスパンジョン50の代わりに、図13に示すようなテ
レスコピック51を伸縮継手部としてその途中に介在させ
たり、その他気密な状態で使用でき変形自在な可尭構成
を用いても良い。
成のガス冷却設備の作動状態を次に説明する。まず本ロ
ール冷却設備の前記ブライドルロールε1乃至ε2により
該ストリップXに張力が与えられた状態で、各冷却ロー
ル#1乃至#7を水平方向に動かし、ストリップXに接触さ
せる。更にその押し込み量(接触長)を調整しながら、
冷却量を調整するのであるが、本ロール冷却設備ではス
トリップ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、上記ガス冷却設備でロー
ル背面冷却を行う。このロール背面冷却に当たっては、
前記ロール背面冷却ヘッダα1乃至α7のストリップX表
面に直交する方向の動きの調整と、その幅方向への動き
の調整とによりホットポイントにこれらのヘッダα1乃
至α7を夫々移動させ、適当な離間距離を保ってその部
分の背面冷却を行う。
成としてその後段に設けられた本実施例のガス冷却装置
は、上記ロール背面冷却構成で取りきれなかったストリ
ップX幅方向の温度分布不均一を解消しようとするもの
であり、その後方で夫々のノズルヘッダβ1乃至β4を左
右に動かし、ストリップX両面からホットポイントに向
けて冷却ガスを噴出する。
が、本ロール冷却設備出側においてストリップX幅方向
の温度分布をプロフィル温度計503で測定し、その温度
分布が不均一であれば、その測定データとプロフィル温
度計501及び503による板端部検出データを基に4本のノ
ズルヘッダβ1乃至β4の冷却位置を決め、各駆動モータ
403a乃至403bを駆動させて走行台車20、22、24、26の組
と走行台車21、23、25、27の組を夫々別個に移動させ、
ストリップX幅方向の左右板端部のホットポイント位置
に、ストリップX両面で一体的に移動するノズルヘッダ
β1及びβ3と、β2及びβ4の組を夫々動かす。但しスト
リップX幅方向の温度分布不均一の状態は、板幅が変わ
っても通常中央部のホットポイントの位置は変わらず且
つ板端部よりも温度が低いため、前述のように、中央部
のノズルヘッダβ5乃至β6は、該中央部で固定され動か
ず、またヘッダの冷却能力も左右のノズルヘッダβ1乃
至β4より小さい。
X幅方向への動きの調整は、板幅が異なる接続部(特異
点)が進入してくる時も必要となる。即ちこの特異点情
報をライン入側からトラッキングして幅狭材から幅広材
に変わる場合は、該特異点が入側プロフィル温度計501
を通過する前に、これらのノズルヘッダβ1乃至β4の所
定位置への移動を完了させておき、逆に幅広材から幅狭
材に変わる場合には、該特異点が出側プロフィル温度計
503を通過してから、これらのノズルヘッダβ1乃至β4
を所定の位置へ向けて移動させ始める。
る。ロール背面冷却を行っていなかった従来のロール冷
却設備では、ストリップX幅方向で図14に示すような
板温分布不均一を生じていたが、ロール背面冷却構成を
用いることでそのような板温分布不均一が緩和されるこ
とになった。更に本実施例構成では、その後段に上記の
ような補助ガス冷却構成を用いたため、該板温分布の不
均一はそれによって完全に解消されることになった。図
15には本実施例構成を用いた場合と上記従来構成を用
いた場合の板幅方向平均板温に対する板温偏差が示され
ており、それによれば本実施例構成は従来構成に比べて
過冷却の領域も少なく、板温分布の均一化が図られてい
ることが分かる。
も適用される。図16乃至図21はストリップXのパス
ラインが水平の場合のロール冷却設備に適用された本構
成を示している。図16はストリップXの水平パスライ
ン片側平面図であり、ストリップXのパスラインに平行
にガイドレール1が横架され、該ガイドレール1に沿って
走行台車2が走行可能に設けられており、また図17に
示されるように、該走行台車2にはガス噴出用ノズルの
備えられた該ストリップの幅よりも狭いノズルヘッダ3
が、パスライン方向にこれと平行に据え付けられてい
る。前記走行台車2は、走行機構4(炉殻外部に前記ガイ
ドレール1方向に沿って設けられた計8本のスクリュー
ジャッキ400と、これらにエキスパンジョン401を周設し
て連結されたドライブシャフト402と、これらのスクリ
ュージャッキ400の入力軸に夫々駆動力を与える駆動モ
ータ403a及び403bと、該スクリュージャッキ400の各回
転軸に夫々備えられた駆動力伝達用の同期回転ギア405
及びこれらの同期回転ギア405間に掛け回されたローラ
チェーン406とで構成されている)によりガイドレール1
に沿って走行し、それによってノズルヘッダ3はストリ
ップX幅方向で移動することができる。但し本実施例で
はストリップXにカテナリが生じることもあるので、下
面側ノズルヘッダβ3とβ4の走行台車を案内するガイド
レール11及び13の支持部には油圧又は空圧のシリンダ14
を備えており、該ヘッダβ3及びβ4の高さを調整できる
ようになっている。
車21の車輪203とガイドレール10の係合状態を、図19
は出側上方の走行台車25の車輪204とガイドレール12の
係合状態を、図20は入側下方の走行台車23の車輪203
とガイドレール11の係合状態を、更に図21は出側下方
の走行台車27の車輪204とガイドレール13の係合状態を
各示している。これらの図において、上下共入側のガイ
ドレール10及び11は、前実施例において示されたと同様
に、走行台車21及び23の円錐溝を有する車輪203が載っ
た時に遊びが出ないように断面楔型の構造をしており、
また上下共出側のガイドレール12及び13は、ノズルヘッ
ダの熱膨張量Δlを考慮して円盤形の通常の車輪204が
載った時にその表面上で摺動できるように少なくともΔ
lの幅を有する平面状の構成になっている。
冷却装置によれば、金属帯温度分布の不均一な領域に移
動装置によってノズルヘッダを移動させて冷却ガスを吹
き付けることで、該金属帯幅方向の温度分布を均一に制
御することができるようになる。
すグラフである。
フである。
を示すグラフである。
炉のロール冷却設備後方に設けられている補助ガス冷却
構成に用いた実施例構成を示す設備概要図である。
ドレールとの係合状態を示す説明図である。
を示す拡大図である。
を示す拡大図である。
ある。
成を示す説明図である。
する配管の構成を示す説明図である。
面図である。
ール冷却設備で冷却した場合のストリップ幅方向におけ
る板温分布不均一の状態を示すグラフである。
用いた場合の板幅方向平均板温に対する板温偏差を示す
グラフである。
ル冷却設備に適用された本構成断面を示す平面図であ
る。
ドレールの係合状態を示す説明図である。
ドレールの係合状態を示す説明図である。
ドレールの係合状態を示す説明図である。
ドレールの係合状態を示す説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 パスラインを通過する金属帯表面に平行
で、かつ金属帯幅方向のうちホットスポットが生じる部
分に移動できる移動装置を、金属帯幅方向に沿って2以
上設置し、各移動装置に取り付けられ、かつ金属帯にガ
スを噴出するノズルの備えられた該金属帯の幅よりも狭
いノズルヘッダを、パスライン方向に配し、前記移動装
置を動かす走行機構を有すると共に、前記ガス供給路の
一部に可尭部又は伸縮継手部を設けたことを特徴とする
金属帯のガス冷却装置。 - 【請求項2】 少なくとも、移動装置と、該移動装置に
取り付けられたノズルヘッダと、該ノズルヘッダに設け
られた可尭部又は伸縮継手部を有するガス供給路とを、
金属帯の表裏両面に夫々備えたことを特徴とする請求項
1の金属帯のガス冷却装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の構成を有
すると共に、金属帯幅方向の略中央部で固定されるガス
噴出用のノズルヘッダを有することを特徴とする金属帯
のガス冷却装置。 - 【請求項4】 金属帯パスラインが水平又は垂直である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
金属帯のガス冷却装置。 - 【請求項5】 金属帯全面に冷却ガスを吹き付けるガス
ジェット帯の一部の設備に、前記移動装置と、該移動装
置に取り付けられたノズルヘッダと、前記移動装置を動
かす走行機構と、ノズルヘッダに設けられた可尭部又は
伸縮継手部を有するガス供給路とを備えたことを特徴と
する請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属帯のガス
冷却装置。 - 【請求項6】 内部を冷却した1以上のロールに金属帯
を巻き付けて該金属帯を冷却するロール冷却設備の直前
に、前記移動装置と、該移動装置に取り付けられたノズ
ルヘッダと、前記移動装置を動かす走行機構と、ノズル
ヘッダに設けられた可尭部又は伸縮継手部を有するガス
供給路とを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいず
れか1項に記載の金属帯のガス冷却装置。 - 【請求項7】 内部を冷却した1以上のロールに金属帯
を巻き付けて該金属帯を冷却するロール冷却設備の後方
に、その一部乃至全部の設備に、前記移動装置と、該移
動装置に取り付けられたノズルヘッダと、前記移動装置
を動かす走行機構と、ノズルヘッダに設けられた可尭部
又は伸縮継手部を有するガス供給路とを備えたことを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属帯の
ガス冷却装置。
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