JP3397278B2 - ストリップ冷却装置のラミナーヘッダー - Google Patents
ストリップ冷却装置のラミナーヘッダーInfo
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Description
にホットストリップ圧延設備のストリップ冷却装置にお
けるラミナーヘッダーに関するものである。
ミナーヘッダー1は一端から冷却水が流入し、円形断面
を有する長尺パイプ上部にUベンドを介して取り付けら
れている複数のラミナーノズル2からストリップ上へ注
水する。また、ラミナーヘッダーの他端はエンドカバー
3により閉鎖された構造となっている。当該ラミナーノ
ズル1本から注水される流量は、ラミナーヘッダー内の
圧力ヘッドとノズル長さに関するサイフォンヘッドで決
定される(数1)。
長さの関数であり、各ラミナーノズルの長さが同一であ
れば同一効果(一定)となる。一方、ラミナーヘッダー
長手方向の任意の各ラミナーノズル位置におけるラミナ
ーヘッダー内圧Hiはラミナーヘッダー管の管摩擦抵抗
による圧力損失Δh1iと流速損失ヘッドΔh2iの両エネ
ルギー損失を伴うので、ラミナーヘッダー入口の流入ヘ
ッドH0は先端へ行くほど低下する(数2)。
失ヘッドΔh2iは、ラミナーヘッダーの長さ及びラミナ
ーヘッダー管内流速viのそれぞれ関数であり、数3と
なる。
ヘッダーの入口で最も速く、その先端へ行くほどラミナ
ーノズル個数が減るため、当該部位の断面を通過する流
量が減少し、ラミナーヘッダー管内流速viは徐々にに
減速していく。従って、流速損失ヘッドΔh2iは、ラミ
ナーヘッダー管内流速Viに比例しラミナーヘッダー先
端へ行くほど小さくなる。
ラミナーヘッダー管内流速viが減少する一方Liがラミ
ナーヘッダー先端へ行くほど大きくなるため増加する
(図4参照)。この現象による影響を小さくする対策と
して、特開昭56−19562号や実開平6−7132
7号がある。
プ圧延設備のストリップ冷却設備における使用水量の範
囲では流速損失ヘッドΔh2iMAXの方が管摩擦抵抗に
よる圧力損失Δh1iMAXよりも大きいのでラミナーヘ
ッダーの内圧Hiは先端の方が大きくなる。その結果数
1よりラミナーヘッダーからの注水量qiは、ラミナー
ヘッダー入口部で少なく先端部で多くなる。これが従来
ラミナーヘッダー固有の長手方向流量分布が不均一にな
るという問題点である。
均一になるとストリップの板幅方向の温度分布が不均一
になり、ホットストリップ成品の板幅方向材質不均一
や、ホットランテーブルでの走行安定性に弊害を及ぼし
ストリップの巻取形状への悪影響を与える要因となり問
題視されている。
56−19562号で提示されるようなラミナーヘッダ
ーの長手方向の2ヵ所から冷却水を分割流入させる方法
や、実開平6−71327号で提示される二重管ラミナ
ーヘッダーを用いる方法が考案されているが、ラミナー
ヘッダーの応答特性への悪影響或いはメンテナンス性の
悪化等が懸念され、かつその実現のためには従来ラミナ
ーヘッダー本体及び冷却水配管系統を大幅に改造する必
要がありその費用面にも大きな障壁がある。従って、経
済的な方法でラミナーヘッダーの長手方向の流速分布を
均一化する技術が必要である(課題1)。
の底面にはダスト等が堆積するため、ラミナーヘッダー
は定期的に清掃する必要がある。従って、ラミナーヘッ
ダーのメンテナンス性を損なうような構造に改造するこ
とは回避しなければならなく、むしろ、その清掃作業の
負荷を軽減する必要がある(課題2)。
め、熱間圧延鋼材の冷却工程のストリップ冷却装置ラミ
ナーヘッダーにおいて、各ラミナーノズルからの注水量
を均一化できるラミナーヘッダー管内流速分布均一化斜
板を組み込んだ構造とする。又、ラミナーヘッダー内の
損失分布を均一化するためラミナーヘッダーの断面積が
ラミナーヘッダーの入口から先端方向へ徐々に縮少する
構造にする。更に、ラミナーヘッダーの断面が円形状で
あるため、該ラミナーヘッダー管内流速分布均一化斜板
の上面板を長楕円形状を有する構造とする。
ッダー管内流速分布均一化斜板の固定部をラミナーヘッ
ダー先端部のエンドカバー部に設け、メンテナンス性の
向上を図り、かつ従来ラミナーヘッダーを改造する場合
にも経済的にそのラミナーヘッダー管内流速分布均一化
効果を実現することを可能とする。また、ラミナーヘッ
ダー内部の清掃作業負荷を軽減する目的で、該ラミナー
ヘッダー管内流速分布均一化斜板の中央および先端に装
入時の位置決め、使用時の振れ防止機能を兼ね、ヘッダ
ー内に堆積するダストも排除可能なスクレーパーを設け
た構造とする。
長手方向に各ラミナーノズルの流量が不均一となること
を解決するためにラミナーノズル流量差が発生する支配
的な要因となっているラミナーヘッダー管内の損失分布
を均一化する。すなわち、ヘッダー内の損失分布に応じ
てラミナーヘッダー内の断面積を変化させ、流体の速度
圧Δh2iと管摩擦抵抗による圧力損失Δh1iとの和がラ
ミナーヘッダーの全長で等しくなるようにする。従っ
て、ラミナーヘッダーの流入口でラミナーヘッダー管内
の断面積が広く、先端へ行くほど断面積が狭くなりΔh
1i+Δh2iがどの断面でも等しくなるような軌跡を有す
る構造の斜板をラミナーヘッダー管内に装入する(図
1)。
ミナーヘッダー管内流速分布均一化斜板を装着した時の
ラミナーヘッダー内を透視した図であり、ラミナーヘッ
ダー1は一端にエンドカバー3を有し長尺円形のパイプ
構造である。ラミナーノズル2は上部が180°曲がっ
た小径パイプ形状でラミナーヘッダー1の長手方向上部
に開けられた穴に複数取り付けられる(図5参照)。冷
却水はラミナーヘッダー1の図面右手側から流入し図面
左手方向へ流れ、各ラミナーノズル2から流出する。
化斜板本体は、図1、図2に示す通り各断面がT字型で
長手方向に上面が斜めになった曲線形状をしている。上
面板4aには、縦リブ4bが溶接され一体構造となって
いる。又、縦リブ4bの中央及び先端には堆積物掻き出
し用のスクレーパー4cが、その一端にはL型の固定座
4dが溶接され取り付けてある。
分布均一化斜板本体側の固定座4dはラミナーヘッダー
のエンドカバー3に斜板固定ボルト5で締結され一体構
造となる。
の装着方法は、ラミナーヘッダー1内へラミナーヘッダ
ー管内流速分布均一化斜板4装入し、図8に示すエンド
カバー3とラミナーヘッダー1のフランジ1aとをフラ
ンジボルト6で締結固定すれば、図9のように一体構造
となる。
後のラミナーヘッダー内の冷却水の流路断面積は、流入
側で広くエンドカバー端で狭くなっている。このラミナ
ーヘッダーの断面積の変化の割合が、各ラミナーノズル
位置のラミナーヘッダー内の管摩擦抵抗による圧力損失
Δh1iと流速損失ヘッドΔh2iの和の変化の割合と等し
くなるようにラミナーヘッダー管内流速分布均一化斜板
を図6の形状に形成すれば、ラミナーノズル部の内圧ヘ
ッドHiがラミナーヘッダー1の長手方向の各部位で等
しくなり、各ラミナーノズルの注水流が一定となりラミ
ナーヘッダー長手方向の流量分布の均一化が図ることが
できる。
0が2倍或いは1/2倍程度増減変化した場合でもラミ
ナーヘッダー1の長手方向の流量分布はほぼ同じ均一形
態となる。このことは操業ニーズ等によりラミナーヘッ
ダーの所要流入流量が変化しても、ラミナーヘッダー1
の長手方向の流量分布の均一化が保持できることを意味
している。
る際、ラミナーヘッダーからラミナーヘッダー管内流速
分布均一化斜板を引き抜くと同時にその先端にあるスク
レーパー4cがラミナーヘッダー内底面の堆積物を自然
に掻き出すことにより、ヘッダー内部の清掃作業の省力
化を図ることができる。
ナーヘッダーとのラミナーヘッダー長手方向流量分布を
図10に示す。従来ラミナーヘッダーの流量分布はバラ
ツキが大きい、これに対し本発明ラミナーヘッダーの流
量分布のバラツキはラミナーヘッダー入口から先端部の
全長において±2.5%以内の範囲で均一化が図られて
いる。ここで±2.5%のバラツキは実験に用いたラミ
ナーヘッダー管内流速分布均一化斜板の形状を製作コス
ト削減の観点で直線近似して製作したため発生したもの
で、製作コストを無視すれば流量分布のバラツキを理論
上ゼロにすることは可能である。
してもラミナーヘッダー長手方向の流量分布差は変化せ
ず、所要流量の50%及び200%の流量を流した場合
でもラミナーヘッダー長手方向流量分布差は所要流量同
様±2.5%以内範囲で流量分布の均一化が保持される
(図11、図12参照)。
ヘッドHsを可変させて流量分布の均一化図ることを指
向した場合、所要流量に対しては均一化の目的を計算通
り達成できるが、所要流量で設定した可変ラミナーノズ
ルに所要流量以外の流量が流入した場合図13、図14
に示す通り流量分布は不均一になる欠点に対して、本発
明がラミナーヘッダーの入口流量の変動に対しても優れ
た自由度を有している。
化方法として、ラミナーヘッダーの入口部と先端部とで
設置レベル差を付与するという位置ヘッドを利用した考
案も考えられるが、ラミナーヘッダーの圧力損失曲線の
変化に対して、直線近似でヘッド差を与えるため流量分
布均一化の精度が悪く、かつラミナーヘッダーの応答性
へも悪影響与えてしまう欠点がある(図15参照)。
方向流量分布の均一化を図ることができストリップの幅
方向の材質均一化と、幅方向の温度差も無くなりホット
ランテーブルでのストリップ走行安定性の向上に大きく
寄与することができた。
更することなく、エンドカバーの一部を加工するだけで
簡単に斜板を組み込むことが可能な構造であり、経済的
な費用で改造の実現が可能となった。
ッダー内清掃時の作業負荷も軽減する効果を発揮する。
装着時のラミナーヘッダー内透視図。
装着時のラミナーヘッダー内断面図。
態図。
念図。
の単体図。
図。
図。
装着時のラミナーヘッダー内透視図。
状態を示す図。
速分布の理論値を示す図。
速分布の実験値を示す図。
化に対する管内流速分布の理論値を示す図。
化に対する管内流速分布の実験値を示す図。
ランジ、 2:ラミナーノズル、 3:エンドカバー、
4:ラミナーヘッダー管内流速分布均一化斜板、 4
a:上面板、 4b:縦リブ、 4c:スクレーパー、
4d:固定座、 5:斜板固定ボルト、 6:フラン
ジボルト。
Claims (5)
- 【請求項1】熱間圧延鋼材の冷却工程のストリップ冷却
装置ラミナーヘッダーにおいて、各ラミナーノズルから
の注水量を均一にすることを可能にするラミナーヘッダ
ー管内流速分布均一化斜板を組み込んだことを特徴とす
るストリップ冷却装置のラミナーヘッダー。 - 【請求項2】請求項1のラミナーヘッダーの断面積がラ
ミナーヘッダー流入口側から先端側のラミナーヘッダー
の長手方向に徐々に減少変化する形状としたことを特徴
とするストリップ冷却装置のラミナーヘッダー。 - 【請求項3】請求項1のラミナーヘッダー管内流速分布
均一化斜板の本体形状が長楕円形状を有することを特徴
とするストリップ冷却装置のラミナーヘッダー。 - 【請求項4】請求項1のラミナーヘッダーにおいて、該
ラミナーヘッダー管内流速分布均一化斜板の固定部分を
ラミナーヘッダー先端のエンドカバーに設け、取付・取
外しが容易なボルトナット締結方式とし、斜板本体のラ
ミナーヘッダー内での位置決め、及び確実に、かつ固定
を容易にしたことを特徴とするストリップ冷却装置のラ
ミナーヘッダー。 - 【請求項5】請求項1の該ラミナーヘッダー管内流速分
布均一化斜板の中央及び先端に装入時の位置決め、使用
時の振れ止め、並びにラミナーヘッダー内に堆積したダ
スト等も排除可能なスクレーパーを複数取り付けたこと
を特徴とするストリップ冷却装置のラミナーヘッダー。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27952595A JP3397278B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | ストリップ冷却装置のラミナーヘッダー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27952595A JP3397278B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | ストリップ冷却装置のラミナーヘッダー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09122734A JPH09122734A (ja) | 1997-05-13 |
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Family
ID=17612241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27952595A Expired - Fee Related JP3397278B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | ストリップ冷却装置のラミナーヘッダー |
Country Status (1)
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CN112191698B (zh) * | 2020-09-29 | 2023-01-24 | 太原科技大学 | 一种用于热轧h型钢高压水除鳞装置 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP27952595A patent/JP3397278B2/ja not_active Expired - Fee Related
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