JP3491127B2 - 熱延コイルの冷却装置 - Google Patents

熱延コイルの冷却装置

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JP3491127B2
JP3491127B2 JP17189097A JP17189097A JP3491127B2 JP 3491127 B2 JP3491127 B2 JP 3491127B2 JP 17189097 A JP17189097 A JP 17189097A JP 17189097 A JP17189097 A JP 17189097A JP 3491127 B2 JP3491127 B2 JP 3491127B2
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建太 苅部
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延後にコイ
ルに巻き取られた熱延コイルの冷却装置に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】熱間圧延後の熱延コイル(以下、単に
「コイル」と言う)は、熱間圧延工場のコイルヤードあ
るいはコイル倉庫の床上に放置され、工場内あるいは倉
庫内の室温とコイル温度との差を利用して時間をかけて
冷却されていた。しかし、コイルとその周囲との温度差
が小さく、コイルの冷却に長時間を要する場合には、強
制的に冷却を行って冷却時間を短縮する技術が種々開発
されている。 【0003】例えば、特開昭63−216927号公報
には、冷却ヤード床に戸外空気取り入れ口と接続した、
適当数の風道用溝を設け、これら溝内に、各溝毎に1個
宛設置された大型ファンにより作りだされる、直進風の
誘導板を複数個配設して、溝間の冷却ヤード床に整列配
置された、熱間圧延後のコイル列の各々に冷風を導き、
強制的に空冷する方法が、開示されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
提案では、冷却に用いる空気がコイル側面に指向されて
いないため、抜熱効率が低くて冷却所要時間が長くな
る。また、大型ファンから遠方に離れたコイルほど、冷
風が届きにくいため、コイル列における各コイル間での
冷却が不均一になり、また誘導板を用いて各コイル表面
での風速を一定にすることは非常に困難であるため、各
コイルにおける冷却も不均一になり、冷却時間に大きな
ばらつきを生じやすい等の不利があった。さらに、風道
用溝が必要になるため、設備化する際に膨大な投資費用
が必要である。 【0005】 そこで、本発明は、各コイル、さらには
コイル列において、均一な冷却を実現する冷却装置を、
安価に提供しようとするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】発明者らは、熱間圧延工
場のコイルヤードやコイル倉庫の床上に複数のコイルを
整列させた熱延コイル列に対して、その列に沿って配置
した送風ダクトに送風ファンから大気を送り込み、送風
ダクトから各コイルを指向させて設置したノズルから空
気をコイルに吹きつけてコイルの冷却を行うに当たり、
伝熱面の大きいコイルの側面に空気を吹きつけることで
冷却効率が高まり、また空気の吹きつけ角度を最適化す
ることによってコイル側面における熱気流の上昇速度が
一定となり、各コイルおよびコイル列における均一な冷
却を実現するのに有効であることを見出し、かかる知見
に基づいて、本発明を完成した。 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 すなわち、本発明は、複数のコイルを整
列させたコイル列の両側に、コイル列に沿って送風ダク
トをそれぞれ配置し、該送風ダクトの始端に送風ファン
を設置するとともに、送風ダクトからコイル列の各コイ
ル側面に指向させた噴射ノズルを、各コイルの片側面宛
少なくとも3つ設置した、コイルの冷却装置であって、
前記送風ダクトは、その内径を始端から終端に向かって
漸減し、その内部を流れる空気の静圧がダクトの始端か
ら終端まで均等となる構成とし、また前記噴射ノズル
は、コイルの内周面と外周面との中間領域を指向させて
設けたことを特徴とするコイルの冷却装置である。 【0011】 【発明の実施の形態】本発明のコイルの冷却装置は、図
1に示すように、複数のコイル1を整列させたコイル列
2の両側に、コイル列2に沿って送風ダクト3をそれぞ
れ配置し、この送風ダクト3には、各送風ダクト3の始
端に設置した送風ファン4から外気を導入する。一方、
送風ダクト3の両側面には、図2に示すように、コイル
列2のコイル1に指向させた噴射ノズル5を少なくとも
3つ、図示例では4つの噴射ノズル5a〜5dを、各コ
イル1毎に設置し、これら噴射ノズル5から空気をコイ
ル1に吹きつけてコイルを冷却する。 【0012】ここで、送風ダクト3は、その内部を流れ
る空気の静圧がダクトの始端から終端まで均等となる構
成とすることが肝要である。すなわち、図2に示すよう
に、その内径を始端から終端に向かって漸減することに
よって、送風ファン4を介して導入した外気の送風ダク
ト3内での静圧を、送風ダクト3の始端から末端まで一
定にした結果、全ての噴射ノズル5a〜5dの入側での
静圧を同じにした。従って、、ダクト内を流れる空気の
静圧はダクト内で均等になり、コイルへの空気吹きつけ
量を全コイル間で同一にすることが可能である。なお、
コイルへの空気吹きつけ量を全コイル間で同一にするに
は、前記送風ダクト3の内径を漸減する手段のほか、ダ
クト内にダンパーを設けてその開度を調整することによ
り、同様にダクト内を流れる空気の静圧はダクト内で均
等になり、コイルへの空気吹きつけ量を全コイル間で同
一にすることが達成される。 【0013】また、噴射ノズル5a〜5dは、図3に例
示するように、その開口幅tおよびコイル1に対する仰
角αを各々異ならせて構成することによって、各ノズル
5からの空気は、例えば図2、そして図4に示すように
種々の拡がり, 方向をもって噴射される結果、コイル1
側面から立ち昇る高温空気の上昇量を有効に活用するこ
とができると共に、コイル側部表面における熱気流の上
昇速度が均等になる空気の吹きつけが実現するため、コ
イル1を極めて効率良く冷却することが可能になるので
ある。 【0014】たとえば、噴射ノズル5の開口幅tおよび
仰角αは、下記のとおりとすることが好ましい。 開口幅t;ノズル噴射速度が15 m/s 以上となる条件
で、図3に示すように、噴射ノズル5a:5b:5c:5dの流
量配分比がおよそ2:3:1:2とするように決定す
る。なお、開口形状は矩形とした。 【0015】仰角α;各ノズル中心から仰角に応じて延
長した直線とコイルとの接点が、図5に示す●印になる
ように、コイル径D, ダクト−コイル間距離Lの変化に
応じて下記式(1) 〜(4) を満足するように各ノズルの仰
角αa 〜αd を決定する。 記 αa =tan -1{(D/2−ha )/L} ----(1) αb =tan -1{(D−d1 /2−hb )/L}----(2) αc =tan -1{(d1 /2−hc )/L} ----(3) αd =tan -1{(D/2−hd )/L} ----(4) ただし、 d1 :ノズル厚 ha , hb , hc , hd :ダクトにおける各ノズル基部
までの高さ(図3参照) L:送風ダクト側面とコイルとの間隔 【0016】なお、前記接点は、コイル側部表面に沿っ
て上昇する空気の上昇速度が、後述する3〜5m/sに
保たれる条件を満足すれば、多少変動しても問題はな
い。好ましくは、●印は、コイル厚d1 の中間とする。
なぜなら、この位置に●印を配すると、空気流は●印の
周辺へほぼ均等に分布するからである。 【0017】さらに、コイル径Dおよびコイル幅Wに応
じて、図5に示す●印は変化するが、ノズル仰角を固定
にする場合は製品構成上、最も頻度の高いコイルサイズ
に基づいて、前記式(1) 〜(4) によりノズル仰角を決定
しておけば、コイル径Dが±500mmおよびコイル幅W
が±1000mm程度変化しても、コイル側部表面に沿っ
て上昇する空気の上昇速度が3〜5m/sに保たれて、
所定の冷却能力が得られることが検証済みである。 【0018】つまり、本発明においては、高温空気上昇
流 (ドラフト) を利用して効果的な冷却を行うために、
コイル側部表面に沿って上昇する空気の上昇速度は、5
m/s以下とすることが好ましい。これは、図7に示す
ように、5m/sを超えると、冷却効果が飽和すること
と、上昇流速度の増加に伴ってランニングコストが増大
するからである。さらに、3m/s前後に制御すること
がより好ましいと言える。また、1m/s未満になる
と、ファンを用いない自然放冷の条件とほぼ同じになる
ため、1m/s以上は必要である。なお、上記の上昇流
の速度は、図8に示す8測定点において、コイル表面か
ら30mm以内で測定した値である。 【0019】ここで、噴射ノズル5を各コイルの片側毎
に少なくとも3つ設置することとしたのは、図6のa,
b,c各領域のコイル表面において、噴射ノズルより噴
射された空気が、ドラフトによって上昇するが、図5の
5b部の冷却は同5c部のドラフト上昇流を活用すれば
よいからである。このように、3つの噴射ノズルを配置
する例は、図3に示した4つのタイプにおけるノズル5b
を外して、5a, 5c, 5dの3つを配置すれば足りる。そし
て、開口幅t,仰角αの決定条件は上述したとおりであ
る。 【0020】なお、以上で説明した図示例では、送風ダ
クト3をコイル1を載置した床上に設置する、最も低コ
ストの構造であるが、送風ダクト3を床下、または半床
下に設けたり、逆にコイル1の載置場所を床より高くす
る等、送風ダクト3つまり噴射ノズルとコイルとの上下
方向の距離を相対的に離して、噴射ノズルの仰角αをよ
り大きくして空気吹きつけを行って、コイル側面からの
高温気流の上昇を促進することも可能である。 【0021】 【実施例】図1〜3に示したコイルの冷却装置を用い
て、コイル幅が1200mmおよびコイル径が2000mmのコイル
を一列に6個、図1に示したように配置し、コイル列の
両側にそれぞれ設置した、長さ12000 mmの各送風ダクト
3に、送風ファン4から240m3 /min の外気(平均
温度:35℃)を供給して、コイルの冷却を行った。送
風ダクト3は断面が矩形状であり、その内径は幅方向を
一定にする一方、高さを始端部の600mmから終端部で
150mmとなるよう漸減させてなる。その結果、各コイ
ル毎の空気の流量配分実績は、表1に示すとおり、コイ
ル間でほぼ同等であった。なお、表1において、送風ダ
クト3の始端側から順に、コイルNo. 1〜6とした。 【0022】 【表1】 【0023】また、各コイルに対応して設置した噴射ノ
ズルの仕様は、図3に示した通りであり、ノズル5aおよ
び5dと同5bおよび5cとの間隔は、図3に示す寸法
として、そしてその結果、コイル表面平均風速はおよそ
3m /s となった。送風ダクト3の側面とコイルとの間
隔は300mmであった。 【0024】以上の条件下にて、各コイルにおいて最高
温度部を、コイル直出荷が可能となる50℃以下とする
冷却に要する時間を調査したところ、3日以内に全ての
コイルの冷却が完了した。このとき、送風ダクトの始端
に配置したコイルと終端に配置したコイルとの間で冷却
完了時間に差は認められなかった。ちなみに、同様のコ
イルの冷却を、従来の放置冷却で行ったところ、5〜6
日の時間を要していた。ここで、コイルの冷却完了温度
を50℃としたのは、コイル直出荷が可能となる最高温
度、例えばコイルを巻き出して行うスキンパスなどにお
いて、表面欠陥が発生しない上限温度であるからであ
る。 【0025】 【発明の効果】本発明によれば、各コイル、さらにはコ
イル列において、均一な冷却を安価に実現することがで
き、コイルを倉庫などに長時間保管する必要がないた
め、コイルを直に出荷することが可能であり、とりわけ
物流費に要するコストが大幅に低減される。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の冷却装置を示す模式図である。 【図2】本発明の冷却装置を示す側面図である。 【図3】噴射ノズルの模式図である。 【図4】噴射ノズルからの空気の吹きつけを説明する模
式図である。 【図5】ノズル仰角の説明図である。 【図6】ドラフトに沿う空気上昇流の説明図である。 【図7】コイル表面風速と冷却熱伝達係数との関係を示
すグラフである。 【図8】空気上昇流の測定点を示す説明図である。 【符号の説明】 1 コイル 2 コイル列 3 送風ダクト 4 送風ファン 5a〜5d 噴射ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−73417(JP,A) 実開 平2−133210(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 47/26 B21B 45/02 C21D 9/52 - 9/573

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】複数の熱延コイルを整列させた熱延コイル
    列の両側に、熱延コイル列に沿って送風ダクトをそれぞ
    れ配置し、該送風ダクトの始端に送風ファンを設置する
    とともに、送風ダクトから熱延コイル列の各コイル側面
    に指向させた噴射ノズルを、各熱延コイル宛少なくとも
    3つ設置した、熱延コイルの冷却装置であって、前記送
    風ダクトは、その内径を始端から終端に向かって漸減
    し、その内部を流れる空気の静圧がダクトの始端から終
    端まで均等となる構成とし、また前記噴射ノズルは、コ
    イルの内周面と外周面との中間領域を指向させて設けた
    ことを特徴とする熱延コイルの冷却装置。
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