JP3860913B2

JP3860913B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP3860913B2
Application number: JP15820798A
Authority: JP
Inventors: 直彦松田; 新二瀬々; 俊夫加藤; 順諸住; 岳文亀谷; 浩史蔵本; 二彦中川; 和宏廣畑
Original assignee: JFE Steel Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JPH11351719A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却装置に係り、特に、縦形亜鉛めっき設備などで使用されるＦＯＧ冷却方式の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、縦形亜鉛めっき設備の側面図、図６は、図５の設備中で用いる従来のＦＯＧ冷却装置の側面図である。
図５において、縦形亜鉛めっき設備は、亜鉛ポット５１内のめっき液５２中に配置したシンクロール５３と、該シンクロール５３から垂直上方のパスライン沿いに設けた加熱炉５４と均熱炉５５と冷却装置５６とデフレクタロール５７とを有する。ここで、符号５８は、亜鉛めっき処理される帯板である。
この冷却装置５６では、均熱炉５５で約４５０℃にされた帯板５８が約３００℃まで冷却される。
冷却装置５６における冷却方法として、ガスジェット方式、冷却水を霧（ＦＯＧ）状に噴出するＦＯＧ冷却方式などが知られているが、冷却速度が大きく冷却帯の長さを短く構成できるなどの理由でＦＯＧ冷却方式が用いられる。
【０００３】
図６において、従来の冷却装置（縦形Ｆ０Ｇ冷却装置）５６は、帯板５８が通り抜け可能に、かつ、下部入口まわりに水受パン６１を設けて構成したケーシング６０と、このケーシング６０の内部に帯板５８両面と対向させて多段に設けたノズル（ＦＯＧノズル管）６２と、ケーシング６０の中間高さ位置に接続したＦＯＧ排出用の吸引ダクト６３とで構成されている。
ＦＯＧノズル管６２は、図６（ｂ）に示すように、水ノズル管６２ａを内蔵させた空気ノズル管６２ｂで構成され、水放出量を増減することでＦＯＧ中の冷却水量を調節し適切なＦＯＧ冷却を行っている。符号６４は、ケーシング６０の入側に配置され、帯板５８をパスラインに非接触に保持するためのプレッシャーパッドである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような冷却装置には、次のような問題点がある。
▲１▼この形式の冷却装置では、１ノズル当たりの冷却水量が多くなる程、冷却能力が高まることが知られている。ところが、ＦＯＧ中の冷却水量が多くなると、ノズル６２から帯板５８に吹付けたＦＯＧ中の微小な水滴粒がケーシング６０内を下降する過程で次第に大粒になり、排気ダクト６３側へ移動し難くなる。
その結果、水滴の一部が真っ直ぐにケーシング６０の入口を通って落下し、下方の均熱炉５５へ影響を及ぼす。
▲２▼このため、ＦＯＧ中の冷却水量を多くして運転することが難しく、その際、ＦＯＧ冷却の効果を充分に得られない。
▲３▼冷却装置の冷却能力の増大を図るには、ＦＯＧノズル管６２の設置数を増やす必要があるが、この場合、冷却装置の大型化を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、装置の大型化をともなうことなく冷却装置からの水滴落下を防止するとともに、冷却能力の向上を図ることができる冷却装置の提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上方向に移動する帯板に冷却水を噴霧して冷却する冷却装置であって、前記帯板の移動路に沿って設けられた該帯板に冷却水を噴霧する複数のノズル管と、該複数のノズル管の最下端のノズル管の下側に設けられた上昇気流供給手段と、前記上昇気流供給手段の下側に設けられ、前記帯板を非接触で保持するプレッシャーパッドとを有し、前記上昇気流供給手段から噴出する空気と、前記プレッシャーパッドから上方へ排出する空気とを合流させることによって上昇気流を形成し、この上昇気流で前記帯板に沿って落下する水滴粒を微小粒化して飛散させることにより上記課題を解決した。
また、本発明において、前記ノズル間のうち最下端のノズル管と前記上昇気流供給手段との間に下部排気ダクトを設ける手段を採用することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る冷却装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかる冷却装置の縦断側面図、図２は、図１の下部を拡大して示す縦断側面図である。
【０００８】
図１および図２において、符号１０は冷却装置（ＦＯＧ冷却装置）、１１は冷却装置１０のケーシング、１２はケーシング１１内の下部に形成された水受パン、１３はケーシング１１内に帯板５８の両面に対向させて多段に配置したノズル管（ＦＯＧノズル管）、１４はケーシング１１の中間高さ位置に接続した中間排気ダクト、１５はＦＯＧノズル管１３下部付近のケーシング１１に吸気口１５ａを接続した下部排気ダクト、１６は前記ノズル管１３の下側位置でケーシング１１の入口側に接続した上昇気流供給手段、１７は帯板５８をパスラインに非接触に保持するため上昇気流供給手段１６の下側に設けられたプレッシャーパッド、２０は帯板５８沿いに降下する水滴粒群である。
【０００９】
冷却装置１０は、前述のように図５に示した縦形亜鉛めっき設備において、亜鉛ポット５１内のめっき液５２中に配置したシンクロール５３から垂直上方のパスライン沿いに、均熱炉５５の上側に設けられる。該冷却装置１０の上側には、前記パスライン上にデフレクタロール５７が設けられる。これらシンクロール５３とデフレクタロール５７とにより亜鉛めっき処理された帯板５８は、加熱炉５４，均熱炉５５，および冷却装置１０の内部を移動する。
【００１０】
めっき液５２を付着して亜鉛ポット５１から出た約４４０℃温度の帯板５８は、加熱炉５４と均熱炉５５で一定時間保持されて合金化され、約４５０℃の温度で均熱炉５５から冷却装置１０に送られる。冷却装置１０では、この４５０℃の帯板５８が約３００℃まで冷却され、デフレクタロール５７を経て後工程へ送り出される。
【００１１】
また、図１において、符号Ｆ₁は上昇気流供給手段１６の給気ファン、Ｆ₂はプレッシャーパッド１７の給気ファン、Ｆ₃はＦＯＧノズル管１３の給気ファン、Ｆ₄は中間排気ダクト１４の排気ファン、Ｆ₅は下部排気ダクト１５の排気ファンである。
【００１２】
ケーシング１１は帯板５８が通り抜け可能に構成され、その下部入口まわりには水受パン１２が接続される。このケーシング１１の内部には、帯板５８両面と対向させて多段にＦＯＧノズル管１３が設けられるとともに、ケーシング１１の中間高さ位置には、ＦＯＧ排出用の中間排気ダクト１４が接続される。
ＦＯＧノズル管１３は、図６（ｂ）に示した従来のＦＯＧノズル管６２と同様に、水ノズル管６２ａを内蔵した空気ノズル管６２ｂで構成され、水放出量を増減することにより、ＦＯＧ中の冷却水量を調節し、適切なＦＯＧ冷却を行う。
【００１３】
中間排気ダクト１４と下部排気ダクト１５とは、ケーシング１１内に給気ファンＦ₁，Ｆ₃により供給される上昇気流ｆ₁およびＦＯＧ流を、排気ファンＦ₄，Ｆ₅で２分して排出する。
【００１４】
上昇気流供給手段１６は、その先端に開口率が５０％の複数の開口を有するパンチングメタル１６Ａが設けられて、該パンチングメタル１６Ａの板幅方向における空気流速分布を均一化するとともに、給気ファンＦ₁により、３０ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ程度の上昇気流を帯板５８面に沿ってケーシング１１内に供給する。
プレッシャーパッド１７は、図１に示すように、給気ファンＦ₂により供給される空気を、上下から対向方向に傾斜して帯板５８の両面に向けて噴出し、帯板５８をパスラインに非接触に支持する。プレッシャーパッド１７から噴出す空気流は上下方向に別れて排出される。
【００１５】
上昇気流供給手段１６から噴出する空気と、プレッシャーパッド１７から上へ排出する空気とは、合流して上昇気流ｆ₁を形成し、ケーシング１１内で３０ｍ／ｓ以上の速さとなる。
【００１６】
このような冷却装置１０においては、ＦＯＧノズル管１３から噴出するＦＯＧが、移動する帯板５８面に拡がり、ＦＯＧ中の冷却水の微小水滴粒が、帯板５８面と連続的に接することにより帯板５８が冷却される。帯板５８に衝突して飛散したケーシング１１内のＦＯＧは、ケーシング１１の中間高さ付近では中間排気ダクト１４へ吸引排気され、ケーシング１１の下部付近では吸気口１５ａから下部排気ダクト１５内へ吸引排気される。この間にＦＯＧ中の一部の微小水滴粒は大粒化しながら降下して、水受パン１２に落下するか、または、図２に示すように、帯板５８沿いに水滴粒群２０として降下する。
【００１７】
上昇気流供給手段１６によりケーシング１１の下部入口から供給された３０ｍ／ｓ以上の速さの上昇気流ｆ₁は、帯板５８沿いに上昇して、前記降下する水滴粒群２０に衝突し、この水滴粒群２０の水滴を下側から破壊して微小粒化するとともに、帯板５８から離れる方向へ広く飛散させる。
この帯板５８から離れて飛散した微小水滴粒は、水受パン１２に落下するか、または、気体とともに下部排気ダクト１５内に吸引排気される。ここで、水受パン１２に溜まった水は、排水管１８を経て排出される。
この結果、ケーシング１１下部からの冷却水の落下を効果的に解消することができる。
【００１８】
（実施例）
図１ないし図２に示す本発明の冷却装置における実施例について図３ないし図４に基づいて説明する。図３は、ＦＯＧ中の水滴粒径と上向き空気流速との関係を示すグラフ、図４は、冷却熱流束と１ノズル当たり冷却水量との関係を示すグラフである。
上述の実施形態における前記冷却装置１０において、そのケーシング１１内部における冷却水滴粒径（ｍｍ）と、上昇気流ｆ₁の上向き空気流速（ｍ／ｓ）との関係について、シュミレーションをおこなった。
その結果を図３に示す。
【００１９】
図３において、実線ｄは上昇気流速の変動に応じて生じる水滴粒径の大きさを示している。また、図３の斜線部の範囲が水滴落下の予測される領域である。図３の結果から、上昇気流速を大きくすることで、大粒の水滴を破壊して微小粒化し、より大量の水滴を浮上させて、水滴落下を防止できることがわかる。したがって、上昇気流ｆ_１の流速を３０ｍ／ｓ以上とすれば、充分安定した水滴落下防止効果が得られることが明らかである。
【００２０】
また、前記ＦＯＧノズル管１３における１ノズル当たりの冷却水量（Ｌ／ｍｉｎ〉を変えて、対応する冷却熱流束を求めた。
ここで、ＦＯＧノズル管１３は１本とし、加熱した鋼板の片面に熱伝対を取り付けて、鋼板の他の面をＦＯＧにより冷却して該鋼板の温度変化を測定し、この鋼板の冷却速度に鋼板の熱容量を乗じて冷却熱流速を算出した。
この結果を図４に示す。
【００２１】
図４において、◇印が計測値、曲線ｅが、計測値の１ノズル当たりの冷却水量の変動で生じる冷却熱流束変化の傾向線である。
図４に示す結果によれば、この実施例における冷却装置１０では、１ノズル当たりの冷却水量０．１〜０．３（Ｌ／分）の範囲のＦＯＧ冷却で、水滴落下なしに、高い冷却速度が得られている。ちなみに、従来のＦＯＧ冷却装置では、水滴落下のために、図４における冷却水量０．１以下の矢印ｅ₁の範囲でしか、冷却水量の増加ができなかったが、本発明の溝成では、矢印ｅ₂で示す約３倍の範囲に冷却水量を増加させても水滴落下のない冷却を行うことが可能になる。
この結果、Ｆ０Ｇ冷却能力が大幅に向上し、生産能力を向上させることができる。さらに、同一規模の冷却装置における冷却能力の向上にともなって、同一能力の冷却装置におけるＦＯＧ冷却装置をコンパクトに構成することが可能になる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の冷却装置によれば、上昇気流供給手段により冷却装置下部から上昇気流を供給するため、帯板沿いの水滴を微小粒化して帯板から飛散させることにより、冷却装置からの水滴落下を防止することができる。その結果、ノズルの数を増やす等の装置の大型化を招くことなく、冷却能力の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却装置の一実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１の下部の拡大説明図である。
【図３】ＦＯＧ中の水滴粒径と上向き空気流速との関係を示すグラフである。
【図４】冷却熱流束と１ノズル当たり冷却水量との関係を示すグラフである。
【図５】縦形亜鉛めっき設備を示す側面図である。
【図６】図５の設備中で用いる従来の冷却装置を示す側断面図（ａ），ＦＯＧノズル管を示す断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１０…冷却装置（ＦＯＧ冷却装置）
１１…ケーシング
１２…水受パン
１３…ノズル管（ＦＯＧノズル管）
１４…中間排気ダクト
１５…下部排気ダクト
１６…上昇気流供給手段
１７…プレッシャーパッド
２０…水滴粒群
５８…帯板
ｆ₁…上昇気流

Claims

上方向に移動する帯板に冷却水を噴霧して冷却する冷却装置であって、
前記帯板の移動路に沿って設けられた該帯板に冷却水を噴霧する複数のノズル管と、
該複数のノズル管の最下端のノズル管の下側に設けられた上昇気流供給手段と、
前記上昇気流供給手段の下側に設けられ、前記帯板を非接触で保持するプレッシャーパッドとを有し、
前記上昇気流供給手段から噴出する空気と、前記プレッシャーパッドから上方へ排出する空気とを合流させることによって上昇気流を形成し、この上昇気流で前記帯板に沿って落下する水滴粒を微小粒化して飛散させることを特徴とする冷却装置。
前記ノズル管のうち最下端のノズル管と前記上昇気流供給手段との間に下部排気ダクトを設けたことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。