JP3905487B2 - 溶融亜鉛メッキ鋼帯の冷却方法と冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛メッキ設備に使用される鋼帯の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛メッキ設備は鋼帯を連続焼鈍炉で熱処理させ、溶融亜鉛温度近傍の温度で溶融亜鉛ポット内を通過させて、鋼帯に溶融亜鉛をメッキして、メッキ後、上方にデフレクターロールを介して引き上げ、その間で所定の処理、例えば、加熱帯や保熱帯を設置してメッキされた亜鉛を鋼帯に焼き付けるいわゆる合金化処理が行われたり、メッキされたまま、メッキの厚みを調整して自然に凝固させて、そのまま、出側設備に通板させたり、要求によってさまざまな処理が行われている。
【０００３】
溶融亜鉛メッキ設備ではメッキをされた鋼帯は溶融亜鉛ポットから出て、垂直に上昇し冷却装置を通過して冷却される。この垂直部は鋼帯が溶融亜鉛ポットから出て冷却し得るだけの高さが必要であり、ライン速度が速くなれば当然その高さは増大することとなる。通常、最上部に設置されるデフレクターロールではメッキされた亜鉛がロール表面に付着する問題から３５０℃以下の冷却が必要とされている。通常垂直部における自然冷却あるいはエヤージェットによる冷却では冷却能力に限度があり、垂直部の高さが高くなり、合わせて建屋の高さも高くなってしまう。このため設置スペースおよび建設費両面から別手段で、より高能率の冷却手段が望まれていた。
【０００４】
高冷却能力の冷却装置として特許文献１に開示されているものがある。これは気水混合噴霧冷却装置に関するもので、気体あるいは液体供給管に連設した多数のノズル群を鋼帯に向けて相対設し、このうち液体供給管の途中に液体供給遮断弁を配設するとともに、冷却装置の下方に水切り用ノズルを配設し、かつ前記冷却ノズル群の相対設間に噴霧遮断ダンパを移動可能に配設し、鋼帯幅方向の任意位置での冷却遮断を可能とし鋼帯の冷却を行うものである。
【０００５】
別の冷却手段として特許文献２にメッキされた鋼帯を冷却する際に冷却負荷が大きいときはミスト冷却を行い、冷却負荷が小さいときは空気冷却を行う方法が開示されている。
【０００６】
また、溶融亜鉛メッキ設備の溶融亜鉛メッキ後に使用される冷却装置ではないが、連続焼鈍炉の急速冷却帯に使用される冷却技術が特許文献３に開示されている。この技術は、急速冷却帯において、水素濃度を３０〜６０％、吹き付け温度を３０〜１５０℃とし、その吹き付け速度を１００〜１５０ｍ／秒として鋼帯に吹き付けて冷却速度を上げるものである。そして、この冷却速度を満足させるため鋼帯面に突出する円孔ノズルを用い、鋼帯と突出ノズル先端との距離を７０ｍｍ以下としている。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭５８−５６０２９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−４３７５８号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平９−２３５６２６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されている技術では、冷却能力は大きいが、装置を構成する付属装置が大掛かりとなる。まず、鋼帯に噴霧された気水のうち気体は気水冷却装置の上方に上昇するため、この気体を排気する排気口を冷却装置の上部に配設する必要がある。この排気口は小さいと冷却装置の内圧が上昇して、気水冷却装置の下部より冷却水と一緒に噴出するため、冷却水が下方に設置されている溶融亜鉛ポットに落下しで蒸気爆発を起こす危険性がある。
【００１１】
鋼帯に噴霧された気水のうち、冷却水は気水冷却装置の下方に落下する。落下した冷却水が下方に設置した溶融亜鉛ポットに落下しないように気水冷却装置の下部には水切り装置が配設されている。この水切り装置は、パイプヘッダに鋼帯に向けて高速の空気を吹き付けるためのスリットノズルが設けられており、この高速の空気により落下する冷却水を吹き上げて冷却装置内に設置した排水口から排水するものである。従ってこの水切り装置を設置するスペースが必要となる。このように、気水冷却装置は、直接鋼帯の冷却に寄与する気水冷却ノズルのほかに付属装置として空気を排出する排気口や冷却水の落下を防止する水切り装置で構成され、この付属装置のスペースが必要となる。従って気水冷却装置ではノズル部分での冷却能力は高いが付属装置が必要なため、設置スペースとして大きなスペースが必要となる。
【００１２】
特許文献２に開示されている技術では、気水冷却装置のうち、負荷が高いときは気水冷却を行い、負荷が低いときは空気のみ噴射させて冷却する場合においても、気水冷却装置として設備が必要となり、設置スペースは大きなものが必要となる。
【００１３】
また、特許文献３では、連続焼鈍炉等の鋼板の酸化を防止するため密閉の炉体内の冷却技術として冷却能力を増大させるためにＨ_２濃度を上げ、かつ鋼帯への吹き付け速度を上げて冷却能力を増加させるものも提案されているが、溶融亜鉛メッキ後の鋼帯の冷却は鋼帯が酸化する心配がないことから、大気開放型の冷却装置でよく、密閉型の冷却装置は必要がない。大気開放型の冷却装置において従来、鋼帯への吹き付け速度が早いものは現在まで考慮されていなかった。
【００１４】
このように、溶融亜鉛メッキ後の鋼帯の冷却装置としては、気水噴霧冷却により３５０℃以下に冷却され、その後エヤージェットクーラで冷却される方式が採用されていた。
【００１５】
エヤージェットクーラにおいては、３５０℃まで気水冷却装置で鋼帯を冷却し、その後８０℃程度まで冷却するために使用される。エヤージェットクーラでの空気の吐出速度は２０〜３０ｍ／秒が使用されている。これは設備のレイアウトから、溶融亜鉛ポットから気水冷却装置を通過してデフレクターロールまでが垂直パスとなり、このデフレクターロールから折り返して下方に鋼帯を走行させて地上に配置されている後面設備へと通板される。このため折り返しパス中で８０℃程度まで冷却すればよいことからエヤージェットクーラでの空気の吐出速度は２０〜３０ｍ／秒程度で問題なく使用されている。
【００１６】
なお、空気の吐出速度を上げれば冷却能力は高くなるが、高速度の空気によって鋼板にバタツキが生じるという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、従来の気水噴霧冷却装置に代えて、空気を高速度で吹き付けることによって冷却能力を高め、かつ空気の高速度吹き付けによる鋼帯のバタツキを防止することができるエヤージェットクーラ方式の冷却方法と冷却装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶融亜鉛メッキ鋼帯の冷却方法は、所定の隙間をあけてメッキ鋼帯に対向して冷却箱を配設し、該冷却箱のメッキ鋼帯と対向する面に複数の突出ノズルを配設し、該突出ノズル数を冷却箱の表面積に対して２〜４％の開口率となるように設定し、該突出ノズルの突出長さ（ｈ）を１００ｍｍ〜２００ｍｍとし、メッキ鋼帯と突出ノズル先端との距離（Ｚ）を５０〜１００ｍｍとした溶融亜鉛メッキ設備の冷却装置にて凝固後のメッキ鋼帯を冷却する冷却方法において、該メッキ鋼帯に吹き付ける気体として空気を使用し、該空気の吹き付け速度を５０〜１５０ｍ／秒としたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の溶融亜鉛メッキ鋼帯の冷却装置は、溶融亜鉛メッキ設備における凝固後のメッキ鋼帯の冷却装置において、溶融亜鉛メッキ設備の上方に、所定の隙間をあけてメッキ鋼帯に対向して冷却箱を配設し、該冷却箱のメッキ鋼帯と対向する面に、冷却箱内の空気を５０〜１５０ｍ／秒の速度で吐出する複数の突出ノズルを配設し、該突出ノズル数を冷却箱の表面積に対して２〜４％の開口率となるように設定し、該突出ノズルの突出長さ（ｈ）を１００ｍｍ〜２００ｍｍとし、メッキ鋼帯と突出ノズル先端との距離（Ｚ）を５０〜１００ｍｍとしたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の冷却装置では、一対の前記冷却箱を、メッキ鋼帯を挟んで対向するように配設し、前記一対の冷却箱の対向する側端部のいずれか一方側に、メッキ鋼帯の方向にスライドさせて対向する前記側端部間の隙間の幅を調整することにより、メッキ鋼帯に衝突した気体が突出ノズルと冷却箱の間からメッキ鋼帯の幅方向に排出される排気流量を調整する一対のガイドプレートを配設することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は溶融亜鉛メッキ設備の概略図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は本発明の冷却装置の概略図、図４は従来のエヤージェットクーラと本発明の冷却装置の鋼帯のバタツキ（ｍｍ）の限界を示すグラフである。
【００２２】
図１において、焼鈍炉（図示せず）で所定の処理が行われ、ターンダウンロール４を介して鋼帯１は溶融亜鉛ポット６内に進入し、鋼帯１の表面に亜鉛メッキされた鋼帯１が上方に引き上げられ、メッキ厚みが調整されて上部に配置した冷却装置３を通過して３５０℃以下まで冷却される。
【００２３】
冷却装置３では図２に示すように鋼帯１に対向して冷却箱７が配設され、冷却箱７の鋼帯１側の面には突出ノズル８を多数立設している。冷却箱７にはダクト１０を介して冷却ブロワ１１が接続されており、この冷却ブロワ１１により空気を吐出して突出ノズル８から噴出する。
【００２４】
突出ノズル８からは５０〜１５０ｍ／秒の吐出速度で空気を吐出する。このとき、吐出速度が速いため鋼帯のバタツキが懸念される。この問題を解決するため、本発明では、冷却箱７に突出ノズル８を配設している。この突出ノズル８の突出長さｈは１００〜２００ｍｍとしている。冷却箱７にただ単に円形またはスリット状の孔を設けて、この孔から前記した５０〜１５０ｍ／秒で空気を噴射させた場合、噴射後の空気は鋼帯に衝突して跳ね返り、冷却箱７の表面に沿って鋼帯の幅方向及び上下方向から流出しようとする。一般的には、空気の流出は鋼帯の幅方向が多くなる。これは冷却箱７の大きさが上下方向より幅方向の方が小さいためである。鋼帯の幅方向に空気が流出する場合、冷却箱７の中央部から噴射された空気は冷却箱７に沿って鋼帯の幅方向に流出する。また鋼帯の中央部よりエッジ側に噴射された空気は、この中央部から冷却箱に幅方向に流れる空気によって噴射流が鋼帯のエッジ方向に向いて噴射されるようになる。このため、鋼帯の表裏面では、冷却箱と鋼帯の間で、圧カバランスが壊れ、鋼帯にバタツキが発生する。従って従来のエヤージェットクーラでは問題とならなかった鋼帯のバタツキが吐出速度を増加することで激しくなり、一般的には従来のエヤージェットクーラでは、吐出速度を上げて使用することは出来なかった。本発明の冷却装置（高速エヤージェットクーラ）では、この鋼帯のバタツキを防止して、吐出速度を大幅に上げることに成功した。
【００２５】
図３にて具体的に説明する。冷却箱７の鋼帯１側の面には突出ノズル８を多数設けている。この突出ノズル数は、冷却箱７の表面積に対して２〜４％の開口率となるようにノズル数を設定している。そして、この突出ノズル８の突出長さｈは、１００ｍｍ〜２００ｍｍを採用し、鋼帯１と突出ノズル８先端との距離Ｚは５０〜１００ｍｍとした。そして、この冷却箱７の鋼帯１の幅方向にはガイドプレート９を冷却箱７の一方側端部に対角となるように設けている。また、このガイドプレート９は、鋼帯１の方向にスライドさせて対向する冷却箱７の両端面の幅を調整できるようにしている。
【００２６】
図４は、本発明の冷却装置の特徴と従来の冷却装置の鋼帯のバタツキを比較したもので、鋼帯に吹き付けられた気体は鋼帯１に沿って幅方向に排気されるものと、鋼帯より跳ね返って、冷却箱の表面に沿って鋼帯の幅方向に排出されるものがある。
【００２７】
従来、冷却箱表面にノズル孔およびスリット状の孔を開口したものでは、ノズルからの噴出速度は２０〜３０ｍ／秒が採用されていた。そして、鋼帯１と冷却箱７との距離は２００〜２５０ｍｍが採用されている。これは、図４で示すようにノズルからの吐出速度を上げると鋼帯のバタツキが発生し、鋼帯１が冷却箱に接触するためである。これは、鋼帯１に冷却箱の表面から吹きつけられる気体は各ノズルから一定の速度で吐出されるが、鋼帯１に衝突した気体が鋼帯の表面あるいは冷却箱の表面に沿って鋼帯の幅方向の隙間から排出されようとする。この時、鋼帯の中央で衝突した気体の影響により、鋼帯の幅方向で吹き付けられた気体は、この排気流によって鋼帯の幅方向に流れが変化する。このため、ノズルからの吐出気体の速度は一定であるが、鋼帯に衝突する時の衝突速度が変化する。また、鋼帯の形状によってこの状態がさらに助長され、鋼帯のバタツキが発生する。このため従来の冷却装置では、鋼帯と冷却箱の距離を広く取る必要があった。
【００２８】
本発明では、冷却箱７の鋼帯１側の面に突出ノズル８を設けることで、鋼帯１に衝突した気体を突出ノズル８と冷却箱７の間から鋼帯の幅方向に排出することができるので、排出流の影響を受けない。すなわち、冷却箱７の鋼帯１側の面に突出ノズル８を設けることで、図４に示すように従来のノズルに比べて鋼帯のバタツキが大幅に減少する。突出ノズルの突出高さｈは必要とする冷却能力によって決定し、冷却能力によって突出高さを１００〜２００ｍｍとする。
【００２９】
また、本発明の突出ノズルと合わせて、冷却箱１に側端部にガイドプレート９を設けて両側からの排気流を調整することで、さらに鋼帯のバタツキを抑えることができる。
【００３０】
鋼帯のバタツキを抑えることが可能なため、突出ノズルの先端を鋼帯１に近接することも可能となり、冷却能力を大幅にアップすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、溶融亜鉛メッキ設備の冷却装置として、従来、最も冷却能力の高いとされていた、気水噴霧冷却装置に代えて、高速気体噴射方式の冷却装置が適用可能となり、気水噴霧冷却装置で必要としていた付属設備がなくなり、設備の設置高さを低くすることができ、設備費も大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融亜鉛メッキ設備の概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の冷却装置の概略図である。
【図４】 従来のエヤージェットクーラと本発明の冷却装置の鋼帯のバタツキの限界を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 鋼帯
２ デフレクターロール
３ 冷却装置
４ ターンダウンロール
５ シンクロール
６ 溶融亜鉛ポット
７ 冷却箱
８ 突出ノズル
９ ガイドプレート
１０ ダクト
１１ 冷却ブロワ

Claims (3)

1. 所定の隙間をあけてメッキ鋼帯に対向して冷却箱を配設し、該冷却箱のメッキ鋼帯と対向する面に複数の突出ノズルを配設し、該突出ノズル数を冷却箱の表面積に対して２〜４％の開口率となるように設定し、該突出ノズルの突出長さ（ｈ）を１００ｍｍ〜２００ｍｍとし、メッキ鋼帯と突出ノズル先端との距離（Ｚ）を５０〜１００ｍｍとした溶融亜鉛メッキ設備の冷却装置にて凝固後のメッキ鋼帯を冷却する冷却方法において、該メッキ鋼帯に吹き付ける気体として空気を使用し、該空気の吹き付け速度を５０〜１５０ｍ／秒としたことを特徴とする溶融亜鉛メッキ鋼帯の冷却方法。
2. 溶融亜鉛メッキ設備における凝固後のメッキ鋼帯の冷却装置において、溶融亜鉛メッキ設備の上方に、所定の隙間をあけてメッキ鋼帯に対向して冷却箱を配設し、該冷却箱のメッキ鋼帯と対向する面に、冷却箱内の空気を５０〜１５０ｍ／秒の速度で吐出する複数の突出ノズルを配設し、該突出ノズル数を冷却箱の表面積に対して２〜４％の開口率となるように設定し、該突出ノズルの突出長さ（ｈ）を１００ｍｍ〜２００ｍｍとし、メッキ鋼帯と突出ノズル先端との距離（Ｚ）を５０〜１００ｍｍとしたことを特徴とする溶融亜鉛メッキ鋼帯の冷却装置。
3. 一対の前記冷却箱を、メッキ鋼帯を挟んで対向するように配設し、前記一対の冷却箱の対向する側端部のいずれか一方側に、メッキ鋼帯の方向にスライドさせて対向する前記側端部間の隙間の幅を調整することにより、メッキ鋼帯に衝突した気体が突出ノズルと冷却箱の間からメッキ鋼帯の幅方向に排出される排気流量を調整する一対のガイドプレートを配設したことを特徴とする請求項２に記載の溶融亜鉛メッキ鋼帯の冷却装置。

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