JP4340090B2 - Steel strip cooling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続焼鈍炉および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】
連続焼鈍炉は、公知のように鋼帯を加熱、均熱、冷却して、次いで必要により過時効処理する。ところで、鋼帯の特性を所望のものにするためには、加熱温度(焼鈍温度)や均熱時間の他にその冷却をいかにするかが重要である。例えば、時効性や耐フルーティング性などを良好とするには、冷却速度を高め、次いで過時効処理を施すのが良いと言われている。加熱、均熱を行った後の鋼帯の冷却方法として、現状各種の冷却媒体が採用されており、この冷却媒体の選択によって鋼帯を冷却する速度も異なってくる。
【0003】
このうち、水を冷却媒体として用いる場合は、かなり高い冷却速度が得られ、超急冷域までの冷却が可能であるが、焼き入れ歪によってクリーングバックルといわれる鋼帯の形状変形が発生することが最大の難点である。また、水との接触により鋼帯の表面に酸化膜が生じ、これを除去するための別の設備が必要となる。従って、経済的に有利な設備とは言えない。
【0004】
前述の問題を解決するため、ロールの内部に水又はその他の冷却媒体を通し、この冷却されたロール表面に鋼帯を接触させて冷却するロール冷却方法がある。この方法には次のような問題点がある。すなわち、連続焼鈍炉を通過する鋼帯はすべて平坦度を保っているとは限らない。従って、冷却ロールに接触する際に、局部的に非接触となる場合があり、この非接触により鋼帯の幅方向の冷却が不均一となり、鋼帯の形状をくずす原因となる。そのため冷却ロールへの接触前に鋼帯の平坦化を行う手段が必要となり、これが設備費のアップ要因となる。
【0005】
別の冷却手段としてガスを冷却媒体とする冷却方法が実用化され、多くの実績を上げている。この方法は、前記した水冷却やロール冷却に比べて冷却速度が遅いが、比較的幅方向の均一な冷却が可能である。このガス冷却による最大の難点である、冷却速度を上げるため冷却媒体として、ガスを噴射するノズルの先端を鋼帯に極力近づけて熱伝達率を上げて冷却速度を上げるものや、噴射するガスとして水素ガスを採用したものが開示されている。
【0006】
噴射するノズルの先端を鋼帯に近接させて熱伝達率を上げるものとして、特許文献1に開示された技術がある。この技術は、ノズルの先端と鋼帯との距離を小さくして効率良い冷却を可能にしたものである。具体的には、突出ノズルの長さを100mm−Z以上(Zは突出ノズル先端から鋼帯表面までの距離)とし、突出ノズルから噴射されたガスが鋼帯に当たって背部に逃げる部分が設けられている。これにより、噴射されたガスが鋼帯表面に滞留することを減少し、鋼帯の幅方向の冷却均一性が向上することが開示されている。
【0007】
また、ノズル突出高さを50−Zから200−Zまで種々の実験を行って熱伝達係数の最適点を導き出している。そして通常、連続焼鈍炉の冷却帯に用いられる冷却装置を、この実験結果から最も効率的な冷却能力を持つ冷却装置を開発した。そして、この冷却装置の開発により、通常116kW/(m・K)であった熱伝達係数を465kW/(m・K)まで上げることができるようになった。
【0008】
しかし、さらなる冷却速度のアップが望まれるようになり、通常冷却媒体としてN2:95%程度+H2:5%程度の雰囲気ガスを循環させる既存の冷却装置では限界があった。この問題を解決するため、冷却媒体として水素ガスを使用することが考えられた。水素ガスを採用することにより、冷却能力が向上することは、古くから知られていたが、水素ガスの危険性から実機への適用はされていなかった。
【0009】
この水素ガス濃度を上げて急速冷却する技術が特許文献2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向けて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。
【0010】
このように、水素ガスを採用するための具体的技術が開発され、実機化されようとしている。
【0011】
また、溶融亜鉛メッキ設備においては、連続焼鈍により鋼帯を加熱、均熱、所定の温度まで冷却して、溶融亜鉛メッキ槽に浸漬させ、溶融亜鉛を鋼帯に被覆して、その後冷却装置で冷却している。
【0012】
溶融亜鉛メッキ後の鋼帯の冷却装置として気水冷却装置が用いられている。この技術は特許文献3に開示されている。この技術は、冷却装置に気体あるいは液体供給管を連設した多数の冷却ノズル群を鋼帯へ向け相対設し、このうち液体供給管の途中に液体供給遮断弁を配設し、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射遮断ダンパを移動可能に配設し、鋼帯の幅方向の任意位置での冷却遮断を可能にした装置である。
【0013】
【特許文献1】
特公平2−16375号公報
【0014】
【特許文献2】
特開平9−235626号公報
【0015】
【特許文献3】
特公昭58−56029号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
通常、N2ガス主体の雰囲気ガスによる冷却からH2濃度を上げて、かつ、ノズルからの吐出流速を100〜150m/秒として鋼帯に吹き付けて冷却するものでは、100〜150m/秒の吐出流速が必要なため、鋼帯に吹き付けられるガスとして多量のガスが必要となる。この多量のガスの吹き付けにより冷却能力は向上するが、鋼帯に吹き付けられた後のガスによる鋼帯の幅方向の温度分布が問題となる。鋼帯に衝突したガスは、跳ね返って鋼帯に沿ってあるガス層を形成しながら鋼帯の幅方向側部開口より流出していく。その際、吹き付け後のガス層により鋼帯の幅方向に温度差が生じるが、上記の特許文献1に開示された技術では突出ノズルの長さを(50−Z)〜(200−Z)mmとして吹き付けられたガスが突出ノズルの背面から流出できるように考慮されている。しかし、多量のガスを鋼帯に吹き付けて鋼帯を冷却する必要があるため、上記した範囲では、若干の効果はあるが、鋼帯の幅方向の温度差を解消するには至っていない。また、高速吹き付けにより、鋼帯のバタツキを静止させるように押さえロールを冷却装置の間に設置して、鋼帯のバタツキを抑えようとしているが、押さえロールの配置される場所も限定されるため、効果もあまり期待できないのが、現状である。
【0017】
また、気水冷却装置では、鋼帯に噴射された後、気体を排気する排気口を気水冷却装置の上方に設置し、冷却装置の下方に気水冷却後の水が下方に漏れないように水切り装置が必要となる。このような付属装置を設置する必要があり、設備スペースが必要となる。
【0018】
本発明の目的は、上記理由に鑑み高速吹き付けにより発生する鋼帯の幅方向温度差をできるだけなくし、また、鋼帯のバタツキを防止して、押さえロールの効果を最大限活かす冷却装置を提案することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼帯の冷却装置は、上下方向に走行する鋼帯に対向させた一対の冷却箱の表面に複数のノズルを突出させ、この突出ノズルからガスを噴出させて鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置において、前記一対の冷却箱の対向する突出ノズルの間を走行する鋼帯の走行方向に沿って、複数のバッフルプレートを鋼帯の幅方向に所定の間隔をあけて、突出ノズルの間に立設したことを特徴とするものである。
【0020】
また、本発明の鋼帯の冷却装置は、上下方向に走行する鋼帯に対向させた一対の冷却箱の表面に複数のノズルを突出させ、この突出ノズルからガスを噴出させて鋼帯を冷却する鋼帯の冷却装置において、前記一対の冷却箱の対向する突出ノズルの間を走行する鋼帯の走行方向に沿って、複数のバッフルプレートを鋼帯の幅方向に所定の間隔をあけて、突出ノズルの間に立設し、かつ対向する前記一対の冷却箱両側面部に横断面が直線上のガイドプレートを配設し、冷却箱の両側部どうしをガイドブレートで連結したことを特徴とするものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は連続焼鈍炉における急速冷却帯の概略図、図2は図1のA−A矢視図、図3は、急速冷却帯内に設置されている冷却装置の概略図、図4は本発明の冷却装置における吹き付けガスの流れを示す概略図である。
【0022】
図1において、上下に鋼帯2を搬送するロール3,4を配設し、鋼帯2の面に対向して一対の冷却装置5を鋼帯2の走行方向に沿って、複数段配設している。この冷却装置5の上下間には鋼帯2のバタツキを防止するため押さえロール6,7を鋼帯2を挟持するように配設している。
【0023】
図2は、図1のA−A矢視図で、冷却装置5により鋼帯2に吹き付けられたガスは炉体1に設けられたガス吸い込み口8から吸い込まれ熱交換機9および循環ブロワー10を介して再度冷却装置5に戻され、鋼帯2に吹き付けられる。これら、熱交換機9および循環ブロワー10は循環ダクト11を介して連結され、炉内のガスを循環して使用している。
【0024】
冷却装置5は冷却箱12を有し、冷却箱12の鋼帯2側の面には円孔の突出ノズル13を設けている。この突出ノズル13は先述の特許文献1に記載されている突出ノズルを採用し、冷却箱12の表面に対して2〜4%のノズル開孔面積を採用している。この突出ノズル13により鋼帯2に対して突出ノズル13の先端が近接して配置できることで、冷却能力も大幅に向上させることができる。また、ノズルの開孔面積を2%〜4%にすることで、最も効率的な冷却能力を設定した。
【0025】
図3は、本発明の冷却装置の概略図で、鋼帯2に対向して冷却箱12を配設している。この冷却箱12の鋼帯2面には突出ノズル13を前述したような開口比で全面に配設している。
【0026】
突出ノズル13の間にバッフルプレート14を鋼帯2の走行方向に沿って冷却箱12に立設している。そして、冷却箱12の両側面は鋼帯2に吹き付けられた循環ガスが側部から排気されないようにガイドプレート15で連結している。
【0027】
図4は図3のB−B矢視図で、鋼帯2の吹き付けられた循環ガスが鋼帯2から跳ね返って鋼帯2の上下面から排出される様子を示した。このように鋼帯2に吹き付けられた循環ガスは鋼帯2に衝突して跳ね返り、ノズル群の間を通って冷却箱12の上下から排出される。これは突出ノズル13の間にバッフルプレート14を配設しているので、ノズル群を通過する循環ガスはこのバッフルプレート14に沿って冷却箱12の上下から炉内へ排出される。また、鋼帯2のエッジ部分に吹き付けられた循環ガスも冷却箱12両側面部にガイドプレート15を配設しているので、このガイドプレート15に沿って循環ガスは冷却箱12の上下から排出される。
【0028】
本発明のバッフルプレート14及びガイドプレート15が配設されていない冷却装置では、鋼帯2の中央部に吹き付けられたガスは鋼帯2に衝突して跳ね返り、冷却箱12の表面に沿って、ある層をなして鋼帯2のエッジ部の方向へ流出する。また、鋼帯2の中央部に吹き付けられたガスは鋼帯に衝突後跳ね返って冷却箱側に移動して、上記中央部に吹き付けられたガス層により衝突後のガスの跳ね返りが阻止され、大部分が突出ノズル先端と鋼帯の間を滞留しながら鋼帯のエッジ部分に流出しようとする。
【0029】
これは、冷却箱12が鋼帯2の幅方向より高さ方向の方が距離があり、圧損の関係から鋼帯2の幅方向から循環ガスは排出される。このためガスの排出バランスにより、鋼帯2にバタツキが発生する。
【0030】
以上から、鋼帯に吹き付けられたガスが鋼帯のエッジ部に流れることにより、鋼帯のエッジ部が過冷却され、鋼帯の幅方向に温度差が発生し、また、このガスの流出により、エッジ部におけるガスの流出バランスが壊れ、鋼帯のバタツキ(振幅)が発生する。
【0031】
【発明の効果】
以上のように、鋼帯の冷却装置において、バッフルプレートおよびガイドプレートを配設することにより、冷却後のガスの流れを鋼帯の上下方向に排出させることができ、冷却による板幅方向の温度差も抑えることができる。また、鋼帯エッジ部でのガスの滞留も緩和されることから、鋼帯のバタツキを抑えることができ、鋼帯のバタツキを抑止する押さえロールの負荷も軽くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】連続焼鈍炉における急速冷却帯の概略図である。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】急速冷却帯内に設置されている冷却装置の概略図である。
【図4】本発明の冷却装置における吹き付けガスの流れを示す概略図である。
【符号の説明】
1 炉体
2 鋼帯
3 トップロール
4 ボトムロール
5 冷却装置
6 押さえロール
7 押さえロール
8 雰囲気ガス吸い込み口
9 熱交換機
10 循環ブロワー
11 循環ダクト
12 冷却箱
13 突出ノズル
14 バッフルプレート
15 ガイドプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel strip cooling apparatus used in a continuous annealing furnace and a hot dip galvanizing facility.
[0002]
[Prior art]
In a continuous annealing furnace, a steel strip is heated, soaked, cooled, and then over-aged as necessary. By the way, in order to obtain the desired properties of the steel strip, it is important how to cool it in addition to the heating temperature (annealing temperature) and the soaking time. For example, it is said that in order to improve aging, fluting resistance, etc., it is better to increase the cooling rate and then perform overaging treatment. Various cooling media are currently used as a method for cooling the steel strip after heating and soaking, and the cooling speed of the steel strip varies depending on the selection of this cooling medium.
[0003]
Among these, when water is used as a cooling medium, a considerably high cooling rate can be obtained and cooling to a super-quenching region is possible, but due to quenching distortion, deformation of the steel strip called a clean buckle may occur. The biggest difficulty. In addition, an oxide film is formed on the surface of the steel strip due to contact with water, and another facility for removing this is required. Therefore, it is not an economically advantageous facility.
[0004]
In order to solve the above-mentioned problem, there is a roll cooling method in which water or other cooling medium is passed through the inside of the roll, and a steel strip is brought into contact with the cooled roll surface for cooling. This method has the following problems. That is, not all the steel strips passing through the continuous annealing furnace maintain flatness. Therefore, when contacting a cooling roll, it may become non-contact locally, and by this non-contact, the cooling in the width direction of a steel strip becomes non-uniform | heterogenous, and the shape of a steel strip is destroyed. Therefore, a means for flattening the steel strip is required before contact with the cooling roll, which increases the equipment cost.
[0005]
As another cooling means, a cooling method using a gas as a cooling medium has been put into practical use and has achieved many achievements. This method has a slower cooling rate than the water cooling and roll cooling described above, but relatively uniform cooling in the width direction is possible. As the cooling medium to increase the cooling rate, which is the biggest difficulty with this gas cooling, as the cooling medium to increase the cooling rate by increasing the heat transfer rate by bringing the tip of the nozzle that injects the gas as close to the steel strip as possible, The thing using hydrogen gas is disclosed.
[0006]
As a technique for increasing the heat transfer coefficient by bringing the tip of a nozzle to be sprayed close to a steel strip, there is a technique disclosed in Patent Document 1. This technology enables efficient cooling by reducing the distance between the tip of the nozzle and the steel strip. Specifically, the length of the protruding nozzle is 100 mm-Z or more (Z is the distance from the tip of the protruding nozzle to the surface of the steel strip), and a portion where the gas injected from the protruding nozzle hits the steel strip and escapes to the back is provided. Yes. Accordingly, it is disclosed that the injected gas is reduced from staying on the surface of the steel strip, and the cooling uniformity in the width direction of the steel strip is improved.
[0007]
In addition, various experiments were conducted from 50-Z to 200-Z to determine the optimum point of the heat transfer coefficient. Based on the results of this experiment, we have developed a cooling device with the most efficient cooling capacity that is normally used in the cooling zone of a continuous annealing furnace. With the development of this cooling device, the heat transfer coefficient, which was normally 116 kW / (m · K), can be increased to 465 kW / (m · K).
[0008]
However, a further increase in the cooling rate has been desired, and there is a limit to existing cooling devices that normally circulate atmospheric gas of about N 2 : 95% + H 2 : 5% as a cooling medium. In order to solve this problem, it has been considered to use hydrogen gas as a cooling medium. Although it has been known for a long time that the cooling capacity is improved by employing hydrogen gas, it has not been applied to actual machines due to the danger of hydrogen gas.
[0009]
[0010]
In this way, specific techniques for employing hydrogen gas have been developed and are being implemented.
[0011]
Also, in hot dip galvanizing equipment, the steel strip is heated, soaked, and cooled to a predetermined temperature by continuous annealing, immersed in a hot dip galvanizing bath, and the hot dip galvanized coating is applied to the steel strip, and then the cooling device It is cooling.
[0012]
An air-water cooling device is used as a cooling device for the steel strip after hot dip galvanization. This technique is disclosed in
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 2-16375 [0014]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-235626
[Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 58-56029 [0016]
[Problems to be solved by the invention]
In general, when the H 2 concentration is increased by cooling with an atmospheric gas mainly composed of N 2 gas and the discharge flow rate from the nozzle is set to 100 to 150 m / sec and sprayed onto the steel strip for cooling, the discharge is 100 to 150 m / sec. Since a flow rate is required, a large amount of gas is required as a gas sprayed on the steel strip. Although the cooling capacity is improved by spraying this large amount of gas, the temperature distribution in the width direction of the steel strip due to the gas after sprayed on the steel strip becomes a problem. The gas that has collided with the steel strip bounces off and flows out from the widthwise side opening of the steel strip while forming a gas layer along the steel strip. At that time, a temperature difference occurs in the width direction of the steel strip due to the gas layer after spraying, but in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, the length of the protruding nozzle is set to (50-Z) to (200-Z) mm. It is considered that the gas blown as can flow out from the back of the protruding nozzle. However, since it is necessary to cool the steel strip by blowing a large amount of gas onto the steel strip, there is a slight effect in the above range, but the temperature difference in the width direction of the steel strip has not been solved. In addition, the press roll is installed between the cooling devices so as to keep the flutter of the steel strip stationary by high-speed spraying, but the place where the press roll is placed is also limited. However, the current situation is that we cannot expect much effect.
[0017]
In addition, in the air / water cooling device, after being injected into the steel strip, an exhaust port for exhausting gas is installed above the air / water cooling device so that water after air / water cooling does not leak below the cooling device. In addition, a drainer is required. It is necessary to install such an accessory device, which requires equipment space.
[0018]
The object of the present invention is to provide a cooling device that minimizes the temperature difference in the width direction of the steel strip generated by high-speed spraying in view of the above reasons, and prevents the flapping of the steel strip to maximize the effect of the pressing roll. There is.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The steel strip cooling device of the present invention is a steel that projects a plurality of nozzles on the surface of a pair of cooling boxes opposed to a steel strip that runs in the vertical direction, and jets gas from the projecting nozzles to cool the steel strip. in the cooling device of the band, along the running direction of the steel strip running between the protruding nozzles that face of the pair of cooling boxes, at predetermined intervals a plurality of baffle plates in the width direction of the steel strip, the projecting nozzle It is characterized by being erected between the two.
[0020]
Further, the steel strip cooling device of the present invention projects a plurality of nozzles on the surfaces of a pair of cooling boxes facing a steel strip traveling in the vertical direction, and cools the steel strip by ejecting gas from the projecting nozzles. In the steel strip cooling device, a plurality of baffle plates are spaced at predetermined intervals in the width direction of the steel strip along the travel direction of the steel strip that travels between the opposed protruding nozzles of the pair of cooling boxes . A guide plate having a linear cross section is provided on both side surfaces of the pair of cooling boxes that are erected between the protruding nozzles and face each other, and both sides of the cooling box are connected by a guide blade. Is.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a schematic view of a rapid cooling zone in a continuous annealing furnace, FIG. 2 is a view taken along the line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a schematic view of a cooling device installed in the rapid cooling zone, and FIG. It is the schematic which shows the flow of the blowing gas in the cooling device of invention.
[0022]
In FIG. 1, rolls 3 and 4 for conveying the
[0023]
2 is an AA arrow view of FIG. 1, and the gas blown to the
[0024]
The
[0025]
FIG. 3 is a schematic view of the cooling device of the present invention, in which a
[0026]
A
[0027]
FIG. 4 is a view taken along the line B-B in FIG. 3, and shows how the circulating gas sprayed on the
[0028]
In the cooling device in which the
[0029]
This is because the
[0030]
From the above, when the gas blown to the steel strip flows to the edge of the steel strip, the edge of the steel strip is supercooled, a temperature difference occurs in the width direction of the steel strip, and the outflow of this gas The gas outflow balance at the edge portion is broken, and the fluttering (amplitude) of the steel strip occurs.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, by arranging the baffle plate and the guide plate in the cooling device for the steel strip, the gas flow after cooling can be discharged in the vertical direction of the steel strip, and the temperature in the plate width direction due to cooling is The difference can also be suppressed. In addition, since the gas stay at the edge of the steel strip is alleviated, the flutter of the steel strip can be suppressed, and the load of the pressing roll that suppresses the flutter of the steel strip can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a rapid cooling zone in a continuous annealing furnace.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a cooling device installed in a rapid cooling zone.
FIG. 4 is a schematic view showing the flow of blowing gas in the cooling device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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