JP4417511B2

JP4417511B2 - 熱交換装置および冷却装置

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Publication number: JP4417511B2
Application number: JP2000043568A
Authority: JP
Inventors: ポールスフィリッペ
Original assignee: アンドリッツテクノロジーアンドアセットマネージメントゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: CA2298311A1; ATE284452T1; JP2000234830A; ES2234534T3; EP1029933A1; AU768922B2; BR0000548A; DE60016479T2; FR2789757B1; CA2298311C; FR2789757A1; KR100640134B1; AU1499500A; KR20000058044A; US6358465B1; EP1029933B1; DE60016479D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平らな製品用の熱交換器に関する。詳細には、ストリップ状またはシート状、または平行なワイヤの層から形成されたもの等の様々な平らな製品に適する。さらに詳細には、ローラを通過し連続して熱処理チャンバを横切る圧延金属などの圧延製品の熱処理の分野に関する。例えば自動車のボディ用の鋼帯を製造するときに焼きなましラインまたはメッキラインが連続的に使用される。このとき鋼の温度は６００〜９００℃まで上昇する。必要とされる品質に応じて製品の温度を５００℃以下にするために、これら製品の急速で均一な冷却が必要とされる。
【０００２】
【従来の技術】
本願と同一の出願人のフランス特許第２７３８５７７号で開示されているような公知の熱交換器が存在する。この特許では冷却ガスの噴射用のダクトを形成する一連のブレードの前を通過する圧延製品を連続的に冷却することを可能にした。この装置はガス圧下にあるプレナムチャンバを配置する手段を具備する。プレナムチャンバはその前面に幾つかのブレードを具備する。これらブレードは圧延製品の表面に向かってガスを噴射するためのダクトを形成する。ブレードは圧延製品の移動方向に沿って互いに重なり合い、圧延製品の幅に亘って延びるガス用の吹出し口を形成する。
【０００３】
重なり合った二つのブレードを隔てる各空間の圧延製品の表面に垂直な方向の深さと、圧延製品の長手方向に沿った幅とは近接したブレードのガスの排出を乱すことなくガスを排出するのに十分な深さであって幅である。したがって、ブレード間に設けられた空間は圧延製品の表面を含む平面にあるガスの排出を容易にし、ブレードの吹出し口からのガスの吹き出しを妨害しない。
【０００４】
事実、圧延製品に衝突した後の高温のガスを排出する措置を予め講じていない場合、ガスの流量を増加しても、熱伝導率、すなわち冷却速度が増大せず、”飽和”効果が起こってしまう。この現象は、例えばC.Brugneraらによる論文”Revue de Metallurgie”（1992年12月、1098頁、図８）で説明されており、この論文によれば、吹出し口の圧力が水柱（ＣＥ）において５００ｍｍ以上となると、たとえ８００ｍｍ（ＣＥ）に圧力をあげても冷却速度は上昇しない。
【０００５】
フランス特許第２７３８５７７号において、圧延製品の表面上に高温ガスの層が形成されるのを全面的に防止するために、ブレード間の空間はガスの戻り速度が２０ｍ／ｓ以下であるような寸法でなければならず、このためガスが片側から横方向へ流出する場合には二つのブレード間の流路の断面積に対する重なり合った二つのブレード各々から流出する流量の半分を合計した値（すなわち一つのブレードから流出する流量）の比が２０以下である必要がある。したがって、処理すべき製品の幅が広く且つブレードが製品の幅方向において一体的であり、さらに必要とされる熱伝導率が高い場合、ブレードの深さを過度に大きくしなければならないがこのようなブレードは設置が困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上述した熱交換器を改良することにあり、特にガスが平らな製品に衝突した後に、熱交換器からガスを容易に排出できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は平らな製品用の熱交換器に関する。平らな製品は熱交換器の前を移動する。熱交換器はガス圧下にある少なくとも一つのプレナムチャンバを配置する手段を具備する。プレナムチャンバはその前面に幾つかのブレードを有する。これらブレードは平らな製品の表面に向かってガスを噴射するためのダクトを形成する。ブレードは平らな製品の移動方向に沿って互いに重なり合い、平らな製品の幅方向に延びるガス用の吹出し口を備える。
本発明によれば、平らな製品の幅方向における熱交換器の幅はプレナムチャンバがプレナムチャンバの両側で後方に向かってガスを排出できるような幅であることを特徴とする。
またガス圧をかけられたプレナムチャンバの幅を狭くすることにより、平らな製品の表面に衝突した後のガスをプレナムチャンバの両側でプレナムチャンバの前面のガスダクトを形成するブレードの反対側で排出することができる。
【０００８】
したがって、排出されるガスの流れはブレードの吹出し口を介するガスの噴射を妨害せずに、熱交換器の後方に向けられる。これにより、製品の幅方向と移動方向とにおいて処理すべき製品の表面と平行なガス流のようにガスが処理すべき製品の表面上に停滞する危険性が慎重に回避される。
実際的で利点のある構成では、プレナムチャンバの幅は平らな製品の幅方向に延びるガスの吹出し口の幅より小さい。すなわち、各ブレードはガスが熱交換器の後方へ向かって戻るようにプレナムチャンバの両側で平らな製品に向かって幅が広くなる。
【０００９】
本発明の特徴によれば、熱交換器はプレナムチャンバの前面の反対側の後面により画成された平面上に噴射後のガスを放出するための開口を有する。
プレナムチャンバの後方で排出することにより従来の装置で起こったような平らな製品の表面に沿ってガスが移動することを防止できる。従来の装置ではプレナムチャンバは連続的であるかまたは並んで配置されて、冷却ガスが後方へ向かって戻るのを妨げる。装置の側面でガスを排出する従来の装置と異なり、本発明では平らな製品の縁部を優先的に冷却してしまうことなくガスを本発明の熱交換器から排出できる。
【００１０】
排出の好適な特徴によれば、熱交換器は平らな製品の幅方向に配置された少なくとも二つのプレナムチャンバを具備し、これらプレナムチャンバ間の空間はプレナムチャンバ間のガスの排出が２０ｍ／ｓ以下の速度で行われるようになっている。こうすることで、均一な熱交換の妨げとなる乱流が起こる危険性なく、装置の後方へ向かう規則的なガスの排出が確実となる。
【００１１】
本発明の利点がある現実的な特徴によれば、製品の幅方向に沿って隣り合った二つのブレードの吹出し口における半分のガス流量（ｍ³／ｓ）とブレードを具備するプレナムチャンバを隔てる空間の断面の面積（ｍ²）との比は２０以下である。なお、ここでの断面は平らな製品と平行な平面上にあって平らな製品の移動方向に延びる。
【００１２】
本発明の別の好適な特徴によれば、プレナムチャンバ内のガスの速度とプレナムチャンバと一体的なブレードの吹出し口におけるガスの速度との比は０．２以下である。プレナムチャンバ内のガス速度とブレードの吹出し口におけるガス速度とは大きく異なるので、プレナムチャンバは事実上、循環のない加圧下でのガスのリザーバを形成し、これによりガスの噴射速度を一定に保つことができる。
【００１３】
本発明の別の特徴によれば、ガス加圧手段は一つ以上のプレナムチャンバにガスを供給するのに適する幾つかのファンを具備する。これによれば、各プレナムチャンバの圧力を個々に、または部分的なグループで調整でき、平らな製品の全幅に亘って所望の熱分布に応じて冷却率を調整することができる。
本発明の他の特徴および利点を以下の発明の実施の形態により明らかにする。なお図示した実施例は本発明を制限するものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の平らな製品（圧延製品、巻かれた製品、鋼帯）用に熱交換器により形成される冷却装置を例として以下で説明する。なお、本発明の装置を平らな製品の加熱装置としても使用できることは明らかである。
【００１５】
図１を参照すると、圧延製品１のような平らな製品の連続冷却用の設備は幾つかの冷却装置１０を具備し、本実施例では四つである。これら冷却装置１０はコンベアローラ２の間を移動する圧延製品１の通路周りに分布せしめられる。圧延製品１は制限されることなく冷却装置１０の間を鉛直方向に移動する。冷却装置１０は圧延製品１の両面を同時に冷却するために概して対になって圧延製品１の両側に配置される。
コンベアローラ２は圧延製品１の状態を安定させることができる。これらコンベアローラ２は圧延製品１の振動を抑制するために圧延製品１に１５°以下の僅かな偏角をもたせる。
【００１６】
この冷却設備は例えば鋼帯を処理する連続焼きなましラインに使用される。この連続焼きなましラインでは圧延製品は様々な処理チャンバ内の鉛直な通路を移動する。これら鋼帯は厚さが０．１５〜２．３ｍｍであり、その幅は２ｍにも及ぶ。鋼の熱処理中は、鋼帯にひずみができないように鋼帯を非常に急速に且つ均一に冷却することが重要である。
急速に且つ均一に冷却するために、冷却装置１０は加圧されたガスを包含するのに適するプレナムチャンバ１１を具備する。各プレナムチャンバ１１は幾つかのブレード１２を具備する。これらブレード１２は冷却すべき圧延製品１に向かってガスを噴射するためのダクトを形成する。
【００１７】
これらブレード１２は圧延製品１が熱交換器１０を通る間にこの圧延製品１の表面を冷却するように、図１に示したように圧延製品１の移動方向に沿って互いに重なるように配置される。プレナムチャンバ１１の全高に亘って重なるように配置された複数のブレード１２からなる高さは好ましくは６ｍ以下である。
図２に示したように、ブレード１２は圧延製品１の幅方向に延びる少なくとも一つの吹出し口（開口）１３を具備する。この吹出し口１３はプレナムチャンバ１１から圧延製品１に向かって延びるブレード１２により形成されるダクトの端部にある。
【００１８】
好ましくは、圧延製品１に対して垂直な平面におけるブレード１２の断面はプレナムチャンバ１１から圧延製品１に向かうにつれて小さくなっていく。
吹出し口１３は円形、矩形または長円形等の孔であるか、または各ブレード１２の端部に形成された小さなスロットである。ブレード１２は圧延製品１と対面するスロットを形成するただ一つの吹出し口１３を有してもよい。
【００１９】
二つの重なり合ったブレード１２を隔てる各空間（図２の斜線部分）の圧延製品１に対して垂直方向の深さと、圧延製品１の長手方向の幅とは圧延製品１の表面付近に冷却ガスが集積することを防止するのに十分な深さと幅である。このためにはブレード１２を隔てる空間の深さは２００ｍｍ以上であり、好ましくは３００ｍｍ以上である。
これらブレード１２とその吹出し口１３との構成は特にフランス特許第２７３８５７７号に開示されている。
【００２０】
概して、冷却装置１０のブレード１２の数と吹出し１３の数とは吹出し口１３により形成される総断面積が全てのブレード１２によりカバーされる面積の１％〜５％に、好ましくは２％〜４％になるような数である。
さらに、プレナムチャンバ１１のブレード１２の寸法はブレード１２間の断面Ｓ内でガスを排気する速度を完全に全ての点で２０ｍ／ｓ以下とする寸法である。
断面Ｓは図２の平面で得られる空間の断面に対応しており、圧延製品１と垂直であって圧延製品１の移動方向と平行である。
【００２１】
圧延製品１と衝突した後のガスの速度は、ブレード１２間の空間でのガスの排出を乱す乱流を抑制するために、この空間において臨界値である２０ｍ／ｓ以下に維持される。
詳細には、重なり合った二つのブレード１２間の流路の断面積は二つのブレード１２間の空間の深さＰと二つのブレード１２間の平均自由高さＷとの積に等しい。平均自由高さＷはＷ＝（ａ＋ｂ）／２であり、ここでａはプレナムチャンバ１１の前面を含む平面上においてブレード１２を互いに隔てる距離であり、ｂは吹出し口１３を含む平面上においてブレード１２を互いに隔てる距離である。
【００２２】
また、深さＰはブレード１２の全幅において一定でもよいが、冷却装置の後方に向かう戻りガス（圧延製品１と衝突して戻るガス）の流速を速くしたければ、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示したように深さＰを変化させてもよい。ここではブレード１２の中央の深さＰがその端部の深さより小さくなるように重なり合ったブレード１２間においてプレナムチャンバ１１から隔壁１２ａが延びる。
概して、深さは連続関数Ｐ（ｘ）であって、ガスが両側で対称的に戻る図３（Ａ）の場合には、ブレード１２の対称軸線からの距離ｘに応じて変化し、ガスがブレードの片側でのみ戻る図３( Ｂ) の場合には、ブレード１２の端部からの距離ｘに応じて変化する。
【００２３】
図３( Ａ) の場合、対称軸線からの距離がｘである地点における二つのブレード１２間の流量はｑ・ｘ/ ｌである。ここでｑはブレード一つ当たりの流量（ｍ³／ｓ）であり、ｌは圧延製品の幅に平行なブレード１２の端部におけるブレード１２の幅であり、ｘ≦ｌ／２である。同じ距離ｘにおける戻りガスの流路の断面積はｗ・Ｐ( ｘ) である。したがって、戻り速度を２０ｍ／ｓに制限するということは、０〜ｌ／２のｘの値に対して式Ｐ(x) ≧ｑ・ｘ／２０／ｌ／ｗが適応されることを意味する。なおここでｘ、ｌおよびｗの単位はメートルである。
同様に、図３（Ｂ）の場合においても、条件は同様に、Ｐ(x) ≧ｑ・ｘ／２０／ｌ／ｗであり、ｘは０〜１である。
図３（Ａ）の場合、ブレード間から出るガスはブレードの両端部から排出される。このことは半分の幅のブレードからの流量ｑ／２を二つのブレード間の流路の断面積Ｓで割った値が２０である時、すなわちｑ／Ｓ＝４０である時のみ、限界排出速度に到達することを意味している。
したがってフランス特許第２７３８５７７号と比較すると、ブレードの両側でガスを排出できれば断面積をＳ＝ｑ／２０からＳ＝ｑ／４０に減少させることができる。
【００２４】
図４に示したように、本発明によれば、冷却装置１０は少なくとも一つのプレナムチャンバ１１を有し、本実施例では五つである。これらプレナムチャンバ１１は圧延製品１の全幅に亘って分布せしめられ、且つ移動している圧延製品１の長手方向に沿って互いに平行に延びる。
【００２５】
各プレナムチャンバ１１の幅とプレナムチャンバ１１を隔てる距離とはブレード１２からのガスの吹出しを乱すことなくプレナムチャンバ１１の間でガスを排出できるようになっている。図４ではプレナムチャンバ１１を隔てる距離Ｄ1-2 またはＤ2-3 は対のプレナムチャンバ１１ごとに異なる値である。
本実施例では、プレナムチャンバ１１の形状はほぼ平行六面体であり、またプレナムチャンバ１１間の距離は互いに対面するように配置された側面を隔てる距離に相当する。
【００２６】
噴射後のガスを放出するための放出口１４がプレナムチャンバ１１の前面の反対側の後面により画成される平面上であってプレナムチャンバ１１間に配置される。
ガスは圧延製品とは反対側の熱交換器１０の後面で回収される。このことはガスが圧延製品１の表面に沿って循環することを防止し、且つ圧延製品１は中央部より縁部でより冷却されるようになる。
【００２７】
好ましくは、隣り合った二つのブレード１２を具備するプレナムチャンバ１１を隔てる空間の断面積（ｍ²）に対する隣り合った二つのブレード１２の吹出し口における半分のガス流量（ｍ³／ｓ）の比は２０以下である。
【００２８】
図３または図４の平面で得られる上記断面は圧延製品１に平行な平面上にあって圧延製品１の移動方向に延びる。
プレナムチャンバ１１の前面を含む平面における上記断面の面積は重なり合った二つのブレード１２を隔てる距離Ｌ（ピッチまたは中央軸の距離）と、隣り合った二つのプレナムチャンバ１１を隔てる距離Ｄ1-2 またはＤ2-3 との積である。
したがって、図６の例における条件は（ｑ1 ／２＋ｑ2 ／２）／（Ｌ・Ｄ1-2 ）≦２０であり且つ（ｑ2 ／２＋ｑ3 ／２）／（Ｌ・Ｄ2-3 ）≦２０である。
この実施例のように、冷却装置が圧延製品１の幅方向において互いに平行に配置された幾つかのプレナムチャンバ１１を有する時、プレナムチャンバ１１を隔てる空間の断面積は対のプレナムチャンバ１１を隔てる空間の断面積の合計に等しい。
【００２９】
この場合、本発明を制限していない例では、断面積は各断面積の合計に等しく、図４の左から右で得られるＬ・（Ｄ3-4 ＋Ｄ2-3 ＋Ｄ1-2 ＋Ｄ1-2 ＋Ｄ2-3 ＋Ｄ3-4 ）である。例えば、距離Ｌは３００ｍｍ以下であり、好ましくは１５０ｍｍ以下である。
ブレードがそれ自身を含む平面に対して対称である（図３（Ａ））場合、関係式（ｑ1 ／２＋ｑ2 ／２）／（Ｄ1-2 ・Ｌ）≦２０または（ｑ1 ＋ｑ2 ）／（Ｄ1-2 ・Ｌ）≦４０はＤij≧（ｑi ＋ｑj ）／４０Ｌを満たす。これにより、プレナムチャンバ間の空間を決定できる。なおｑi はプレナムチャンバｉのブレードの流量（ｍ³／ｓ）であり、ｑj はプレナムチャンバｊのブレードの流量（ｍ³／ｓ）であり、Ｄijはプレナムチャンバｉとこれに隣接したプレナムチャンバｊとの間の自由空間の幅（ｍ）である。
【００３０】
さらに、各プレナムチャンバ１１のブレード１２はプレナムチャンバ１１の前面に圧延製品の移動方向に規則的に分布せしめられる。また、第一のプレナムチャンバ１１の各ブレード１２はガス吹出し口１３により画成される平面において第二のプレナムチャンバ１１のブレード１２に近接している（特に図６参照）。
すなわち、プレナムチャンバ１１は冷却ガスの排出を容易にするために互いに離間されているが、ブレード１２は圧延製品の横方向の平面においてほぼ発散する形状であり、当該横方向の平面において隣接するブレード１２の全ての端部において圧延製品１の全幅に亘って一様な一つのガス吹出し口１３を形成する。なお、吹出し口１３を一つのスロットで形成してもよいし、冷却装置の全幅に亘って規則的に分布する一連の小さな吹出し口で形成してもよい。
【００３１】
圧延製品の幅方向においてガス吹出し口１３の幅は、プレナムチャンバ１１の幅より大きい。
さらに、プレナムチャンバ１１内のガスの速度とプレナムチャンバ１１と一体的であるブレード１２から吹出されるガスの速度との比は好ましくは０．２以下である。したがって、各プレナムチャンバ１１内のガスの速度は１０ｍ／ｓのオーダー（次数、桁）であり、ブレード１２から吹出すガスの速度は１５０ｍ／ｓ以上である。
【００３２】
プレナムチャンバ１１は実際には循環することのない加圧ガスのリザーバを形成する。このリザーバはブレード１２の吹出し口１３でのガスの流れが規則的になるようにする。
各プレナムチャンバ１１は加圧ガスを供給するための供給口１５を具備する。供給口１５はファン１６（図１）のようなガス加圧手段またはコンプレッサに接続される。ファン１６は加圧された高速の冷却ガスを各プレナムチャンバ１１に入れる。また、供給口１５は本実施例においてプレナムチャンバ１１の後面に互い違いに配置される。本実施例において、ガス加圧手段は一つ以上のプレナムチャンバ１２にガスを供給するのに適する幾つかのファン１６（図１）を具備する。
【００３３】
好ましくは、本実施例のように冷却装置が奇数のプレナムチャンバ１１を有する場合、ガス加圧手段は中央のプレナムチャンバ１１にガスを供給するのに適する一つのファン１６と、中央のプレナムチャンバ１１の両側に対称的に配置されたプレナムチャンバ１１にガスを供給するのに適する少なくとも一つの別のファン１６とを具備する。本実施例では、冷却装置は三つのファンを具備する。第一のファンが中央のプレナムチャンバに接続され、第二のファンが中間のプレナムチャンバに接続され、第三のファンが縁部のプレナムチャンバに接続される。
【００３４】
これらファンは好ましくは変速モータにより駆動される。したがって、プレナムチャンバ内の圧力を個別に調整することができ、よって確実に横方向において均一に冷却できる。さらに所望の熱分布に応じて圧延製品１の全幅に亘って冷却強度を調整できる。
さらに、処理すべき製品の幅が例えば中央のプレナムチャンバの幅と二つの中間のプレナムチャンバの幅とを合わせた幅以下であるとき、エネルギを節約するために縁部のプレナムチャンバにガスを供給するファンを止めるかまたはアイドリング速度で回転させてもよい。
【００３５】
さらに図６に示したように、冷却装置１０は気密囲い１７と結合される。プレナムチャンバ１１の前面の反対側の気密囲い１７の後方壁１７ａに排出口１８が提供される。ガス排出口１８は好ましくは気密囲い１７の後方壁１７ａの中央であって冷却装置１０の中間の高さに配置され、冷却装置１０とほぼ同じ幅を有する（図５）。
気密囲い１７は冷却中に圧延製品が酸化することを防止するために保護雰囲気中で冷却することが必要な場合に使用される。例えば、還元性はあるが起爆性はないガスを使用できるように水素の含有量が少ない窒素と水素の混合気が使用される。水素の割合は好ましくは５％以下である。このガスは純粋な窒素でもよい。
【００３６】
ガス排出口１８の出口でガスを回収し、このガスをガス加圧手段で連続的にリサイクルしてもよい。このことは従来と同様に、リサイクルするためにガスを回収する工程と、ガスを冷却する工程と、供給口１５を通ってプレナムチャンバ１１にガスを再噴射する工程とを必要とする。
【００３７】
図５、図６および図７に示したように、冷却装置１０は好ましくは冷却装置１０を圧延製品１に対して垂直方向に移動するのに適する調整手段１９を具備する。したがって、図７に示した冷却実行位置では冷却装置全体を圧延製品に近づけ、この冷却装置全体を図６に示したように圧延製品１から遠ざけることができる。冷却装置を遠ざかった位置にすることにより、特に、例えば、圧延製品がねじれたり、その厚さが冷却装置１０のブレード１２に損害を与えるほど過度に厚いなどの問題が発生した場合に冷却装置を移動中の製品から遠ざけることができるようになる。またブレード１２の吹出し口１３と圧延製品１とを隔てる距離を変更し、冷却状態を調整することができる。
【００３８】
調整手段１９はプレナムチャンバ１１が取付けられた冷却装置１０のフレーム２１と一体的なシャフト２０を具備する。例えば本実施例では、冷却装置１０はこの冷却装置１０の両側に該冷却装置１０の上下方向に対になって配置された四つのシャフト２０を具備する。
【００３９】
従来と同様に、作動手段（図示せず）によりこれらシャフトをシャフトの軸線に対して垂直な方向に予め定められた二つの位置の間で往復動させることができる。これら作動手段は例えばモータ、好ましくはエンコーダを備えたステップモータである。エンコーダは吹出し口１３と圧延製品１との距離を正確に認識し、スクリュージャッキ（ネジジャッキ）を作動することができる。
【００４０】
図５〜図７に示したように、冷却装置１０を気密囲い１７内に入れたときには、作動手段を接続するために気密囲い１７から突出するシャフト２０周りに可撓性を有する気密ベローズ（蛇腹）２２を提供すると共に、ガス加圧手段１６に接続されたプレナムチャンバ１１の供給口１５周りに気密ベローズ２３を提供する。
【００４１】
作動時において、鋼帯１はこの鋼帯１の両側に対になって配置された冷却装置１０の間を移動する。鋼帯１に衝突した後のガスをプレナムチャンバ１１の間において冷却装置１０の後方に向かって回収することによりブレード１２からガスが１５０ｍ／ｓに近い高速で吹き出されるので、鋼帯を効果的に冷却することができる。
【００４２】
例えば、窒素が９５％で水素が５％の混合気である４５℃のガスを使用した場合には幅１３００ｍｍの鋼帯を６５０℃から４００℃に冷却できた。この試験において、冷却装置１０は直径９．２ｍｍの孔の開いたブレード１２を具備していた。これら孔は吹出し口１３を形成し、ブレード１２の幅方向に沿って５０ｍｍ間隔で離間されていた。また、ブレード１２間のピッチまたは距離Ｌは５０ｍｍであり、吹出し口１３と鋼帯１との距離は５０ｍｍに調整されていた。吹出し口１３を含む平面における中央プレナムチャンバ１１のブレード１２の幅は７５０ｍｍであり、各ブレード１２は十五の孔を具備していた。左右のプレナムチャンバ１１のブレード１２の幅は３００ｍｍであり、各ブレードは六つの孔を有していた。
【００４３】
ブレード１２の深さＰは０．３５ｍで均一であり、ブレード１２間の流路の断面積Ｓは７．３５×１０^-3ｍ²であった。中央のプレナムチャンバ１１と左右のプレナムチャンバ１１との間の流路の幅Ｄ1-2 は１５０ｍｍであった。
冷却すべき鋼帯の単位熱交換面積ｍ²当たりのガス流量は２５０ｍ³／（ｍ²・min ・x ）である。
【００４４】
この状態では、ブレード１２間のガスの放出速度は１０．６３ｍ／ｓであり、中央のプレナムチャンバ１１と左右のプレナムチャンバ１１との間のガス速度は１４．６ｍ／ｓである。またこの状態では、平均熱伝達率が６２３Ｋcal/（ｍ²・ｈ・℃）であり、６５０℃と４５０℃との間において厚さ１ｍｍに対する平均冷却速度は１２０℃/ ｓである。
したがって、本発明の冷却装置によれば、熱飽和を起こさずに高い効率で単位面積当たりの流量を明らかに従来の装置より大きくできる。また上述したように、戻りガスの流量は噴射ガスの流量と等しいと考えられるが、冷却すべき製品と接触して加熱せしめられたガスは分散していることは明らかである。
【００４５】
しかしながら、流量が多いので、加熱量は加熱による増速が無視できる程度に微量である。したがって噴出流量（ｍ³／ｓ）と等しい戻り流量（ｍ³／ｓ）を断面積（ｍ²）で割ることにより速度を計算できる。
【００４６】
本発明は上述した実施例に制限されず、本発明の範囲を逸脱することなく修正できることは明らかである。したがって、本実施例では五つであるプレナムチャンバの数は異なってもよいが、好ましくは奇数である。さらに、熱交換器は冷却装置ではなく加熱装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置を具備する冷却設備の概略図である。
【図２】本発明の熱交換器の二つの重なり合ったブレードの概略側面図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ図２の線III −III におけるブレードの別の実施例の概略図である。
【図４】本発明の一つの実施例の熱交換器の後面図である。
【図５】気密囲い内に配置された熱交換器の図４と同様な図である。
【図６】図５の線VI−VIにおけるブレードの断面図である。
【図７】図５の線VII −VII におけるブレードの断面図である。
【符号の説明】
１…圧延製品（平らな製品、鋼帯）
１０…冷却装置
１１…プレナムチャンバ
１２…ブレード
１３…吹出し口
１４…放出開口
１５…供給口

Claims

装置（１０）の前を移動する平らな製品（１）用の熱交換装置（１０）であって、ガス圧下にある少なくとも一つのプレナムチャンバ（１１）を配置する手段を具備し、前記プレナムチャンバ（１１）は前面に幾つかのブレード（１２）を具備し、該ブレード（１２）は前記平らな製品（１）の表面に向かってガスを噴射するためのダクトを形成し、前記ブレード（１２）は前記平らな製品（１）の移動方向において互いに重なると共に前記平らな製品（１）の幅方向に延びるガスの吹出し口（１３）を形成する熱交換装置において、前記平らな製品（１）の幅方向における前記プレナムチャンバ（１１）の幅は該プレナムチャンバ（１１）の両側で後方へ向かってガスを排出できるような幅であり、前記プレナムチャンバ（１１）の幅は前記平らな製品（１）の幅方向における前記ガスの吹出し口（１３）の幅よりも小さいことを特徴とする熱交換装置。
噴射後のガスを放出するための開口（１４）をさらに具備し、該開口（１４）は前記プレナムチャンバ（１１）の前面の反対側に位置する後面により画成される平面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
前記平らな製品（１）の幅方向に配置された少なくとも二つの前記プレナムチャンバを具備し、これらプレナムチャンバ（１１）間の空間では前記プレナムチャンバ（１１）間のガスが２０ｍ／ｓ以下の速度で排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換装置。
前記平らな製品（１）の幅方向に沿って隣り合う二つの前記ブレード（１２）からの吹出し口における半分のガス流量（ｍ^３／ｓ）と前記ブレード（１２）を具備する前記プレナムチャンバ（１１）を隔てる空間の断面の面積（ｍ^２）との比は２０より小さく、前記断面は前記平らな製品（１）と平行な平面上にあって前記平らな製品（１）の移動方向に延びることを特徴とする請求項３に記載の熱交換装置。
圧延製品（１）の幅方向に互いに平行に配置された幾つかの前記プレナムチャンバを具備し、これらプレナムチャンバを隔てる前記空間の断面積は前記対のプレナムチャンバ（１１）を隔てる前記空間の断面積の合計に等しいことを特徴とする請求項４に記載の熱交換装置。
前記プレナムチャンバ（１１）の前記ブレード（１２）は前記プレナムチャンバ（１１）の前面に亘って、前記平らな製品（１）の移動方向に規則的に分布せしめられ、第一のプレナムチャンバ（１１）の各ブレード（１２）は前記ガス吹出し口（１３）により画成される平面において第二のプレナムチャンバ（１１）のブレード（１２）に近接していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の熱交換装置。
前記プレナムチャンバ（１１）の前記ブレード（１２）は該ブレード（１２）間の断面（Ｓ）でのガスが全ての点で２０ｍ／ｓ以下の速度で排出されるような寸法であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱交換装置。
Ｐ(x) ≧ｑ・ｘ／（２０・ｌ・ｗ）であり、ここでＰ(x) は対称軸線からまたは前記ブレードの端部からの距離がｘである時の前記ブレードの深さであり、ｗは二つの前記ブレード間の自由な高さであり、ｑは前記ブレード一つ当たりの流量であり、ｌは前記ブレードの端部における幅であり、ｘ≦ｌ／２の時は両側でガスが戻され、ｘ≦ｌの時は片側のみでガスが戻されることを特徴とする請求項７に記載の熱交換装置。
前記プレナムチャンバ（１１）内のガスの速度と前記プレナムチャンバ（１１）と一体的な前記ブレード（１２）の前記吹出し口におけるガスの速度との比は０．２以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の熱交換装置。
ガス加圧手段は一つ以上の前記プレナムチャンバ（１１）にガスを供給するのに適する幾つかのファン（１６）を具備することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の熱交換装置。
奇数の前記プレナムチャンバ（１１）を具備し、前記ガス加圧手段は中央の前記プレナムチャンバ（１１）にガスを供給するのに適する一つのファン（１６）と、前記中央のプレナムチャンバ（１１）の両側に対称的に配置されたプレナムチャンバ（１１）にガスを供給するのに適する少なくとも一つのファン（１６）とを具備することを特徴とする請求項１０に記載の熱交換装置。
前記熱交換装置は気密囲い（１７）に結合されており、排出口（１８）が前記プレナムチャンバ（１１）の前面の反対側に位置するガス気密囲い（１７）の後壁（１７ａ）に提供されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱交換装置。
前記平らな製品（１）に対して垂直な方向に前記冷却装置を移動するのに適する調整手段（１９）をさらに具備することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の熱交換装置。
圧延鋼製品のような平らな製品の冷却装置であって、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の熱交換装置から形成されることを特徴とする冷却装置。