JP4419411B2 - 冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続供給される鋼帯の冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続焼鈍装置により、連続供給される鋼帯を焼鈍している。この連続焼鈍装置においては、鋼帯は霧状の冷却水を噴霧されて急速に冷却する。鋼帯を冷却するにあたり、鋼帯の幅方向の温度が不均一となると、鋼帯の安定した品質を得ることが困難となる。このため、連続焼鈍装置は、鋼帯の厚さや通板速度が変化しても鋼帯の幅方向の温度を均一とすることを目的とした冷却装置を備えている。
【０００３】
かかる冷却装置として、鋼帯に冷却液を噴霧するスプレーノズルと鋼帯との間に、鋼帯の幅方向に移動と傾斜とを可能とした遮蔽板を設け、この遮蔽板により鋼帯に噴霧される冷却水の一部を遮断し、鋼帯の幅方向端部分の過冷却を防止し、鋼帯の幅方向の温度を均一とし、鋼帯の形状悪化を防止しようとするものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６―３４６１５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の冷却装置において鋼帯を冷却中に、鋼帯の通板速度が急激な加減速により変動したり、鋼帯の厚さや幅に大きな変動を生じたりした場合、これらの変動に遮蔽板の位置変化が間に合わないという問題がある。遮蔽板を鋼帯に対して適切な場所に位置させることができないと、冷却装置を出た鋼帯の幅方向端部分に冷却水が付着したまま残ってしまう。鋼帯の幅方向端部分に残った冷却水は、冷却装置の外で飛散して周辺の他の機器にかかり、他の機器に悪影響を与える。また、鋼帯に錆を生じさせる原因となり、鋼帯の製品管理に支障をきたすこととなる。
【０００６】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、供給される鋼帯の条件が変動しても、冷却液を冷却後の鋼帯表面から除去可能な冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る冷却装置は、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する冷却装置において、冷却後の鋼帯の表裏両面に対してガスを噴出可能なワイパを備え、前記ワイパから噴出されるガスの噴出方向は、当該鋼帯の表裏両面のうちのいずれかの面に向いているとともに、該鋼帯の幅方向外側向きに傾斜し、かつ、該鋼帯の搬送方向の上流側向きに傾斜しており、前記ワイパに対して通板方向下流側に冷却液回収容器を備える。
【０００８】
請求項１の発明によると、ワイパが冷却後の鋼帯表面に付着している冷却液を掻き落とし、冷却装置を出た鋼帯の幅方向端部分に冷却液が残存することは防止される。ワイパにより掻き落とされた冷却液は鋼帯の幅方向外側かつ搬送方向上流側に向かって流れるので、冷却液が下流側まで持ち込まれることは防がれる。
そして、請求項１の発明によると、冷却液回収容器が鋼帯とともに通板方向下流側へ運ばれる冷却液を回収し、冷却液が鋼帯とともに冷却装置から外へ出ることは防止される。冷却液回収容器により回収された冷却液を回収し、循環させて再使用することもできる。
また、冷却液として水を挙げることができるが、冷却液は水に限定されるものではない。
【０００９】
請求項２の発明に係る冷却装置は、請求項１に記載の冷却装置であって、前記ワイパに対して通板方向同位置又は通板方向上流側に吸気手段を備える。
請求項２の発明によると、ワイパにより掻き落とされた冷却液は、吸気手段により吸引され、鋼帯とともに通板方向下流側へ運ばれる冷却液の量は少なくなる。吸気手段により吸引された冷却液を回収し、循環させて再使用することもできる。
【００１１】
請求項３の発明に係る冷却装置は、請求項１又は２記載の冷却装置であって、前記ワイパに対して通板方向下流側に噴気手段を備える。
請求項３の発明によると、噴気手段から鋼帯に噴出された空気などのガス流の一部は通板方向上流側へ流れ、鋼帯とともに移動してくる冷却液を通板方向上流側へ押し戻し、冷却液が噴気手段よりも通板方向下流側に移動することを防止している。また、噴気手段からのガス流が鋼帯表面に残存する冷却液を吹き飛ばすとともに、鋼帯表面の乾燥を促し、冷却装置を出た鋼帯の乾燥は短時間で完了する。
【００１２】
請求項４の発明に係る冷却装置は、請求項１又は２に記載の冷却装置であって、前記冷却液回収容器に対して通板方向下流側に噴気手段を備える。
請求項４の発明によると、冷却液回収容器に回収されなかった冷却液は、噴気手段から噴出されるガス流により通板方向上流側へ押し戻され、冷却装置を出た鋼帯に冷却液が付着していることは防止される。
また、請求項５の発明に係る冷却方法は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の冷却装置を用いて、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する。
更に、請求項６の発明に係る鋼帯の製造方法は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の冷却装置を用いて、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１及び図２を参照して本実施の形態の構成を説明する。図１は冷却装置の構成図、図２は冷却装置の筐体の内部構造図である。
図１に示す冷却装置１０は、筐体１２を有するとともに、上部排気系統１６、空気供給系統２６、冷却液系統４０、吸気系統６０、ワイパ７４及び噴気系統８０を備える。
【００１４】
図１及び図２に示すように、筐体１２の上方と下方にそれぞれロール８８、９０が設置されており、筐体１２上部から未冷却の鋼帯Ｓがロール８８に導かれて筐体１２内に連続供給され、筐体１２内を鋼帯Ｓは下方へ送られ、筐体１２下部から鋼帯Ｓが筐体１２外へロール９０に導かれて連続して払い出される構成となっている。
【００１５】
筐体１２内には、鋼帯Ｓの表面側と裏面側にそれぞれ給気ヘッダー３０、冷却液ヘッダー４８、吸気ダクト６２、ワイパ７４及び冷却液回収容器５６が設置されている。これらの給気ヘッダー３０、冷却液ヘッダー４８、吸気ダクト６２、ワイパ７４及び冷却液回収容器５６は、鋼帯Ｓの通板方向に沿って上方から下方にかけて順に並んでいる。
【００１６】
上部排気系統１６はミストセパレータ１８と排気ポンプ２０とからなる。筐体１２内上部は、排気配管２２によりミストセパレータ１８を介して排気ポンプ２０とつながっている。ミストセパレータ１８は内部に図示しない分離板を有し、ミストセパレータ１８を通過する空気から液体分を除去可能な構成を有する。筐体１２内上部からミストセパレータ１８へ至る排気配管２２は、筐体１２内で鋼帯Ｓの表面側と裏面側とにそれぞれ設置されている。
【００１７】
空気供給系統２６は給気用コンプレッサー２８、給気ヘッダー３０及び空気噴出ノズル３２からなり、給気配管３４が給気用コンプレッサー２８と給気ヘッダー３０との間をつないでいる。給気ヘッダー３０は、筐体１２内の鋼帯Ｓの表面側にあり、この給気ヘッダー３０から出る配管３６が鋼帯Ｓの表面と対向し、且つ鋼帯Ｓの幅方向と平行に複数段並んでいる。これらの各段の配管３６は複数の空気噴出ノズル３２を有する。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有する給気ヘッダー３０、配管３６及び空気噴出ノズル３２が設置されている。
【００１８】
冷却液系統４０は冷却液回収容器５６、冷却液タンク４２、熱交換器４４、冷却液ポンプ４６、冷却液ヘッダー４８及びミスト噴出ノズル５０からなり、これらの冷却液回収容器５６、冷却液タンク４２、熱交換器４４、冷却液ポンプ４６及び冷却液ヘッダー４８は順に冷却液配管５２によってつながっている。また、冷却液ヘッダー４８には、給気用コンプレッサー２８と給気ヘッダー３０との間で分岐した給気配管３４がつながっている。この冷却液系統４０内を流れる冷却液は水である。
【００１９】
冷却液回収容器５６は上方に解放した皿状の容器であり、鋼帯Ｓの一方の幅方向端から他方の幅方向端まで鋼帯Ｓの表面側に沿って設置されている。筐体１２内で鋼帯Ｓの裏面側にも同様の構成を有する冷却液回収容器５６が設置されている。
冷却液ヘッダー４８が筐体１２内の鋼帯Ｓの表面側にあり、この冷却液ヘッダー４８から出る配管５４が鋼帯Ｓの表面と対向し、且つ鋼帯Ｓの幅方向と平行に複数段並んでおり、これらの各段の配管５４は複数のミスト噴出ノズル５０を有する。各配管５４はそれぞれ図示しない電磁弁を備え、各段の配管５４毎にミスト噴出ノズル５０へ流れる冷却液及び高圧空気を制御可能な構成となっている。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有する冷却液ヘッダー４８、配管５４及びミスト噴出ノズル５０が設置されている。
【００２０】
吸気系統６０は吸気手段をなし、吸気ダクト６２、ミストセパレータ１８と同様の構成のミストセパレータ６６及び吸気ポンプ６８とからなっている。吸気ダクト６２は吸気配管７０によりミストセパレータ６６を介して吸気ポンプ６８とつながっている。鋼帯Ｓの表面側において、吸気ダクト６２は、鋼帯Ｓの表面と対向して開口する吸気口６４を有し、この吸気口６４の開口幅は鋼帯Ｓの幅よりも大きな寸法である。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有する吸気ダクト６２が設置されている。
【００２１】
図２に示すように、一対のワイパ７４が、筐体１２内の鋼帯Ｓの表面側において、吸気ダクト６２と冷却液回収容器５６との間に設置されている。ワイパ７４は、吸気配管３４に接続された給気ヘッダー７５及びこの給気ヘッダー７５に設置された４つのワイパノズル７６とからなる。４つのワイパノズル７６は鋼帯Ｓの幅方向に並んでおり、各ワイパノズル７６が鋼帯Ｓの表面に対向して配置されている。４つのワイパノズル７６のうち２つは、鋼帯Ｓの幅方向の一方の端側に偏って位置しており、残りの２つは、鋼帯Ｓの幅方向の他方の端側に偏って位置している。
【００２２】
そして、鋼帯Ｓの表面側の各ワイパノズル７６の向きは、鋼帯Ｓの表面側への向きであるとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きであり、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きとなっている。すなわち、給気用コンプレッサー２８から給気配管３４を介してワイパ７４へ送られる空気が各ワイパノズル７６から噴出される方向は、鋼帯Ｓの表面側へ向いているとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きに傾斜しており、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きに傾斜している。
【００２３】
なお、２つずつのワイパノズル７６が鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏って位置しているのは、多種にわたる鋼帯Ｓの幅に対応するためである。いかなる幅の鋼帯Ｓが通板されても、鋼帯Ｓの幅方向の各端側にある２つのうちいずれかのワイパノズル７６にて、鋼帯Ｓの表面の幅方向端部に付着した冷却液は確実に掻き落とされる。
【００２４】
なお、図２は、鋼帯Ｓの表面側より見た図であるが、この表面側と同様に、鋼帯Ｓの裏面側にもワイパ７４が設置されている。すなわち、ワイパ７４の４つのワイパノズル７６が、吸気ダクト６２と冷却液回収容器５６との間で鋼帯Ｓの裏面側と対向している。鋼帯Ｓの裏面側にある４つのワイパノズル７６は、鋼帯Ｓの幅方向に並んでおり、４つのうちの２つのワイパノズル７６は、鋼帯Ｓの幅方向の一方の端側に偏って位置しており、残りの２つのワイパノズル７６は、鋼帯Ｓの幅方向の他方の端側に偏って位置しており、各ワイパノズル７６の向きは、鋼帯Ｓの裏面側への向きであるとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きであり、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きとなっている。そして、空気が鋼帯Ｓの裏面側の各ワイパノズル７６から噴出される方向は、鋼帯Ｓの裏面側へ向いているとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きに傾斜しており、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きに傾斜している。
【００２５】
噴気系統８０は噴気手段をなし、プレッシャーパッド８２及び噴気用コンプレッサー８４とからなる。プレッシャーパッド８２と噴気用コンプレッサー８４とは噴気配管８６によってつながっている。プレッシャーパッド８２は、筐体１２から出てくる鋼帯Ｓの表面と対向して設置されており、鋼帯Ｓの表面に向かって図示しない複数の空気噴気ノズルを有している。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有するプレッシャーパッド８２が設置されている。
【００２６】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
鋼帯Ｓがロール８８に導かれて筐体１２上方から筐体１２内に連続供給され、ロール９０に導かれて筐体１２下方から筐体１２外へ連続して払い出されている。鋼帯Ｓは筐体１２内へ供給される時点では未冷却の状態であり、高温となっている。
【００２７】
筐体１２内へ入った鋼帯Ｓは、最初に空気噴出ノズル３２の間を通過する。空気噴出ノズル３２へは、高圧空気が給気用コンプレッサー２８から給気ヘッダー３０を介して連続供給されており、この高圧空気が冷却用空気流として空気噴出ノズル３２から鋼帯Ｓの表裏両面に吹き付けられている。冷却用空気流を吹き付けられた鋼帯Ｓは空気冷却され、その温度は低下する。
【００２８】
空気噴出ノズル３２の間を通過した鋼帯Ｓは、ミスト噴出ノズル５０の間を通過する。ミスト噴出ノズル５０へは、高圧空気が給気用コンプレッサー２８から冷却液ヘッダー４８を介して連続供給されているとともに、冷却液が冷却液タンク４２から熱交換器４４、冷却液ポンプ４６及び冷却液ヘッダー４８を介して連続供給されている。冷却液ヘッダー４８において高圧空気と冷却液は混合され、ミスト噴出ノズル５０から冷却液が霧状のミスト流となって噴出している。空気噴出ノズル３２の間で空気冷却された鋼帯Ｓは、その表裏両面に冷却液のミスト流をミスト噴出ノズル５０から吹き付けられる。ミスト流を吹き付けられた鋼帯Ｓはさらに冷却され、鋼帯Ｓの温度は冷却目的温度まで低下する。ミスト流により冷却された鋼帯Ｓの表裏両面はともに冷却液が付着し濡れている。
【００２９】
ミスト噴出ノズル５０の間を通過した鋼帯Ｓは、吸気ダクト６２の間を通過する。吸気ダクト６２の吸気口６４から、吸気ポンプ６８が鋼帯Ｓの表裏両面近傍に存在する空気と、この空気中に浮遊している冷却液のミストと、後述のワイパ７４により吹き飛ばされた冷却液の小水滴とを一緒に吸引する。吸気口６４より吸引された空気と冷却液のミストはミストセパレータ６６に通され、ミストセパレータ６６中の分離板によって冷却液は回収され、乾燥した空気のみが吸気ポンプ６８より大気中に放出される。
【００３０】
吸気ダクト６２の間を通過した鋼帯Ｓは、ワイパ７４の間を通過する。各ワイパ７４のワイパノズル７６へは、高圧空気が給気用コンプレッサー２８から連続供給され、ワイパノズル７６からワイパ用空気流となって噴出している。鋼帯Ｓの表裏両面において、鋼帯Ｓの幅方向両端にワイパ用空気流が吹き付けられ、このワイパ用空気流が鋼帯Ｓの幅方向両端に付着している冷却液を掻き落とすようにして吹き飛ばす。鋼帯Ｓの表裏両面において、ワイパ７４の各ワイパノズル７６から噴出される空気の噴出方向は、鋼帯Ｓの幅方向外側に向けられており、かつ、鋼帯Ｓの通板方向の上流側へ傾斜しているので、ワイパ７４により掻き落とされた冷却液は鋼帯Ｓの幅方向外側へ流れ出ることとなる。さらに、ワイパ用空気流は斜め上方に噴出され、鋼帯Ｓから吹き飛ばされた冷却液のうち小水滴は、この空気流とともに吸気ダクト６２の吸気口６４まで飛ばされる。鋼帯Ｓから吹き飛ばされた冷却液のうち大水滴は下方へ落下する。
【００３１】
吸気ダクト６２の下にある冷却液回収容器５６は、ワイパ７４によって鋼帯Ｓから吹き飛ばされた冷却液の大水滴や、鋼帯Ｓの幅方向中央近傍に付着して流れ落ちてくる冷却液を受ける。冷却液回収容器５６と吸気ダクト６２によって、ミスト噴出ノズル５０から噴出された冷却液の大半は回収される。
冷却液回収容器５６の間を通過した鋼帯Ｓは、筐体１２外へ出て、プレッシャーパッド８２の間を通過する。プレッシャーパッド８２へは、高圧空気が噴気用コンプレッサー８４から連続供給されており、プレッシャーパッド８２の空気噴気ノズルから乾燥用空気流が鋼帯Ｓの表裏両面に吹き付けられる。乾燥用空気流は鋼帯Ｓの表裏両面に沿って流れ、一部の乾燥用空気流は冷却液回収容器５６の間を通って上方へ流れ、残りの乾燥用空気流は下方へ流れる。上方へ流れる乾燥用空気流は、冷却液回収容器５６と鋼帯Ｓとの隙間を通って冷却液が下方へ流れ出ることを防止している。また、乾燥用空気流は、筐体１２を出た鋼帯Ｓの表面及び裏面の乾燥を早める。そして、鋼帯Ｓはロール９０の間を通過するまでに乾燥する。
【００３２】
また、冷却液回収容器５６に回収された冷却液は、鋼帯Ｓの熱を受け取ってミスト噴出ノズル５０から噴出されたときの温度よりも高温になっている。この高温になった冷却液は冷却液回収容器５６から冷却液タンク４２へ送られ、冷却液タンク４２内の冷却液の温度が上昇する。冷却液タンク４２から冷却液は熱交換器４４へ送られ、冷却液の温度はミスト噴出ノズル５０から噴出されるときの温度まで低下する。そして、冷却液は熱交換器４４から冷却液ポンプ４６へ送られる。
【００３３】
さらに、空気噴出ノズル３２から噴出された冷却用空気流は、鋼帯Ｓの熱を受け取って高温となり筐体１２内を上方へ上昇する。ミスト噴出ノズル５０から噴出されたミスト流中の冷却液の一部は、鋼帯Ｓの熱を受け取って気化し筐体１２内上部へ上昇する。また、筐体１２内上部には未冷却の高温の鋼帯Ｓが存在するので、筐体１２内上部は高温の雰囲気となりやすい。筐体１２内上部からは排気ポンプ２０により高温の空気が連続して排気されており、筐体１２内上部が高温の雰囲気となることを抑制している。筐体１２内上部から排気される空気中に存在する気化した冷却液は、ミストセパレータ１８により除去され、排気ポンプ２０からは乾燥した空気が大気中へ放出される。
【００３４】
したがって、鋼帯Ｓの通板速度、厚さ、幅等が変動しても、冷却装置１０によって鋼帯Ｓを目的冷却温度まで冷却することができ、冷却装置１０を出た鋼帯Ｓは全長にわたって乾燥した状態でコイルに巻き取られることとなり、冷却された鋼帯Ｓに錆などを発生することは防止されている。
なお、本実施の形態において、鋼帯Ｓの表裏両面側にある各ワイパ７４はそれぞれ４つのワイパノズル７６を有し、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏って２つずつのワイパノズル７６が配置されているとしたが、各ワイパ７４が有するワイパノズル７６の数が４つに限定されるものでないことは勿論である。例えば、各ワイパ７４はそれぞれ６つのワイパノズル７６を有し、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏って配置されるワイパノズル７６の数を３つとすることも可能である。
【００３５】
また、本実施の形態において、各ワイパ７４は、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に２つずつのワイパノズル７６を有し、種々の幅の鋼帯Ｓに対して、噴出した空気を鋼帯Ｓの幅端部に当てている。しかし、替わりに、各ワイパ７４が有するワイパノズル７６を以下に述べる変形例１の構成とすることも可能である。すなわち、変形例１において、各ワイパ７４はそれぞれ２つのワイパノズル７６を有し、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏ってそれぞれ１つのワイパノズル７６を配置してあり、各ワイパノズル７６は移動装置によって鋼帯Ｓの幅方向に移動可能に構成されている。そして、鋼帯Ｓの幅に応じて、各ワイパノズル７６の位置を調整し、鋼帯Ｓの幅端部に向けて確実に空気を噴出させる。
【００３６】
さらに、本実施の形態においては、鋼帯Ｓの表裏面に対向させて吸気ダクト６２を設け、吸気ダクト６２が鋼帯Ｓの表裏面上において水滴を吸引している。しかし、本発明において、吸気ダクト６２の配置位置は、鋼帯Ｓの表裏面に対向する配置位置に限定されるものではない。例えば、図３の変形例２に示す配置位置とすることも可能である。変形例２において、吸気ダクト６２は鋼帯Ｓの幅方向端よりも外側の側方に設置されている。そして、吸気ダクト６２は、ワイパ７４により掻き落とされた水滴を、鋼帯Ｓの幅方向端の外側側方から吸引する。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、上記のような冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法であるので、供給される鋼帯の条件が変動しても、冷却液を冷却後の鋼帯表面から除去可能な冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却装置の構成図である。
【図２】冷却装置の筐体の内部構造図である。
【図３】変形例２に係る吸気ダクトの配置図である。
【符号の説明】
１０ 冷却装置
１２ 筐体
１６ 上部排気系統
１８ ミストセパレータ
２０ 排気ポンプ
２２ 排気配管
２６ 空気供給系統
２８ 給気用コンプレッサー
３０ 給気ヘッダー
３２ 空気噴出ノズル
３４ 給気配管
３６ 配管
４０ 冷却液系統
４２ 冷却液タンク
４４ 熱交換器
４６ 冷却液ポンプ
４８ 冷却液ヘッダー
５０ ミスト噴出ノズル
５２ 冷却液配管
５４ 配管
５６ 冷却液回収容器
６０ 吸気系統
６２ 吸気ダクト
６４ 吸気口
６６ ミストセパレータ
６８ 吸気ポンプ
７０ 吸気配管
７４ ワイパ
７５ 給気ヘッダー
７６ ワイパノズル
８０ 噴気系統
８２ プレッシャーパッド
８４ 噴気用コンプレッサー
８６ 噴気配管
８８、９０ ロール
Ｓ 鋼帯
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続供給される鋼帯の冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続焼鈍装置により、連続供給される鋼帯を焼鈍している。この連続焼鈍装置においては、鋼帯は霧状の冷却水を噴霧されて急速に冷却する。鋼帯を冷却するにあたり、鋼帯の幅方向の温度が不均一となると、鋼帯の安定した品質を得ることが困難となる。このため、連続焼鈍装置は、鋼帯の厚さや通板速度が変化しても鋼帯の幅方向の温度を均一とすることを目的とした冷却装置を備えている。
【０００３】
かかる冷却装置として、鋼帯に冷却液を噴霧するスプレーノズルと鋼帯との間に、鋼帯の幅方向に移動と傾斜とを可能とした遮蔽板を設け、この遮蔽板により鋼帯に噴霧される冷却水の一部を遮断し、鋼帯の幅方向端部分の過冷却を防止し、鋼帯の幅方向の温度を均一とし、鋼帯の形状悪化を防止しようとするものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６―３４６１５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の冷却装置において鋼帯を冷却中に、鋼帯の通板速度が急激な加減速により変動したり、鋼帯の厚さや幅に大きな変動を生じたりした場合、これらの変動に遮蔽板の位置変化が間に合わないという問題がある。遮蔽板を鋼帯に対して適切な場所に位置させることができないと、冷却装置を出た鋼帯の幅方向端部分に冷却水が付着したまま残ってしまう。鋼帯の幅方向端部分に残った冷却水は、冷却装置の外で飛散して周辺の他の機器にかかり、他の機器に悪影響を与える。また、鋼帯に錆を生じさせる原因となり、鋼帯の製品管理に支障をきたすこととなる。
【０００６】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、供給される鋼帯の条件が変動しても、冷却液を冷却後の鋼帯表面から除去可能な冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る冷却装置は、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する冷却装置において、冷却後の鋼帯の表裏両面に対してガスを噴出可能なワイパを備え、前記ワイパから噴出されるガスの噴出方向は、当該鋼帯の表裏両面のうちのいずれかの面に向いているとともに、該鋼帯の幅方向外側向きに傾斜し、かつ、該鋼帯の搬送方向の上流側向きに傾斜しており、前記ワイパに対して通板方向下流側に冷却液回収容器を備える。
【０００８】
請求項１の発明によると、ワイパが冷却後の鋼帯表面に付着している冷却液を掻き落とし、冷却装置を出た鋼帯の幅方向端部分に冷却液が残存することは防止される。ワイパにより掻き落とされた冷却液は鋼帯の幅方向外側かつ搬送方向上流側に向かって流れるので、冷却液が下流側まで持ち込まれることは防がれる。
そして、請求項１の発明によると、冷却液回収容器が鋼帯とともに通板方向下流側へ運ばれる冷却液を回収し、冷却液が鋼帯とともに冷却装置から外へ出ることは防止される。冷却液回収容器により回収された冷却液を回収し、循環させて再使用することもできる。
また、冷却液として水を挙げることができるが、冷却液は水に限定されるものではない。
【０００９】
請求項２の発明に係る冷却装置は、請求項１に記載の冷却装置であって、前記ワイパに対して通板方向同位置又は通板方向上流側に吸気手段を備える。
請求項２の発明によると、ワイパにより掻き落とされた冷却液は、吸気手段により吸引され、鋼帯とともに通板方向下流側へ運ばれる冷却液の量は少なくなる。吸気手段により吸引された冷却液を回収し、循環させて再使用することもできる。
【００１１】
請求項３の発明に係る冷却装置は、請求項１又は２記載の冷却装置であって、前記ワイパに対して通板方向下流側に噴気手段を備える。
請求項３の発明によると、噴気手段から鋼帯に噴出された空気などのガス流の一部は通板方向上流側へ流れ、鋼帯とともに移動してくる冷却液を通板方向上流側へ押し戻し、冷却液が噴気手段よりも通板方向下流側に移動することを防止している。また、噴気手段からのガス流が鋼帯表面に残存する冷却液を吹き飛ばすとともに、鋼帯表面の乾燥を促し、冷却装置を出た鋼帯の乾燥は短時間で完了する。
【００１２】
請求項４の発明に係る冷却装置は、請求項１又は２に記載の冷却装置であって、前記冷却液回収容器に対して通板方向下流側に噴気手段を備える。
請求項４の発明によると、冷却液回収容器に回収されなかった冷却液は、噴気手段から噴出されるガス流により通板方向上流側へ押し戻され、冷却装置を出た鋼帯に冷却液が付着していることは防止される。
また、請求項５の発明に係る冷却方法は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の冷却装置を用いて、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する。
更に、請求項６の発明に係る鋼帯の製造方法は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の冷却装置を用いて、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１及び図２を参照して本実施の形態の構成を説明する。図１は冷却装置の構成図、図２は冷却装置の筐体の内部構造図である。
図１に示す冷却装置１０は、筐体１２を有するとともに、上部排気系統１６、空気供給系統２６、冷却液系統４０、吸気系統６０、ワイパ７４及び噴気系統８０を備える。
【００１４】
図１及び図２に示すように、筐体１２の上方と下方にそれぞれロール８８、９０が設置されており、筐体１２上部から未冷却の鋼帯Ｓがロール８８に導かれて筐体１２内に連続供給され、筐体１２内を鋼帯Ｓは下方へ送られ、筐体１２下部から鋼帯Ｓが筐体１２外へロール９０に導かれて連続して払い出される構成となっている。
【００１５】
筐体１２内には、鋼帯Ｓの表面側と裏面側にそれぞれ給気ヘッダー３０、冷却液ヘッダー４８、吸気ダクト６２、ワイパ７４及び冷却液回収容器５６が設置されている。これらの給気ヘッダー３０、冷却液ヘッダー４８、吸気ダクト６２、ワイパ７４及び冷却液回収容器５６は、鋼帯Ｓの通板方向に沿って上方から下方にかけて順に並んでいる。
【００１６】
上部排気系統１６はミストセパレータ１８と排気ポンプ２０とからなる。筐体１２内上部は、排気配管２２によりミストセパレータ１８を介して排気ポンプ２０とつながっている。ミストセパレータ１８は内部に図示しない分離板を有し、ミストセパレータ１８を通過する空気から液体分を除去可能な構成を有する。筐体１２内上部からミストセパレータ１８へ至る排気配管２２は、筐体１２内で鋼帯Ｓの表面側と裏面側とにそれぞれ設置されている。
【００１７】
空気供給系統２６は給気用コンプレッサー２８、給気ヘッダー３０及び空気噴出ノズル３２からなり、給気配管３４が給気用コンプレッサー２８と給気ヘッダー３０との間をつないでいる。給気ヘッダー３０は、筐体１２内の鋼帯Ｓの表面側にあり、この給気ヘッダー３０から出る配管３６が鋼帯Ｓの表面と対向し、且つ鋼帯Ｓの幅方向と平行に複数段並んでいる。これらの各段の配管３６は複数の空気噴出ノズル３２を有する。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有する給気ヘッダー３０、配管３６及び空気噴出ノズル３２が設置されている。
【００１８】
冷却液系統４０は冷却液回収容器５６、冷却液タンク４２、熱交換器４４、冷却液ポンプ４６、冷却液ヘッダー４８及びミスト噴出ノズル５０からなり、これらの冷却液回収容器５６、冷却液タンク４２、熱交換器４４、冷却液ポンプ４６及び冷却液ヘッダー４８は順に冷却液配管５２によってつながっている。また、冷却液ヘッダー４８には、給気用コンプレッサー２８と給気ヘッダー３０との間で分岐した給気配管３４がつながっている。この冷却液系統４０内を流れる冷却液は水である。
【００１９】
冷却液回収容器５６は上方に解放した皿状の容器であり、鋼帯Ｓの一方の幅方向端から他方の幅方向端まで鋼帯Ｓの表面側に沿って設置されている。筐体１２内で鋼帯Ｓの裏面側にも同様の構成を有する冷却液回収容器５６が設置されている。
冷却液ヘッダー４８が筐体１２内の鋼帯Ｓの表面側にあり、この冷却液ヘッダー４８から出る配管５４が鋼帯Ｓの表面と対向し、且つ鋼帯Ｓの幅方向と平行に複数段並んでおり、これらの各段の配管５４は複数のミスト噴出ノズル５０を有する。各配管５４はそれぞれ図示しない電磁弁を備え、各段の配管５４毎にミスト噴出ノズル５０へ流れる冷却液及び高圧空気を制御可能な構成となっている。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有する冷却液ヘッダー４８、配管５４及びミスト噴出ノズル５０が設置されている。
【００２０】
吸気系統６０は吸気手段をなし、吸気ダクト６２、ミストセパレータ１８と同様の構成のミストセパレータ６６及び吸気ポンプ６８とからなっている。吸気ダクト６２は吸気配管７０によりミストセパレータ６６を介して吸気ポンプ６８とつながっている。鋼帯Ｓの表面側において、吸気ダクト６２は、鋼帯Ｓの表面と対向して開口する吸気口６４を有し、この吸気口６４の開口幅は鋼帯Ｓの幅よりも大きな寸法である。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有する吸気ダクト６２が設置されている。
【００２１】
図２に示すように、一対のワイパ７４が、筐体１２内の鋼帯Ｓの表面側において、吸気ダクト６２と冷却液回収容器５６との間に設置されている。ワイパ７４は、吸気配管３４に接続された給気ヘッダー７５及びこの給気ヘッダー７５に設置された４つのワイパノズル７６とからなる。４つのワイパノズル７６は鋼帯Ｓの幅方向に並んでおり、各ワイパノズル７６が鋼帯Ｓの表面に対向して配置されている。４つのワイパノズル７６のうち２つは、鋼帯Ｓの幅方向の一方の端側に偏って位置しており、残りの２つは、鋼帯Ｓの幅方向の他方の端側に偏って位置している。
【００２２】
そして、鋼帯Ｓの表面側の各ワイパノズル７６の向きは、鋼帯Ｓの表面側への向きであるとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きであり、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きとなっている。すなわち、給気用コンプレッサー２８から給気配管３４を介してワイパ７４へ送られる空気が各ワイパノズル７６から噴出される方向は、鋼帯Ｓの表面側へ向いているとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きに傾斜しており、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きに傾斜している。
【００２３】
なお、２つずつのワイパノズル７６が鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏って位置しているのは、多種にわたる鋼帯Ｓの幅に対応するためである。いかなる幅の鋼帯Ｓが通板されても、鋼帯Ｓの幅方向の各端側にある２つのうちいずれかのワイパノズル７６にて、鋼帯Ｓの表面の幅方向端部に付着した冷却液は確実に掻き落とされる。
【００２４】
なお、図２は、鋼帯Ｓの表面側より見た図であるが、この表面側と同様に、鋼帯Ｓの裏面側にもワイパ７４が設置されている。すなわち、ワイパ７４の４つのワイパノズル７６が、吸気ダクト６２と冷却液回収容器５６との間で鋼帯Ｓの裏面側と対向している。鋼帯Ｓの裏面側にある４つのワイパノズル７６は、鋼帯Ｓの幅方向に並んでおり、４つのうちの２つのワイパノズル７６は、鋼帯Ｓの幅方向の一方の端側に偏って位置しており、残りの２つのワイパノズル７６は、鋼帯Ｓの幅方向の他方の端側に偏って位置しており、各ワイパノズル７６の向きは、鋼帯Ｓの裏面側への向きであるとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きであり、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きとなっている。そして、空気が鋼帯Ｓの裏面側の各ワイパノズル７６から噴出される方向は、鋼帯Ｓの裏面側へ向いているとともに、鋼帯Ｓの幅方向外側向きに傾斜しており、かつ、鋼帯Ｓの搬送方向の上流側向きに傾斜している。
【００２５】
噴気系統８０は噴気手段をなし、プレッシャーパッド８２及び噴気用コンプレッサー８４とからなる。プレッシャーパッド８２と噴気用コンプレッサー８４とは噴気配管８６によってつながっている。プレッシャーパッド８２は、筐体１２から出てくる鋼帯Ｓの表面と対向して設置されており、鋼帯Ｓの表面に向かって図示しない複数の空気噴気ノズルを有している。鋼帯Ｓの裏面側においても、表面側と同様の構成を有するプレッシャーパッド８２が設置されている。
【００２６】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
鋼帯Ｓがロール８８に導かれて筐体１２上方から筐体１２内に連続供給され、ロール９０に導かれて筐体１２下方から筐体１２外へ連続して払い出されている。鋼帯Ｓは筐体１２内へ供給される時点では未冷却の状態であり、高温となっている。
【００２７】
筐体１２内へ入った鋼帯Ｓは、最初に空気噴出ノズル３２の間を通過する。空気噴出ノズル３２へは、高圧空気が給気用コンプレッサー２８から給気ヘッダー３０を介して連続供給されており、この高圧空気が冷却用空気流として空気噴出ノズル３２から鋼帯Ｓの表裏両面に吹き付けられている。冷却用空気流を吹き付けられた鋼帯Ｓは空気冷却され、その温度は低下する。
【００２８】
空気噴出ノズル３２の間を通過した鋼帯Ｓは、ミスト噴出ノズル５０の間を通過する。ミスト噴出ノズル５０へは、高圧空気が給気用コンプレッサー２８から冷却液ヘッダー４８を介して連続供給されているとともに、冷却液が冷却液タンク４２から熱交換器４４、冷却液ポンプ４６及び冷却液ヘッダー４８を介して連続供給されている。冷却液ヘッダー４８において高圧空気と冷却液は混合され、ミスト噴出ノズル５０から冷却液が霧状のミスト流となって噴出している。空気噴出ノズル３２の間で空気冷却された鋼帯Ｓは、その表裏両面に冷却液のミスト流をミスト噴出ノズル５０から吹き付けられる。ミスト流を吹き付けられた鋼帯Ｓはさらに冷却され、鋼帯Ｓの温度は冷却目的温度まで低下する。ミスト流により冷却された鋼帯Ｓの表裏両面はともに冷却液が付着し濡れている。
【００２９】
ミスト噴出ノズル５０の間を通過した鋼帯Ｓは、吸気ダクト６２の間を通過する。吸気ダクト６２の吸気口６４から、吸気ポンプ６８が鋼帯Ｓの表裏両面近傍に存在する空気と、この空気中に浮遊している冷却液のミストと、後述のワイパ７４により吹き飛ばされた冷却液の小水滴とを一緒に吸引する。吸気口６４より吸引された空気と冷却液のミストはミストセパレータ６６に通され、ミストセパレータ６６中の分離板によって冷却液は回収され、乾燥した空気のみが吸気ポンプ６８より大気中に放出される。
【００３０】
吸気ダクト６２の間を通過した鋼帯Ｓは、ワイパ７４の間を通過する。各ワイパ７４のワイパノズル７６へは、高圧空気が給気用コンプレッサー２８から連続供給され、ワイパノズル７６からワイパ用空気流となって噴出している。鋼帯Ｓの表裏両面において、鋼帯Ｓの幅方向両端にワイパ用空気流が吹き付けられ、このワイパ用空気流が鋼帯Ｓの幅方向両端に付着している冷却液を掻き落とすようにして吹き飛ばす。鋼帯Ｓの表裏両面において、ワイパ７４の各ワイパノズル７６から噴出される空気の噴出方向は、鋼帯Ｓの幅方向外側に向けられており、かつ、鋼帯Ｓの通板方向の上流側へ傾斜しているので、ワイパ７４により掻き落とされた冷却液は鋼帯Ｓの幅方向外側へ流れ出ることとなる。さらに、ワイパ用空気流は斜め上方に噴出され、鋼帯Ｓから吹き飛ばされた冷却液のうち小水滴は、この空気流とともに吸気ダクト６２の吸気口６４まで飛ばされる。鋼帯Ｓから吹き飛ばされた冷却液のうち大水滴は下方へ落下する。
【００３１】
吸気ダクト６２の下にある冷却液回収容器５６は、ワイパ７４によって鋼帯Ｓから吹き飛ばされた冷却液の大水滴や、鋼帯Ｓの幅方向中央近傍に付着して流れ落ちてくる冷却液を受ける。冷却液回収容器５６と吸気ダクト６２によって、ミスト噴出ノズル５０から噴出された冷却液の大半は回収される。
冷却液回収容器５６の間を通過した鋼帯Ｓは、筐体１２外へ出て、プレッシャーパッド８２の間を通過する。プレッシャーパッド８２へは、高圧空気が噴気用コンプレッサー８４から連続供給されており、プレッシャーパッド８２の空気噴気ノズルから乾燥用空気流が鋼帯Ｓの表裏両面に吹き付けられる。乾燥用空気流は鋼帯Ｓの表裏両面に沿って流れ、一部の乾燥用空気流は冷却液回収容器５６の間を通って上方へ流れ、残りの乾燥用空気流は下方へ流れる。上方へ流れる乾燥用空気流は、冷却液回収容器５６と鋼帯Ｓとの隙間を通って冷却液が下方へ流れ出ることを防止している。また、乾燥用空気流は、筐体１２を出た鋼帯Ｓの表面及び裏面の乾燥を早める。そして、鋼帯Ｓはロール９０の間を通過するまでに乾燥する。
【００３２】
また、冷却液回収容器５６に回収された冷却液は、鋼帯Ｓの熱を受け取ってミスト噴出ノズル５０から噴出されたときの温度よりも高温になっている。この高温になった冷却液は冷却液回収容器５６から冷却液タンク４２へ送られ、冷却液タンク４２内の冷却液の温度が上昇する。冷却液タンク４２から冷却液は熱交換器４４へ送られ、冷却液の温度はミスト噴出ノズル５０から噴出されるときの温度まで低下する。そして、冷却液は熱交換器４４から冷却液ポンプ４６へ送られる。
【００３３】
さらに、空気噴出ノズル３２から噴出された冷却用空気流は、鋼帯Ｓの熱を受け取って高温となり筐体１２内を上方へ上昇する。ミスト噴出ノズル５０から噴出されたミスト流中の冷却液の一部は、鋼帯Ｓの熱を受け取って気化し筐体１２内上部へ上昇する。また、筐体１２内上部には未冷却の高温の鋼帯Ｓが存在するので、筐体１２内上部は高温の雰囲気となりやすい。筐体１２内上部からは排気ポンプ２０により高温の空気が連続して排気されており、筐体１２内上部が高温の雰囲気となることを抑制している。筐体１２内上部から排気される空気中に存在する気化した冷却液は、ミストセパレータ１８により除去され、排気ポンプ２０からは乾燥した空気が大気中へ放出される。
【００３４】
したがって、鋼帯Ｓの通板速度、厚さ、幅等が変動しても、冷却装置１０によって鋼帯Ｓを目的冷却温度まで冷却することができ、冷却装置１０を出た鋼帯Ｓは全長にわたって乾燥した状態でコイルに巻き取られることとなり、冷却された鋼帯Ｓに錆などを発生することは防止されている。
なお、本実施の形態において、鋼帯Ｓの表裏両面側にある各ワイパ７４はそれぞれ４つのワイパノズル７６を有し、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏って２つずつのワイパノズル７６が配置されているとしたが、各ワイパ７４が有するワイパノズル７６の数が４つに限定されるものでないことは勿論である。例えば、各ワイパ７４はそれぞれ６つのワイパノズル７６を有し、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏って配置されるワイパノズル７６の数を３つとすることも可能である。
【００３５】
また、本実施の形態において、各ワイパ７４は、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に２つずつのワイパノズル７６を有し、種々の幅の鋼帯Ｓに対して、噴出した空気を鋼帯Ｓの幅端部に当てている。しかし、替わりに、各ワイパ７４が有するワイパノズル７６を以下に述べる変形例１の構成とすることも可能である。すなわち、変形例１において、各ワイパ７４はそれぞれ２つのワイパノズル７６を有し、鋼帯Ｓの幅方向の各端側に偏ってそれぞれ１つのワイパノズル７６を配置してあり、各ワイパノズル７６は移動装置によって鋼帯Ｓの幅方向に移動可能に構成されている。そして、鋼帯Ｓの幅に応じて、各ワイパノズル７６の位置を調整し、鋼帯Ｓの幅端部に向けて確実に空気を噴出させる。
【００３６】
さらに、本実施の形態においては、鋼帯Ｓの表裏面に対向させて吸気ダクト６２を設け、吸気ダクト６２が鋼帯Ｓの表裏面上において水滴を吸引している。しかし、本発明において、吸気ダクト６２の配置位置は、鋼帯Ｓの表裏面に対向する配置位置に限定されるものではない。例えば、図３の変形例２に示す配置位置とすることも可能である。変形例２において、吸気ダクト６２は鋼帯Ｓの幅方向端よりも外側の側方に設置されている。そして、吸気ダクト６２は、ワイパ７４により掻き落とされた水滴を、鋼帯Ｓの幅方向端の外側側方から吸引する。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、上記のような冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法であるので、供給される鋼帯の条件が変動しても、冷却液を冷却後の鋼帯表面から除去可能な冷却装置、冷却方法及び鋼帯の製造方法を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却装置の構成図である。
【図２】冷却装置の筐体の内部構造図である。
【図３】変形例２に係る吸気ダクトの配置図である。
【符号の説明】
１０ 冷却装置
１２ 筐体
１６ 上部排気系統
１８ ミストセパレータ
２０ 排気ポンプ
２２ 排気配管
２６ 空気供給系統
２８ 給気用コンプレッサー
３０ 給気ヘッダー
３２ 空気噴出ノズル
３４ 給気配管
３６ 配管
４０ 冷却液系統
４２ 冷却液タンク
４４ 熱交換器
４６ 冷却液ポンプ
４８ 冷却液ヘッダー
５０ ミスト噴出ノズル
５２ 冷却液配管
５４ 配管
５６ 冷却液回収容器
６０ 吸気系統
６２ 吸気ダクト
６４ 吸気口
６６ ミストセパレータ
６８ 吸気ポンプ
７０ 吸気配管
７４ ワイパ
７５ 給気ヘッダー
７６ ワイパノズル
８０ 噴気系統
８２ プレッシャーパッド
８４ 噴気用コンプレッサー
８６ 噴気配管
８８、９０ ロール
Ｓ 鋼帯
Claims (6)
- 上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却する冷却装置において、
冷却後の鋼帯の表裏両面に対してガスを噴出可能なワイパを備え、
前記ワイパから噴出されるガスの噴出方向は、当該鋼帯の表裏両面のうちのいずれかの面に向いているとともに、該鋼帯の幅方向外側向きに傾斜し、かつ、該鋼帯の搬送方向の上流側向きに傾斜しており、
前記ワイパに対して通板方向下流側に冷却液回収容器を備えることを特徴とする冷却装置。 - 請求項１に記載の冷却装置であって、前記ワイパに対して通板方向同位置又は通板方向上流側に吸気手段を備えることを特徴とする冷却装置。
- 請求項１又は２に記載の冷却装置であって、前記ワイパに対して通板方向下流側に噴気手段を備えることを特徴とする冷却装置。
- 請求項１又は２に記載の冷却装置であって、前記冷却液回収容器に対して通板方向下流側に噴気手段を備えることを特徴とする冷却装置。
- 請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の冷却装置を用いて、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却することを特徴とする冷却方法。
- 請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の冷却装置を用いて、上方から下方向に向けて連続供給される鋼帯を冷却液により冷却することを特徴とする鋼帯の製造方法。
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