JP4429284B2 - 鋼帯のガス噴流による熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯にガスの噴流を吹き付けて鋼帯を加熱、冷却、または乾燥する熱処理装置に関する。

従来から、鋼帯にガスの噴流を吹き付けて鋼帯を加熱、冷却する熱処理設備は存在した。通常、冷却の場合に冷却した温度差Δｔ℃とその冷却に要した時間Ｔsec により、冷却速度をΔｔ／Ｔ℃／sec で定義している。また、加熱の場合も同様に加熱速度を定義している。ここで冶金的に重要なことは冷却速度、加熱速度であり、これらを高めるために設備的工夫を凝らしてきた。

高い領域の熱伝達率が必要な場合は水冷ロールとの固体接触によるロール冷却法やガスと水を混合した気水冷却法などの方法が用いられている。しかしながら、ロール冷却の場合には固体接触となるため均一な接触が難しく、鋼帯に温度むらを生じ、鋼帯の形状を悪化させるという問題があった。また、特許文献１に示すロール冷却の場合にはガス冷却とを併用し、温度むらに対する対策を施しているものの、ロール接触長さを取るために通板方向を大きく変える必要があるなど、大がかりの設備が必要となる。一方で、気水冷却についても水を使用するため溶存酸素により鋼帯表面が酸化するという問題があり、熱処理後に再度酸洗する必要があった。

ガスの噴流を吹き付ける熱処理装置においては、その加熱速度または冷却速度を高めるためにノズルと鋼帯の間隔を近づけ、ノズルから吐出されるガス速度減衰を可能な限り防いでいた。このため、鋼帯の反りやばたつきを押さえるために、図１に示すように、ある間隔毎に押さえロール８，９を鋼帯１に位置をずらして交互に接触させ、これらを矯正し可能な限りノズル２と鋼帯１の間隔を狭くしていた。

しかしながら、この押さえロール８，９は操業上の理由により鋼帯に対して前進後退可能とするためにロール押さえ装置10，11が付帯しており、このために押さえロール挿入空間が必要でこの部分に対してガスを吹き付けることが出来ず、熱処理上は無駄な領域となっていた。さらにこれらの空間が存在することにより加熱速度、冷却速度が部分的に遅くなっており、冶金学上も不利であった。冶金学上重要な加熱速度、冷却速度は一般に平均加熱速度または平均冷却速度に意味があり、これらの値を上げるためにはガス吹付空間における高効率化とともに押さえロール挿入空間の可能な限りの低減が有効である。

図１においてガス吹付け開始から終了までの長さＬ１のうち実際にガスを吹き付けている長さの割合を有効ガス吹付長割合と呼ぶが、従来の場合、鋼帯の連続焼鈍設備において有効冷却長割合は80％前後であった。

特開平７−２６３３２号公報

本発明の目的は、かかる鋼帯のガス噴流による熱処理装置において、高い加熱速度または冷却速度を得ることにある。

本発明の鋼帯のガス噴流による熱処理装置は、その目的を達成するために以下1)または2)を特徴としている。

1) 鋼帯にガスの噴流を吹き付けて鋼帯を加熱、冷却、または乾燥する熱処理装置であって、ガスの噴流を吐出するノズルが配設されたガス吹付装置の間に、鋼帯の進行方向にそったある間隔をもって、鋼帯に対し一方の側と他方の側に位置をずらして交互に押さえロールを配設したロール挿入空間を設け、鋼帯のフラッタリングを防止するようにした熱処理装置において、鋼帯に対しロール挿入側と反対側のロール挿入空間に、ガス吹付装置延長部を設けてガスの噴流を吐出するノズルを配設したことを特徴とする鋼帯のガス噴流による熱処理装置。

2) 鋼帯を冷却する場合は、押さえロールを冷却した冷却ロールとし、鋼帯を加熱または乾燥させる場合は、押さえロールを加熱した加熱ロールとしたことを特徴とする前記1)に記載の鋼帯のガス噴流による熱処理装置。

本発明の鋼帯にガスの噴流を吹き付けて鋼帯を加熱、冷却、または乾燥させる熱処理装置においては、左右ロール挿入空間における空走部、すなわち鋼帯を加熱、冷却、または乾燥させることに寄与していない部分を短縮できるため熱処理装置の設備長を短くできる。さらに、これにより鋼帯を加熱、冷却、または乾燥させる時間が短くなるため鋼帯の加熱速度、冷却速度、または乾燥速度を向上させることが可能となる。

従って、過大なブロワーやダクトを設けることなく、冶金的またはその他のプロセス上必要とされる加熱速度または冷却速度を容易に確保できる。また、設備長も短くできることから設備もコンパクトになることが可能となり、ランニングコストの面からも大きなメリットが得られ、ロール冷却に見られる鋼帯の温度むらや形状悪化といった問題、気水冷却における鋼帯の表面酸化といった問題がないため、鋼帯の品質向上が図れるとともに、酸化膜除去のための酸洗設備が不要となり設備構成上も簡単になる。

以下に、本発明を詳細に説明する。なお、問題解決に際し、様々な方面からのアプローチを試みた。本発明の中では有効ガス吹付長割合の観点から解決を図っており、順次説明していく。

本発明では押さえロール挿入空間においても加熱または冷却することを検討した。図１に示す押さえロール挿入空間には大きく分けてロールを挿入する側と鋼帯１に対向したロールの無い側に分かれる。ロールの無い側については図２に示すようにガス吹付装置延長部14を配設することによってガス吹付空間とすることができる。また、ロールのある側については押さえロール８，９及び押さえロールを前進後退させるロール押さえ装置があるためガス吹付け装置を設置するには困難が伴い、たとえ設置しても鋼帯に近接させることが難しいため効率が悪くなる。そこで本発明では押さえロールそのものを加熱または冷却しロール加熱またはロール冷却を行うことを考案した。これらにより、従来、加熱または冷却に関しては無効な領域であったロール挿入空間を極力小さく、またはロール挿入空間内でも加熱、冷却することにより、平均の加熱速度、または冷却速度を向上させることが可能となった。

以下、実施例として順次説明していく。

図１に従来のガス噴流による鋼帯の熱処理装置を示す。鋼帯１とノズル２を近接させ、ガス噴流の効率をあげているが、板のばたつき、反りによりノズルと鋼帯が接触することを避けるため左押さえロール８及び右押さえロール９で交互に押さえられている。ところがこれら押さえロールの部分にある左押さえロール挿入空間15及び右押さえロール挿入空間16においてはガスが吹き付けられていないため、冷却、または加熱はＬ１の区間において行われているものの、その中に加熱、冷却において無効な部分が含まれており、結果として高い冷却速度または加熱速度が得られない状態となっていた。すなわち、有効ガス吹付長割合が低い状態であった。

本発明の実施例として図２にて説明する。図２では押さえロールの鋼帯１に対して反対側にガス吹付装置延長部14を設け、ガス吹付開始から終了までの長さＬ２を短縮した。図１と図２は実際にガスを吹き付けている長さは同じであるがＬ１とＬ２を比較するとＬ２の長さが短くなっており、有効ガス吹付長割合が高くなった。鋼帯１の移動速度をＶｍ／秒とすると、加熱または冷却に要する時間は（Ｌ１−Ｌ２）／Ｖ秒短くなっており、加熱速度または冷却速度についてもこの分高くすることができる。なお、本発明を実際の鋼帯の連続焼鈍処理設備に適用したところ有効ガス吹付長割合は82％から90％まで上昇した。

また、前述のとおり押さえロールについても加熱または冷却することにより加熱、冷却能力が高められより一層の加熱速度あるいは冷却速度の向上が図られる。但し、前述のようにロールを接触させて加熱または冷却を行う設備は一般的にロールと鋼帯を均一に接触させることが難しいため鋼帯の温度むらを生じやすいという欠点があった。ところが実験によると、押さえロールのロール径は通常φ 300mm以下と小さく、一般に加熱または冷却ロールとして用いられるロール径φ 1000mmに対して、鋼帯がロールに押さえつけられる圧力（以下、面圧と言う）が大きく、鋼帯の加熱、冷却むらは問題ないことがわかった。

図３に右押さえロール部の断面図を示す。なお、左押さえロールについてもほぼ同様の設備構成であるため、ここでは代表して右押さえロールについて説明する。また、本例では押さえロールを水冷ロールとした場合を示す。図３に示すように、右押さえロール９は、熱処理室壁６の両側壁に前後方向に摺動自在に設けられた軸受18に回転自在に支持されている。ここで鋼帯１の左側の間隙にはガス吹付ヘッダー、ノズル等が配置されているが簡単のため省略している。内部にジャケット構造を有する右押さえロール９の一端は押さえロール回転モーター19に連結されている。一方、反対側の軸受18はロータリージョイント構造となっており、給水管20と排水管21が接続されている。ここで、軸受18は摺動可能となっており、伝導軸23、分配器24、押さえロール進退用モーターによって前進後退が可能である。

かかる構成によって、給水管20を通して、右押さえロール９に冷却水が供給できるとともに、使用した水は排水管21によって排出できる。本説明では一般的な冷却事例として示しているが、加熱した流体を使用すれば加熱ロールとしても使用可能である。また、冷却の場合にも水以外の流体を使用することも可能である。さらに加熱の場合には流体を使う代わりとしてロールに給電することにより電気加熱ロールとすることもできる。さらに、使用する流体の温度、量、または、電気の電流を制御することにより加熱量または冷却量を制御することができる。

従来のガス噴流による熱処理装置における押さえロールとガス吹付装置の配置を示す図である。 本発明のガス噴流による熱処理装置における押さえロールとガス吹付装置の配置を示す図である。 本発明のガス噴流による熱処理装置において、押さえロールの進退機構、加熱冷却機構を示す断面図である。

符号の説明

１ 鋼帯
２ ノズル
３ ガス吹付ヘッダー
６ 熱処理室壁
７ 上搬送ロール
８ 左押さえロール
９ 右押さえロール
10 左ロール押さえ装置
11 右ロール押さえ装置
12 下搬送ロール
13 ガス吹付装置
14 ガス吹付装置延長部
15 左押さえロール挿入空間
16 右押さえロール挿入空間
17 ガス吹付空間
18 軸受
19 押さえロール回転モーター
20 給水管
21 排水管
22 蛇腹
23 伝導軸
24 分配器
25 押さえロール進退用モーター

Claims (2)

1. 鋼帯にガスの噴流を吹き付けて鋼帯を加熱、冷却、または乾燥する熱処理装置であって、ガスの噴流を吐出するノズルが配設されたガス吹付装置の間に、鋼帯の進行方向にそったある間隔をもって、鋼帯に対し一方の側と他方の側に位置をずらして交互に押さえロールを配設したロール挿入空間を設け、鋼帯のフラッタリングを防止するようにした熱処理装置において、
   鋼帯に対しロール挿入側と反対側のロール挿入空間に、ガス吹付装置延長部を設けてガスの噴流を吐出するノズルを配設したことを特徴とする鋼帯のガス噴流による熱処理装置。
2. 鋼帯を冷却する場合は、押さえロールを冷却した冷却ロールとし、鋼帯を加熱または乾燥させる場合は、押さえロールを加熱した加熱ロールとしたことを特徴とする請求項１に記載の鋼帯のガス噴流による熱処理装置。

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