JP4875375B2

JP4875375B2 - ガスクッション型ノズル

Info

Publication number: JP4875375B2
Application number: JP2006042327A
Authority: JP
Inventors: 久幹若林
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2007217777A

Description

本発明は、連続焼鈍設備や連続溶融亜鉛メッキ設備において走行する鋼帯を非接触支持あるいはガスシールするするガスクッション型ノズルに関するものである。

一般に、連続焼鈍設備や連続溶融亜鉛メッキ設備において走行する鋼帯を非接触支持あるいはガスシールする装置には、ガスクッション型ノズルが用いられることが多い。

図７は、ガスクッション型ノズルの基本構造を示す縦断面図である。同図に示すように、ガスクッション型ノズルＮでは、走行する鋼帯１と、その鋼帯１の両面側に対向配置した受圧板２と、受圧板２に設けたノズル３とで囲まれた領域Ｒにノズル３よりガスを噴出し、静圧を発生させる。張力変動等により鋼帯１が左右いずれかのノズル３側に接近した場合、図８に示すように鋼帯１の受ける力はノズル３先端と鋼帯との距離Ｌが近づく程大きくなるので、鋼帯１は正規の走行ラインに戻る。このガスクッション効果により、ガスクッション型ノズルでは、冷却用気体吹付けによる鋼帯の振動（フラッタリング）、鋼帯幅方向のそり及び捩れによるノズル３と鋼帯１との接触を避けることができる。

このようなガスクッション型ノズルにおいて、鋼帯に当たったガスは鋼帯幅方向に流出するため、鋼帯幅方向に差圧が発生する。図９には、鋼帯の両面側に対向配置した一対の受圧板（ノズル）の中心を、それぞれ鋼帯の幅方向中央と一致させた場合の鋼帯表面に発生する静圧分布を示す。一見、鋼帯の両面に同じ山形の静圧分布ができると、鋼帯の安定が保たれるように思える。

しかし、とくに鋼帯が薄い場合、張力が低い場合あるいは上下のデフレクターロールの間隔が大きい場合などには、ちょっとしたガス流れの乱れや張力の不均一により、鋼帯の両面が交互に、幅方向に弓形に変形する低周波の波打ち振動、いわゆるフラッタリング等のバタツキが発生する。すなわち、一旦図１０（ａ）のように、鋼帯１がその幅方向に弓形に変形すると、ガスクッション効果により図１０（ｂ）に示すように平坦な形状に戻るが、鋼帯１はそのまま変形を続け、図１０（ｃ）に示すように当初とは逆の弓形に変形するフラッタリング等のバタツキが発生してしまう。このようなフラッタリング等のバタツキが発生すると、鋼帯がノズルに接触して疵が発生することがある。

これに対して、従来以下のような技術が開示されている。

まず、特許文献１には、鋼帯の幅方向にノズルを複数に分割し、鋼帯の幅方向の形状に応じて、幅方向に分割したそれぞれのノズルより噴出するガスの圧力を制御し、鋼帯の幅方向のそりを矯正する技術が開示されている。

また、特許文献２には、ガスクッション型ノズルを鋼帯のパスラインに対してオフセットして設け、積極的に、鋼帯に波状に曲げを与え、鋼帯を幅方向に平坦にする技術が開示されている。

また、特許文献３には、上下方向に走行する鋼帯の両面側に、幅方向に数個の菱形あるいは額縁形の環状ガス噴射口を並列して備え、これにより、幅方向に反転して逃げるガス流れを抑制し、幅方向の静圧の差異を抑え、鋼帯のフラッタリング等のバタツキ及び鋼帯の捩れを抑える技術が開示されている。
特開昭６１−１１７２３２号公報特開昭６２−２１４１３５号公報特開平７−１１３４４号公報

しかし、上記の各特許文献の技術には以下のような問題があった。

まず、特許文献１の技術では、鋼帯のそり等の形状変化を検知し、その後、それぞれのノズルより噴出するガスの圧力を制御する必要があるので、鋼帯のフラッタリング等のバタツキに対しては制御遅れがあるため、現実的には対応できない。

特許文献２の技術では、鋼帯の板厚・板幅等の仕様、張力、噴出ガス圧力等により鋼帯の変位量が変るため、上下設備の設置位置の設計が難しい。例えば、ガス冷却設備において、冷却ガスノズルと鋼帯との距離をできるだけ近づけたいような場合には適用が難しい。

また、特許文献３の技術では、環状ガス噴射口を設けたことにより鋼帯の幅方向の差圧の程度は低くなるが、鋼帯に当たったガスの幅方向への流出を完全に抑えることはできず、幅方向の差圧は発生する。したがって、鋼帯のフラッタリング等のバタツキを抑えることはできない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、走行する鋼帯の非接触支持部あるいはガスシール部で鋼帯の両面が交互に幅方向に弓形に変形するフラッタリング等のバタツキを抑えることができるガスクッション型ノズルを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、走行する鋼帯の両面側に対向配置した一対の受圧板に設けたノズルより噴射するガスにより静圧を発生させ、鋼帯を非接触支持あるいはガスシールするガスクッション型ノズルにおいて、前記一対の受圧板の中心を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらして配置し、鋼帯の両面側に発生させる静圧の鋼帯幅方向分布の頂点を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらすことにより、鋼帯の幅方向断面形状をＳ字形形状で安定させることを特徴とするものである。

この場合、前記一対の受圧板の中心の、鋼帯の板幅方向の位置を調整可能とすることができる。

本発明では、鋼帯の両面側に発生させる静圧の頂点を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらすことにより、ガスクッション型ノズル部分での鋼帯の幅方向断面は、平坦に近いわずかなＳ字形形状で安定する。すなわち、本発明では、鋼帯の幅方向断面形状が鋼帯両面の幅方向静圧分布に近似した形状をしているため、ちょっとしたガス流れの乱れや張力の不均一が発生したとしてもフラッタリング等のバタツキが発生しにくく、仮にバタツキが発生したとしてもその振幅は小さいので安定した鋼帯の走行が可能である。

また、一対の受圧板の中心を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらして配置するようにし、この一対の受圧板の中心の、鋼帯の板幅方向の位置を調整可能とすれば、板幅等の鋼帯の仕様に応じて、最適な幅方向位置にガスクッション型ノズルを配置できる。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係るガスクッション型ノズルの一実施例を示し、（ａ）は鋼帯走行方向に直交する方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

ガスクッション型ノズルＮでは、先に図７で説明したように、走行する鋼帯１と、その鋼帯１の両面側に対向配置した受圧板２と、受圧板２に設けたノズル３とで囲まれた領域にノズル３よりガスを噴出し、静圧を発生させる。そして、鋼帯１に当たったガスの幅方向への流出により、幅方向に差圧が発生する。従来のガスクッション型ノズルでは、この鋼帯の幅方向の差圧がフラッタリング等のバタツキ発生の要因となっていた。

これに対して、本発明では、例えば図１に示すように、走行する鋼帯１の両面側に対向配置され、環状のガス噴出溝を備えたノズル３を設けた一対の受圧板２、２の中心を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらして配置する。ここで、対向配置された一対の受圧板２、２の形状等の構成自体は同一であり、また、一対の受圧板２、２に設けたノズル３の形状、設置位置等の構成も同一である。ここで、本発明でいう受圧板とは、ノズルより噴射するガスにより静圧が発生する領域に対応する部分のことをいい、図１の例では、受圧板２は、ノズル３の環状のガス噴出溝に囲まれた部分である。

このため、鋼帯１の両面に発生する静圧は、図２及び図３に示すように、鋼帯両面の幅方向静圧分布の頂点がずれる。その結果、鋼帯１の幅方向断面は、図４に示すように平坦に近いわずかなＳ字形形状で安定する。すなわち、本発明では、鋼帯の幅方向断面形状が鋼帯両面の幅方向静圧分布に近似した形状をしているため、ちょっとしたガス流れの乱れや張力の不均一が発生したとしてもフラッタリング等のバタツキが発生しにくく、仮にバタツキが発生したとしてもその振幅は小さいので安定した鋼帯の走行が可能である。

また、本発明では、鋼帯１の板幅に応じて鋼帯両面のガスクッション型ノズル（受圧板２）の幅方向位置を調整する幅方向調整機構（図示せず）を設けることにより、図３に示す鋼帯両面の静圧分布の鋼帯幅方向中央Ｏからのずれ量Ｄを調整することができる。この幅方向調整機構としては、例えば、電動材と複数台のスクリュウジャッキとの組み合わせ等を用いることができる。このような幅方向調整機構を持つことにより、鋼帯の板幅に応じた最適な静圧分布を設定することができる。

図５は、本発明に係るガスクッション型ノズルを連続焼鈍炉の冷却帯における鋼帯の非接触型支持装置として適用した例を示す。この例では上下のデフレクターロール４，４の間に配置された上下４段のガスジェットクーラー５間に、本発明に係るガスクッション型ノズルＮが鋼帯１の非接触型支持装置として配置されている。

図６は、本発明に係るガスクッション型ノズルを連続溶融亜鉛メッキ設備における鋼帯走行ラインの非接触型支持装置かつガスシール装置として適用した例を示す。この例では、メッキ槽７出側の上下２段の加熱炉９間に、本発明に係るガスクッション型ノズルＮが鋼帯の非接触型支持装置かつ雰囲気ガスのシール装置として配置されている。ここで、図６中の符号６はデフレクターロール、符号８はワイピングノズル、符号１０はガスジェットクーラーを示す。

なお、図５及び図６の例は、鋼帯が上下方向に走行する例であるが、鋼帯の走行方向は水平方向であっても構わない。

本発明に係るガスクッション型ノズルの一実施例を示し、（ａ）は鋼帯走行方向に直交する方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。本発明に係るガスクッション型ノズルによる鋼帯の幅方向の静圧分布を示す。本発明に係るガスクッション型ノズルによる鋼帯の幅方向の静圧分布を示す。本発明に係るガスクッション型ノズルによる鋼帯の幅方向の形状及び姿勢を示す。本発明に係るガスクッション型ノズルを連続焼鈍炉の冷却帯における鋼帯の非接触型支持装置として適用した例を示す。本発明に係るガスクッション型ノズルを連続溶融亜鉛メッキ設備における鋼帯走行ラインの鋼帯の非接触型支持装置かつガスシール装置として適用した例を示す。ガスクッション型ノズルの基本構造を示す縦断面図である。ガスクッション型ノズルにおいてノズル先端と鋼帯との距離による鋼帯の受ける力の変化を示す。鋼帯の両面側に対向配置した一対の受圧板（ノズル）の中心を、それぞれ鋼帯の幅方向中央と一致させた場合の鋼帯表面に発生する静圧分布を示す。ガスクッション型ノズルによるフラッタリング等のバタツキの発生の過程を示す。

符号の説明

１鋼帯
２受圧板
３ノズル
４デフレクターロール
５ガスジェットクーラー
６デフレクターロール
７メッキ槽
８ワイピングノズル
９加熱炉
１０ガスジェットクーラー
Ｎガスクッション型ノズル

Claims

走行する鋼帯の両面側に対向配置した一対の受圧板に設けたノズルより噴射するガスにより静圧を発生させ、鋼帯を非接触支持あるいはガスシールするガスクッション型ノズルにおいて、
前記一対の受圧板の中心を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらして配置し、鋼帯の両面側に発生させる静圧の鋼帯幅方向分布の頂点を、鋼帯の幅方向中央より鋼帯の幅方向に互いに反対方向にずらすことにより、鋼帯の幅方向断面形状をＳ字形形状で安定させることを特徴とするガスクッション型ノズル。
前記一対の受圧板の中心の、鋼帯の幅方向の位置が調整可能である請求項１に記載のガスクッション型ノズル。