JP6044242B2

JP6044242B2 - 連続式焼鈍設備の水冷装置

Info

Publication number: JP6044242B2
Application number: JP2012220167A
Authority: JP
Inventors: 康博藤田; 翔土屋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014070272A

Description

本発明は、連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水冷装置で冷却水を噴射するノズルの変形防止に優れるものに関する。

図４は鋼帯の連続式焼鈍設備１の構成を説明する図で、コイルからペイオフリール２で払い戻された鋼帯ａは、予熱帯４と加熱帯５で所定の温度に加熱された後、鋼種に応じて急冷帯６で冷却され、過時効帯７、冷却帯８で所望する強度に調整されテンションリール１０で巻き取られる。

連続式焼鈍設備１を通過する鋼帯ａは、テンションリール１０により張力が負荷され、入側ルーパー３と出側ルーパー９で連続式焼鈍設備１内を通過する鋼帯ａが確保される。

図５は急冷帯６の構造を説明する図で、所定の温度に加熱された鋼帯ａはクエンチタンク１２内で、クエンチノズル１１のノズル（図示しない）から噴出する冷却水によって両側から急冷された後、シールロール１３、リンガーロール１４によって水きりした後、ドライヤー１５で乾燥され、次工程に進む。

急冷帯６における冷却機構として、水溶液による水冷装置や水冷ロール装置が利用されている。図６は、水溶液による水冷装置に用いる、水浴中の鋼帯の表面の蒸気膜を破壊するために水を噴出させるクエンチノズルの概略構成を説明する垂直方向断面図で、鋼帯ａは図の上から下方向に移動する。

図６は鋼帯ａを中心として左右対称に配置されるクエンチノズルの片側を示す図である。クエンチノズル１１は、水浴中の鋼帯の表面の蒸気膜を破壊するために水供給管１７からの水を噴出させるノズル１６を用いる。

水冷装置で水冷しない操業の場合には、水冷装置内の雰囲気ガスの温度が約２５０℃で、ノズル先端１６ａが鋼帯ａ（約５５０〜７００℃）からの輻射熱に曝され、輻射熱により加熱されないノズル後端１６ｂとの温度差で生ずる熱膨張の差によりノズル１６が変形するおそれがある。

特許文献１はライン上流側から水冷ロール装置と水溶液による水冷装置を直列に配したものを提案している。水冷装置を使用しない場合のノズル変形を防止するため、水冷装置のチャンバー内のスプレーノズルの背方にノズルボックスを設け、その中にスプレーノズルを後退させ、更にノズルボックス内に後退したスプレーノズルとストリップの間に熱遮蔽板を挿脱可能に装入できる構造とすることが記載されている。

実操業において水冷装置を使用しない場合は、クエンチノズルを炉外へ搬出することも行われている。

特開昭５９−３５６３４号公報

特許文献１記載の水冷装置は、チャンバー内のスプレーノズルの背方に設けたノズルボックス部内にスプレーノズルを後退させ、更に熱遮蔽板を用いるが、ノズル先端はストリップに対向したままで、輻射熱に長時間曝された場合の影響が懸念される。スプレーノズルを後退させるのみでは、ストリップ側となるスプレーノズルの先端側のみが輻射熱に曝されて、後端側との熱歪によって変形する。

また、ノズルを水冷装置から取り出して炉外へ搬出する方法は、その効果は確実に得られるが、ノズルの装入、搬出作業の間に炉を開放するため、連続式焼鈍設備の操業が休止し、生産性が大きく低下する。

そこで、本発明は、連続式焼鈍設備の急冷帯において水冷をしない場合であっても、高温の鋼帯に曝される、冷却水を噴出させるノズルが変形しない水冷装置を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水冷装置であって、前記水冷装置は、
クエンチタンクと前記クエンチタンク内で、間隔を設けて対向配置される、２台のクエンチノズルを有し、前記クエンチノズルは複数のノズルと前記ノズルに冷却水を供給する水供給管を備え、前記２台のクエンチノズルの各々の水平方向両端部は、前記クエンチタンク内に設けられた支持回転機構によって、前記水冷装置で鋼帯を水冷する場合は前記ノズルが前記２台のクエンチノズル間で前記鋼帯を挟んで対向し、前記水冷装置で鋼帯を水冷しない場合は前記鋼帯を挟んで背向するように回転可能に支持され、前記支持回転機構は、前記クエンチノズルの両端部を支持する機構の少なくとも一方に、前記クエンチノズルが膨張した際の膨張代を吸収する空隙を有していることを特徴とする連続式焼鈍設備の水冷装置。
２．前記２台のクエンチノズルは、前記ノズルの反対側となる外壁面が前記外壁面と空隙を有して取り付けられた防熱板で覆われていることを特徴とする１記載の連続式焼鈍設備の水冷装置。
３．前記支持回転機構が、前記クエンチタンク内で前記クエンチノズルを水平軸まわりに回転可能に支持する支持構造体と前記クエンチノズルを回転させる回転機構を備え、前記回転機構は、前記クエンチノズルのノズルを前記２台のクエンチノズル間で対向、または背向させるように前記クエンチノズルの水平方向両端部の少なくとも一方に取り付けたウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛み合うウォームと前記ウォームを回転させる駆動機構を有し、前記駆動機構が前記支持構造体に取り付けられていることを特徴とする１または２記載の連続式焼鈍設備の水冷装置。

本発明によれば、連続式焼鈍設備の急冷帯用の水冷装置として、水焼入れを行わない操業の場合でも、通板する鋼帯の輻射熱で、ノズルが変形しないものが得られ、急冷帯で水焼入れを行う操業と水焼入れを行わない操業とを炉の開放無しで連続して切り替えることができ、生産性が著しく向上し、産業上極めて有用である。

本発明の一実施例に係る水冷装置におけるクエンチノズルと鋼帯との配置関係を示す図。本発明の他の例に係る水冷装置におけるクエンチノズルと鋼帯との配置関係を示す図。本発明の一実施例に係る水冷装置におけるクエンチノズルの支持回転機構の構成を説明する図。本発明を適用する連続式焼鈍設備を説明する図。図４に示す連続式焼鈍設備の急冷帯の一部構成を説明する図。従来の水冷装置におけるクエンチノズルと鋼帯との配置関係を示す図。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。本発明は前図４、５で説明する連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水冷装置の構造に関し、当該水冷装置は、クエンチタンク１２とクエンチタンク１２の内部で、間隔を設けて対向配置される、２台のクエンチノズル１１（前図６に概略構造を示す）を有する。

図３は本発明に係る水冷装置のクエンチタンク１２（図示しない）の内部構造を１台のクエンチノズル１１を用いて説明する概略図で、クエンチノズル１１の水平方向両端部は、クエンチタンク１２内に設けられた支持回転機構によって水平軸まわりに回転可能に支持されている。

支持回転機構は、クエンチタンク１２内でクエンチノズル１１を水平軸まわりに回転可能に支持する支持構造体２３とクエンチノズル１１を回転させる回転機構を備える。支持構造体２３はクエンチタンク１２に脚部の先端が固定された門形構造で、両側の脚部の間で、クエンチノズル１１を水平軸まわりに回転可能に支持する支持機構（図示しない）を両側の脚部に有している。

支持機構は、例えば、回転軸受け構造で、水冷をしない操業の場合に、クエンチノズル１１が膨張しても回転可能なように膨張代を吸収する空隙を有する。

回転機構は、クエンチノズル１１の水平方向の端部に取り付けたウォームホイール２１ｂと、ウォームホイール２１ｂに噛み合うウォーム２１ａとウォーム２１ａを回転させる駆動機構を備える。駆動機構はモータ２０と減速機１９で構成され、支持構造体２３に取り付けられている。回転機構は、クエンチノズル１１の水平方向両端部の少なくとも一方に取り付ける。

急冷帯の水冷装置で鋼帯（図示しない）を水冷する場合は、回転機構の駆動機構で２台のクエンチノズル１１を、ノズル１６が鋼帯を挟んで対向するように回転させる（前図６）。

急冷帯の水冷装置で鋼帯を水冷しない場合は、図１に示すように、回転機構の駆動機構で２台のクエンチノズル１１を、ノズル１６が鋼帯ａを挟んで背向するように回転させる（図１は鋼帯ａを中心として左右対称に配置されるクエンチノズルの片側を示す図である）。

本発明によれば、ノズル１６と鋼帯ａとの間の距離が長くなり、更にノズル１６と鋼帯ａとの間にクエンチノズル１１を構成する外壁や水供給管１７が挟まれるため、鋼帯ａからノズル１６への輻射熱が遮られるとともに、ノズル１６におけるノズル先端１６ａとノズル後端１６ｂとの温度差も小さくなり、ノズル１６の変形が抑制される。

クエンチノズル１１でノズル１６の反対側となる外壁面を防熱板１８で覆うと更に鋼帯ａからの輻射熱の影響が軽減されて好ましい（図２）。防熱板１８は，防熱板１８とクエンチノズル１１との間に空隙が生じるように支持部材２２を介してクエンチノズル１１に取り付ける。

図５に示す水冷装置を用いて、鋼帯ａに対してクエンチノズル１１を図６に示すように配置して、鋼帯ａを急冷しない操業を行った。ノズル１６に４０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の熱応力が生じて、ノズル先端１６ａとノズル後端１６ｂの間に座屈が発生し、クエンチノズル１１を水冷装置の外に出さなければならなかった。

一方、本発明により、鋼帯ａに対してクエンチノズル１１を図１に示すように配置し、鋼帯ａを急冷しない操業を行った場合ではノズル１６の熱応力を６ｋｇｆ／ｍｍ^２以下に低減でき、ノズル先端１６ａとノズル後端１６ｂの間での座屈発生が防止され、クエンチノズル１１を水冷装置の外に出す必要はなかった。

本発明によれば、水焼入れを行う操業と急冷を行わない操業との切替時間を半減できるようになった。

１連続式焼鈍設備
２ペイオフリール
３入側ルーパー
４予熱帯
５加熱帯
６急冷帯
７過時効帯
８冷却帯
９出側ルーパー
１０テンションリール
１１クエンチノズル
１２クエンチタンク
１３シールロール
１４リンガーロール
１５ドライヤー
１６ノズル
１６ａノズル先端
１６ｂノズル後端
１７水供給管
１８防熱板
１９減速機
２０モータ
２１ａウォーム
２１ｂウォームホイール
２２支持部材
２３支持構造体
ａ鋼帯

Claims

連続式焼鈍設備の急冷帯に配置される水冷装置であって、前記水冷装置は、
クエンチタンクと前記クエンチタンク内で、間隔を設けて対向配置される、２台のクエンチノズルを有し、前記クエンチノズルは複数のノズルと前記ノズルに冷却水を供給する水供給管を備え、前記２台のクエンチノズルの各々の水平方向両端部は、前記クエンチタンク内に設けられた支持回転機構によって、前記水冷装置で鋼帯を水冷する場合は前記ノズルが前記２台のクエンチノズル間で前記鋼帯を挟んで対向し、前記水冷装置で鋼帯を水冷しない場合は前記ノズルが前記鋼帯を挟んで背向するように、回転可能に支持され、前記支持回転機構は、前記クエンチノズルの両端部を支持する機構の少なくとも一方に、前記クエンチノズルが膨張した際の膨張代を吸収する空隙を有していることを特徴とする連続式焼鈍設備の水冷装置。
前記２台のクエンチノズルは、前記ノズルの反対側となる外壁面が前記外壁面と空隙を有して取り付けられた防熱板で覆われていることを特徴とする請求項１記載の連続式焼鈍設備の水冷装置。
前記支持回転機構が、前記クエンチタンク内で前記クエンチノズルを水平軸まわりに回転可能に支持する支持構造体と前記クエンチノズルを回転させる回転機構を備え、前記回転機構は、前記クエンチノズルのノズルを前記２台のクエンチノズル間で対向、または背向させるように前記クエンチノズルの水平方向両端部の少なくとも一方に取り付けたウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛み合うウォームと前記ウォームを回転させる駆動機構を有し、前記駆動機構が前記支持構造体に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の連続式焼鈍設備の水冷装置。