JP6233341B2 - 金属帯の水切り装置および金属帯の水切り方法 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、走行する金属帯に付着した水分を除去するための金属帯の水切り装置および金属帯の水切り方法に関する。

走行する金属帯を冷却、および洗浄した後、金属帯表面に水分が残留している場合、金属帯の表面欠陥を招く恐れがある。このため、金属帯表面の水分の除去設備として、リンガーロールを用いて水分を絞り、続いてドライヤーを用いて金属帯に熱風を吹き付ける設備、例えば水切り装置が使用される場合がある。この様な水切り装置においてリンガーロール表面は、ドライヤーからの熱風により劣化し、さらに金属帯により磨耗するため、この設備の高い水切れ性能を維持するためには、リンガーロールの定期的な交換が必要となる。しかしながら、ロール交換の際は設備を停止させなければならない場合が多く、交換頻度増加は、ロール巻替えコストの増加だけでなく、設備の停止時間の増加に繋がるため、ロール交換頻度の低下が求められている。

このため、リンガーロールを長寿命化させる方法として、種々の提案がなされている（特許文献１、２および３参照）。
特許文献1には、リンガーロールに用いる材質を変更する方法が、特許文献２には、ロール表面を凹凸加工し、リンガーロールと金属帯の微小スリップを減らす方法などが提案されている。
また、特許文献３には、リンガーロールとドライヤーの間に水膜量測定装置を設置し、リンガーロールを通過した後の金属帯の温度、および残存付着水膜量の測定結果をリンガーロールの押圧力、およびドライヤー風量に反映させる制御方法や、そのための設備が提案されている。

特開平１１−２９３４８３号公報 特開平５−２３７２７号公報 特開平２−２５５８５号公報

しかしながら、特許文献１および２に開示された従来の方法の場合、リンガーロールの金属帯との摩擦は考慮されているものの、ドライヤーの熱風による表面劣化については考慮されていないため、表面劣化によりロール本来の耐磨耗性を発揮出来ず、寿命が短くなる場合がある。
また、特許文献３に開示された従来の方法では、ドライヤー風量の増加によるリンガーロールの表面劣化は考慮されていない。

そこで、リンガーロールをドライヤーの熱風から保護する手段として、水によるリンガーロールの冷却およびロール表面への水膜層を形成させ、保護する方法が考えられる。
この方法では、金属帯の出側にあるリンガーロールの外表面が受けるドライヤーからの熱風を防止するには、リンガーロールのドライヤー側の外表面に水膜層を形成する必要がある。しかしながら、この場合には、リンガーロールを通過した金属帯表面にも水膜が形成されることになり、ドライヤーを通過した金属帯表面に水分が残留し、表面欠陥発生に繋がる。

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、リンガーロールとドライヤーとを備える水切り装置において、リンガーロールをドライヤーからの熱風による劣化から保護し、リンガーロールの長寿命化、およびリンガーロール交換による設備停止時間の削減をでき、かつドライヤー出側での金属帯表面の水分残留のない水切り装置および水切り方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の水切り装置は、走行する金属帯の表面を挟圧して表面の水分を絞るリンガーロールと、リンガーロールの金属帯の走行下流側に配置され、金属帯の表面を乾燥するドライヤーと、リンガーロールとドライヤーとの間に配置され、ドライヤーからの熱風を受けるリンガーロールの外表面にミストを噴射してミスト保護層を形成させる1個以上のミスト噴射ノズルと、を有し、ミスト噴射ノズルによって形成されたミスト層によってドライヤーから流出する熱風からリンガーロールを保護し、かつ、金属帯の表面の水分残留を防止することを特徴とする。

上記第１の態様の水切り装置は、さらに、リンガーロールの外表面の温度を測定する温度測定器と、温度測定器によって測定されたリンガーロールの外表面の温度の測定値と金属帯の操業条件とに基づいてミスト噴射ノズルのミスト噴射条件制御を行い、リンガーロールの外表面のミスト保護層の形成を制御する噴射制御装置とを有することが好ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様の水切り方法は、リンガーロールによって走行する金属帯の表面を挟圧して表面の水分を絞り、リンガーロールの金属帯の走行下流側に配置されたドライヤーによって、リンガーロールによって水分が絞られた金属帯の表面を乾燥するに際し、リンガーロールとドライヤーとの間に配置された1個以上のミスト噴射ノズルから、ドライヤーからの熱風を受けるリンガーロールの外表面にミストを噴射して、ミスト保護層を形成させ、ミスト噴射ノズルによって形成されたミスト層によってドライヤーから流出する熱風からリンガーロールを保護し、かつ、金属帯の表面の水分残留を防止することを特徴とする。

上記第２の態様の水切り方法において、1個以上のミスト噴射ノズルからミストを噴射するに際し、さらに、温度測定器によってリンガーロールの外表面の温度を測定し、噴射制御装置によって、温度測定器によって測定されたリンガーロールの外表面の温度の測定値と金属帯の操業条件とに基づいて、ミスト噴射ノズルのミスト噴射条件制御を行い、リンガーロールの外表面のミスト保護層の形成を制御することが好ましい。

上記第１および第２の態様において、噴射制御装置は、リンガーロールの外表面の温度測定値、金属帯の走行速度および鋼板のサイズを含む金属帯の操業条件、ドライヤーの熱風の温度、並びにリンガーロールの外表面の目標温度に基づいて、ミスト噴射ノズルからミストを噴射するためにミスト噴射ノズルに与えられる水圧、空気圧、ミスト水量および空気量を決定し、決定された水圧、空気圧、ミスト水量および空気量をミスト噴射条件としてミスト噴射ノズルを制御することが好ましい。
また、1個以上のミスト噴射ノズルは、リンガーロールの幅方向全面にミストを噴射するものであることが好ましい。

また、ミスト噴射ノズルは、リンガーロールの両端にそれぞれ配置される少なくとも２個のミスト噴射ノズルであることが好ましく、少なくとも２個のミスト噴射ノズルは、リンガーロールのロール幅をａ、リンガーロールのロール端部とミスト噴射ノズルの先端とのロール幅方向の距離をｂ、リンガーロールのロール端部の外表面とミスト噴射ノズルの先端とのロール幅方向と直交するロール高さ方向の距離をｃ、ノズル噴射距離をｄ、ノズル噴射角度をθ１、ノズル角度をθ２とする時、下記式（１）、（２）および（３）を満足するように配置されることが好ましい。
ｄ≧√｛（（ａ／２）＋ｂ）^２＋ｃ^２｝ …（１）
θ_１≧ｔａｎ^−１（ｃ／ｂ）−ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ … （２）
θ_２≦ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ …（３）
また、リンガーロールは、一対のリンガーロールであり、一対のリンガーロールは、その間に走行する金属帯の両表面を挟圧して両表面の水分を絞ることが好ましい。

以上のように構成される本発明によれば、リンガーロールの外表面にミスト保護層を形成することにより、ドライヤーの熱風によるリンガーロールの表面劣化を防止し、リンガーロールの長寿命化を実現し、かつ、金属帯表面の水分残留による欠陥発生を防止することができる。

本発明に係る水切り装置の一実施形態の断面模式図である。 図１に示す水切り装置のリンガーロールとミスト噴射ノズルとの配置を模式的に示す正面説明図である。 図１に示す水切り装置のリンガーロールの外表面に形成されるミスト保護層のミストを模式的に示す斜視図である。 図１に示す水切り装置のミスト噴射ノズルの一実施形態の構造を模式的に示す部分断面正面図である。 図４に示すミスト噴射ノズルの構造を模式的に示す上面図である。 水切り装置への設置基板に取り付けられた図４に示すミスト噴射ノズルを模式的に示す斜視図である。 水切り装置への設置基板に取り付けられた他の実施形態のミスト噴射ノズルを模式的に示す斜視図である。 図６に示すミスト噴射ノズルが取り付けられた設置基板の水切り装置のハウジングへの設置構造を模式的に示す斜視図である。 本発明のミスト噴射ノズルのミスト噴射条件の一例として示される金属帯の走行速度に対するミスト流量のグラフである。

図１は、本発明に係る水切り装置の一実施形態の断面模式図である。図２は、図１に示す水切り装置のリンガーロールとミスト噴射ノズルとの配置を模式的に示す正面説明図である。図は、図１に示す水切り装置のリンガーロールの外表面に形成されるミスト保護層のミストを模式的に示す斜視図である。
これらの図に示すように、本発明に係る水切り装置１０は、走行する金属帯１２の表面１２ａの水分を絞り取るリンガーロール装置１４と、リンガーロール装置１４の走行下流側に配置され、表面の水分を絞り取られた金属帯１２の表面１２ａを乾燥するドライヤー１６とを有する。

リンガーロール装置１４は、走行する金属帯１２の表面１２ａを挟圧する一対のリンガーロール１８と、リンガーロール１８とドライヤー１６との間に配置され、ミストＭ（図３参照）を噴射するミスト噴射ノズル２０と、リンガーロール１８の外表面１８ａの温度を計測する温度計測器２２と、温度計測器２２による計測温度値および金属帯１２の操業条件等に基づいてミスト噴射ノズル２０のミスト噴射条件を制御する制御装置２４とを有する。
ドライヤー１６は、図１中矢印αで示す走行方向に走行する金属帯１２の両表面１２ａを乾燥するためのものであり、金属帯１２の走行方向αに対して逆向きに傾斜する、図１中矢印βで示す方向から熱風を、走行する金属帯１２の両表面１２ａに吹き付けて金属帯１２の両表面１２ａを乾燥する。なお、図１中矢印βは、熱風およびその方向を示すものとしても理解することができる。

ここで、ドライヤー１６としては、走行する金属帯１２の両表面１２ａに向かって熱風ｂを矢印β方向に吹き付けることができるものであれば、どのようなものでも良く、従来公知の金属帯乾燥用ドライヤーを用いることができる。
このような構成のドライヤー１６内において、金属帯１２の両表面１２ａに吹き付けられた熱風は、走行する金属帯１２が進入するドライヤー１６の入側の開口１６ａから、金属帯１２の走行方向αと逆方向である図１中矢印γで示す方向に沿って、外部に放出され、リンガーロール装置１４のリンガーロール１８に向かうとともに、走行する金属帯１２が退出するドライヤー１６の出側の開口１６ｂからも外部に放出される。なお、図１中矢印αは、金属帯１２の走行方向を示すとともに、熱風およびその放出方向を示すものとしても理解することができ、図１中矢印γは、熱風およびその放出方向を示すものとしても理解することができる。

なお、ドライヤー１６の熱風（ｂ）の温度は、金属帯１２の表面１２ａを適切に乾燥することが可能な温度であれば、特に制限するものではないが８０°Ｃ〜１２０°Ｃであるのが好ましい。熱風の温度をこの範囲とするのが好ましいのは、例えば、金属帯１２の走行速度（ラインスピード：ＬＳ）が、０．５ｍ／ｓ〜３．４ｍ／ｓである時、熱風の温度が８０°Ｃ未満では、金属帯１２の表面１２ａの乾燥が不十分になる恐れがあるからであり、１２０°Ｃ超では、ドライヤー１６から放出された熱風によってリンガーロール装置１４のリンガーロール１８を劣化させる恐れがあるからである。

一方、リンガーロール装置１４は、酸洗、圧延、洗浄、焼鈍、めっき、調質圧延および精整等の各種処理を行う製鉄プロセスラインにおいて、金属ストリップの両面に付着した液分や水分を除去するために用いられている。図示例では、リンガーロール装置１４は、走行する金属帯１２の表面１２ａを挟圧する一対のリンガーロール１８を備えているが、本発明はこれに限定されず、２対以上のリンガーロール１８を備えていても良い。
対をなす２本のリンガーロール１８は、図２に示すように、それぞれ中心軸となる金属などの芯材からなるロール軸１８ｂの外周に、ネオプレンゴムやウレタンゴムなどのヤング率の低いゴムをライニングしてライニング層１８ｃを形成したものである。リンガーロール１８のライニング層１８ｃは、特に制限するもの的ではなく、特許文献２および３等に開示のように、ゴムライニングによるものに限定されず、従来公知のライニング層であっても良く、例えば、ロール軸１８ｂの外周に、特許文献１等に開示のように、ゴム、スポンジゴムまたはウレタン等の柔軟性材料からなる内層と、この内層の外周に、ナイロン、ポリエステル、ポリイミドまたはポリエチレンなどの内装より硬質なフィルム状被覆物からなる外層とを積層したものであっても良い。

このため、リンガーロール１８の外表面１８ａの温度、即ち表面温度は、表面劣化等の点から、５０°Ｃ以下であるのが好ましく、４０°Ｃ以下であるのがより好ましい。下限は、特に制限するものではないが、常温より低い温度に冷却する必要はない。
リンガーロール１８は、その両端のロール軸１８ｂが図示しない軸受等により回転可能に支持されることにより、走行する金属帯１２の表面１２ａを、回転しながら挟圧して、その表面１２ａの水分を絞り取ることができる。ここで、図示しない軸受の位置を調整することにより、１対の２本のリンガーロール１８の間隔を調整して、金属帯１２の板厚に応じて、リンガーロール１８のライニング層１８ｃの外表面１８ａと金属帯１２の表面１２ａとの接触面圧を調整することができる。
また、１対のリンガーロール１８は、共に従動ロールであっても良いが、少なくとも一方がモータ等の原動機に回転可能に接続された駆動ロールであっても良い。

ミスト噴射ノズル２０は、リンガーロール１８とドライヤー１６との間に配置されるもので、ドライヤー１６から矢印γで示される熱風γを受けるリンガーロール１８の外表面１８ａにミストＭを噴射してミスト保護層２６を形成させるためのものである。ここで、リンガーロール１８は回転しているため、ミスト噴射ノズル２０からリンガーロール１８の外表面１８ａの上側に、ミスト噴射ノズル２０から噴射されたミストＭは、リンガーロール１８の外表面１８ａを覆うが、リンガーロール１８の回転に伴って随伴回転し、リンガーロール１８の外表面１８ａを略全周覆い、ミスト保護層２６を形成する。
図示例では、ミスト噴射ノズル２０は、１対の２本のリンガーロール１８に対して、各リンガーロール１８の両端のロール軸１８ｂの上側にそれぞれ１個設けられ、合計４個設けられる。
図１に示す例においては、１本のリンガーロール１８に対して２個のミスト噴射ノズル２０は、図２に示すように、１つのミスト噴射ノズル２０から噴射されたミストＭが１本のリンガーロール１８の少なくとも半分の位置まで届くように配置される必要がある。

このため、リンガーロール１８のロール幅をａ、リンガーロール１８のロール端部であるライニング層１８ｃの端部とミスト噴射ノズル２０の先端（噴射孔先端）とのロール幅方向の距離をｂ、リンガーロール１８のロール端部の外表面１８ａとミスト噴射ノズル２０の先端とのロール幅方向と直交するロール高さ方向の距離をｃ、ミスト噴射ノズル２０の先端とリンガーロール１８のロール幅の中点位置との距離であるノズル噴射距離をｄ、リンガーロール１８のロール幅を覆う核であるノズル噴射角度をθ_１、ミスト噴射ノズル２０の先端とリンガーロール１８のロール幅の中点位置とを結ぶ線がリンガーロール１８の外表面１８ａとなす角であるノズル角度をθ_２とする時、２個のミスト噴射ノズル２０は、下記式（１）、（２）および（３）を満足するように互いに線対称に配置されることが好ましい。
ｄ≧√｛（（ａ／２）＋ｂ）^２＋ｃ^２｝ …（１）
θ_１≧ｔａｎ^−１（ｃ／ｂ）−ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ … （２）
θ_２≦ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ …（３）

なお、ノズル噴射距離ｄ、およびノズル噴射角度をθ_１の上限値、並びにノズル角度をθ_２の下限値は、特に制限するものではないが、２個のミスト噴射ノズル２０が噴射されるミストＭの最大の重なりを考慮すると、２個のミスト噴射ノズル２０は、下記式（４）、（５）および（６）を満足するように配置されることが好ましい。
√｛（ａ＋ｂ）^２＋ｃ^２｝≧ｄ …（４）
ｔａｎ^−１（ｃ／ｂ）−ｔａｎ^−１｛ｃ／（ａ＋ｂ）｝≧θ_１ … （５）
ｔａｎ^−１｛ｃ／（ａ＋ｂ）｝≦θ_２ …（６）

ミスト噴射ノズル２０は、所定エアー圧（空気圧）の圧縮エアー（圧縮空気）で所定水圧の水を粉砕混合して、またはエジェクタ効果などによって吸引混合して、圧縮エアーと共にミストＭとしてノズル噴射角度θ_１で外部に噴射するためのものである。ミスト噴射ノズル２０は、図４、図５および図６に示すように、水（純水）配管２８が噴射方向と直交する方向に接続され、エアー配管３０が噴射方向と平行な方向に接続される混合部３２と、混合部３２で圧縮エアーに混合された水をミストとして噴射する噴射孔を備える先端部３４とを有する。

図示例においては、エアー配管３０は、Ｌ字状に湾曲した円管からなる。垂直部３０ａは、取付板３６に固定された円管状の取付部材３８内に挿入され、固定ボルト３８ａ等の固定具によって取付部材３９に固定される。水平部３０ｂは、ミスト噴射ノズル２０の混合部３２に平行に接続される。
また、水配管２８は、直円管からなる。一方の端部２８ａは、取付板３６の長穴３６ａに移動可能に挿入され、取付板３６に載置された取付部材４０の平板部４０ａに直交するように固定された円管部４０ｂ内に挿入され、固定ボルト４１ａ等の固定具によって円管部４０ｂに固定される。他方の端部２８ｂは、ミスト噴射ノズル２０の混合部３２に図中上側から垂直に接続される。

ここで、上述の取付板３６の長穴３６ａは、円弧状の長穴である。この長穴３６ａの中心線のなす円弧の中心の位置に取付板３６を貫通する貫通孔３６ｂが穿孔されている。一方、取付部材４０は、長方形の平板部４０ａの長手方向の端部中央の位置に貫通孔４０ｃが穿孔されている。取付部材４０を取付板３６上に取付部材４０の貫通孔４０ｃと取付板３６の貫通孔３６ｂとが重なるように配置し、固定ボルト４１ｂのねじ部を取付板３６の側から重ねられた貫通孔３６ｂと貫通孔４０ｃとに挿入し、取付部材４０から突出した固定ボルト４１ｂのねじ部にナット４１ｃを螺合して取付部材４０を取付板３６上に移動可能に取り付けることができ、また、固定することもできるように構成されている。

こうして、取付板３６の長穴３６ａに挿入され、取付部材４０の円管部４０ｂ内に挿入されて固定された水配管２８は、固定ボルト４１ｂ及びナット４１ｃ等の固定具による取付位置を中心として、取付部材４０と共に円弧状の長穴３６ａに沿って円弧状に移動することができる。このように、水配管２８は、取付板３６の長穴３６ａに沿って円弧状に移動可能であることから、ミスト噴射ノズル２０の先端部３４の位置を取付板３６に平行、図示例では水平方向に円弧状に移動可能である。なお、取付部材４０および取付部材４０の円管部４０ｂに固定された水配管２８は、取付板３６の長穴３６ａに沿って移動後、ナット４１ｃを固定ボルト４１ｂに螺合させて取付部材４０を取付板３６に締め付けることにより固定される。
また、水配管２８の端部２８ａは、固定ボルト４１ａによって取付部材４０の円管部４０ｂ内の所定位置に固定されているので、固定ボルト４１ａを緩めることにより、円管部４０ｂ内を移動することができるようになるので、取付板３６に対して垂直方向、図示例では上下方向に移動可能であり、上述したミスト噴射ノズル２０のノズル角度θ_２およびノズル噴射距離ｄを調整することができる。

ところで、図４、図５及び図６に示す実施形態では、水配管２８の端部２８ａを、平板部４０ａおよび円管部４０ｂを備える取付部材４０を介して、水平方向及び垂直方向に移動可能に取付板３６に取り付けているので、取付板３６の長穴３６ａのサイズを少し大きくできるなど、水配管２８の取付板３６への取付構造の設計の自由度を上げることができるし、水配管２８は、取付板３６の長穴３６ａに沿った円弧状の水平移動や取付板３６に対する垂直移動（上下動）をスムーズに行うことができる。
しかしながら、本発明は、図４〜図６に示す実施形態に限定されず、図７に示す実施形態のように、取付部材４０の代わりに、取付部材３８と同様な円管部のみからなる取付部材４４を介して、水配管２８の端部２８ａを水平方向及び垂直方向に移動可能に取付板３６に取り付けても良い。図７に示す例でも、水配管２８の端部２８ａは、固定ボルト４５等の固定具によって取付部材４４に固定され、取付板３６に取り付けられる。図７に示す例では、水配管２８の取付板３６への取付構造の設計の自由度は減るものの、構造自体を簡単にできるという特徴がある。

図６、図７および図８に示すように、取付板３６に取り付けられたミスト噴射ノズル２０は、リンガーロール１８を覆うリンガーロール装置１４のハウジング４６の水平板部４６ａに形成された開口部４８に挿入され、取付板３６は、両側の取付ねじ４２などの取付具によって、リンガーロール１８を覆うハウジング４６の水平板部４６ａに固定される。
こうして、ミスト噴射ノズル２０は、リンガーロール１８に対して適切な位置に配置されるように取付板３６を介してリンガーロール装置１４のハウジング４６に取り付けられて固定される。
なお、ハウジング４６の垂直板部４６ｂには、ハウジング４６の水平板部４６ａへのミスト噴射ノズル２０の取付位置の近傍に、ノズル点検窓５０が設けられ、ミスト噴射ノズル２０の取付位置や取付状態が点検できる。ノズル点検窓５０には、図示しない扉が取り付けられ、ノズル点検窓４４を開閉できる。
なお、上述したミスト噴射ノズル２０のノズル角度θ_２およびノズル噴射距離ｄの調整は、ミスト噴射ノズル２０が取付板３６を介してリンガーロール装置１４のハウジング４６に取り付け固定された後でも、ノズル点検窓５０から観察しながら実施することもできる。

本発明において、ミスト噴射ノズル２０で生成されるミストＭの平均粒子径は、特に制限するものではないが、８０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
上述した例では、ミスト噴射ノズル２０は、圧縮エアーと水との２流体を用いてミストＭを生成するのであるが、高圧の水のみの１流体を用いてミストを生成するものであっても良い。しかしながら、２流体方式のミスト噴射ノズル２０の方が、１流体方式のミスト噴射ノズルより、微細なミストを生成できるので好ましい。即ち、１流体方式のミスト噴射ノズルでのミストの平均粒径は、２０μｍ〜３５μｍであるのに対し、２流体方式のミスト噴射ノズルでのミストの平均粒径は、好ましくは２５μｍ以下にすることができ、より好ましくは１０μｍ以下とすることができるからである。

温度計測器２２は、リンガーロール１８の外表面１８ａの温度を計測するものである。温度計測器２２は、リンガーロール１８の外表面１８ａの温度を計測できれば、どこに配置しても良いが、リンガーロール１８の外表面１８ａの上側近傍に配置するのが好ましい。
また、温度計測器２２は、回転しているリンガーロール１８の外表面１８ａの温度を非接触で計測することができれば、どのような温度計でも良く、例えば、赤外放射温度計や、パイロメーター（高温測定計：光高温度計）等の放射温度計を用いることができる。

制御装置２４は、温度計測器２２によって計測された温度の測定値（計測温度値）および金属帯１２の操業条件等に基づいて、好ましくはさらに、ドライヤー１６の熱風の温度、並びにリンガーロール１８の外表面１８ａの目標温度等に基づいて、ミスト噴射ノズル２０のミスト噴射条件、例えばミスト噴射ノズル２０からミストＭを噴射するためにミスト噴射ノズル２０に与えられる水圧（水配管２８の圧力）、エアー圧（エアー配管３０の圧力）、ミスト水量（水配管２８の供給水量）および空気量（エアー配管３０の供給エアー量）を制御するものである。
ここで用いられる金属帯１２の操業条件は、金属帯１２の走行速度（ラインスピード：ＬＳ）、および金属帯１２のサイズ（幅）等を挙げることができる。

例えば、１つのリンガーロール１８について、ミスト保護層（フォグ）２６によるリンガーロール１８の外表面１８ａの冷却は、下記式（７）のように表すことができる。
ここで、リンガーロール１８の表面質量、即ちゴム製のライニング層１８ｃの質量をｍ_Ｒ（ｋｇ）、ミストＭの水量をｍ_Ｆ（ｋｇ）、ライニング層１８ｃの比熱をｃ_Ｒ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、水の比熱をｃ_Ｆ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ミスト保護層２６の形成前（ミスト冷却前）のリンガーロール１８の表面温度をＴ_ｒ１（Ｋ）、ミスト保護層２６の形成後（ミスト冷却後）のリンガーロール１８の表面温度をＴ_ｒ２（Ｋ）、ミストＭの水温をＴ_Ｆ（Ｋ）とすると、下記式（７）で示す等式が成り立つ。
ｍ_Ｒｃ_Ｒ（Ｔ_ｒ１−Ｔ_ｒ２）＝ｍ_Ｆｃ_Ｆ（Ｔ_ｒ２、−Ｔ_Ｆ） …（７）

また、ミスト冷却後のリンガーロール１８の表面温度Ｔ_ｒ２は、リンガーロール１８の表面温度の目標値（目標表面温度）とすることができるので、リンガーロール１８の表面温度Ｔ_ｒ２を目標表面温度Ｔ_ｔに維持するために必要なミストＭの水量ｍ_Ｆｔは、下記式（８）で表すことができる。
ｍ_Ｆｔ＝ｍ_Ｒｃ_Ｒ（Ｔ_ｒ１−Ｔ_ｔ）／ｃ_Ｆ（Ｔ_ｔ、−Ｔ_Ｆ） …（８）
また、リンガーロール１８の半径をｒ（ｍ）、金属帯１２の走行速度をＬＳ（ｍ／ｍｉｎ（分））、ミスト保護層１６のミストＭの密度をｄ（ｋｇ／Ｌ（リットル））とすると、リンガーロール１８の表面温度を目標温度にするのに最低限必要なミストＭの流量Ｑ_ＬＬ（Ｌ／ｍｉｎ）は、下記式（９）で表すことができる。
Ｑ_ＬＬ＝ｍ_ＦｔＬＳ／（２πｒｄ） …（９）

ここで、ミスト噴射ノズル２０から噴射されるミストＭの流量をＱ（Ｌ／ｍｉｎ）とすると、リンガーロール１８の表面温度を目標温度に維持するのに最低限必要なミストＭの流量Ｑ_ＬＬ、即ちミストＭの流量Ｑの下限値Ｑ_ＬＬは、図９に示す下限線のように、金属帯１２の走行速度ＬＳに比例することが分かる。
本発明においては、ミストＭの流量Ｑは、下記式（１０）で表されるように、下限値Ｑ_ＬＬ以上に維持する必要がある。
Ｑ≧Ｑ_ＬＬ＝ｍ_ＦｔＬＳ／（２πｒｄ） …（１０）
その理由は、ミストＭの流量Ｑが下限値Ｑ_ＬＬより少なく（過少に）なると、リンガーロール１８の冷却不足のためその外表面１８ａに劣化が生じ、リンガーロール１８のゴム等のライニング層１８ａが剥離して金属帯１２にカミコミ欠陥等が発生するからである。

次に、ミストＭの流量Ｑの上限値は、リンガーロール１８の下流側にあるドライヤー１４の乾燥可能な水分量に依存する。ドライヤー１４の乾燥可能な水分量は、ドライヤー１４の熱風の温度および熱風量に依存する。ところで、ドライヤー１４に搬送される金属帯１２の表面の乾燥すべき単位面積当たりの水分量が一定であるとすると、金属帯１２のサイズおよび走行速度ＬＳに比例して、ドライヤー１４内において乾燥しなければならない水分量は多くなる。したがって、通常、ドライヤー１４内の乾燥能力は、金属帯１２の走行速度ＬＳに応じてドライヤー１４の出力が変化するようになっていることがある。このため、金属帯１２の走行速度ＬＳが早くなると、ドライヤー１４の出力が上がり、ドライヤー１４の乾燥能力も上がる。また、ドライヤー１４内に金属帯１２に随伴して運ばれるミストＭの量は、金属帯１２のサイズおよび走行速度ＬＳに比例する。
したがって、ミストＭの流量Ｑの上限値Ｑ_ＵＬは、ドライヤー１４の熱風の温度Ｔ_Ｄ（Ｋ）、ミストＭの水温Ｔ_Ｆ（Ｋ）、金属帯１２のサイズ（幅）Ｗ（ｍ）および金属帯１２の走行速度ＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）の関数として、下記式（１１）のように表すことができる。
Ｑ_ＵＬ＝ｆ（Ｔ_Ｄ、Ｔ_Ｆ、Ｗ、ＬＳ） …（１１）

ここで、ミストＭの流量がＱ（Ｌ／ｍｉｎ）であると、ドライヤー１４で乾燥可能な最大のミストＭの流量Ｑ_ＵＬ、即ちミストＭの流量Ｑの上限値Ｑ_ＵＬは、図９に示す上限線のように、金属帯１２の走行速度ＬＳに依存することが分かる。
本発明においては、ミストＭの流量Ｑは、下記式（１２）で表されるように、上限値Ｑ_ＵＬ以下に維持する必要がある。
Ｑ≦Ｑ_ＵＬ＝ｆ（Ｔ_Ｄ、Ｔ_Ｆ、Ｗ、ＬＳ） …（１２）
その理由は、ミストＭの流量Ｑが上限値Ｑ_ＵＬより多く（過多に）なると、ドライヤー１４内での乾燥不足のためドライヤー１４の出側での金属帯１２の水濡れが生じ、水濡れに異物付着等を誘発するからである。

次に、制御装置２４は、ミストＭの流量Ｑを上限値Ｑ_ＵＬと下限値Ｑ_ＬＬとの間に設定して、流量ＱのミストＭをミスト噴射ノズル２０で生成するために、必要となる水圧および水量、ならびにエアー圧およびエアー量を算出する。
なお、図９においてドッドで示すミストＭの流量Ｑが１．５Ｌ／ｍｉｎ〜２．５Ｌ／ｍｉｎの領域は、金属帯１２の走行速度ＬＳが変化しても、ミストＭの流量Ｑの上限値Ｑ_ＵＬと下限値Ｑ_ＬＬとの間にあるので、最適な領域であると言える。
したがって、制御装置２４は、ミストＭの流量Ｑをこの範囲内に制御すれば、リンガーロール１８の外表面１８ａの略全面に最適なミスト保護層２６を形成することができる。
このようなミストＭの流量Ｑは、１分あたりの水量Ｑ（ｋｇ）である。なお、２流体ノズルの場合、水とエアーのバランスでミスト粒径が変わるので、最適な水量かつ粒径になるよう水圧、エアー圧を調整すればよく、ノズルの仕様や配管径などに応じて適宜、水圧および水量、エアー圧およびエアー量を調整すればよい。
本発明の金属帯の水切り装置は、基本的に以上のように構成される。

次に、本発明においては、図１に示す金属帯の水切り装置１０を用いて、本発明の金属帯の水切り方法を実施することができる。
本発明の水切り方法では、先ず、リンガーロール１８によって走行する金属帯１２の外表面１８ａを挟圧して外表面１８ａの水分を絞り取る。
次に、リンガーロール１８の金属帯１２の走行下流側に配置されたドライヤー１４によって、リンガーロール１８によって水分が絞り取られた金属帯１２の表面１２ａを乾燥するものである。

この際、本発明の水切り方法では、まず、上述したように、リンガーロール１８とドライヤー１４との間に配置された1個以上のミスト噴射ノズル２０から、ドライヤー１４からの熱風を受けるリンガーロール１８の外表面１８ａにミストＭを噴射して、ミスト保護層２６を形成させる。
こうして、ミスト噴射ノズル２０によって形成されたミスト保護層２６によってドライヤー１４から流出する熱風からリンガーロール１８を保護し、かつ、金属帯１２の表面１２ａの水分残留を防止する。
以上のようにして、本発明の金属帯の水切り方法を実施することができる。

本発明の金属帯の水切り装置を一実施例に基づいて具体的に説明する。
図１に示す金属帯の水切り装置１０を用いて本発明の金属帯の水切り方法を実施した。
適用金属帯１２として、板厚が０．５ｍｍ〜３．３ｍｍであり、サイズ（板幅）が８００ｍｍ〜１８５０ｍｍである溶融亜鉛めっき鋼板を用いたが、これに限定されるものではない。
適用設備は、連続溶融亜鉛めっきラインＣＧＬ（Continuous Galvanizing Line）の連続焼鈍設備であり、そのウォータークエンチ（WQ：Water Quench、水焼入れ）装置の後段の水切り装置として用いた。本実施例の連続溶融亜鉛めっきラインＣＧＬでは、連続ラインであるので、上述の異なるサイズおよび種類の鋼板の先端（トップ：ＴＯＰ）部と末端(エンド：ＥＮＤ）部を溶接して連続した金属帯１２とすることにより、常時切れることなく連続して流れる。このように、金属帯１２のサイズが変わっても本発明の金属帯の水切り装置１０のリンガーロール１８を用いて水切りを実施することができる。

リンガーロール１８として、半径１０５ｍｍの炭素鋼製金属ロール軸１８ｂに厚さ２０ｍｍのニトリルゴム製のライニング層１８ｃを持つ半径１２５ｍｍのリンガーロールを用いた。
ドライヤー１４の熱風の温度は、８０〜１２０°Ｃとした。
ミストＭ用の水の温度は、５０°Ｃ以下であった。
金属帯の水切り装置１０において、水配管２８から水圧０．３ＭＰａの水を０．４Ｌ／ｍｉｎ、エアー配管３０からエアー圧０．３ＭＰａのエアーを９０Ｌ／ｍｉｎで４つのミスト噴射ノズル２０にそれぞれ供給し、１対のリンガーロール１８に向けてミストＭをミスト流量Ｑとして１．６Ｌ／ｍｉｎ噴射し、１対のリンガーロール１８の外表面１８ａの略全面にミスト保護層２６を形成した。

以上のようにして、ミス切装置１０の１対のリンガーロール１８の外表面１８ａの略全面にミスト保護層２６を形成することにより、リンガーロール１８の表面温度を８０〜９０°Ｃから５０°以下まで冷却することができた。
その結果、リンガーロール１８の寿命を，３か月から４．５か月まで延ばすことができた。その結果、リンガーロール１８の巻替えコストを３６％低減できた。
以上から、本発明の効果は明らかである。

１０ 水切り装置
１２ 金属帯
１２ａ 表面
１４ リンガーロール装置
１６ ドライヤー
１６ａ 入側の開口
１６ｂ 出側の開口
１８ リンガーロール
１８ａ 外表面
１８ｂ ロール軸
１８ｃ ライニング層
２０ ミスト噴射ノズル
２２ 温度計測器
２４ 制御装置
２６ ミスト保護層
２８ 水（純水）配管
２８ａ、２８ｂ 端部
３０ エアー配管
３０ａ 垂直部
３０ｂ 水平部
３２ 混合部
３４ 先端部
３６ 取付板
３６ａ 長穴
３８ 取付具
４０ ハウジング
４０ａ 水平板部
４０ｂ 垂直板部
４２ 開口部
４４ ノズル点検窓

Claims (12)

1. 走行する金属帯の表面を挟圧して該表面の水分を絞るリンガーロールと、
   該リンガーロールの前記金属帯の走行下流側に配置され、前記金属帯の表面を乾燥するドライヤーと、
   前記リンガーロールと前記ドライヤーとの間に配置され、前記ドライヤーからの熱風を受ける前記リンガーロールの外表面にミストを噴射してミスト保護層を形成させる1個以上のミスト噴射ノズルと、を有し、
   前記ミスト噴射ノズルによって形成された前記ミスト層によって前記ドライヤーから流出する前記熱風から前記リンガーロールを保護し、かつ、前記金属帯の表面の水分残留を防止することを特徴とする金属帯の水切り装置。
2. さらに、前記リンガーロールの外表面の温度を測定する温度測定器と、
   該温度測定器によって測定された前記リンガーロールの外表面の温度の測定値と前記金属帯の操業条件とに基づいて前記ミスト噴射ノズルのミスト噴射条件制御を行い、前記リンガーロールの外表面の前記ミスト保護層の形成を制御する噴射制御装置とを有する請求項１に記載の金属帯の水切り装置。
3. 前記噴射制御装置は、前記リンガーロールの外表面の温度の測定値、前記金属帯の走行速度および前記鋼板のサイズを含む前記金属帯の操業条件、ドライヤーの熱風の温度、並びに前記リンガーロールの外表面の目標温度に基づいて、前記ミスト噴射ノズルから前記ミストを噴射するために前記ミスト噴射ノズルに与えられる水圧、空気圧、ミスト水量および空気量を決定し、決定された水圧、空気圧、ミスト水量および空気量を前記ミスト噴射条件として前記ミスト噴射ノズルを制御する請求項２に記載の金属帯の水切り装置。
4. 前記1個以上のミスト噴射ノズルは、前記リンガーロールの幅方向全面にミストを噴射するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属帯の水切り装置。
5. 前記1個以上のミスト噴射ノズルは、前記リンガーロールの両端にそれぞれ配置される２個のミスト噴射ノズルであり、
   前記２個のミスト噴射ノズルは、前記リンガーロールのロール幅をａ、前記リンガーロールのロール端部と前記ミスト噴射ノズルの先端との前記ロール幅方向の距離をｂ、前記リンガーロールのロール端部の外表面と前記ミスト噴射ノズルの先端との前記ロール幅方向と直交するロール高さ方向の距離をｃ、ノズル噴射距離をｄ、ノズル噴射角度をθ１、ノズル角度をθ２とする時、下記式（１）、（２）および（３）を満足するように配置される請求項４に記載の金属帯の水切り装置。
   ｄ≧√｛（（ａ／２）＋ｂ）^２＋ｃ^２｝ …（１）
   θ_１≧ｔａｎ^−１（ｃ／ｂ）−ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ … （２）
   θ_２≦ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ …（３）
6. 前記リンガーロールは、一対のリンガーロールであり、
   該一対のリンガーロールは、その間に走行する前記金属帯の両表面を挟圧して該両表面の水分を絞る請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属帯の水切り装置。
7. リンガーロールによって走行する金属帯の表面を挟圧して該表面の水分を絞り、
   前記リンガーロールの前記金属帯の走行下流側に配置されたドライヤーによって、前記リンガーロールによって水分が絞られた前記金属帯の表面を乾燥するに際し、
   前記リンガーロールと前記ドライヤーとの間に配置された1個以上のミスト噴射ノズルから、前記ドライヤーからの熱風を受ける前記リンガーロールの外表面にミストを噴射して、ミスト保護層を形成させ、
   前記ミスト噴射ノズルによって形成された前記ミスト層によって前記ドライヤーから流出する前記熱風から前記リンガーロールを保護し、かつ、前記金属帯の表面の水分残留を防止することを特徴とする金属帯の水切り方法。
8. 前記1個以上のミスト噴射ノズルから前記ミストを噴射するに際し、
   さらに、温度測定器によって前記リンガーロールの外表面の温度を測定し、
   噴射制御装置によって、前記温度測定器によって測定された前記リンガーロールの外表面の温度の測定値と前記金属帯の操業条件とに基づいて、前記ミスト噴射ノズルのミスト噴射条件制御を行い、前記リンガーロールの外表面の前記ミスト保護層の形成を制御する請求項７に記載の金属帯の水切り方法。
9. 前記噴射制御装置は、前記リンガーロールの外表面の温度の測定値、前記金属帯の走行速度および前記鋼板のサイズを含む前記金属帯の操業条件、ドライヤーの熱風の温度、並びに前記リンガーロールの外表面の目標温度に基づいて、前記ミスト噴射ノズルから前記ミストを噴射するために前記ミスト噴射ノズルに与えられる水圧、空気圧、ミスト水量および空気量を決定し、決定された水圧、空気圧、ミスト水量および空気量を前記ミスト噴射条件として前記ミスト噴射ノズルを制御する請求項８に記載の金属帯の水切り方法。
10. 前記1個以上のミスト噴射ノズルは、前記リンガーロールの幅方向全面にミストを噴射するものである請求項７〜９のいずれか１項に記載の金属帯の水切り方法。
11. 前記1個以上のミスト噴射ノズルは、前記リンガーロールの両端にそれぞれ配置される２個のミスト噴射ノズルであり、
    前記２個のミスト噴射ノズルは、前記リンガーロールのロール幅をａ、前記リンガーロールのロール端部と前記ミスト噴射ノズルの先端との前記ロール幅方向の距離をｂ、前記リンガーロールのロール端部の外表面と前記ミスト噴射ノズルの先端との前記ロール幅方向と直交するロール高さ方向の距離をｃ、ノズル噴射距離をｄ、ノズル噴射角度をθ１、ノズル角度をθ２とする時、下記式（１）、（２）および（３）を満足するように配置されている請求項１０に記載の金属帯の水切り方法。
    ｄ≧√｛（（ａ／２）＋ｂ）^２＋ｃ^２｝ …（１）
    θ_１≧ｔａｎ^−１（ｃ／ｂ）−ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ … （２）
    θ_２≦ｔａｎ^−１｛ｃ／（（ａ／２）＋ｂ）｝ …（３）
12. 前記リンガーロールは、一対のリンガーロールであり、
    該一対のリンガーロールは、その間に走行する前記金属帯の両表面を挟圧して該両表面の水分を絞る請求項７〜１１のいずれか１項に記載の金属帯の水切り方法。

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