JP6955544B2 - 金属ストリップの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属ストリップを傷つけることなく、当該金属ストリップ上の冷却水を除去することが可能な金属ストリップの冷却装置に関する。

金属ストリップの加熱処理後には、その表面に大量の冷却水を噴射して冷却処理を行うが、その水滴をきれいに除去しないと、金属ストリップに、冷却ムラによる変形が発生したり、金属ストリップの表面にシミが生じてしまう。

加熱処理された金属ストリップを冷却する冷却水を水切りするようにした技術として、特許文献１〜３が知られている。特許文献１の「鋼帯の水切装置」は、鋼帯の移動方向と直交して軸方向が配置され、鋼帯上下面を回転押圧し鋼帯に付着した水分を除去するリンガーロール、鋼帯上下に前傾角度Θ１，外向角度Θ２にして設置され、斜め後方から両側方へ高圧空気を噴出させ過剰水をリンガーロールに吹き掛けず両端へ吹き飛ばし排除するスリットノズルから構成されている。

特許文献１では、酸洗槽を通過した鋼帯(金属ストリップ)表面に付着している水分を除去するリンガーロールと、リンガーロールを通過した鋼帯表面に残留する水分を除去すべく高圧空気を噴出するスリットノズルとを備えている。水切り装置のスリットノズルは、下流側へ移動する鋼帯の両側斜め前方に高圧空気を噴出するようにしている。

特許文献２の「熱延鋼帯の水切り方法」は、搬送中の熱延鋼帯の一部を水切り用ロールを上方へ押し上げ或は下方へ押し下げることによりパスラインの変更を行って水切りを行うようにしている。

特許文献２は要するに、搬送中の熱延鋼帯の一部を、水切り用ロールを上方へ押し上げ或いは下方へ押し下げることにより水切りを行う熱延鋼帯の水切り方法である。

特許文献３の「熱延鋼帯の冷却装置と、その冷却方法および熱延鋼帯の製造方法」は、鋼帯が搬送されるランナウト上で、搬送ロール間に下面冷却ボックスを設置し、このボックスと相対する位置にライン上から昇降可能な上面冷却ボックスを設置し、鋼帯に対し上下対称に冷却水を噴射し、これら上下部からくる冷却水流が合流するほぼ中心部に鋼帯を通過させ、少なくとも出側には搬送ロールと周速度が同一の水切りロールを昇降自在に設置し、鋼帯先端が冷却速度を通過するのと同時に水切りロールを回転させながら下降させ、同時に上面冷却ボックスも下降させて鋼帯の冷却を行うようにしている。

特許文献３は要するに、搬送される鋼帯に冷却水を噴射する冷却手段と、搬送ロールと共に搬送される鋼帯をピンチする水切りロールを有する冷却装置を、搬送方向に複数設けたものである。

特開２００２−２９４４７８号公報 特開昭５８−２１５２１３号公報 特開２００２−３１６２０５号公報

特許文献１では、高圧空気を噴出するスリットノズルが、下流側へ移動する鋼帯の両側斜め前方に高圧空気を噴出するため、鋼帯を冷却する場合には、搬送方向と直交する鋼帯の幅方向で、スリットノズルからの高圧空気が当たるタイミングが異なることとなっていて、鋼帯が均等に冷却されないという課題があった。

また、特許文献２及び３では、鋼帯上の冷却水を水切り用ロールや水切りロールにより除去する場合には、これらロールが接触する鋼帯表面が傷ついてしまうという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、金属ストリップを傷つけることなく、当該金属ストリップ上の冷却水を除去することが可能な金属ストリップの冷却装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる金属ストリップの冷却装置は、加熱処理後の金属ストリップを冷却する金属ストリップの冷却装置であって、加熱処理されて搬送方向に搬送される上記金属ストリップに、搬送方向の所定位置で上方から冷却水を噴射する水ノズルと、冷却水が噴射された上記金属ストリップに、上記水ノズルよりも搬送方向下流側の位置で上方から空気を噴出し、該金属ストリップの、搬送方向と交差する幅方向へ凹部を形成する空気噴出部とを備え、該空気噴出部は、搬送方向に間隔を隔てて、上記金属ストリップの幅方向に沿う２つの噴出口を有し、これら２つの上記噴出口の一方は、上記金属ストリップに対し、鉛直下よりも他方の該噴出口に近い側へ空気を噴出するように向けられ、前記２つの噴出口の間には、噴出される空気を前記金属ストリップの幅方向へ案内するルーバが設けられていることを特徴とする。

冷却水を噴射する前記水ノズルと前記空気噴出部とは、対をなし、搬送方向に複数対設けられていることを特徴とする。

前記空気噴出部よりも搬送方向上流側及び下流側の位置で、前記金属ストリップの下面に向けて上向きに空気を噴出するサポートノズルを設けたことを特徴とする。

本発明にかかる金属ストリップの冷却装置にあっては、金属ストリップを傷つけることなく、当該金属ストリップ上の冷却水を除去することができる。

本発明に係る金属ストリップの冷却装置の好適な一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した金属ストリップの冷却装置の平面図である。 図１に示した金属ストリップの冷却装置に備えられるエアノズルを説明する説明図であって、図３（ａ）は、金属ストリップの搬送方向に沿うエアノズルの断面図、図３（ｂ）は、エアノズルの幅方向における断面図である。 図１に示した金属ストリップの冷却装置の水ノズルとエアノズルとが対をなし、金属ストリップの搬送方向に並べて複数対設けられる場合を説明する説明図である。 本発明に係る金属ストリップの冷却装置を、張力をかけて金属ストリップを搬送する場合に適用した様子を説明する説明図である。

以下に、本発明にかかる金属ストリップの冷却装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる金属ストリップの冷却装置（以下、冷却装置という）１は、図１〜図３に示すように、延ばされた金属ストリップ（帯状の金属板）２の加熱処理（例えば焼鈍）の後に、当該金属ストリップ２を連続搬送しながら冷却する冷却装置１である。

冷却装置１は、金属ストリップ２が搬送される搬送方向の上流側に設置された加熱炉（不図示）と隣接して設けられている。帯状をなす金属ストリップ２が加熱炉内から、加熱処理の後工程となる冷却処理を行う冷却装置１へ搬送される。

冷却装置１には、搬送される金属ストリップ２に上方から冷却水Ｗを噴射する水ノズル３と、水ノズル３よりも搬送方向下流側に位置され、上方から空気を噴出する空気噴出部としてのエアノズル４とが備えられている。

水ノズル３は、搬送方向と直交する金属ストリップ２の幅方向に沿って複数の水噴射口３ａが並べて配置されている。金属ストリップ２には、水ノズル３の水噴射口３ａから全幅に亘って冷却水Ｗが噴射される。

なお、水ノズル３の水噴射口３ａは、搬送方向下流側に傾けて設けているが、下方に向けても、搬送方向上流側に傾けて設けるようにしてもよい。

エアノズル４は、搬送方向と直交する金属ストリップ２の幅方向に沿うスリット状の２つの噴出口４ａ，４ｂが、空気の噴出方向へ突出させて設けられている。

２つの噴出口４ａ，４ｂの間には、図３に示すように、噴出する空気を金属ストリップ２の幅方向に、当該金属ストリップ２の中央から両縁方向へ案内するルーバ５が設けられている。

２つ噴出口４ａ，４ｂは、搬送方向に間隔を隔てて配置されている。これら２つの噴出口４ａ，４ｂは、一方の噴出口４ａ，４ｂから、金属ストリップ２に対し、鉛直下の位置よりも他方の噴出口４ｂ，４ａに近い側に空気を噴出するように向けて設けられている。

すなわち、２つの噴出口４ａ，４ｂのうち、搬送方向上流側に位置する噴出口４ａからは、下向きに下流側へ向かう方向へ、搬送方向下流側に位置する噴出口４ｂからは、下向きに上流側へ向かう方向へ、空気を噴出するようになっている。

加熱炉を通過して搬送される金属ストリップ２には、冷却装置１の水ノズル３の下方を通過する際に、噴射されている冷却水Ｗが付着し、金属ストリップ２の熱により冷却水Ｗが気化することで冷却される。このとき、金属ストリップ２の上面に残存する冷却水Ｗは、金属ストリップ２と共に搬送方向下流側へ移動する。

搬送される金属ストリップ２には、水ノズル３よりも搬送方向下流側に位置しているエアノズル４からの噴出空気によって、搬送方向と交差する金属ストリップ２の幅方向へ、下向きに窪む凹部２ａが形成される。

凹部２ａは、エアノズル４の搬送方向上流側では、下り勾配で湾曲または傾斜し、エアノズル４の搬送方向下流側では、上り勾配で湾曲または傾斜し、これにより、金属ストリップ２の幅方向に溝状に形成される。

搬送される金属ストリップ２上の冷却水Ｗは、凹部２ａの搬送方向上流側の下り勾配により流れが速まり、搬送方向下流側の上り勾配により凹部２ａよりも下流側への移動が抑制される。

このとき、凹部２ａ内には、当該凹部２ａを形成するエアノズル４の２つの噴出口４ａ，４ｂからの空気が、凹部２ａの上流側から下流側に向けて、そしてまた下流側から上流側に向けて噴出されている。

これにより、凹部２ａ内の冷却水Ｗは、凹部２ａ内を、金属ストリップ２の幅方向に移動し、金属ストリップ２上から外方へ排出される。

本実施形態にかかる金属ストリップの冷却装置１によれば、エアノズル４の２つの噴出口４ａ，４ｂからの噴出空気が、搬送方向と交差する金属ストリップ２の幅方向に沿うように凹部２ａを形成するので、凹部２ａの搬送方向上流側は下り勾配となる。

このため、エアノズル４の搬送方向上流側で噴射された冷却水Ｗは、窪んだ凹部２ａに進入すると流速が速くなるので、冷却効率を向上することができる。

一方、凹部２ａの搬送方向下流側は上り勾配となるので、凹部２ａに進入した冷却水Ｗは、エアノズル４よりも下流側に流れ難くなり、これにより、水切り効果を向上することができる。

エアノズル４に備えた２つの噴出口４ａ，４ｂそれぞれを、噴出空気が金属ストリップ２に対し、鉛直下よりも他方の噴出口４ｂ，４ａに近い側へ噴出されるように向けているので、金属ストリップ２の凹部２ａ上では陽圧となり、凹部２ａに進入した冷却水Ｗを、噴出空気により金属ストリップ２の幅方向へ押し流すことができる。

このため、凹部２ａに溜まろうとする冷却水Ｗは、噴出空気により凹部２ａに沿って金属ストリップ２上を流れ、金属ストリップ２の両縁から積極的に排出される。これにより、水切り効率を向上することができる。このように水切り効率が向上すると同時に、冷却水Ｗが凹部２ａに溜まろうとすることで、冷却水Ｗが集中し、金属ストリップ２の冷却自体も促進される。

このとき、凹部２ａは、金属ストリップ２の幅方向に沿っているので、金属ストリップ２を全幅に亘ってほぼ均一に冷却することができる。

金属ストリップ２には、エアノズル４からの噴出空気で凹部２ａが形成されるので、金属ストリップ２には機械的に接触するものがない。従って、金属ストリップ２の表面を疵付けることなく、冷却水Ｗを排出して、効率良く水切りすることができる。

２つの噴出口４ａ，４ｂの間には、噴出される空気を金属ストリップ２の幅方向へ案内するルーバ５が設けられているので、凹部２ａ上に溜まる冷却水Ｗを、金属ストリップ２の幅方向へ、より確実に押し流して、金属ストリップ２上から排出することができる。

上記実施形態においては、２つの噴出口４ａ，４ｂの間にルーバ５を設ける例について説明したが、ルーバ５は必ずしも設けられなくてもよい。

上記実施形態では、エアノズル４からの噴出空気に対抗して空気を噴出し、金属ストリップ２を支持するサポートノズル６が設けられている。サポートノズル６は、各エアノズル４それぞれについて、エアノズル４よりも搬送方向上流側及び下流側の、凹部２ａを避けた位置で、金属ストリップ２の下面に向けて上向きに空気を噴出し、これにより、搬送される金属ストリップ２を支持するようになっている。

そして、搬送方向について、エアノズル４を挟むようにして配置したサポートノズル６から噴出させる空気は、凹部２ａの上流側及び下流側で金属ストリップ２を上方向へ押し上げるように作用するので、これにより凹部２ａの凹みを大きくすることができ、さらに優れた水切り効果を確保することができる。

上記実施形態においては、水ノズル３とエアノズル４とが一対一組設けられている例について説明したが、図４に示すように、水ノズル３とエアノズル４とが対をなし、金属ストリップ２の搬送方向に並べて複数対設けるようにしてもよい。

この場合には、搬送方向上流側の凹部２ａと、下流側の凹部２ａとの関係では、上流側の凹部２ａの下流側の上り勾配により、当該凹部２ａの、冷却作用で暖められた冷却水Ｗが、下流側の凹部２ａに流入することはない。

従って、この下流側の凹部２ａに、上流側の冷却水Ｗが流れ込むことがないので、下流側の水ノズル３から噴射された金属ストリップ２上の冷却水Ｗの温度が上昇されることはなく、効率良く冷却することができる。

図１に示した実施形態では、サポートノズル６を設けて金属ストリップ２を支持する例を説明したが、図５に示すように、金属ストリップ２に張力をかけて搬送を行う場合には、必ずしもサポートノズル６を備える必要はない。

１ 冷却装置
２ 金属ストリップ
２ａ 凹部
３ 水ノズル
３ａ 水噴射口
４ エアノズル
４ａ，４ｂ 噴出口
５ ルーバ
６ サポートノズル
Ｗ 冷却水

Claims (3)

1. 加熱処理後の金属ストリップを冷却する金属ストリップの冷却装置であって、
   加熱処理されて搬送方向に搬送される上記金属ストリップに、搬送方向の所定位置で上方から冷却水を噴射する水ノズルと、冷却水が噴射された上記金属ストリップに、上記水ノズルよりも搬送方向下流側の位置で上方から空気を噴出し、該金属ストリップの、搬送方向と交差する幅方向へ凹部を形成する空気噴出部とを備え、
   該空気噴出部は、搬送方向に間隔を隔てて、上記金属ストリップの幅方向に沿う２つの噴出口を有し、
   これら２つの上記噴出口の一方は、上記金属ストリップに対し、鉛直下よりも他方の該噴出口に近い側へ空気を噴出するように向けられ、
   前記２つの噴出口の間には、噴出される空気を前記金属ストリップの幅方向へ案内するルーバが設けられていることを特徴とする金属ストリップの冷却装置。
2. 冷却水を噴射する前記水ノズルと前記空気噴出部とは、対をなし、搬送方向に複数対設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属ストリップの冷却装置。
3. 前記空気噴出部よりも搬送方向上流側及び下流側の位置で、前記金属ストリップの下面に向けて上向きに空気を噴出するサポートノズルを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の金属ストリップの冷却装置。

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