JP7065870B2 - 乾式冷却と湿式冷却を組み合わせた、連続的ラインを冷却するためのセクション及び方法 - Google Patents
乾式冷却と湿式冷却を組み合わせた、連続的ラインを冷却するためのセクション及び方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、鋼ストリップの連続的な焼鈍ライン又は亜鉛めっきラインに関する。以下において、亜鉛めっきには、コーティングが、亜鉛、アルミニウム、亜鉛及びアルミニウムの合金、又は他のいかなる種類のコーティングであれ、全ての浸漬コーティングを含むことを意図している。より詳しくは、本発明は、これらラインの急速冷却セクションに関する。
鋼ストリップの連続的な焼鈍又は亜鉛めっきラインにおいては、鋼ストリップは熱処理を受ける様々なセクションを通過し、該セクションは鋼ストリップを加熱、冷却、又はその温度を維持するフェーズを含んでいる。
鋼ストリップの冷却フェーズ（cooling phase）は特に重大な意味をもつ。鋼ストリップの最終的な機械的及び冶金的性質を主として決定するのは冷却フェーズである。鋼ストリップの冷却速度及び化学組成に基づいて、様々な冶金的フェーズを形成することができ、それによって鋼ストリップの異なる機械的性質を築き上げる。
理想的な冷却セクションは、ストリップの最終的な機械的及び冶金的性質の均一性を保証するために、その幅全体にわたって完全に均一な冷却を行うことが可能であるべきである。またこの冷却セクションは、ほとんどのタイプの鋼を生産することができるよう、異なる冷却速度を付与できるべきである。
連続的な焼鈍ライン又は亜鉛めっきライン、又は焼鈍と亜鉛めっきを組み合わせた連続的なライン、言い換えるとガス冷却及び湿式冷却、で使用される鋼ストリップの冷却技術には２つの主要なグループがある。
ガス冷却は、典型的には、鋼ストリップに高速で、Ｎ２Ｈ２の高水素含量混合物を噴射することを含み、１ｍｍ厚のストリップに対し、２００℃／ｓに達するまでの冷却速度を達成することができる。この処理は還元ガスを使用するので、鋼ストリップはこのタイプの技術を使用する冷却セクションを通過した後に酸化されない。その後、ストリップはいかなる他の化学的性質の中間ステップを必要とすることなく、亜鉛めっきされることができる。しかし、冷却速度は２００℃／ｓに制限されているので、この処理では、それより高い冷却速度を必要とする高度の機械的及び冶金的性質をもった鋼を生産することができない。
本発明の目的は、従来技術の冷却セクションよりも高い適応性を有する冷却セクションを提案することである。
この目的は、本発明の第１の態様である、金属ストリップを取り扱うように構成されている、鋼ストリップの連続的な焼鈍又は亜鉛めっきラインの冷却セクションであって、前記鋼ストリップにガスを噴射するようにセットされる、少なくとも１つの乾式冷却エリア、並びに、前記鋼ストリップに液体又はガス及び液体の混合物を噴射するようにセットされる、少なくとも１つの湿式冷却エリアを含む、冷却セクションによって達成される。
前記乾式冷却エリアは、鋼ストリップにガスを噴射するように構成されたブローイングボックス（blowing box）を含むことができる。該ガスは窒素と水素の混合物でありうる。
湿式冷却領域は、鋼ストリップに液体又は、ガス及び液体の混合物を噴射するように構成されたノズルを含むことができる。該液体は水、酸の溶液又は他の溶液でありうる。
本発明の冷却セクションは、中間の化学的処理を必要とすることなく、冷却セクションを出るときに亜鉛めっき段階を直接受けることができる高度の機械的性質をもった鋼を生産することができる。
湿式冷却エリアは、１ｍｍ厚の鋼ストリップに対し、約１０００℃／ｓの冷却速度を達成することができる。
また本発明の冷却セクションは、ストリップの切断を必要とすることなく、連続した乾式冷却と湿式冷却が冷却エリアの１つを通過することを可能にする。生産性の点での利益は著しく大きい。
乾式冷却エリアと湿式冷却エリアは、同時に及び／又は分離して作動することができる。これら２つの方法を交互に又は連続して作動できることは、本発明の冷却セクションを、連続的ラインのプロダクト・ミックスに含まれる異なるタイプの鋼ストリップのための使用に対し非常に適応性が高いものとする。
湿式冷却エリアは、浸漬冷却エリアを含むことができる。
有利には、湿式冷却エリアは、好ましくは液体スプレーを使用する冷却エリアである。液体スプレーエリアは、容易かつ即時に停止することができる。そのうえ、スプレー冷却は、冷却の最後における鋼ストリップの温度の制御、そのため、その機械的及び冶金的性質の制御を容易にすることができる。
１つの態様においては、湿式及び乾式冷却エリアは、それぞれ第１の垂直方向及び第１に平行な第２の垂直方向にセットされる。当業者はこの構造を２パス配置と通常認識する。この配置であると、湿式冷却エリアは、鋼ストリップの冷却エリアを移動する方向から見て、乾式冷却エリアの上流又は下流に配置することができる。
代替的には、湿式及び乾式冷却エリアは、同一の垂直方向に配置される。当業者は通常この代替構造を１パス配置と認識する。
この態様では、乾式冷却エリアは、湿式冷却エリアの下に配置することができる。このケースでは、鋼ストリップに対する乾燥システムは、湿式冷却エリア及び乾式冷却エリアの間に配置することができる。
代替的には、この態様では、湿式冷却エリアは、有利には乾式冷却エリアの下に配置することができる。この配置により、乾式冷却エリアと湿式冷却エリアの間の乾燥システムが必要なくなり、冷却セクションはよりコンパクトになる。
有利には、本発明の冷却セクションは、乾式冷却エリアと湿式冷却エリアの間に雰囲気分離シールを含むこともできる。該分離シールは、乾式冷却から種々のガス種によって湿式冷却エリアが汚染されることを防止する。該分離シールは、これら２つのエリアの雰囲気の混合エリアの形成を防止し、特にガス冷却混合物が高水素含量である場合に潜在的に危険な組み合わせを回避する。
炉の２つのエリア間の雰囲気分離は、２つの対のロール、又は同様の２つの対のシャッターを備えたシールであって、該対の間に抽出部を有することで達成することができる。
本発明の特別な特徴は、前記雰囲気分離シールが３つの対のロールを含むことである。該対のそれぞれは、金属ストリップの移動方向に対して横方向に置かれ、該３つの対のロールはそれらの間に記シール内の２つのエリアを形成しており、それぞれ、ストリップの移動方向において最初の２つの対のロールの間に、抽出手段を有する、前記乾式冷却エリア側に位置付けられる第１のエリア、及び前記ストリップの移動方向において２つの最後の対のロール間に、不活性ガスを注入する手段を有する、前記湿式冷却エリア側に位置付けられる第２のエリアである。
このことは、最初の２つの対のロールと最後の２つの対のロールの間の雰囲気抽出のためのシステムとの間にバッファエリアを形成する。該バッファエリアから湿式冷却エリアと前記抽出エリアに向かう不活性ガスの漏れは問題を生じない。前記対のロールはシャッターと取り換えることができる。雰囲気分離だけでなく、このシールは有利には、例えばスキャナーを使用してストリップの温度をその幅にわたって、又は例えば高温計を使用して１点において、測定することができる「クリーンな」エリアを形成する。この温度測定は、ストリップの冷却処理をより良く調節することを可能にする。
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１つの態様においては、冷却セクションは、湿式冷却エリアのための乾燥及びパージシステムを含むことができる。有利には、この乾燥及びパージシステムは、湿式冷却エリアがストリップを冷却するために使用されていないときに実行することができる。有利には、この乾燥及びパージシステムは、連続的ラインの熱サイクル及びプロダクト・ミックスに従って、湿式エリアの使用を必要とする製品と湿式エリアによって冷却される必要のない製品との間の遷移時間を限定するのに役立つ。実際、湿式エリアが湿ったままであると、低下した露点はストリップがそこを通過する際に表面状態の劣化を招くおそれがある。
１つの可能性として、湿式冷却エリアの乾燥及びパージシステムは、湿式エリアをパージするため、窒素を、好ましくは加熱した、好ましくは５０℃に加熱した窒素を注入するように構成されている機器を含むことができる。窒素は、例えば、連続的ラインの加熱エリアのフュームから捕捉された熱を用いて、予め加熱することができる。湿式エリアの乾燥が向上する。
乾燥及びパージ時間を改善するため、２つの付加的装置を含めることができる。
乾燥及びパージシステムは、湿式冷却エリアの壁を加熱するように構成されている機器を含むことができる。これにより、湿式冷却エリアでの凝縮の制限、又は湿式冷却エリアの乾燥時間の短縮が可能になる。加熱は、伝導又は輻射により加熱する要素の添加を通じて行うのが好ましい。それらは壁の内部又は外部に配置することができる。
前記湿式冷却エリアの前記乾燥及びパージシステムは、該湿式冷却エリアにおいて下方に方向付けられるとともに該湿式冷却エリアの内壁に窒素を吹き付けるように構成されている窒素ナイフのシステムを含むことができる。この窒素ナイフのシステムは、前記湿式冷却エリアの壁から液体をより良く除去することを可能にする。
本発明の第２の態様は、金属ストリップを取り扱うように構成されている、鋼ストリップの連続的な焼鈍又は亜鉛めっきラインの冷却方法であって、ガスが前記鋼ストリップに噴射される少なくとも１つの乾式冷却段階、及び、液体又はガス及び液体の混合物が前記鋼ストリップに噴射される少なくとも１つの湿式冷却段階を含む、冷却方法である。
有利には、本発明では、前記液体は前記ストリップの酸化剤ではない。前記液体は、０．１質量％～６質量％の溶液の酸濃度を有するギ酸の溶液とし、有利には、０．５質量％～２質量％の溶液の酸濃度を有するギ酸の溶液とすることができる。
本発明の第２の態様の方法は、前記乾式冷却エリアと前記湿式冷却エリアとの間に配置される雰囲気分離シールを使用する雰囲気分離段階も含み、該雰囲気分離段階は、前記シールの第１のエリアにおける不活性ガス注入段階、及び、前記シールの第２のエリアにおける抽出段階を含むことができる。
本発明の第２の態様の方法は、前記連続的なラインの加熱エリアから捕捉される熱を好ましくは使用する、前記湿式冷却エリアの乾燥及びパージ段階も含むことができる。例えば、エネルギーは、連続的なラインの加熱エリアのフュームから捕捉することができる。
本発明の第１の態様の冷却セクションは、本発明の第１の態様の冷却セクション又はその改良物の１つのために構成された、例えば、冷却される製品に応じて、乾式及び湿式冷却エリアの一方又は両方を作動させるための、制御システム、好ましくは、コンピュータ制御システムを含むことができる。
本発明の第３の態様は、通信ネットワークからダウンロード可能であり、及び／又は、コンピュータによって読み取られるか及び／又はマイクロプロセッサによって実行されることができる媒体に記憶され、計算ユニットの内部メモリにロード可能である、コンピュータプログラム製品であって、前記計算ユニットによって実行されると、本発明の第２の態様に係る方法又はその改良の１つの段階を開始するプログラミングコード命令を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム製品である。
本発明は、上述した構成に加えて、添付図面に関連して述べられる組み立て体の例を参照して、以下により明確に説明されるいくつかの他の構成からなるが、これらは本発明を限定するものではない。
添付した図１は、本発明の第１の態様に係る、移動方向Ｓである金属ストリップ１を受け取るようにセットされた、該移動方向に少なくとも１つの乾式冷却エリア２と少なくとも１つの湿式冷却エリア５を連続して組み合わせた、金属ストリップのための連続的な焼鈍又は亜鉛めっきラインの冷却セクションを示している。
示された例では、冷却セクションはまた、乾式冷却エリア２と湿式冷却エリア５を分離する雰囲気分離シール４を含んでいる。
ストリップ１は方向Ｓに下方に移動して冷却セクションに入る。それは最初に乾式冷却エリア２を通過する。該エリアでは、窒素と水素の混合物がブローイングボックス３を用いてストリップに噴射される。次いで、該ストリップは湿式冷却エリア５に入る前に雰囲気分離シール４を通過する。
湿式冷却エリア５は、金属ストリップ１に冷却液を噴射するように配置されたノズル６を備えている。
湿式冷却エリア５は、蒸気抽出部７を含み、図で示された例では、湿式冷却エリア５の上部に配置されている。
乾式エリア２と湿式エリア５の間に配置されている雰囲気分離シール４は、金属ストリップ１の移動方向において、３つの連続した対のロール８、９、１０を含む。該対のそれぞれは、金属ストリップの移動方向に対して横方向に配置されている。
前記乾式エリアと湿式エリアの間において、前記３つの対は、ストリップの移動方向に対して前記シールの２つの連続したエリア１１、１２の範囲を定める。ロール対８、９によって範囲が定められるエリア１１は、乾式冷却エリア２側に配置され、ロール対９、１０によって範囲が定められるエリア１２は、前記湿式冷却エリア側に配置される。
前記ロールは、ストリップの移動速度で回転する。それらはストリップと接触するか、又はストリップのすぐ近くの位置にある。
前記ロールの後方及び横では、機構３が前記シールのエリア間のガスの循環を、特に固定及び移動部分の間のスペースを制限することにより制限している。
不活性ガスを注入するように配置された装置である供給手段１４により、エリア１２への窒素の注入が行われる。抽出装置１５を用いてエリア１１にて抽出が行われる。不活性ガスのエリア１２への圧力及び注入流速とエリア１１からの抽出の流れは、エリア１１、１２の間のガスの流れがエリア１２からエリア１１に向かってだけ生じるように設定される。これにより、湿式エリア５からの湿った雰囲気が前記シールのエリア１１に入ること及びエリア２の乾燥した雰囲気と混合することを防止する。
示された例では、ストリップの移動方向に対して湿式冷却エリア５の出口において、ストリップから大部分の流出液体を除去するための液体ナイフのセット１６が置かれている。液体ナイフのセット１６に後続して、ストリップから液体の残りを除去するためのガスナイフのセット１７が置かれている。
さらに第１の態様について言及すると、金属ストリップ１はその後回収タンク１８を通過し、ここではノズル６と液体ナイフ１６によって噴射された冷却液がダクト２４を経由して再循環タンク（図示せず）に送られる前に収集される。
回収タンク１８は、金属ストリップ１から残りの液体を除去するため、ガスナイフの第２のセット１９を含む。
示された例では、ガスナイフの第１のセット１７及び第２のセット１９は、垂直方向の矢印で示された同じ供給ダクト（符号付与せず）に由来する供給から供給される。
その後、金属ストリップ１は、加熱チューブ２１がストリップ上の液体の跡を削除するエリア２０を通過する。このエリア２０から出ていくと、ストリップは、湿式エリア５、１８、２０とストリップの移動方向に対して下流にあるエリア２３との間にある雰囲気分離シール２２を通過する。
ストリップは、例えば、乾式エリア２において、８００℃の温度から７００℃の温度に冷却され、次いで、湿式エリア５において、７００℃の温度から４６０℃の温度に冷却される。
冷却液は例えば水又はギ酸を含む酸の溶液である。
添付した図２は、本発明のシステムに対する第２の態様を示し、第１の態様との相違のみを記載している。
第２の態様は、本発明の湿式冷却エリアのための乾燥及びパージシステムを含む。
湿式冷却エリアの乾燥及びパージシステムは、例えば窒素の不活性ガスナイフ２７を含み、これは下方に向いており、湿式冷却エリア内のケーシングの内壁に吹き付け、該壁から液体を再循環ダクト２４又はパージダクト２６に向かって排出するのに役立つ。
ナイフ２７によって導入される不活性ガスのみならず、第２の態様の冷却エリアの乾燥及びパージシステムは、不活性ガス、例えば窒素の注入ポイント２８、及び湿式冷却エリア５の急速パージのための排出孔２９を含む。ナイフ２７と注入ポイント２８に供給される不活性ガスは、例えば約５０℃の温度に予め加熱される。
前記湿式冷却エリアのケーシングの壁の加熱及び断熱システム２５は湿式冷却エリアの壁の外側に設置される。
有利には、ストリップに向けられる液体は、ギ酸の溶液であり、その溶液濃度は、０．１質量％から５．５質量％の間、有利には０．１質量％から５質量％の間、有利には０．１質量％から４．５質量％の間、有利には０．１質量％から４質量％の間、有利には０．１質量％から３．５質量％の間、有利には０．１質量％から３質量％の間、有利には０．１質量％から２．５質量％の間、有利には０．１５質量％から２．５質量％の間、有利には０．２質量％から２．５質量％の間、有利には０．３質量％から２質量％の間、有利には０．３５質量％から２．５質量％の間、有利には０．４質量％から２．５質量％の間、有利には０．４５質量％から２．５質量％の間である。より有利には、前記溶液は、ギ酸の溶液濃度が、０．４６質量％から２．４質量％の間、有利には０．４７質量％から２．３質量％の間、有利には０．４８質量％から２．２質量％の間、有利には０．４９質量％から２．１質量％の間である。さらに有利には、前記溶液は、ギ酸の溶液濃度が、０．５質量％から２質量％の間である。
当然のことながら、本発明は記載された実施例だけに限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく数多くの改変をこれらの実施例に行うことができる。特に、本発明の各種の特徴、形式、改変及び実施形態は、互いに又は相互に排他的でない限り、各種組み合わせにて、互いに組み合わせることができる。
Claims (11)
- 金属ストリップ（１）を取り扱うように構成されている、鋼ストリップの連続焼鈍ライン又は連続亜鉛めっきラインの冷却セクションであって、前記鋼ストリップにガスを噴射するようにセットされる、少なくとも１つの乾式冷却エリア（２）、並びに、前記鋼ストリップに液体又はガス及び液体の混合物を噴射するようにセットされる、少なくとも１つの湿式冷却エリア（５）を含み、
前記乾式冷却エリアと前記湿式冷却エリアとの間の雰囲気分離シール（４）も含み、
前記雰囲気分離シールは、３つの対のロール（８、９、１０）を備え、該対のそれぞれは、前記金属ストリップの進行方向に対して横方向に設置され、前記３つの対のロールは、前記雰囲気分離シール内でそれらの間に、２つのエリア、すなわちそれぞれ、前記ストリップ進行方向に最初の２つの対のロール（８、９）間に、抽出手段（１５）を有する、前記乾式冷却エリア（２）側に位置付けられる第１のエリア（１１）、及び、前記ストリップ進行方向に２つの最後の対のロール（９、１０）間に、不活性ガスを注入する手段（１４）を有する、前記湿式冷却エリア（５）側に位置付けられる第２のエリア（１２）を形成する、冷却セクション。 - 前記乾式冷却エリア及び前記湿式冷却エリアは垂直な経路に配置され、前記湿式冷却エリアは前記乾式冷却エリアの下に位置付けられる、請求項１に記載の冷却セクション。
- 前記湿式冷却エリアの乾燥及びパージシステム（２４、２６、２９）も含む、請求項１又は２に記載の冷却セクション。
- 前記湿式冷却エリアの前記乾燥及びパージシステムは、窒素を注入するように構成されている機器（２７、２８）を含む、請求項３に記載の冷却セクション。
- 前記湿式冷却エリアの前記乾燥及びパージシステムは、該湿式冷却エリアの壁を加熱するように構成されている機器（２５）を含む、請求項３に記載の冷却セクション。
- 前記湿式冷却エリアの前記乾燥及びパージシステムは、該湿式冷却エリアにおいて下方に方向付けられるとともに該湿式冷却エリアの内壁に窒素を吹き付けるように構成されている窒素ナイフのシステムを含む、請求項３に記載の冷却セクション。
- 金属ストリップ（１）を取り扱うように構成されている、鋼ストリップの連続焼鈍ライン又は連続亜鉛めっきラインのための冷却方法であって、ガスが前記鋼ストリップに噴射される少なくとも１つの乾式冷却段階、及び、液体又はガス及び液体の混合物が前記鋼ストリップに噴射される少なくとも１つの湿式冷却段階を含み、前記乾式冷却段階及び前記湿式冷却段階をこの順で行い、
前記連続焼鈍ライン又は連続亜鉛めっきラインの加熱エリアから捕捉されるエネルギーを使用する、前記液体又はガス及び液体の混合物が前記鋼ストリップに噴射される湿式冷却エリアの乾燥及びパージ段階も含み、前記湿式冷却段階後に前記乾燥及びパージ段階を行う、
冷却方法。 - 前記液体は前記ストリップの酸化剤ではないことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
- 前記液体は、０．１質量％～６質量％の濃度を有するギ酸の水溶液であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
- 前記液体は、０．５質量％～２質量％の濃度を有するギ酸の水溶液であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
- 前記ガスが前記鋼ストリップに噴射される乾式冷却エリアと前記湿式冷却エリアとの間に配置される雰囲気分離シールを使用する雰囲気分離段階も含み、該雰囲気分離段階は、前記雰囲気分離シールの第１のエリアにおける不活性ガス注入段階、及び、前記雰囲気分離シールの第２のエリアにおける抽出段階を含み、前記乾式冷却段階と前記湿式冷却段階の間に前記雰囲気分離段階を行う、請求項７～１０のいずれか１項に記載の方法。
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