JP7473803B2

JP7473803B2 - 冷却装置

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Publication number: JP7473803B2
Application number: JP2020108659A
Authority: JP
Inventors: 新太郎原田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2024-04-24
Anticipated expiration: 2040-06-24
Also published as: JP2022006440A

Description

本開示は、冷却装置に関する。

特許文献１には、複数の冷媒吹出ゾーンと、各冷媒吹出ゾーンとブロアーとを結ぶ冷媒供給ダクトと、各冷媒供給ダクトに設けられた冷媒流量調節器と、を備える冷却装置が開示されている。

特開平１１－１０６８８１号公報

本開示は、鋼帯の各部における温度の時間変化をより細やかに調節することができる冷却装置を提供する。

本開示の一側面に係る冷却装置は、めっき装置と、ガスワイピング装置とを通過した鋼帯の片面に向かって冷却ガスを吹き出すウィンドボックスと、ウィンドボックスに冷却ガスを供給する送風装置と、を備え、ウィンドボックスは、鋼帯の送り方向に並ぶ複数の吹出部を有し、複数の吹出部のそれぞれは、鋼帯の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口を含み、鋼帯に対向する第１プレートと、鋼帯の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口を含み、第１プレートに重なる第２プレートと、第１プレートの複数の吹出口と、第２プレートの複数の吹出口との重複面積を変更するように第２プレートを変位させるアクチュエータと、を有する。

この冷却装置によれば、第２プレートを変位させて、第１プレートの吹出口と第２プレートの吹出口との重複面積を変更する簡素な構成によって、１つのウィンドボックス内に、鋼帯の進行方向に並ぶ多段の吹出部を構成し、吹出部ごとに冷却ガスの吹出量を調節することができる。従って、鋼帯の各部における温度の時間変化をより細やかに調節することができる。

第１プレートの複数の吹出口は、第１吹出口を含み、第２プレートの複数の吹出口は、第２吹出口を含み、アクチュエータは、第２吹出口を第１吹出口の他の吹出口と重複させることなく、第１吹出口と第２吹出口との重複面積を変更するように第２プレートを変位させてもよい。この場合、１組の吹出口の重複面積により冷却ガスの吹出量が調節されるので、小さな変位量で吹出量を広範囲に変更することができる。

第１プレートは、複数の吹出口のうちいずれか１つを含む第１部分を有し、第２プレートは、互いに大きさの異なる複数の吹出口を含む第２部分を有し、アクチュエータは、第２部分の複数の吹出口のうち、第１部分の吹出口に重複する吹出口を変更するように第２プレートを変位させてもよい。第１プレートは、複数の吹出口のうち互いに大きさの異なる複数の吹出口を含む第１部分を有し、第２プレートは、複数の吹出口のうちの１つの吹出口を含む第２部分を有し、アクチュエータは、第１部分の吹出口のうち、第２部分の吹出口に重複する吹出口を変更するように第２プレートを変位させてもよい。１組の吹出口の重複面積を変更する場合、重複面積に応じて重複部分の開口形状も変わる。これに対し、１つの吹出口に対し、複数の吹出口のいずれを重複させるかにより重複面積を変更する方式によれば、重複部分の開口形状を一定に保ちつつ、重複面積を変更することが可能である。これにより、重複面積の変化に応じた冷却ガスの流速分布の変化を抑制することができる。

冷却装置は、鋼帯を介してウィンドボックスに対向する対向ウィンドボックスを更に備え、対向ウィンドボックスは、ウィンドボックスの複数の吹出部にそれぞれ対向する複数の対向吹出部を有し、対向吹出部のそれぞれは、吹出部の第１プレートと同様に構成された第３プレートと、吹出部の第２プレートと同様に構成された第４プレートと、第２プレートに第４プレートを連動させるように、アクチュエータの動力を第４プレートに伝達する伝達部と、を有していてもよい。この場合、吹出部のうち、鋼帯の片面に冷却ガスを吹き付ける部分と、鋼帯の反対面に冷却ガスを吹き付ける部分とで、動力源を共有させることができる。これにより、装置構成の簡素化を図ることができる。また、鋼帯の片面と鋼帯の反対面とで、第２プレートの動きが連動するので、鋼帯の片面と反対面とにおける冷却能力の差異を抑制することができる。

吹出部は、第１プレート及び第２プレートと鋼帯との間に設けられ、第１プレートの複数の吹出口と、第２プレートの複数の吹出口との重複部分から出た冷却ガスを受け入れるバッファ空間と、バッファ空間の冷却ガスを鋼帯の片面に向かって吹き出す少なくとも一つの吹出口とを有するフードを更に有していてもよい。この場合、複数の吹出口から噴出された冷却ガスをフードのバッファ空間内に貯留し、改めてフードの吹出口から噴き出すことで、鋼帯の幅方向における冷却ガスの流速分布の均一性を向上させることができる。従って、鋼帯の幅方向における温度のばらつきを低減することができる。

フードの少なくとも一つの吹出口は、鋼帯の幅方向に沿って延びていてもよい。この場合、鋼帯の幅方向における温度のばらつきを更に低減することができる。

冷却装置は、めっき装置と、ガスワイピング装置とを通過した後の経過時間と目標温度との関係を表すように予め定められた目標温度プロファイルと、鋼帯の送り速度と、鋼帯の板厚とに基づいて、鋼帯の各部の温度の時間変化を目標温度プロファイルに近付けるように、複数の吹出部のそれぞれにおける第２プレートの位置をアクチュエータに調節させる開度制御部と、を更に備えていてもよい。この場合、目標温度プロファイルと、鋼帯の板厚と、送り速度とに基づき各部の冷却能力を制御することによって、鋼帯の各部における温度の時間変化を目標温度プロファイルに容易に近付けることができる。

本開示によれば、鋼帯の各部における温度の時間変化をより細やかに調節することができる冷却装置を提供することができる。

めっきシステムの模式図である。吹出部の構造を例示する断面図である。第２プレートの変位と、吹出部の開度との関係を例示する模式図である。吹出部の変形例を示す模式図である。吹出部の他の変形例を示す模式図である。図５中のフードの吹出口の形状を例示する図である。鋼帯各部における温度の時間変化を例示するグラフである。冷却コントローラのハードウェア構成を例示するブロック図である。冷却装置の制御手順を例示するフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔装置〕
図１に示すめっきシステム１は、所定のパスラインＰＬに沿って送られる鋼帯９にめっき処理を施すシステムである。例えばめっきシステム１は、めっき装置２と、複数のロール３と、ガスワイピング装置５と、冷却装置１０と、冷却コントローラ１００とを有する。

めっき装置２は、溶融亜鉛を含有する液状のめっき材を収容する。以下、めっき装置２が収容するめっき材を「めっき浴」ともいう。なお、めっき装置２は電気めっき装置であってもよい。

複数のロール３は、めっき装置２内のめっき浴を通るパスラインＰＬに沿って並んでおり、鋼帯９をパスラインＰＬに沿わせる。複数のロール３のそれぞれは、パスラインＰＬに垂直に延びている。鋼帯９は、各ロール３まわりに屈曲してパスラインＰＬに沿う。複数のロール３のそれぞれは、鋼帯９をパスラインＰＬの下流側に送る方向に回転駆動される。複数のロール３は、シンクロール４を含む。シンクロール４は、めっき装置２が収容するめっき浴内に位置する。シンクロール４においては、めっき浴内に進入した鋼帯９が下から上に折り返される。

ガスワイピング装置５は、めっき装置２内のめっき浴から出て上昇する鋼帯９の両面にガスを吹き付けることで、余分なめっき材を除去する。例えばガスワイピング装置５は、鋼帯９の片面９ａに向けてガスを吹き出すガスワイピングノズル６と、片面９ａの反対面９ｂに向けてガスを吹き出すガスワイピングノズル７とを有する。

冷却装置１０は、めっき装置２とガスワイピング装置５とを通過した鋼帯９の両面に冷却ガスを吹き付けて、鋼帯９を冷却する。例えば冷却装置１０は、めっき装置２とガスワイピング装置５とを通過して更に上昇する鋼帯９の両面に冷却ガスを吹き付ける。冷却装置１０は、パスラインＰＬに沿って並ぶ（例えば上下方向に並ぶ）複数段の冷却モジュール１１と、温度センサ１３とを有する。

複数段の冷却モジュール１１のそれぞれは、ウィンドボックス２０と、対向ウィンドボックス３０と、ブロワ１２とを有する。ウィンドボックス２０は、めっき装置２とガスワイピング装置５とを通過して更に上昇する鋼帯９の片面９ａに向かって冷却ガスを吹き出す。対向ウィンドボックス３０は、鋼帯９を介してウィンドボックス２０に対向し、鋼帯９の反対面９ｂに向かって冷却ガスを吹き出す。

ブロワ１２（送風装置）は、ウィンドボックス２０及び対向ウィンドボックス３０に冷却ガスを供給する。図１においては、１組のウィンドボックス２０及び対向ウィンドボックス３０に対し１つのブロワ１２を図示しているが、ウィンドボックス２０及び対向ウィンドボックス３０のそれぞれに対してブロワ１２が個別に設けられていてもよい。

以下、ウィンドボックス２０及び対向ウィンドボックス３０の構成を詳細に例示する。ウィンドボックス２０は、鋼帯９の送り方向（パスラインＰＬ）に並ぶ複数の吹出部４０を有する。例えばウィンドボックス２０は、ブロワ１２から送られた冷却ガスを収容するボックス２１を有する。ボックス２１は、鋼帯９の片面９ａに対向する対向壁２２を含む。複数の吹出部４０は、対向壁２２に設けられている。

図２に示すように、複数の吹出部４０のそれぞれは、第１プレート４１と、第２プレート４４と、アクチュエータ５０とを有する。第１プレート４１は対向壁２２の一部であり、鋼帯９の幅方向に沿って延び、鋼帯９の片面９ａに対向する。第１プレート４１は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口４２を含む。吹出口４２の具体例としては、円形の貫通孔が挙げられるが、吹出口４２の形状に特に制限はない。例えば吹出口４２の形状は、楕円形であってもよく、三角形、四角形、又は五角以上の多角形状であってもよい。

第２プレート４４は、ボックス２１内において鋼帯９の幅方向に沿って延び、第１プレート４１の内面（ボックス２１内の面）に重なる。第２プレート４４は、ボックス２１外において第１プレート４１の外面（ボックス２１外の面）に重なるように設けられていてもよい。第２プレート４４は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口４５を含む。

第２プレート４４が含む吹出口４５の数は、第１プレート４１が含む吹出口４２の数と同数であってもよい。この場合、複数の吹出口４５は、複数の吹出口４２にそれぞれ重なるように配置されていてもよい。一例として、吹出口４５の中心Ｃ２の高さは、吹出口４２の中心Ｃ１の高さと同じであり、複数の吹出口４５の中心間隔Ｇ２は、複数の吹出口４２の中心間隔Ｇ１に等しい（図３の（ａ）参照）。吹出部４０は、吹出口４２と吹出口４５との重複部分から冷却ガスを吹き出す。

吹出口４５の具体例としては、円形の貫通孔が挙げられるが、吹出口４５の形状に特に制限はない。例えば吹出口４５の形状は、楕円形であってもよく、三角形、四角形、又は五角以上の多角形状であってもよい。吹出口４５の形状は、吹出口４２の形状と同一であってもよいし、吹出口４２の形状と異なっていてもよい。吹出口４５の大きさは、吹出口４２の大きさと同一であってもよいし、吹出口４２の大きさと異なっていてもよい。

アクチュエータ５０は、第１プレート４１の複数の吹出口４２と、第２プレート４４の複数の吹出口４５との重複面積（以下、「吹出部４０の開度」という。）を変更するように第２プレート４４を変位させる。吹出部４０の開度は、複数組の吹出口４２及び吹出口４５の重複部分の面積の総和を意味する。

上述のように、吹出口４５の数が吹出口４２の数と同数である場合、アクチュエータ５０は、１つの吹出口４５（以下、「第２吹出口」という。）を１つの吹出口４２（以下、「第１吹出口」という。）と重複させ、第１吹出口の他の吹出口４２と重複させることなく、第１吹出口と第２吹出口との重複面積を変更するように第２プレート４４を変位させる（図３の（ｂ）参照）。

例えばアクチュエータ５０は、モータ５１と、ウォームジャッキ５３と、変位センサ５４とを有する。モータ５１は、鋼帯９に垂直な出力軸５２を有し、電力の供給に応じて出力軸５２を回転させる。ウォームジャッキ５３は、出力軸５２の回転に応じ、鋼帯９の幅方向に沿って第２プレート４４を変位させる。変位センサ５４は、第２プレート４４の位置に関する情報を検出する。変位センサ５４は、第２プレート４４の位置を直接的に検出してもよいし、第２プレート４４の位置を間接的に示す量を検出してもよい。第２プレート４４の位置を間接的に示す量の具体例としては、出力軸５２の回転角度が挙げられる。出力軸５２の回転角度を検出する変位センサ５４の具体例としては、例えばパルスジェネレータ（ロータリーエンコーダ）等が挙げられる。

図４に示すように、第２プレート４４は、複数の吹出口４５が一つの吹出口４２に対応するように構成されていてもよい。例えば図４に示すように、第１プレート４１は、１つの吹出口４２を含む第１部分４３を有し、第２プレート４４は、複数の吹出口４５を含み、第１部分４３に対応する第２部分４６を有する。第２部分４６の複数の吹出口４５ａ，４５ｂ，４５ｃの大きさは、互いに異なっている。複数の吹出口４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、鋼帯９の幅方向に沿って大きさ順に並んでいてもよい。

第１プレート４１は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の第１部分４３を有し、第２プレート４４は、鋼帯９の幅方向に並び複数の第１部分４３にそれぞれ対応する複数の第２部分４６を有してもよい。この場合、アクチュエータ５０は、第２部分４６の複数の吹出口４５ａ，４５ｂ，４５ｃのうち、第１部分４３の吹出口４２に重複する吹出口を変更するように第２プレート４４を変位させてもよい。図示は省略するが、図４の例とは逆に、第１プレート４１が、複数の吹出口４２が一つの吹出口４５に対応するように構成されていてもよい。

図５に示すように、吹出部４０は、フード８０を更に有してもよい。フード８０は、第１プレート４１及び第２プレート４４と鋼帯９との間に設けられ、対向壁２２に固定されている。フード８０は、バッファ空間８１と、少なくとも一つの吹出口８２とを有する。バッファ空間８１は、第１プレート４１の複数の吹出口４２と、第２プレート４４の複数の吹出口４５との重複部分から吹き出された冷却ガスを受け入れる。吹出口８２は、バッファ空間８１の冷却ガスを鋼帯９の片面９ａに向かって吐出する。フード８０は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の吹出口８２を有してもよい。吹出口８２は、鋼帯９の幅方向に沿って延びたスリットであってもよい（図６参照）。なお、フード８０は、複数の吹出口８２に替えて、複数の吹出口８２が連なった一つのスリットを有してもよい。

図１に戻り、対向ウィンドボックス３０は、ウィンドボックス２０の複数の吹出部４０にそれぞれ対向する複数の対向吹出部６０を有する。例えば対向ウィンドボックス３０は、ブロワ１２から送られた冷却ガスを収容するボックス３１を有する。ボックス３１は、鋼帯９の反対面９ｂに対向する対向壁３２を含む。複数の対向吹出部６０は、対向壁３２に設けられている。

図２に示すように、複数の対向吹出部６０のそれぞれは、第３プレート６１と、第４プレート６３と、伝達部７０とを有する。第３プレート６１は、吹出部４０の第１プレート４１と同様に構成され、鋼帯９の反対面９ｂに対向する。例えば第３プレート６１は対向壁３２の一部であり、鋼帯９の幅方向に沿って延び、反対面９ｂに対向する。第３プレート６１は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口６２を含む。

第４プレート６３は、吹出部４０の第２プレート４４と同様に構成されている。例えば第４プレート６３は、ボックス３１内において鋼帯９の幅方向に沿って延び、第３プレート６１の内面（ボックス３１内の面）に重なる。第４プレート６３は、ボックス３１外において第３プレート６１の外面（ボックス３１外の面）に重なるように設けられていてもよい。第４プレート６３は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口６４を含む。

図４に例示したのと同様に、第４プレート６３は、複数の吹出口６４が一つの吹出口６２に対応するように構成されていてもよい。また、第３プレート６１が、複数の吹出口６２が一つの吹出口６４に対応するように構成されていてもよい。

伝達部７０は、第２プレート４４に第４プレート６３を連動させるように、アクチュエータ５０の動力を第４プレート６３に伝達する。例えば伝達部７０は、ウォームジャッキ７１を有する。ウォームジャッキ７１は、アクチュエータ５０の出力軸５２の回転に応じ、鋼帯９の幅方向に沿って第４プレート６３を変位させる。

なお、対向吹出部６０は、アクチュエータ５０と独立して第４プレート６３を変位させるアクチュエータを有してもよい。この場合、吹出部４０の開度と、対向吹出部６０の開度（複数組の吹出口６２及び吹出口６４の重複部分の面積の総和）とを個別に変更することが可能となる。

図５に示すように、対向吹出部６０は、フード８０と同様のフード９０を更に有してもよい。フード９０は、第３プレート６１及び吹出口６４と鋼帯９との間に設けられ、対向壁３２に固定されている。フード９０は、バッファ空間９１と、少なくとも一つの吹出口９２とを有する。バッファ空間９１は、第３プレート６１の複数の吹出口６２と、第４プレート６３の複数の吹出口６４との重複部分から吹き出された冷却ガスを受け入れる。吹出口９２は、バッファ空間９１の冷却ガスを鋼帯９の反対面９ｂに向かって吹き出す。フード９０は、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の吹出口９２を有してもよい。吹出口９２は、鋼帯９の幅方向に沿って延びていてもよい（図６参照）。

温度センサ１３は、例えば赤外線方式等による非接触のセンサであり、複数段の冷却モジュール１１を通過した鋼帯９の温度（以下、「冷却完了温度」という。）を検出する。

冷却コントローラ１００は、少なくとも一台の制御用コンピュータ（例えばプログラマブルロジックコントローラ）により構成された演算装置であり、めっき装置２と、ガスワイピング装置５とを通過した後の経過時間と目標温度との関係を表すように予め定められた目標温度プロファイルと、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚とに基づいて、鋼帯９の各部の温度の時間変化を目標温度プロファイルに近付けるように、複数の吹出部４０のそれぞれにおける第２プレート４４の位置をアクチュエータ５０に調節させるように構成されている。

例えば冷却コントローラ１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、記憶部１１１と、ライン情報取得部１１２と、プロファイル選択部１１３と、開度算出部１１４と、開度制御部１１５と、ブロワ制御部１１６とを有する。

記憶部１１１は、上記目標温度プロファイルを記憶する。目標温度プロファイルは、例えば冷却開始時刻と、冷却完了時刻と、冷却開始時刻から冷却完了時刻までの温度の目標推移とを定める。冷却開始時刻及び冷却完了時刻は、例えば、ガスワイピング装置５を通過した時点からの経過時間で表される。記憶部１１１は、めっき種に応じて異なる複数の目標温度プロファイルを記憶してもよい。例えば記憶部１１１は、互いに異なる複数の目標温度プロファイルを複数のめっき種にそれぞれ対応付けて記憶してもよい。めっき種は、例えばめっき材の種類である。

ライン情報取得部１１２は、めっきシステム１の操業状態を示すライン情報を取得する。ライン情報は、鋼帯９の送り速度、鋼帯９の板厚、及びめっき種（めっき装置２内のめっき浴のめっき種）等を取得する。例えばライン情報取得部１１２は、鋼帯９の搬送制御などを行うプロセスコントローラ２００から、ネットワーク回線を通じてライン情報を取得する。

プロファイル選択部１１３は、記憶部１１１が記憶する複数の目標温度プロファイルのいずれかを、ライン情報のめっき種に基づいて選択する。例えばプロファイル選択部１１３は、ライン情報のめっき種に対応付けられた目標温度プロファイルを選択する。

開度算出部１１４は、ライン情報の鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚と、プロファイル選択部１１３が選択した目標温度プロファイルとに基づいて、各冷却モジュール１１の各吹出部４０及び各対向吹出部６０の開度を算出する。例えば開度算出部１１４は、鋼帯９の送り速度と目標温度プロファイルの冷却開始時刻とに基づいて冷却開始位置を算出し、鋼帯９の送り速度と目標温度プロファイルの冷却完了時刻とに基づいて冷却完了位置を算出する。

冷却開始位置及び冷却完了位置は、例えばガスワイピング装置５の位置（高さ）からの距離で表される。開度算出部１１４は、冷却開始位置及び冷却完了位置に基づいて、いずれの吹出部４０及び対向吹出部６０を閉じ（開度をゼロとし）、いずれの吹出部４０及び対向吹出部６０を開くか（開度をゼロより大きくするか）を決定する。例えば開度算出部１１４は、冷却開始位置から冷却完了位置までの範囲内に位置する吹出部４０及び対向吹出部６０を開き、当該範囲外に位置する吹出部４０及び対向吹出部６０を閉じることを決定する。

また、開度算出部１１４は、冷却開始位置及び冷却完了位置に基づいて、いずれの冷却モジュール１１においてブロワ１２を稼働させ、いずれの冷却モジュール１１においてブロワ１２を停止させるかを決定する。例えば開度算出部１１４は、開かれる吹出部４０及び対向吹出部６０を含む冷却モジュール１１においてブロワ１２を稼働させ、開かれる吹出部４０及び対向吹出部６０を含まない冷却モジュール１１においてブロワ１２を停止させることを決定する。

更に開度算出部１１４は、鋼帯９の各部の冷却開始位置から冷却完了位置に到達するまでの温度の時間変化を、目標温度プロファイルに近付けるように、鋼帯９の板厚に基づいて吹出部４０及び対向吹出部６０（開かれる吹出部４０及び対向吹出部６０）の開度を決定する。例えば開度算出部１１４は、目標温度プロファイルと、鋼帯９の板厚と、鋼帯９の送り速度とを含む冷却条件と、予め定められた冷却モデルとに基づいて、各吹出部４０及び各対向吹出部６０の目標開度を算出する。例えば冷却モデルは、上記冷却条件と、各吹出部４０及び各対向吹出部６０の目標開度との関係を表すように、実験結果又はシミュレーション結果の統計処理又は機械学習により予め生成されている。

開度制御部１１５は、各吹出部４０及び各対向吹出部６０の開度を、開度算出部１１４が算出した目標開度に一致させるように、各吹出部４０における第２プレート４４の位置及び各対向吹出部６０における第４プレート６３の位置をアクチュエータ５０に調節させる。これにより、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚と、目標温度プロファイルとに基づいて、各吹出部４０における第２プレート４４の位置及び各対向吹出部６０における第４プレート６３の位置が調節される。

ブロワ制御部１１６は、温度センサ１３により検出される冷却完了温度を、目標温度プロファイルにおける冷却完了目標温度（上記冷却完了時刻における目標温度）に追従させるように、各ブロワ１２による出力（例えば送風用のブレードの回転速度）を調節する。例えば、冷却完了目標温度と、温度センサ１３により検出される冷却完了温度との偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して制御量を算出し、算出した制御量にて各ブロワ１２の出力を増減させる。

図７は、鋼帯９の各部における温度の時間変化を表すグラフである。グラフの横軸はガスワイピング装置５の通過直後からの経過時間を表し、縦軸は温度を表す。実線は、目標温度プロファイルに従った温度の時間変化を表し、冷却開始時刻ｔ１にて冷却が開始され、冷却完了時刻ｔ２にて冷却が完了している。各部は、冷却完了時刻ｔ２において、冷却完了目標温度ＰＴ２まで冷却される。

各吹出部４０及び対向吹出部６０の開度を変更する構成を備えない場合、鋼帯９の送り速度、鋼帯９の板厚等が変化すると、ブロワ制御部１１６が各ブロワ１２の出力を増減させることによって、冷却完了温度は冷却完了目標温度ＰＴ２と同等に保たれる。しかしながら、冷却完了目標温度ＰＴ２に達するまでの冷却開始時刻及び冷却完了時刻が変化する。例えば、鋼帯９の各部における温度の時間変化が目標温度プロファイルに一致していた状態から、鋼帯９の送り速度が上昇すると、鋼帯９の各部における温度の時間変化が破線のように変わる。より具体的には、各部が冷却開始位置に早く到達するので、冷却が冷却開始時刻ｔ１より前の時刻ｔ１１に開始される。また、冷却開始位置から冷却完了位置までの範囲を各部が早く通過するので、冷却開始時刻ｔ１１から冷却完了時刻ｔ２１までの期間が、冷却開始時刻ｔ１から冷却完了時刻ｔ２までの期間よりも短くなり、各部の冷却速度が速くなる。

これに対し、上述のように、鋼帯９の送り速度に基づいて、各吹出部４０の開度及び各対向吹出部６０の開度が調節されることによって、図中に矢印で示すように、冷却開始時刻と冷却完了時刻とが目標温度プロファイルに合わせられる。これにより、冷却完了目標温度までの冷却速度も目標温度プロファイルに合わせられる。

なお、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚と、目標温度プロファイルとに基づいて、各吹出部４０における第２プレート４４の位置及び各対向吹出部６０における第４プレート６３の位置を調節するための演算は、冷却コントローラ１００の外部で行われてもよい。例えば、記憶部１１１、プロファイル選択部１１３、及び開度算出部１１４がプロセスコントローラ２００に組み込まれていてもよい。この場合、ライン情報取得部１１２は、少なくとも、プロファイル選択部１１３が選択した目標温度プロファイルにおける冷却完了目標温度と、開度算出部１１４が算出した各吹出部４０及び各対向吹出部６０の開度目標値とをプロセスコントローラ２００から取得する。この場合も、冷却コントローラ１００が、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚と、目標温度プロファイルとに基づいて、各吹出部４０における第２プレート４４の位置及び各対向吹出部６０における第４プレート６３の位置を調節することに変わりはない。

図８は、冷却コントローラ１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図８に示すように、冷却コントローラ１００は、回路１９０を有する。回路１９０は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４とを有する。ストレージ１９３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。ストレージ１９３は、上記目標温度プロファイルと、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚とに基づいて、鋼帯９の各部における温度の時間変化を目標温度プロファイルに近付けるように、複数の吹出部４０のそれぞれにおける第２プレート４４の位置をアクチュエータ５０に調節させることと、を冷却コントローラ１００に実行させるためのプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、上述した各機能ブロックを冷却コントローラ１００に構成させるためのプログラムを記憶している。

メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、冷却コントローラ１００の各機能ブロックを構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、各ブロワ１２、温度センサ１３及びアクチュエータ５０との間で電気信号の入出力を行う。例えばタイマ１９５は、水晶発振子等によるクロックパルスをカウントすることで経過時間をカウントする。通信ポート１９６は、プロセッサ１９１からの指令に従って、プロセスコントローラ２００とネットワーク通信を行う。なお、冷却コントローラ１００は、必ずしもプログラムにより各機能ブロックを構成するものに限られない。例えば冷却コントローラ１００の各機能ブロックは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

〔冷却制御手順〕
続いて、制御方法の一例として、冷却コントローラ１００が実行する冷却制御手順を例示する。この手順は、上記目標温度プロファイルと、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚とに基づいて、鋼帯９の各部における温度の時間変化を目標温度プロファイルに近付けるように、複数の吹出部４０のそれぞれにおける第２プレート４４の位置をアクチュエータ５０に調節させることと、を含む。

図９に示すように、冷却コントローラ１００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２を実行する。ステップＳ０１では、ライン情報取得部１１２が、上記プロセスコントローラ２００等から上記ライン情報を取得する。ステップＳ０２では、プロファイル選択部１１３が、ステップＳ０１で取得したライン情報と、前回のステップＳ０１で取得したライン情報とを比較して、ライン情報に変化が生じたか否かを確認する。

ステップＳ０２においてライン情報に変化が生じたと判定した場合、冷却コントローラ１００はステップＳ０３，Ｓ０４，Ｓ０５，Ｓ０６を実行する。ステップＳ０３では、記憶部１１１が記憶する複数の目標温度プロファイルのいずれかを、プロファイル選択部１１３がライン情報のめっき種に基づいて選択する。

ステップＳ０４では、開度算出部１１４が、鋼帯９の送り速度と目標温度プロファイルの冷却開始時刻とに基づいて冷却開始位置を算出し、鋼帯９の送り速度と目標温度プロファイルの冷却完了時刻とに基づいて冷却完了位置を算出する。開度算出部１１４は、冷却開始位置及び冷却完了位置に基づいて、いずれの吹出部４０及び対向吹出部６０を閉じ、いずれの吹出部４０及び対向吹出部６０を開くかを決定する。例えば開度算出部１１４は、冷却開始位置から冷却完了位置までの範囲内に位置する吹出部４０及び対向吹出部６０を開き、当該範囲外に位置する吹出部４０及び対向吹出部６０を閉じることを決定する。

ステップＳ０５では、開度算出部１１４が、鋼帯９の各部の冷却開始位置から冷却完了位置に到達するまでの温度推移を、目標温度プロファイルに近付けるように、鋼帯９の板厚に基づいて吹出部４０及び対向吹出部６０（開かれる吹出部４０及び対向吹出部６０）の開度を決定する。ステップＳ０６では、開度制御部１１５が、各吹出部４０及び各対向吹出部６０の開度を、開度算出部１１４が算出した開度に一致させるように、各吹出部４０における第２プレート４４の位置及び各対向吹出部６０における第４プレート６３の位置をアクチュエータ５０に調節させる。

次に、冷却コントローラ１００はステップＳ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０２においてライン情報に変化が生じていないと判定した場合、冷却コントローラ１００は、ステップＳ０３～Ｓ０６を実行することなくステップＳ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０７では、ブロワ制御部１１６が、温度センサ１３により検出された冷却完了温度を取得する。ステップＳ０８では、ブロワ制御部１１６が、冷却完了温度を、上記冷却完了目標温度に追従させるように、各ブロワ１２による出力を調節する。

冷却コントローラ１００は、以上の処理を繰り返す。これにより、ライン情報の変化に応じて各吹出部４０及び各対向吹出部６０の開度を調節することと、を目標推移における冷却完了温度に追従させるように、ブロワ１２の出力を調節することとが繰り返される。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、冷却装置１０は、めっき装置２と、ガスワイピング装置５とを通過した鋼帯９の片面９ａに向かって冷却ガスを吹き出すウィンドボックス２０と、ウィンドボックス２０に冷却ガスを供給するブロワ１２と、を備え、ウィンドボックス２０は、鋼帯９の送り方向に並ぶ複数の吹出部４０を有し、複数の吹出部４０のそれぞれは、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口４２を含み、鋼帯９に対向する第１プレート４１と、鋼帯９の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口４５を含み、第１プレート４１に重なる第２プレート４４と、第１プレート４１の複数の吹出口と、第２プレート４４の複数の吹出口との重複面積を変更するように第２プレート４４を変位させるアクチュエータ５０と、を有する。

この冷却装置１０によれば、第２プレート４４を変位させて、第１プレート４１の吹出口４２と第２プレート４４の吹出口４５との重複面積を変更する簡素な構成によって、１つのウィンドボックス２０内に、鋼帯９の進行方向に並ぶ多段の吹出部４０を構成し、吹出部４０ごとに冷却ガスの吹出量を調節することができる。従って、鋼帯９の各部における温度の時間変化をより細やかに調節することができる。

第１プレート４１の複数の吹出口４２は、第１吹出口を含み、第２プレート４４の複数の吹出口４５は、第２吹出口を含み、アクチュエータは、第２吹出口を第１吹出口の他の吹出口と重複させることなく、第１吹出口と第２吹出口との重複面積を変更するように第２プレートを変位させてもよい。この場合、１組の吹出口の重複面積により冷却ガスの吹出量が調節されるので、小さな変位量で吹出量を広範囲に変更することができる。

第１プレート４１は、複数の吹出口４２のうちいずれか１つを含む第１部分４３を有し、第２プレート４４は、互いに大きさの異なる複数の吹出口４５を含む第２部分４６を有し、アクチュエータ５０は、第２部分４６の複数の吹出口４５のうち、第１部分４３の吹出口４２に重複する吹出口４５を変更するように第２プレートを変位させてもよい。第１プレート４１は、複数の吹出口４２のうち互いに大きさの異なる複数の吹出口４２を含む第１部分４３を有し、第２プレート４４は、複数の吹出口４５のうちの１つの吹出口４５を含む第２部分４６を有し、アクチュエータ５０は、第１部分４３の吹出口４２のうち、第２部分４６の吹出口４５に重複する吹出口４２を変更するように第２プレートを変位させてもよい。１組の吹出口４２，４５の重複面積を変更する場合、重複面積に応じて重複部分の開口形状も変わる。これに対し、１つの吹出口４２に対し、複数の吹出口４５のいずれを重複させるかにより重複面積を変更する方式によれば、重複部分の開口形状を一定に保ちつつ、重複面積を変更することが可能である。これにより、重複面積の変化に応じた冷却ガスの流速分布の変化を抑制することができる。

冷却装置１０は、鋼帯９を介してウィンドボックス２０に対向する対向ウィンドボックス３０を更に備え、対向ウィンドボックス３０は、ウィンドボックス２０の複数の吹出部４０にそれぞれ対向する複数の対向吹出部６０を有し、対向吹出部６０のそれぞれは、吹出部４０の第１プレート４１と同様に構成された第３プレート６１と、吹出部４０の第２プレート４４と同様に構成された第４プレート６３と、第２プレート４４に第４プレート６３を連動させるように、アクチュエータ５０の動力を第４プレート６３に伝達する伝達部７０と、を有していてもよい。この場合、吹出部４０のうち、鋼帯９の片面９ａに冷却ガスを吹き付ける部分と、鋼帯９の反対面９ｂに冷却ガスを吹き付ける部分とで、動力源を共有させることができる。これにより、装置構成の簡素化を図ることができる。また、鋼帯９の片面９ａと鋼帯９の反対面９ｂとで、第２プレート４４の動きが連動するので、鋼帯９の片面９ａと反対面９ｂとにおける冷却能力の差異を抑制することができる。

吹出部４０は、第１プレート４１及び第２プレート４４と鋼帯９との間に設けられ、第１プレート４１の複数の吹出口４２と、第２プレート４４の複数の吹出口４５との重複部分から出た冷却ガスを受け入れるバッファ空間９１と、バッファ空間９１の冷却ガスを鋼帯９の片面９ａに向かって吹き出す少なくとも一つの吹出口８２とを有するフード８０を更に有していてもよい。この場合、複数の吹出口４２，４５から噴出された冷却ガスをフード８０のバッファ空間８１内に貯留し、改めてフード８０の吹出口８２から噴き出すことで、鋼帯９の幅方向における冷却ガスの流速分布の均一性を向上させることができる。従って、鋼帯９の幅方向における温度のばらつきを低減することができる。

フード８０の少なくとも一つの吹出口８２は、鋼帯９の幅方向に沿って延びていてもよい。この場合、鋼帯の幅方向における温度のばらつきを更に低減することができる。

冷却装置１０は、めっき装置２と、ガスワイピング装置５とを通過した後の経過時間と目標温度との関係を表すように予め定められた目標温度プロファイルと、鋼帯９の送り速度と、鋼帯９の板厚とに基づいて、鋼帯９の各部の温度の時間変化を目標温度プロファイルに近付けるように、複数の吹出部４０のそれぞれにおける第２プレート４４の位置をアクチュエータ５０に調節させる開度制御部１１５と、を更に備えていてもよい。この場合、目標温度プロファイルと、鋼帯９の板厚と、送り速度とに基づき各部の冷却能力を制御することによって、鋼帯９の各部における温度の時間変化を目標温度プロファイルに容易に近付けることができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

２…めっき装置、５…ガスワイピング装置、９…鋼帯、９ａ…片面、１０…冷却装置、１２…ブロワ（送風装置）、２０…ウィンドボックス、３０…対向ウィンドボックス、４０…吹出部、４１…第１プレート、４２…吹出口（第１吹出口）、４３…第１部分、４４…第２プレート、４５…吹出口（第２吹出口）、４６…第２部分、５０…アクチュエータ、６０…対向吹出部、６１…第３プレート、６３…第４プレート、７０…伝達部、８０，９０…フード、８１，９１…バッファ空間、８２，９２…吹出口、１１１…記憶部、１１５…開度制御部。

Claims

めっき装置と、ガスワイピング装置とを通過した鋼帯の片面に向かって冷却ガスを吹き出すウィンドボックスと、
前記ウィンドボックスに冷却ガスを供給する送風装置と、を備え、
前記ウィンドボックスは、
前記鋼帯の送り方向に並ぶ複数の吹出部を有し、
前記複数の吹出部のそれぞれは、
前記鋼帯の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口を含み、前記鋼帯に対向する第１プレートと、
前記鋼帯の幅方向に並ぶ複数の冷却ガスの吹出口を含み、前記第１プレートに重なる第２プレートと、
前記第１プレートの複数の吹出口と、前記第２プレートの複数の吹出口との重複面積を変更するように前記第２プレートを変位させることで、吹出部ごとに前記冷却ガスの吹出量を調節するアクチュエータと、を有する冷却装置。
前記鋼帯の送り方向に並ぶ複数段のウィンドボックスを備え、
前記送風装置は、前記複数段のウィンドボックスに前記冷却ガスを供給し、
前記複数段のウィンドボックスのそれぞれが、前記複数の吹出部を有する、請求項１記載の冷却装置。
前記第１プレートの複数の吹出口は、第１吹出口を含み、
前記第２プレートの複数の吹出口は、第２吹出口を含み、
前記アクチュエータは、前記第２吹出口を前記第１吹出口の他の吹出口と重複させることなく、前記第１吹出口と前記第２吹出口との重複面積を変更するように前記第２プレートを変位させる、請求項１又は２記載の冷却装置。
前記第１プレートは、前記複数の吹出口のうちいずれか１つを含む第１部分を有し、
前記第２プレートは、互いに大きさの異なる複数の吹出口を含む第２部分を有し、
前記アクチュエータは、前記第２部分の複数の吹出口のうち、前記第１部分の吹出口に重複する吹出口を変更するように前記第２プレートを変位させる、請求項１～３のいずれか一項記載の冷却装置。
前記第１プレートは、前記複数の吹出口のうち互いに大きさの異なる複数の吹出口を含む第１部分を有し、
前記第２プレートは、前記複数の吹出口のうちの１つの吹出口を含む第２部分を有し、
前記アクチュエータは、前記第１部分の吹出口のうち、前記第２部分の吹出口に重複する吹出口を変更するように前記第２プレートを変位させる、請求項１～３のいずれか一項記載の冷却装置。
前記鋼帯を介して前記ウィンドボックスに対向する対向ウィンドボックスを更に備え、
前記対向ウィンドボックスは、前記ウィンドボックスの前記複数の吹出部にそれぞれ対向する複数の対向吹出部を有し、
前記対向吹出部のそれぞれは、
前記吹出部の前記第１プレートと同様に構成された第３プレートと、
前記吹出部の前記第２プレートと同様に構成された第４プレートと、
前記第２プレートに前記第４プレートを連動させるように、前記アクチュエータの動力を前記第４プレートに伝達する伝達部と、を有する、請求項１～５のいずれか一項記載の冷却装置。
前記吹出部は、
前記第１プレート及び前記第２プレートと鋼帯との間に設けられ、前記第１プレートの複数の吹出口と、前記第２プレートの複数の吹出口との重複部分から出た冷却ガスを受け入れるバッファ空間と、
前記バッファ空間の冷却ガスを前記鋼帯の片面に向かって吹き出す少なくとも一つの吹出口とを有するフードを更に有する、請求項１～６のいずれか一項記載の冷却装置。
前記フードの少なくとも一つの吹出口は、前記鋼帯の幅方向に沿って延びている、請求項７記載の冷却装置。
前記めっき装置と、前記ガスワイピング装置とを通過した後の経過時間と目標温度との関係を表すように予め定められた目標温度プロファイルと、前記鋼帯の送り速度と、前記鋼帯の板厚とに基づいて、前記鋼帯の各部の温度の時間変化を前記目標温度プロファイルに近付けるように、前記複数の吹出部のそれぞれにおける前記第２プレートの位置を前記アクチュエータに調節させる開度制御部と、を更に備える、請求項１～８のいずれか一項記載の冷却装置。